制備水煤漿的裝置與方法

制備水煤漿的裝置與方法
【專利摘要】一種制備水煤漿的裝置，其包括：用于提供粗水煤漿的第一單元；用于提供細水煤漿的第二單元；用于提供干燥的粗煤顆粒的第三單元；和用來混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒的混合單元。本發明也涉及相關方法。
【專利說明】制備水煤漿的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制備水煤漿的裝置與方法。
【背景技術】[0002]水煤漿目前被廣泛應用于如氣化工業中。通常，具有可接受粘度的水煤漿中煤的濃度越高，越理想。但是，當前可獲得的裝置與方法不能提供令人滿意的水煤漿，尤其是采用低階煤作為原料時。
[0003]因此，需要新的、改進的裝置與方法來制備水煤漿。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種新的、改進的制備水煤漿的裝置與方法。
[0005]一方面，本發明涉及一種制備水煤漿的裝置，其包括:用于提供粗水煤漿的第一單元；用于提供細水煤漿的第二單元；用于提供干燥的粗煤顆粒的第三單元；和用來混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒的混合單元。
[0006]另一方面，本發明涉及一種制備水煤漿的方法，其包括:制備粗水煤漿；制備細水煤漿；制備干燥的粗煤顆粒；并混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒。
[0007]附圖的簡要說明
[0008]通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
[0009]圖1是根據本發明的第一實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；
[0010]圖2是根據本發明的第二實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；
[0011]圖3是根據本發明的第三實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；和
[0012]圖4是根據本發明的第四實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]說明書中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于該具體數量，還包括與該數量接近的可接受的而不會導致相關基本功能的改變的修正的部分。相應的，用“大約”、“約”等修飾一個數值，意為本發明不限于該精確數值。在某些例子中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。
[0014]在以下的說明書和權利要求中，除非清楚地另外指出，單復數不加以限制。本發明專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。
[0015]本申請所提及的“可”、“可能”和“可為”表示在一定環境下發生的可能性；具有指定的性質，特征或者功能的可能性；和/或通過顯示一個或者多個能力、性能而適合于另一種動作，或者與該適合的動作相關的可能性。因此，用于“可”、“可能”和“可為”表示修飾的術語顯然適合、能夠或者適于所表示的能力，功能，或者用途，同時考慮在一些情況下，所修飾的術語可能有時不適合、不能或者不合適。例如，在一些情況下，事件或者能力可能是所期望的，而在其它情況下，該事件或者能力不能發生。這種區別通過術語“可”、“可能”和“可為”涵蓋。。
[0016]本發明中所提及的數值包括從低到高一個單元一個單元增加的所有數值，此處假設任何較低值與較高值之間間隔至少兩個單元。舉例來說，如果說了一個組分的數量或一個工藝參數的值，比如，溫度，壓力，時間等等，是從I到90，或20到80，或30到70，是想表達15到85，22到68，43到51，30到32等數值都已經明白的列舉在此說明書中。對于小于I的數值，0.0001，0.001，0.01或者0.1被認為是比較適當的一個單元。前述只是想要表達的特別示例，所有在列舉的最低到最高值之間的數值組合均被視為以類似方式清楚地列在本說明書中。
[0017]本發明中提及“一個實施例”、“另一個實施例”、“一些實施例”等等，表示所述與本發明相關的一種特定要素(例如特征、結構和/或特點)被包含在本說明書所述的至少一個實施例中，可能或可能不出現于其他實施例中。另外，需要理解的是，所述發明特征可與各種實施例和結構以任何適合的方式結合。
[0018]在下文中，將根據【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式，將不會詳細描述眾所周知的功能和結構，以避免因不必要的細節而使本發明變得令人費解。
[0019]圖1-4所示為根據本發明的實施例的制備水煤漿11-41的裝置10-40的示意圖。裝置10、20、30、40包含第一單元12、22、32、42，用來提供粗水煤漿13、23、33、43 ;第二單元
14、24、34、44，用來提供細水煤漿15、25、35、45;第三單元16、26、36、46，用來提供干燥的粗煤顆粒17、27、37、47 ;和混合單元18、28、38、48，用來混合粗水煤漿13、23、33、43，細水煤漿
15、25、35、45與干燥的粗煤顆粒17、27、37、47。
