（矿业工程专业论文）山西省水煤浆制备与应用研究.pdf

太凉理工人学t 程硕士学位论文 内容摘要 本论文以水煤浆实用技术为主线，系统地阐述了水煤浆 制备、储运、燃烧等关键技术以及各技术的理论基础。简明 反映了我国水煤浆目前应用的现状、存在的问题及对策等， 并对我省典型煤种的成浆性和大型水煤浆的建设与生产 进行研究分析，提出了山西省生产水煤浆的必要性。 太原理工人学工程硕士学位论文 第一章山西省发展水煤浆的必要性 第一节山西省煤炭产业调整背景 山话是我国的能源原材料大省，“重”字头的产业结构曾 为山西和全国的经济发展做出了重要贡献。但是它也使山西经 济多年在低效益、高污染的状态中徘徊。进入2 1 _ 世纪，调整 产业结构成为山西整个经济工作的重中之重。 一、背景 “13 1 1 ”规划是1 9 9 9 年1 0 月2 8 日在运城调产会上，省委、 省政府正式形成经济结构战略性调整的思想，提出培育“一增 三优”，发展潜力产品，推进产业优化升级。其基本内容是今 后我省要重点扶持发展1 0 0 个销售收入5 0 0 0 万元以上的农业 产业化龙头企业；3 0 个战略性工业潜力产品项目，这是“1 3 1 1 ” 规划的重中之重，也是我省“十五”期间调整产业结构的重点， 主要分布在洗精煤、水煤浆、氧化铝、电解铝、铝材加工、不 锈钢、重型机械制造、精密铸造、陶瓷、中药制药等领域，每 个项目销售收入平均达到2 0 个亿，3 0 个项目就是6 0 0 个亿的 销售收入，将有效增加全省的经济总量，从根本上提高经济效 太原理工大学工程硕士学位论文 益；1 0 个旅游景区；1 0 0 个高新技术产业化项目。 二、如何调整 省政府重点扶持和推动规模效益显著，对全省经济具有带 动性的大产品、大项目，发挥煤炭资源优势，积极从上游产品 ( 原煤) 延伸出数十种下游产品链，形成与发达地区，尤其是 中西部地区优势互补的经济结构，使山西的煤炭质量、品牌和 矿井效益提高一步，较快地实现由原煤到矿井再到产业的升 级。 山西省大同市、朔州市为了将当地煤炭资源优势转化为经 济优势，积极调整煤炭产业结构，瞄准正在兴起的水煤浆市场， 在大同市建了汇海水煤浆有限公司，拟在朔州市筹建水煤浆 厂，为地方经济的发展寻找新的经济增长点。 山西大同是座煤城，煤炭工业占很大比重，调产必须首先 从煤炭抓起，要彻底改变过去那种粗放的经营方式，依靠科学 技术，发展煤炭深加工，延长产业链提高附加值。 1 、实施以沈煤、选煤、配煤为主要内容的优质经济煤工 程。着力抓好科凌、云岗、东周窑、新高山、鹊儿山、青磁窑、 姜家湾等煤炭洗选项目，力争在2 3 年内使全市煤炭洗选能 力达到1 0 0 0 万吨年。 太原理工人学| t 程硕士学位论文 2 、续实施煤炭加工转化工程。做大做强水煤浆项目，力 争3 5 年内把大同市水煤浆生产规模提高到1 0 0 0 万吨；做大 做强活性炭项目，力争2 3 年内使大同市活性炭生产能力由 现在的4 万多吨提高到1 0 万吨：大力抓好煤炭的气化、焦化、 碳素制品和煤造油等化工项目。 3 、变输煤为送电、供热为主要内容的洁净煤燃烧工程。 4 、实施以资源高效开发利用为主的废物处理利用工程 重点抓好“阳高特耐”和“大同县粉煤灰标准砖”项目。 三、调产意义 大力发展水煤浆是山西省“十五”期间经济结构调整的重 要内容之一。山西省计划建成3 0 0 0 万吨年的水煤浆生产基 地，为产煤地煤炭工业接替寻找答案。大同水煤浆基地( 1 0 0 0 万吨 v ) 建设是山西省发展水煤浆的龙头。大同汇海公司年 产1 0 0 力1 吨水煤浆项目被列为全省2 0 0 0 年2 4 项重点工程之一 和大同市十大技术进步项目之一，是我省的重点调产项目，第 一批标志性高新技术潜力产品，为全省进行能源接续和替代产 业的重点。 水煤浆是我省发展煤炭深加工的方向之一。大同汇海水煤 浆有限责任公司的水煤浆项目是省重点支持的“1 3 1 1 ”规划项 太原理丁大学工程硕士学位论文 目。 大同汇海公司利用当地丰富的煤炭资源和先进的工艺技 术进行煤炭加工转化，符合国家产业政策和我圣水煤浆建设总 体布局。 第二节水煤浆简介 水煤浆是2 0 世纪7 0 年代术国际石油危机时出现的一项煤 炭高新技术产品( 洁净煤技术产品) ，国际上称为c w m ( c o a l w a t e rm i x t u r e ) 或c w f ( c o a lw a r e rf u e l ) ，其技术是将固态 的煤燃料转变为流态的煤燃料，它既保持了煤炭原有的物理特 征，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品。 其外观像油、储运像油、燃烧起来像油，可以像油一样由喷枪 雾化，能稳定的着火燃烧，既保留了煤的燃烧特性，又具备了 类似重油的液态燃料应用特点。水煤浆是一种制各相对简单， 便于装卸储存、管道输送( 见水煤浆流出状态附图5 3 ) ，安 全可靠，低污染、高效率的新型清洁燃料。 