褐煤液态CO2煤浆制备方法及成浆特性研究

摘要

我国一次性能源消费以煤炭为主，为了使有限的煤炭能源能够得到高效率的利用，常利用煤气化方法将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料。煤气化可以高效率地利用煤炭资源，减少不必要的浪费。传统煤气化技术中常利用水煤浆方法。水煤浆方法是利用水作为运输介质，将煤粉运输到相应的气化床进行气化。为了保证气化系统效率，水煤浆对煤浆浓度和煤质要求较高，当采用褐煤等低阶煤时则性能较差。而液态CO2煤浆技术则是利用液化的CO2代替水，其优点一方面是可以有效提高煤浆浓度；同时，液态CO2气化潜热低，故在气化阶段耗能少。
　　本文基于褐煤的高效气化利用，开发高压低温制备液态CO2煤浆的系统和方法，并以内蒙和云南褐煤为研究对象，研究其成浆特性。本文主要进行了以下几个方面的研究：
　　（1）液态CO2煤浆制备系统的开发与设计。设计采用高压低温条件下液化CO2并制取煤浆的技术路线，对系统流程、整体架构及主要组件等进行了设计与安装调试。结果表明，该装置可按设计要求实现液态CO2煤浆的制备等功能。
　　（2）煤浆粘度测量系统的设计。与高压低温密闭装置中制备液态CO2煤浆相适应，本文设计采用可以在高压低温环境下工作的振动式在线粘度测量方法，通过将粘度计探头的振动频率转化为流体的粘度值实现煤浆的粘度测量。利用旋转粘度计对褐煤煤浆的振动频率与动力粘度的关系式进行了标定与拟合。
　　（3）褐煤水煤浆成浆特性的试验研究。对内蒙乌拉盖褐煤、白音华褐煤和云南昭通褐煤的水煤浆成浆特性进行了试验研究，可为其液态CO2煤浆成浆特性进行对比。结果表明，研究中采用的三种褐煤的水煤浆最大成浆浓度较低，其成浆性主要与煤的水分和灰分含量有关。
　　（4）褐煤液态CO2煤浆的成浆特性试验研究。利用开发完成的液态CO2煤浆制备与测量系统对三种褐煤的液态CO2煤浆成浆性能进行了试验研究。结果表明，液态CO2煤浆的最大成浆浓度显著高于水煤浆。不同的煤质特性、热改性条件、添加剂含量都对液态CO2煤浆的成浆特性产生不同程度的影响。三种褐煤中，成浆性最好的为白音华褐煤；热改性能够通过降低褐煤的水分和挥发分来改善液态CO2煤浆的成浆性；加入占干煤粉质量0.8％的添加剂可改善其成浆性，添加剂含量过多不能提高其最大成浆浓度。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章：绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 论文组织结构

第二章：液态二氧化碳煤浆制备系统的设计与开发

2.1 液态二氧化碳煤浆制备系统的工艺参数

2.2 液态二氧化碳煤浆制备系统的整体及分析

2.3 液态二氧化碳煤浆制备系统各组件设计及安装

2.4 本章小结

第三章：液态二氧化碳煤浆粘度测量系统的设计与校验

3.1 振动式在线粘度计的测量原理

3.2 振动式在线粘度计的结构

3.3 在线粘度计传感器的安装方案

3.4 非牛顿流体煤浆粘度的测量

3.4 液态二氧化碳煤浆粘度测定系统的标定与校验

3.5 本章小结

第四章：液态二氧化碳煤浆制备的试验方案设计

4.1 试验煤样特性

4.2 总体试验方案的设计

4.3 试验环境中相关条件的设计与控制

4.4 液态二氧化碳煤浆制取系统的整体操作步骤

4.5 本章小结

第五章：液态二氧化碳煤浆的制备与其成浆特性的研究

5.1 褐煤水煤浆的成浆特性

5.2 未经改性褐煤液态二氧化碳煤浆的制备

5.3 改性褐煤液态二氧化碳煤浆的制备

5.4 不同添加剂含量的乌拉盖褐煤液态二氧化碳煤浆的制备

5.5 液态二氧化碳煤浆成浆特性的分析

5.6 本章小结

第六章：结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

附录

参考文献