[0020]在第一單元12、22、32、42 中，煤 120、220、320、420 與水 121、221、321、421 被加入濕磨機如濕棒磨機中，以制備粗水煤漿13、23、33、43。將添加劑122、222注入第一單元12、22中，可以制備含有添加劑122、222的粗水煤漿13、23。在一些實施例中，粗水煤漿13包含最大粒徑小于大約1500微米、且平均粒徑(D50)大于大約100微米的煤顆粒。
[0021]在第二單元14、24、34、44 中，煤 140、240、340、440 與水 141、241、341、441 被加入濕磨機中，以制備細水煤漿15、25、35、45。將添加劑142、342注入第二單元14、34中，可以制備含有添加劑142、342的細水煤漿15、35。在非限制性例子中，第二單元14、24、34、44可包含一臺細磨機，包括一臺振動磨機或輥式研磨機。在一例子中，第二單元14、24、34、44包含一臺萊歇磨機。在一些實施例中，細水煤漿15、25、35、45包含平均粒徑小于大約20微米的煤顆粒。
[0022]在第三單元16、26、36、46中，煤160、260、360、460被加入干磨機例如球磨機或干式破碎機中，以制備干燥的粗煤顆粒17、27、37、47。在一些實施例中，干燥的粗煤顆粒17、27、37、47包含最大粒徑小于大約1500微米、且平均粒徑大于大約100微米的煤顆粒。
[0023]在一些應用中，一臺或多臺磨機或破碎機可被分別用在第一單元12、22、32、42，第二單元14、24、34、44以及第三單元16、26、36、46中。
[0024]在一些應用中，煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460 可包含一種或多種高階煤，諸如煙煤與無煙煤，以及低階煤，諸如次煙煤與褐煤。在一些例子中，煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460 可包含低階煤顆粒與高階煤顆粒的混合物。在一非限制性例子中，煤 120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460包含低階煤顆粒，諸如次煙煤與褐煤。因為低階煤的成本較低，所以在一些例子中使用低階煤生產煤濃度較高的水煤漿可符合成本效益。在其他例子中，煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460 包含高階煤顆粒。
[0025]煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460 的粒徑可小于大約 3 毫米。或者，煤 120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460 的粒徑可彼此不同，且大于大約3毫米。一種或多種煤供給源(未圖示)可被用于提供每一煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440、460。
[0026]在某些應用中，一種或多種煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440與460可包含一種或兩種低階煤與高階煤，且煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420,440與460可彼此相同或不同。在一非限制性例子中，煤120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440 與 460 包含相同的低階煤。或者，煤 120、140、160、220、240、260、320、340、360、420、440與460包含相同的高階煤。[0027]粗水煤漿13、23、33、43，細水煤漿15、25、35、45與干燥的粗煤顆粒17、27、37、47以合適的比例在混合單元18、28、38、48中混合，以制備水煤漿11、21、31、41。在一些實施例中，粗水煤漿13、23、33、43中的煤多于水煤漿11、21、31、41中煤的大約30wt%。在一些實施例中，細水煤漿15、25、35、45中的煤少于水煤漿11、21、31、41中煤的大約30wt%。
[0028]在一些例子中，在被注入混合單元18、28、38、48之前，粗水煤漿13、23、33、43，細水煤漿15、25、35、45以及干燥的粗煤顆粒17、27、37、47中的粒徑分布可通過例如激光粒徑分布分析儀分析，以確定來源于第一單元12、22、32、42的粗水煤漿13、23、33、43，來源于第二單元14、24、34、44的細水煤漿15、25、35、45，以及來源于第三單元16、26、36、46的干燥的粗煤顆粒17、27、37、47的數量。
[0029]在一些實施例中，在混合過程中，混合器(未圖示)可被用于在混合單元18、28、38、48中混合粗水煤漿13、23、33、43，細水煤漿15、25、35、45與干燥的粗煤顆粒17、27、37、47，并且可控制向混合單元18、28、38、48中注入粗水煤漿13、23、33、43，細水煤漿15、25、35、45與干燥的粗煤顆粒17、27、37、47的速率，以保證粗水煤漿13、23、33、43與細水煤漿15、25、35,45中的水和干燥的粗煤顆粒17、27、37、47接觸，并且相對較小的煤顆粒分散在相對較大的煤顆粒之間。
[0030]本發明中提及的“水煤漿”可為特定數量的煤、水及選擇性添加的添加劑的混合物，用來生產在發電、發熱、支持流程與制造過程中使用的能源。