一、特征 1 、水煤浆与油的异同 4 太原理工人学工程硕士学位论文 与油相同的是水煤浆可以像油一样进行管道输送和喷嘴 雾化燃烧；与油不同的是，水煤浆可燃成份是煤，因此水煤浆 在燃烧时的特点又与煤粉燃烧相近，会有飞灰、结渣等现象 另外，由于水煤浆中含有3 0 3 5 的水，这么多的水分导致水 煤浆着火困难。 2 、水煤浆与煤的异同 相同点： ( 1 ) 可燃成分是煤： ( 2 ) 燃烧特点相近，会有飞灰、结渣等现象 ( 3 ) 燃尽率相同； 不同点： ( 1 ) 水煤浆含有3 0 3 5 的水，由于存在水份蒸发过程 而使煤浆的着火大大延迟，从而导致水煤浆着火困难。 ( 2 ) 水煤浆是洁净煤 水煤浆的制备、储运全封闭，避免了煤炭装、储、运中损 失带给环境的污染。与中小燃煤锅炉相比，因水煤浆的热效率 高( 燃煤 2 8 ，否则煤浆不易稳定着火燃烧。此外，为 防止炉内结渣，对于大多数采用固态排渣的炉子，要求煤炭的 灰熔点( t 。) 高于1 2 5 0 。至于煤炭的发热量、灰分与硫分指 标，则应根据用户的需求而定。至于煤炭的成浆性，则需要对 有代表性的煤样进行专门的试验研究后才能判定。一般地说 太原理工大学工程硕士学位论文 煤炭的内在水分越低、可磨性越好、煤中氧含量越低，则成浆 性越佳。 第二节大同汇海水煤浆公司原料煤成浆性研究 大同汇海水煤浆公司以大同云岗矿区的吴官屯煤矿和姜 家湾煤矿的原煤( 侏罗纪优质弱粘结煤) 作为制浆的原料用煤。 一、煤质分析 吴官屯煤矿和姜家湾煤矿各层煤的煤质分析表详见表2 1 和 表2 2 。从表2 1 、2 2 中可以看出两矿的煤层煤样的灰分绝 大部分为a d = 5 6 9 8 7 6 。s t d = o 2 8 1 0 4 煤在水分为 0 7 5 2 1 0 。根据测定，吴官屯煤矿煤的灰溶点s t = 1 3 0 0 左右，姜家湾煤矿煤的灰溶点s t = 1 2 7 0 左右，均大于1 2 5 0 。两矿的煤中灰的成分分析见表2 3 。 表2 - 3 煤渣成分分析表 煤中灰的成分( ) 各层平均值 煤 矿 s i 0 2a l2 0 3f e2 0 3c a o m g o s o ：m n3 0 k2 0 2t i o z 吴 官 4 9 6 42 4 1 81 4 0 84 6 42 3 03 4 0o 4 1 0 ，8 7 o 8 3 屯 姜 家4 7 2 2 0 1 32 6 3 7 1 4 01 2 9o 7 7 o 6 9 湾 太原理r 凡学r 程坝j 学位论文 o 妄 寸 隶 z 。 褓寸 | 黑 u 型= t 中 卜l 蚕三 t n 巨 装 条 一 撼 譬 辍 乏 n 爿 u惫 l ，j 套 匮 * 足 吲刘点 i n 寸 寸卜 c c n 巷兰 噬 婪 车 隶 诲簧 工 ! l 九 ! 三t t = ；：蔓o 裂一 r 1 ，、 善 惫 、， 1 蜒 晕； m 型 一 隶 糍 喏 一 z 弋 罡 一 黑 o 皤羔 t ，、 - 立o 一 o ： 衄 鬻 ， 警三 巡 毯 群嚣求峰鸶k蝼毂憾桷n晶僻 群嚣冬蟋攀哩鬻球。曙毯管衄眯i-n僻 赶原理r 人学丁程坝i 学位论义 根据上述分析，大同汇海水煤浆公司原料为低灰、低硫原 煤，其哈氏可磨性指数h g i 约为5 2 6 4 。 二、原煤成浆性试验分析 为了对大同0 3 0 m t a 水煤浆j 原料煤的成浆性能作出 评价，由中国矿业大学( 北京校区) 的国家水煤浆工程技术研究 中心制浆技术研究所，对大同制浆厂的原料煤丌展成浆性试 验。通过试验，筛选适用的添加剂配方和合理的制浆工艺参数。， 首先采用干法调浆的试验力法筛选出适用的分散剂，即 对不同的分散剂配方在不司的用量、浓度下制成的水煤浆样 品，进行流变性和浓度测试，从中筛选出性能价格比优的分散 然后，在实验室成浆性试验筛选出适用的添加剂基础上， 进行实验室台架式球磨机制浆试验，以进一步验证和确定添加 剂配方和合理的制浆参数。 最后，用台架式球磨机制备的水煤浆，加入不同的稳定剂 和用量，进行稳定性考察试验，以筛选适用的稳定剂。 经过实验室成浆性试验，从 余种分散剂中筛选出代号为 d t o 、d t 6 、d t 7 等三种性能价格比较优的分散剂，进一步开展 台架式球磨机制浆试验。 查坚型三盔羔互矍塑主兰些堡苎 经过对上述三种攥加剂和不同用量、水i 司浓度及不同磨矿 时间的多次台架制浆试验，获得了浓度范围在6 5 2 6 7 5 粘度在1 0 0 01 5 5 0 m p a s 、( 1 0 0 s 1 骜切率) 的不同水煤浆样晶 在此基础上，进一步开展了稳定剂筛选试验。经过对七种稳定 剂和不同用量的试验，筛选出代号为5 0 2 0 和5 0 4 3 两种稳定剂 并获得了以下较有代表性的结果 分驻齐j稳定栽猫度r a p a s 编甲均俏 弓 浓度 度州 代峙j ：| = | 蛩代号用苗1 0 s 3 0 fl 0 0 s 。 