为了使煤炭液化后的残留物——碳渣,成为有用的可燃固体原材料,中国神华集团公司委托山特维克公司在中国内蒙古设计建造一套冷却固化系统,以完成碳渣变废为宝的过程。
中国具有一定的石油储备,但不足以满足中国经济飞速发展的需要。但是,中国有着蕴藏量极为丰富的煤炭资源。从20世纪70年代起,人们就开始了煤炭直接液化技术(DCL)的研究,其目的是从固体煤炭中获取液体燃料。中国煤炭科学研究院(CCRI)建造了一套试验设备,并利用这套试验设备进行不同种类煤炭的液化试验。在这一研究的基础上决定投入大量的资金,开发、利用内蒙古的煤炭资源。全部投资和设备设计制造的任务都由神华集团承担。至2006年时,神华集团公司的煤炭开采能力达到了2000万t,成为中国最大的煤炭生产企业。
在煤炭液化的过程中,固态煤炭液化成液体碳氢燃料时会派生出大量的液体残余物。这种液态的残余物通常被称之为煤浆,它除了含有碳氢化合物以外还含有必须清除掉的杂质。由于这种煤浆还含有一定的能源成分,神华集团决定利用这些煤浆制造成可燃材料。
煤浆的粘度很低,温度很高。因此,在这种状态下存储煤浆是非常不经济的,需要首先进行固化,按照一定的形状成为固体,便于运输,并保证再次作为燃料使用。在实验性尝试后得出结论,片状形式是非常理想的形状。进一步的研究证明连续的钢带冷却,即利用钢带冷却设备制造煤浆固体燃料是一种最佳的解决方案。这一煤浆固化系统的优点在于设备使用寿命长,可靠性高,有利于环境保护。
冷却固化系统的工作原理
冷却固化系统的原材料-煤浆的基本数据是:粘度500mPa.s,温度约310℃,熔点约150℃,密度1360kg/m3。
煤炭液化设备排出的煤浆经上料设备-溢流堰均匀的分送到连续运行的、水冷的、宽度1.5m的钢带上。溢流堰是被加热的,以避免煤浆提前固化,并保证煤浆均匀的覆盖在冷却钢带的整个宽度上。冷却床两侧的挡板可以阻止煤浆从冷却床上溢出。
冷却床的底面用26℃的冷水进行冷却。从冷却床上下来的煤浆温度已经降低到大约90℃,远远的低于熔点温度。
在上料前,冷却床钢带表面都涂覆了一层分离剂,从而防止了煤浆黏附在冷却床钢带上,方便了从冷却床钢带上取下冷却后的成品。由于煤浆原材料的不同和流程工艺参数的不同,固化后的煤浆成品可以有着完全不同的紧实程度。因此,在从冷却床上取下固化后的煤浆成品时有着多种不同的下料工具:脆性的固化煤浆由指型碎块装置粉碎成小块,然后输送到运输容器中;面团状的固化面积则不能用指型粉碎装置粉碎,而是依靠重力继续传送。煤浆经过冷却床钢带的处理之后有着几乎不透气的表层,并将煤浆蒸汽吸收出来、加入清洁剂。
整个投资分几个阶段。在第一阶段,山特维克公司获得了12台冷却床设备的订单。每台煤浆冷却床的生产能力为1500kg/h。
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