[0031]通常，水煤漿11、21、31、41可包含大約55wt%至大約70wt%的煤顆粒、大約30wt%至大約45wt%的水與一定數量(如少于大約lwt%)的選擇性添加的添加劑。應當指出的是，本發明的實施例對于水煤漿不限定任何特定種類與數量的煤或添加劑。添加劑122、142、222、280、342、380、480的非限制性例子包括烷基萘磺酸鹽與聚氧乙烯烷基醚。
[0032]在一些實施例中，水煤漿11、21、31、41具有下述粒徑分布:第一煤顆粒占水煤漿
11、21、31、41中煤的大約20wt%至大約50wt%、且粒徑小于44微米，第二煤顆粒占水煤漿
11、21、31、41中煤的大約20wt%至大約70wt%、且粒徑的范圍是從大約44微米至大約420微米，第三煤顆粒占水煤漿11、21、31、41中煤的10wt%至大約40wt%、且粒徑的范圍是從大約420微米至大約1000微米。本發明中使用的wt%表示重量百分比。[0033]在一些實施例中，第一煤顆粒占水煤漿11、21、31、41中煤重量的范圍可從大約25wt%至大約45wt%。第二煤顆粒占水煤漿11、21、31、41中煤重量的范圍可從大約30wt%至大約60wt%。第三煤顆粒占水煤漿11、21、31、41中煤重量的范圍可從大約20wt%至大約30wt%。在某些應用中，第一煤顆粒占水煤漿11、21、31、41中煤重量的范圍可從大約30wt%至大約40wt%。第二煤顆粒的粒徑范圍可從大約75微米至大約250微米。第三煤顆粒的粒徑范圍可從大約600微米至大約850微米。此外，第二煤顆粒的粒徑范圍可從大約150微米至大約250微米。
[0034]在一些實施例中，裝置10、20、30、40在混合單元18、28、38、48之后，選擇性地包含過濾單元19、29、39、49，用來在將水煤漿11、21、31、41送入燃燒單元101、201、301、401，例如氣化爐，之前，除去水煤漿11、21、31、41中的雜質，如石塊。
[0035]在一些應用中，為了在碾磨過程中節省碾磨煤顆粒的能源，部分粗水煤漿13、23、33,43被注入第二單元14、24、34、44，以充當產生至少部分細水煤漿15、25、35、45的原料。 [0036]混合后，粒徑相對較小的煤顆粒可分散在粒徑相對較大的煤顆粒之間，以增加制得的水煤漿11、21、31、41的煤濃度。另外，干燥的粗煤顆粒17、27、37、47可吸收粗水煤漿
13、23、33、43與細水煤漿15、25、35、45中多余的水，進一步提高水煤漿11、21、31、41的煤濃度。另一方面，細水煤漿15、25、35、45中的煤顆粒通過濕磨法制得，因此節省了在研磨與處理超細且干燥的煤顆粒過程中的防爆成本，并且消除了超細顆粒在與水混合的過程中聚結的問題。
[0037]此外，低階煤可被用于生產符合成本效益的水煤漿。在某些應用中，其他合適的碳質材料也可被使用。
[0038]示例
[0039]下述示例為本【技術領域】內的技術人員實施本發明提供進一步的指導。示例并不限定權利要求書中界定的本發明的范圍。
[0040]哈式指數為106的一種煤的屬性如下列表1與表2中所示。通過使用一種傳統的濕棒磨機，這種煤制得的水煤漿的最高濃度是54.63wt%,粘度為565.33厘泊，并具有如表3所示的粒徑分布。
[0041]表1最終分析(wt%,干基)
[0042]
【權利要求】
1.一種制備水煤漿的裝置，其包括: 用于提供粗水煤漿的第一單元； 用于提供細水煤漿的第二單元； 用于提供干燥的粗煤顆粒的第三單元；和 用來混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒的混合單元。
2.如權利要求1所述的制備水煤漿的裝置，其中第一單元包含濕磨機，第二單元包含濕磨機，第三單元包含干磨機或干式破碎機。
3.如權利要求1至2中任一權利要求所述的制備水煤漿的裝置，其包含位于混合單元之后的過濾單元。
4.一種制備水煤漿的方法，其包括: 制備粗水煤漿； 制備細水煤漿； 制備干燥的粗煤顆粒；和 混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒。
5.如權利要求4所述的制備水煤漿的方法，其中粗水煤漿包含添加劑。
6.如權利 要求4所述的制備水煤漿的方法，其中細水煤漿包含添加劑。
7.如權利要求4所述的制備水煤漿的方法，其包括:在混合粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒的過程中，加入添加劑。
8.如權利要求4所述的制備水煤漿的方法，其包括:過濾粗水煤漿、細水煤漿與干燥的粗煤顆粒的混合物。
9.如權利要求4至8中任一權利要求所述的制備水煤漿的方法，其中粗水煤漿包含最大粒徑小于大約1500微米，且平均粒徑大于大約100微米的煤顆粒。
10.如權利要求4至8中任一權利要求所述的制備水煤漿的方法，其中細水煤漿包含平均粒徑小于大約20微米的煤顆粒。
11.如權利要求4至8中任一權利要求所述的制備水煤漿的方法，其中干燥的粗煤顆粒包含最大顆粒直徑小于1500微米，且平均粒徑大于大約100微米的煤顆粒。
12.如權利要求4至8中任一權利要求所述的制備水煤漿的方法，其中粗水煤漿中的煤多于水煤漿中煤的大約30wt%。
13.如權利要求4至8中任一權利要求所述的制備水煤漿的方法，其中細水煤漿中的煤少于水煤漿中煤的大約30wt%。
【文檔編號】C10L1/32GK103849440SQ201210506847
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優先權日:2012年11月30日
【發明者】畢喜婧, 薛俊利, 汪德家 申請人:通用電氣公司