ld t 7 1 3 3 8 5 0 2 0 0 0 7 66 6 2 0l5 7l3 l o l2 l64 2l l 2d t 71 3 7 65 0 4 30l7 66 5 9 9l3 2 61 1 9 9l3 9 94 21 1 3d t 6l3 5 05 0 2 002 ( ) r6 6 2 52 3 4 513 8 97 8 24 215 4d t 0l4 7 55 0 2 00l5 06 5 4 51 8 2 912 5 99 0 63 89 8 以卜结果表磷三种分散剂均能获得浓度6 6 左右的水煤 浆，加入稳定剂后，除d t 7 与5 0 4 3 搭配的煤浆流变性稍差外 均能满足制浆要求。其中以d t 6 与5 0 2 0 雌配的浆帽对较好( 见 后面图2 一l 虿图2 - 4 ) 。水煤浆的稳定期可以达到1 个月以r 。 对台架制浆试验的水煤浆产品进行的激光粒度分析测试 数据。用中匡矿业大学( 北京校医) 发的堆积率计算机分析软 件，进一步计算其堆积效率等参数。其中较有代表性的结果如 下掰列：( 强表2 4 ) 太原理工大学工程硕 一学位论文 表2 - 4 粒度分析 序号粒度，微米累积占本级 13 3 1 7 71 0 0 0 0o 0 6 22 7 2 3 19 9 9 42 7 0 315 0 5 79 7 2 48 3 6 4 1 0 1 4 48 8 8 88 4 5 57 4 0 08 0 4 3l o 1 1 65 6 0 9 7 0 3 2 l5 6 l 7 3 1 ，0 1 5 4 7 18 7 2 82 0 9 04 5 9 98 5 9 91 4 0 83 7 4 08 4 3 1 09 4 82 8 9 71 0 5 1 1 15 2 41 8 4 67 3 0 1 22 91 1 1 68 6 l 1 31 6 02 5 52 5 5 平均粒度m i c4 3 2 5 比表面积m 2 c c o 7 4 8 l 堆积效率 7 2 5 3 由以上试验表明，大同0 3 0 m r a 水煤浆厂原料煤，磨矿 产品平均粒度在4 3 微米左右，堆积效率在7 2 左右时，可以 制备出浓度6 6 ，粘度在12 0 0 m p a s 以下的高质量的水煤浆 产品。 盘蔗袋襻品：兀鬲是荣i 。9 38 j ! 乱7 昔靛刑13 5 脒孽定胡j 。2 0 00 i 赣p 2 筠：瓣 辑菲牛镊剪钮童型嚣 # r ：2 弛：1 酪8 7 ， ：5 5 # 剪胡幸i l g 髓应力p a 拶告p a 误差轰理枯壁，廿a s s9 1 j 4 7 6 8 9 7 j 0 6 4 7 4 s 5 6 2 9 2 2 4 7 2 7 2 9 5 7 7 2 1 0 2 1 5 0 1 2 2 0 1 ： 1 5 8 0 2 34 3 7 7 3 0 0 7 7 5 3 38 7 端 1 0 1 3 4 2 1 2 3 2 7 5 1 59 5 9 。 2 3j 5 7 9 3 。2 描 3 s 8 。9 1 甸工横堕i 履罪甓雯位 t = t y - 醛s 1 粥x ：1 s 叩7 6 2 b = 2 s 2 8 8 3 ，陌 k ：1 3 2 i 0 3 5 w ：9 7 7 2 锚1 尊甥晕，j 毋 表嚣粘爱，廿as 1 0 1 51 8 船 3 。1 3 1 0 曲 1 隔1 2 1 6 1 7 圈： 剪切翠，i s 稻田弱畸盼玎昕m他砖曲甜现 篙舞麓 0 0 口0 o 0 墩堞象样吕：六局煤釜：e 9 82 6 d t o 譬静铡j4 7 5 7 4 毫毫剂5 。加。i 豫p 2 s 54 蛾 料r c # - 2 非车, 顿p , b ：劳切1 违5 8 8 军7 _ 卜5 6 了5 搏 同上 向上攫垂：属蘼餐量蹙 蛾= 8 8 8 3 8 2 6 b ：3 9 2 9 1 5 9 。p 3 k = 2 3 7 6 4 k = 7 8 凹2 2 1 剪切幸，1 移 表蕊粘盅毋as 1 0 。( l 1 8 2 8 船 1 2 5 9 啦 断9 5 蟛2 一i 4 0 螽一 一 一 孵一卿衄艘黝卿|重；一 薯一曩孓乱孓孓n艇一 登麓勰篙焉一 善一样眦鬈烈嫩西御一 纛激瓣竺 虿船篇显销一 一与一佗他掩蹲乌亚一嚣盯一 甄罴懑攀 一讶一“招(旦扎强蛆 季缢裟盟嚣荔一；： 生堕些! ! ：竺! 堡1 鉴：i 兰竖堡皇 一 珂t 堞警牟昌_ = 鬲攥繁1 0 9 9831 啦7 舒敦掰矿穗稳定掰墨蝎01 7 揣p = 骶薯 辩j 兰牛锈尊切连室# m = 2 ，r b ：1 5 嚣 向上 碧；0 牵j 活硪沩，p a 帮毒溉 温差袁$ 礴竣妒茁 75 7 博 1 0 姐3 5 1 6 3 。嬲 2 2 1 2 鹑 3 7 8 8 8 5 c 7 2 玎 1 4 0 1 7 3 2 0 4 3 2 8 3 8 8 8 3 3 6 5 2 8 4 6 5 3 5 0 【n 。5 2 9 i 3 7 7 3 。 1 9 8 1 2 3 2 6 u 0 8 8 8 1 i 荩6 、1 3 嗡 问上镬羔：屈驻腠篓话 跚h = 6 。2 8 2 。9 = 52 9 2 3 2 3 k = 4 7 1 5 h ：12 2 7 7 1 8 剪铺查，1 ，7 秒表蕊粘蔗，世a ，s i a 3 0 1 0 0 3 9 0 0 r p a s 2 1 8 8 6 , 盐0 0 0 1 3 2 5 7 6 1 1 9 9 3 5 1 3 。8 5 3 0 ，2 打1 - 0 2 8 4 2 一o 6 1 7 7 00 2 2 0 12 2 8 7 一o3 9 5 d 4 j 6 6 j 9 i 斯艏9 j 2 5 27 6 2 8 1 9 2 6 1 5 8 1 5 5 5 8 。6 2 2 88 5 6 7 大同煤浆p = 6 5 钙y 、。一一一一。一 8 3 。 5 9 筠 i z 0 剪切率1 s 崮2 - 2 一 i s e ，l 川垠唑1 人学丁程f 11 学位睦芷 _，_-_-_-，_-_h_。_h。!=q_-_-_。_。_=hh一 托薹努尝晶不回蔗蘩1 9 9 。e2 q 。t 5 丹敌稍1 3 5 x 穗定剂5 。2 0 。2 。蕞 玛。2 器 # ! ；牛顿茸葡连塞# # 趾：2 池= 1 5 8 8 7 ，z = 5 6 7 5 。 向上 一向e 替型：一屈麟誊盐 一一一 t 毋+ k “h s 啡2 1 2 2 7 9 t y = 2 西0 0 5 虻一0 4 ，瞻 k = 7 8 3 5 2 町 h ：5 2 2 9 1 3 9 剪 j 宰1 秒 表蕊秸室，妒as 1 0 3 。 1 0 。 2 馨5 1 3 8 8 5 7 7 8 18 2 3 0 n p a s z 乓0 9 i 8 i 2 03 0 s 0t20 1 5 。 剪切率。i s 一签一 一 磊鬲魈麓觳翌垂蒙戮蕊兰 i 丽黧嚣器竺 一混一l乱吼l乱l 0 l 一 互嚣淼髅思一 一板一m博珀丝就蚺班一 亟瓣辫嬲 一m一湖冀m螂嘲狮舰囊溅穗糯 太原理工人学工程硕士学位论文 第三节朔州金海洋水煤浆厂原料煤成浆性研究 一、煤质分析 朔州金海洋水煤浆_ r 原料煤来自配套建设的选煤厂最终 产品一优质动力煤，选煤j + 的煤源来自于附近各煤矿，中国矿 大采用摇床，对金海洋水煤浆厂原煤进行了不分级洗选，所得 精煤作为成浆性试验的原料。原煤及精煤的工业分析结果见表 2 5 ，原煤及精煤的元素分析及可磨性、灰熔点、发热量分析 结果见表2 6 。 表2 5 原煤及精煤工业分析结果 水分干基挥发份干基灰分干基固定炭 煤样名称 m a d v d a d f c 原煤 2 6 63 5 5 517 5 34 9 9 9 精煤 2 5 83 3 4 09 2 15 5 ，2 4 表2 6 原煤及精煤工业分析结果 煤样干基干基干基干基 可磨 性指 灰熔点发热量 名称 cd t t d nd s t 川 丫、 k c a l k g 数i i g i 原煤 6 7 7 34 8 41 2 61 2 14 7 1 4 5 06 4 4 0 6 精煤 7 4 0 44 8 31 3 6o 7 94 7 1 4 5 07 0 2 0 9 1 太原理t 人学工程硕士学位论文 = 、原料煤的成浆性试验 l 、成浆性试验结果 按照煤炭成浆性判别指标d = 7 5 + 0 5 m a d 一0 0 5 t t g i 和 煤炭成浆性分类( 见表2 - 7 ) 。 表2 7 煤炭成浆性分类 成浆性难易指标d可制浆浓度( ) 易 7 2 中等 4 77 2 6 8 难7 一1 06 8 6 5 很难 l o 1 4 5 0 4 7 太原理t 大学工程碗十学位论文 3 、结论 ( 1 ) 、经过洗选的山阴精煤其有低灰、低硫、高挥发份和 较低的内在水分，成浆性属于中等，是较为优质的水煤浆原料 煤。 ( 2 ) 、利用灰分9 左右的山阴洗精煤，在试验给定的粒度 组成和添加剂配方下，可制得浓度为6 6 左右、粘度在1 0 0 0 - - 15 0 0 m p a s 、流动性和稳定性均较优的水煤浆。 ( 3 ) 、根据洗精煤的发热量和所能达到的制浆浓度，推算 出水煤浆低位发热量可达4 4 0 0 卡克左右。 ( 4 ) 、如果进一步改善水煤浆的粒度分布，提高堆积效率， 水煤浆的性能指标有望得到进一步提高。 广 一、 _ - _ ， 一 o c r 葛=一_ f noafj：叠了山一皇一下00 o o o r “o t“蔓。o“ o州l量葛lc一 eoo o ：? l 矗 蕞e t l 皇【) ( ) | 氍 t = 盖o “ 一兰 i 卜 可垫若oro里ceol譬oile=h巴：曼兰。暑1s 刊。盘一，秸一i“一 匝制鳝薯鬃辇g摹长鼍隶毯差 岬翌垃 、+ ，、，。 p c i o 广 i = f 厂石 一 、 o o l ：t：。“竹 o竖 i d j 1 ( _ 点型一：丛堂! 型塑生兰堡垒：兰 匦锹壕盆糕婪星美譬鼍皇髦筵 耳n 匦 太原理丁人学i 【：程硕上学位论文 第三章大型水煤浆厂的建设与生产 水煤浆行业中企业主要分为三种类型，一是以大同汇海为 代表的商品水煤浆生产企业：二是以山东白杨河、胜利油田、 茂名电厂等为代表的自产自用水煤浆企业；三是以广东佛山一 带陶瓷建材行业为代表的炉前制浆生产企业。目前从广东为主 的水煤浆大用户或者自建水煤浆厂；或者准备在水煤浆不能保 证按期供应、价格高而无法接受时，也自建水煤浆厂：从去年 年初到现在，广东已出现大用户炉前制浆，小制浆一哄而上的 局面( 佛山地区小制浆厂已有8 0 多家) 。本章以大同汇海公司 为例阐述大型商品水煤浆厂的建设与生产。 第一节制浆厂的投资及生产成本 一、制浆厂的投资 制浆厂投资取决于生产规模、制浆工艺及建厂条件等因 素。生产规模应根据用户需要而定。用户集中的地区可建设规 模较大的中央制浆厂，生产商品浆，供本地区若干用户燃用 分散的小用户或自身需浆量大的用户，可建用户自备制浆厂 太原理工大学t 程硕上学位论文 或炉前制浆系统，专供本，使用。 根据已有制浆厂的建设资料，在一般情况下，全部采用国 内技术与装备，因规模大小和工艺不同，吨浆投资大致在1 5 0 元2 0 0 元范围。用户建设的自各浆厂及炉前制浆系统因生产 的不是商品浆，制浆工艺可以简化，不需要庞大的储浆设施 并可充分利用工厂已有的内、外部条件，所以投资较省，吨浆 投资有可能控制在1 0 0 元左右。 制浆厂的投资构成中，设备购置和安装约占4 0 6 0 ； 建筑约占2 0 3 0 ；其它费用约占1 5 2 5 。 二、水煤浆的生产成本 水煤浆的生产成本主要包括原料煤成本( 每吨浆约需用 o 7 吨煤) 和制浆加工费。制浆加工费的多少主要取决于所采 用的制浆工艺与原料煤性质。制浆加工费中，主要是动力电费 与所需化学添加剂费用。制浆电耗约吨浆4 0 度6 0 度，添加 剂费用与所选用制浆原料煤成浆性的难易程度有密切关系，一 般在吨浆2 0 元6 0 元左右。加上成本中的材料消耗、折旧、 工资及其他费用等项，每吨浆的加工成本( 不包括原料煤) 估 计在9 0 元14 0 元之间。 我国建设的水煤浆厂投资仅相当于国外技术与装备的 太原理工人学工程硕士学位论文 1 4 1 2 。生产成本与价格均比国外低。 第二节投资和建设模式 大同汇海水煤浆有限责任公司是由大同市汇海焦炭有限 责任公司、山西省经济建设投资公司、省经贸资产经营公司、 北京贝通源商贸有限公司共同出资组建的。该公司建设的1 0 0 万吨年水煤浆项目3 0 万吨年一期工程于2 0 0 0 年4 月初经省 计委晋计投字 2 0 0 0 1 8 8 号文批准立项。4 月2 5 日奠基开工， 7 月份全面开工建设。先后列入省重点工程和省重点潜力产品 项目，在省、市政府、计委等有关部门的大力支持下，工程进 展顺利。于2 0 0 0 年1 2 月底部分设备试运行，2 0 0 1 年2 月份 两条生产线试产，7 月份正式投产。 水煤浆项目的一次性投资较大，根据水煤浆市场以及项目 目标市场发育状况，本着总体规划，分期实施，走边生产边积 累边发展的滚动道路是十分必要的。因此，把一期工程的建设 规模定为每年3 0 万吨是最佳的经济规模。 省里对水煤浆这一潜力产品是以资本金形式扶持的，在带 来资金支持的同时，更重要的是带来了规范的现代企业制度的 太原理t 大学工程硕上学位论文 建立( 以股份制为形式，实现投资主体多元化，理顺企业运行 机制) 。汇海公司对此应有足够认识，在落实资金来源时，除 省里和自有的资金外，其余的部分应申请银行贷款和社会融资 解决( 包括招商引资和社会集资) ，进一步争取投资多元化。 一、一期工程计划总投资、资金来源的、实际到位的情况 1 、一期工程计划总投资4 8 0 0 万元。 2 、资金来源：市及企业自筹1 6 0 0 万元以资本金形式入股 申请银行贷款3 2 0 0 万元。( 见晋计投字 2 0 0 0 1 8 8 号文) 3 、实际到位资金5 8 6 5 万元，其中以资本会入股2 4 6 5 万 元( 大同市汇海焦炭有限责任公司1 0 6 5 万元，占4 3 2 ：山 西省经济建设投资公司1 0 0 0 万元，占4 0 5 7 ；省经贸资产经 营公司3 0 0 万元，占1 2 1 7 ；北京贝逯源商贸有限公司1 0 0 万元，占4 。0 6 ) ，资本会以外的借贷资金3 4 0 0 万元( 工商银 行3 2 0 0 力i 元；信托投资公司2 0 0 万元) 。( 见晋计结构 2 0 0 0 8 0 2 号文) 二、二期工程计划总投资、资金来源、实际到位情况 1 、二期工程项目总投资估算8 8 4 4 万元，其中固定资产投 资为7 4 1 0 万元。 2 、资金来源：资本金除由大同市政府筹措、企业出资外 太原理工人学工程坝t 学位论文 省以入股形式给予适当补贴，其余申请银行贷款或其它资金包 括社会融资解决。( 见晋计结构发【2 0 0 2 4 8 9 号文) 3 、实际到位资金3 4 5 5 万元，其中资本金2 2 0 5 万元( 大 同市汇海焦炭有限责任公司8 2 5 万元，占3 7 4 1 ；省经济建 设投资公司6 0 0 万元，占2 7 2 1 ；北京贝通源商贸有限公司 2 8 0 万元，占l2 7 0 ；大同市经济发展有限公司5 0 0 万元，占 2 2 6 8 ) ，其余借贷资金为大同经济发展有限公司1 2 5 0 万元。 ( 见晋计结构发 2 0 0 1 8 7 6 号、晋计财金函 2 0 0 1 2 6 号、 晋计结构发 2 0 0 2 4 8 4 号文) 三、一、二期工程共到位资金情况 汇海公司l o o 万吨年水煤浆工程项目共投入资金9 3 2 0 万 元，其中：资本金4 6 7 0 万元，借贷4 6 5 0 万元( 归还银行贷款 2 0 0 万元) 。 资本金：截止目前5 家股东共投入资本金4 6 7 0 万元。其中 大同市汇海焦炭有限责任公司( 民营) 1 8 9 0 万元，占4 0 4 7 山西省经济建设投资公司1 6 0 0 力- 元，占3 4 2 6 ；省经贸资产 经营公司3 0 0 万元，占6 4 2 ；北京贝通源商贸有限公司( 民 营) 3 8 0 万元，占8 1 4 ；大同市经济发展有限责任公司5 0 0 万 元，占1 0 7 1 。 太原理工人学工程硕士学位论义 借贷资金：大同市工商银行贷款3 2 0 02 - 元，市经济发展有限 责任公司借款1 2 5 0 万元，省信托投资公司借款2 0 0 万元，借 贷合计4 6 5 0 万元( 已归还银行贷款2 0 0 万元) 。 四、投资完成情况 一期工程共完成投资5 8 6 5 万元，其中，建筑安装1 7 3 5 6 万元，设备投资2 1 6 4 1 万元，待摊投资8 7 0 6 6 万元，其它 6 5 3 8 9 万元，己通过省审计。二期固定资产投资估算7 4 1 0 万 元，在资金到位3 4 5 5 万元的情况下，截止目前共完成投资6 1 9 6 万元，其中：土建1 6 8 6 万元，设备购茕安装3 9 6 0 万元，其它 5 5 0 万元，尚有资金缺口3 9 5 5 万元。主体工程已完成，尚欠 部分配套工程，工程形象进度完成9 0 。 五、银行流动资金贷款及引资情况 汇海公司一期工程在2 0 0 2 年初有5 0 0 万元流动资金贷款 2 0 0 3 年在大同市工商银行有7 0 0 万元流动资金贷款。为了保 证公司二期工程建设顺利进行，汇海公司f 紧锣密鼓多方位、 多渠道进行招商引资及社会融资，尽早解决二期工程资金缺口 和流动资金问题。先后和中国联运有限公司、美国加里福尼亚 洲法律组建与存续公司、香港裕田国际交易公司等洽谈联系。 近期与香港财富集团深圳市中威财富顾问有限公司接触，准备 太原理工人学工程顾t 学位论文 引资7 0 0 0 万元，以中外合资形式入股，对方的商业报告书f 在编制中。 第三节建设规模及生产能力 一、建设规模 汇海公司水煤浆厂的设计生产能力为1 o m t a ，一期：1 ：程 的建设规模为0 3 0m t a ，己投产，现正在扩建二期工程0 7 0 m t a 。 二、工作制度及生产能力 1 、工作制度 制备厂的原煤系统为年工作日3 0 0 天，每天工作1 4 小时， 两班生产，一班检修；制浆系统年工作日3 0 0 天，工作时问为 6 0 0 0 小时，每天工作时间为2 0 小时，三班生产。 2 、生产能力 年制浆能力为0 3 0 万吨，e 制浆能力为1 0 0 0 吨，小时 制浆能力为5 0 吨，服务年限5 0 年。 太原理工大学工程硕士学位论文 第四节社会经济环境 一、行政区划、人口分布 大同市不仅是我国著名的历史文化名城，又是我国重要的 能源基地，是山西省北部政治、经济、科技、文化中心，是华 北地区主要的交通枢纽之一。大同市共辖四区七县，人口2 7 0 万，市区人口l1 0 万，总面积1 4 万平方公里。 汇海水煤浆公司所在地古店镇现有1 1 个自然村，9 0 0 0 多 人口；镇所在地古店约有4 0 0 0 人左右；古店村以北有北羊坊 村，人口6 5 0 人；西北有北采庄，人口7 5 0 人；西有圣水沟 人口7 0 0 人；南有马站村，人口7 0 0 人；东面隔御河与南湾村 相对。 二、工农业概况 大同市重点发展能源工业，主要有煤炭、电力、建材、机 械、制造、化工、化纤、制药等工业，己初步形成了一个门类 齐全的新型城市。汇海公司所在地占店镇近年来乡镇企业发展 迅速，镇属工业有：砖厂、发运煤站、石墨厂等小企业五家。 驻镇单位有：新大钢铁公司、市铸石厂、紫砂陶厂、林场、石 油库及汇海水煤浆公司等六家企业。全镇共有耕地三万亩，主 产粮以玉米、土豆、谷黍等杂粮为主。 太原理工夫学工程硕士学位论立 第五节原则流程 一、制浆工艺 1 、制浆工艺 目前，国内、外水煤浆厂采用的制浆工艺主要有：高浓度 磨矿制浆工艺、中浓度磨矿制浆工艺及高、中浓度磨矿联合制 浆工艺等。根据汇海水煤浆厂采用的原料煤的煤质分析和成浆 性试验结果，表明该煤种的成浆性属于中等偏难，可以采用较 为简单的高浓度制浆工艺。高浓度制浆工艺的特点是：将煤、 水和分散剂一起加入磨机磨制。磨矿产品就是高浓度水煤浆的 初级产品。再经过搅拌、稳定性处理及隔渣，就可获得成品水 煤浆。由于这种工艺较为简单，采用这种工艺的制浆厂很多 如美国大西洋( a r c ) 公司、日本的日立公司和c o m 公司等，我 国自己建设的水煤浆厂也大多采用这种工艺。这样可以相对减 少建厂投资和便于生产管理。此外。为了提高制浆效果和降低 分散剂用量。采用分段加药。同时，对经过稳定性处理的煤浆 进一步进行高剪切处理。从理论和实践都证实。适当强度的剪 切作用，可以提高水煤浆的屈服应力，增强水煤浆的触变性， 加速水煤浆的熟化，从而改善水煤浆的稳定性。 从汇海水煤浆厂的规模来看，考虑到国产技术装备所能达 太强理工大学工程硕士学位论文 到的能力。可以设1 2 个制浆生产系列。设一个系列的优点 是：设备数量、厂房面积和操作人员相对较少，但一旦某一环 节发生故障，就有全厂停产之虑。因此，从生产的可靠性和对 用户连续供浆的角度考虑，制浆系统设两个系列( 每系列1 5 m r a ) 较为稳妥。 2 、制浆工艺流程计算 根据制浆原料煤的煤质分析，原料煤的全水分平均取8 。 由前面成浆性研究对添加剂的筛选，分散剂采用d t 6 分段加 入，总用量为干煤量的1 4 ，其中：加入球磨机给料用量为 1 2 ，加入球磨机排料用量为0 2 。稳定剂采用5 0 5 2 “、用量 为0 2 ，按定容法加入稳定性处理桶。为了便于操作和控制 添加剂均调制成水溶液加入流程。分散剂和稳定剂的水溶液浓 度均为3 0 。其数、质量工艺流程( 见附图5 1 ) 、制浆用原料 平衡见表3 1 汇海制浆厂每年用煤量为o 2 1 1 8 m t ( 全水分8 ) ；每天用 煤量7 0 6 t ( 按3 0 0 d a 工作日计) 。全年添加剂用量为3 1 2 0 t 其中：分散剂用量为2 7 3 0 t ，稳定剂用量为3 9 0 t 。全年制浆用 水量约为8 5 4 m t ( 不包括清洗水等其他用水) 。水煤浆产品浓 度为6 6 ，密度约为1 2 3 ，年产量为0 3 0 m t 。 舂臆理】：人学r 程坝【| 学位睦文 表3 】全厂制浆用原料平衡表 作业名称 球磨排料稳定性 原料煤 球磨机 储浆罐 作啦釜、 搅拌桶处理桶 平基煤 32 4 83 2483 2 4 83 2483 2 4 8 ( t h ) 水( m 。h ) 2 - 8 2167 0l68 5 l70 0 17o o 添加剂 o 3 904 6 o 5 2o 5 2 ( t h ) 水煤浆 r t h ) 4 9 5 74 9 7 95 00 05 0o o 3 、水煤浆产品主要质量指标 大同汇海0 3 0m a 制浆j 的水煤浆产品主要质量指标 r 物理特性) 如下表 序号项目单位指标 l 重量浓度 6 6 2 2 粘度 m p asr 10 0 s “、 12 0 04 - 2 0 0 ：j 粒度上限微米 3 0 0 4 平均粒度微米3 5 4 5 5 灰分ac l 0 10 0 6硫分s t d0 ，o 5 7 挥发分v d a f 28 0 2 3 4 53 8发热餐q n e tp m j k g l8 8 4 1 9 2 6 9 灰熔点s t 12 7 0 一一13 0 0 1 0 稳定性 d6 0 j 一j ：； r i ：r 一一 _ 嚣i 兽。詈 一鼍一 2 、。 j 一 三： 一 l n ：o ? 、 一e o 。j - l n ， ：一 ，jo r 一 。一 ：贽 1 掣 ；一7。 主! 一； 一一 ? 一一 。一卜。i ：丁；蔓 。| 、： b i 爱 1 一 、c 嗨鬻 = j 二乇 一， 二二】圭美 _ g i ；e 奢； 学! 鼍o * 一； 一摆意一一蛰 。嵯一。l一一 一一一一、一 景一 习 f 厂繁二! 兰t i 埘圈5 2 丈 习j r 海_ 二掣浆厂 h j 受雹厂5 力千瓦改烧水煤浆镐伊 胜利油田改烧水煤浆的】0j 太原理r 大学丁程碳i 学位论正 二、主要工艺设备 主要工艺设备见下表 入料单位处理计算选用 序设备 技术特征 自 号名称 目能力台数台数 t ht h 台( 台)( 台) 破碎 m f d 5 0中7 5 0 l7 0 0d 入 2 0 0 m m5 8 t4 01 4 52 机 d 出 1 0 1 1 1 m 球磨 2 中3 1 l m 格子州 5 03 11 6 1 7 机 尚掣 切处 3l 8 4 b m r 一2 2 0 型5 03 0 台l6 7 2 埋设 备 处渣d z s 2 4 2 5 型 m 45 03 01 6 72 筛 ：0 4 m m 三、工艺流程 工艺系统主要分为原煤受煤、准备，原煤储存以及制浆系 统和产品储存，装车等环节。 l 、所用原料煤用汽车从原料煤矿井运至储煤场，由推土 机将原料煤送入受煤坑，经给料机、带式输送机给入反击式破 碎机，将煤破碎至小于1 0 r a m 。破碎后的粉煤由皮带运输机送 入储煤仓。再由仓下的电振给剃机将原料煤给入带式输送机送 入制浆车间内的球磨机缓冲仓，准备制浆。 2 、缓冲仓内的原料煤经定量给料带式输送机，按设定的 给煤量给入球磨机，并由小闭环控制，按设定要求将预先调配 太原理工人学工程倾卜学位论文 好的分散剂溶液和水同时加入球磨机，进行高浓度磨矿。磨矿 浓度控制在6 6 3 左右。球磨机的排料就是水煤浆的初级产 品。经缓冲槽由泵扬送入搅拌桶，同时按设定要求补加入少量 分散剂，经搅拌将补加的分散荆与煤浆充分混合和接触，以进 步改善浆体的流动性。再由泵扬送入稳定性处理桶，同时按 设定的要求加入稳定剂溶液，经搅拌使稳定剂与煤浆充分混合 和接触。搅拌是水煤浆制浆过程中的重要环节之一。它用于使 浆体分散、混合( 混匀、调和) 、悬浮、剪切以及使添加剂和煤 粒充分接触，以加速水煤浆的熟化。对经球磨机高浓度磨矿后 排出的水煤浆，先后经过四次搅拌和调浆。第一次搅拌的主要 目的是将二次补加的分散剂与水煤浆进行混合和充分接触，以 进一步改善浆体的流动性。第二次是将加入的稳定剂与水煤浆 进行混合和充分接触。第三次是对经过高剪切处理后的煤浆进 行调整。使其最终成为具有屈服假塑性的浆体，即：既有良好 的流动性，又有较强的触变性。第四次是将两个系列生产的水 煤浆进行混匀，以保证成品水煤浆的均一性。每个系列的稳定 性处理桶设两台，进行交替工作，以便于按定容法控制稳定剂 的加入量。经稳定性处理后的水煤浆泵送入高速搅拌机，进行 高剪切处理。经高剪切处理后，水煤浆的屈服应力和表观粘度 太原理1 大学工程硕士学位论文 会有所增大，再将其送人调浆桶进行适当的搅拌处理，使其最 终成为既具有良好流动性，又有较强的屈服应力的成品水煤 浆。在这个环节中，根据浆体的降粘情况，有可能需要再补加 分散剂。为了使浆体有充分的调浆时间，每个系列的这个环节 也设两台调浆桶，进行交替工作。经过调浆处理后的水煤浆泵 送入高频电磁筛进行隔渣处理，以除去浆体中极少量过大颗粒 物和其它异物( 如木眉、纤维状异物等) 。经隔渣处理后的水煤 浆泵送入混匀罐，将两个系列生产的煤浆进行混合后。泵送入 储浆罐。 在水煤浆厂内建高浓度的水煤浆添加剂的生产厂，生产能 力每年1 2 万吨。在制浆过程中要分别加入分散剂和稳定剂等 添加剂。其中一期工程添加剂的年总用量为3 1 2 0 t ，其中分散 剂用量为2 7 3 0 t ，稳定剂用量为3 9 0 t 。根据试验和生产经验， 将分散剂先后给入球磨机和磨矿产品，比一次给入球磨机可以 提高制浆效果，同时可以降低分散剂用量。 3 、产品装车 制浆系统制成的水煤浆首先用泵送至储浆罐进行储存，储 浆罐内的水煤浆可通过泵送入多点装浆式装浆站装火车或罐 车，也可以直接装汽车外运。 太原理工大学丁程硕士学位论文 四、供电电源及供电方式 汇海水煤浆厂电源采用l o k v ，单回路引自占店变电站 由l 6 j 一1 8 5 m m 2 架空线引入( 约2 k m ) 。在架空线终端杆采用 y j k 一1 0 。，1 8 5 m m 电缆引至制浆车间二层1 0 k , 配电室。 五、控制及自动化 l 、工艺参数的检测和控制 根据水煤制浆工艺的要求，生产过程中需要检测和控制的 量主要有：储煤仓、缓冲仓的料位检测，通过料位信号来控制 给煤机；水煤浆搅拌桶、处理桶、调浆罐、混匀罐、储浆罐等 的液位检测与控制；磨机给煤量的检测与控制；水煤浆密度和 流量的检测；添加水量的检测与控制；药剂添加量的检测与控 制。 整个系统采用集散型配簧，各检测控制系统依各自功能相 对独立，通过上位机相互联系和综合数据、管理，实现给定值 的设定，系统工作的总体显示和生产统计与报表等功能。 2 、生产技术检查 为了指导生产操作，保证水煤浆产品的数、质量指标合格 和稳定，制浆生产过程的技术检查采用在线和离线检测相结合 的方式。在制浆生产主要环节设置了必要的在线检测仪器仪 太原理丁大学丁程硕 。学位论文 表。在线检测的参数有：煤仓料位、煤量、流量、液位、密度 等。对煤的水分和浆的浓度、粘度、粒度及稳定性采用离线检 测。 制浆厂化验室承担对原料煤的煤质和水煤浆的化验分析、 检测工作。主要项目有：原料煤的工业分析( 灰分、水分、挥 发分、硫分、发热量等) 、粒度组成等；水煤浆的浓度、粒度、 粘度及稳定性的检测等。 3 、计算机集中控制 制浆厂生产的特点是机械化程度高，生产连续性强。生产 设备多且相对集中，拖动方式简单，易于实现生产设备由计算 机集中控制。通过大屏幕图形显示器和模拟盘实时显示全厂所 有设备的运行状况。 4 、通讯 为便于生产调度，全厂设一4 0 门调度交换机，在重要的 岗位设置扩音通讯话站。 六、工业场地概况 大同市汇海公司水煤浆制备厂工业场地位于大同盆地北 部，大同市北古店镇西北部，古店型焦厂工业场地西北侧，与 古店型焦厂工业场地融为一体。厂址距大同市中心约1 0 k m 爪原理丁人学t 程硕学位论殳 距占店镇北宋庄东约1 8 k m 。地貌属黄斗：丘陵地区，整个地形 西北高，东南低，海拔在千米以上。高程大致在1 10 7 0 0 1 13 5 ，o o m 之间。本地区属于典型温带大陆性气候，四季分明 冬季寒冷少雪；春季少雨干旱：夏季昼夜温差较大，雨量集中 秋季阴凉。 七、工程概况 制浆厂由原料煤准备、制浆两大_ j ：段组成，主要生产作业 环甫为：原煤准备与制浆系统。主要建、构筑物色：受煤坑、 栈桥、破碎车间、制浆车f 叫、均质罐、储浆罐、废浆收集池和 锅炉房等( 见建、构筑物一览表) 。 。罩一 ；一j 蓦毒薯1 s - 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