1.4 Классификация водоугольных суспензий и их характеристики.

Водоугольные суспензии – это смеси угля с водой, возникшие вначале в виде отходов мокрых процессов обогащения и побочных продуктов обезвоживания угля. Первые попытки использования водоугольного топлива и разработанные для этого составы ВУС относятся к середине 1960-х началу 1970-х годов, табл. 1.4.

Таблица 1.4

Первые установки приготовления и сжигания ВУС

Предприятие, годы работы	Технология, производительность	Зольность	Твердое		Котел, паропроизводит.
			ср, %	Р90, %
г. Луганск, шахта «Северная», 1963-64 гг.	Дробление угля 0-3(6), измельчение в шаровой мельнице, классификация в центрифуге. Производительность по сухому 800-1000 кг/ч	17-27	40-49	16-35	ДКВР 6,5/1,3; 6,5 т пара/ч
г. Анжеро-Судженск, Анжерская ЦЭС, Кузбасс, 1964-66 гг.	Сгущение шлама в радиальных сгустителях и гидроциклонах; классификация на дуговом сите. Производит. По сухому 4 т/ч.	14	46-57	Р100 = = 17-19	ЛМЗ 14,5 т пара/ч
Г. Жилево, Жилевская ОПОФ, Московская обл., 1964-65	Смешивание угольной мелочи и угольной пыли с водой. Производит. По сухому углю 1000 кг/ч	19,6	45-50	Р100 = = 1-2	Циклонная топка для получения 10000 нм^3/ч горючих газов с t = 1400-1450ºC

Водоугольные суспензии характеризуются следующими основными параметрами и технологическими признаками; гранулометрическим составом, в том числе максимальной крупностью угольных частиц в суспензии, массовой долей твердой фазы, зольностью угля в суспензии, реологическими характеристиками, наличием или отсутствием реагентов-пластификаторов, способностью сохранять свойства при хранении и транспортировании.

В соответствии с граничными значениями диапазонов изменения максимальной крупности частиц и их долей в суспензии предлагается следующая классификация ВУС по группам, табл. 1.5 [13].

Таблица 1.5

Классификация угольных суспензий

Параметры	Обозначение и единица измерения	Диапазон изменения параметра	Вид водоугольной суспензии
Максимальная крупность частиц в суспензии	, мм	< 0.01	Ультратонкие
		0.010< < 0.5	Тонкодисперсные
		0.2< < 13	Грубодисперсные
		13 <	Угольные шламы
Массовая доля твердой фазы в суспензии	, %		Низкоконцентрированные
			Среднеконцентрированные
			Высококнцентрированные
			Угольные пасты
Зольность угля в суспензии	, %		Ультрачистые
			Малозольные
			Среднезольные
			ВУысокозольные
			Отходы

При гидравлической и механогидравлической добыче угля образуются низко концентрированные угольные пульпы с максимальной крупностью частиц до 100 мм. Гидротранспорт угольных пульп осуществляется, как правило, на небольшие расстояния (до 10-15 км) с помощью высоконапорных насосов по трубопроводам в турбулентном режиме.

Для магистрального гидротранспорта на расстояние 100 км и далее наиболее приемлемыми являются грубодисперсные средне концентрированные и тонкодисперсные высококонцентрированные водоугольные суспензии (трубопровод «Блэк Месса» и опытно-промышленный углепровод «Белово-Новосибирск»).

Высоконцентрированные водоугольные суспензии являются готовым энергетическим топливом, максимальная крупность частиц твердой фазы в котором соответствует при пылевидном сжигании угля (от 200 до 500 мкм). Крупность частиц в водоугольных суспензиях, предназначенных для сжигания в тепловых двигателях, должна быть значительно меньше (не более 10 мкм), для того чтобы обеспечить максимальное выгорание топлива при малом времени пребывания в активной зоне горения.

Вода в суспензии является инертным материалом, снижающим теплотворную способность топлива. Поэтому в процессе приготовления необходимо добиваться максимального значения массовой концентрации твердой фазы, при обеспечении необходимой текучести суспензии. Эффективными способами для достижения оптимального с точки зрения теплотворных свойств и транспортабельности водоугольных суспензий является управление гранулометрическим распределением частиц твердой фазы и применение реагентов-пластификаторов.

Одной из важнейших характеристик водоугольных суспензий является их зольность, определяемая содержанием негорючих минеральных компонентов в рабочей массе водоугольной суспензии, а фактически в исходном угле. Повышение зольности угля в водоугольной суспензии, также как и влажности приводит к снижению энергетической ценности топлива. Наибольшая эффективность использования и экологическая чистота топлива обеспечивается естественно при сжигании ультрачистых и малозольных суспензий, но при этом резко повышается стоимость приготовления суспензии. Отметим, что в настоящее время процесс глубокого обогащения углей, для обеспечения зольности рабочей массы угля в диапазоне 1-2,5%, находится в стадии разработки.

Важнейшими характеристиками водоугольных суспензий, как искусственного энергетического топлива, определяющими теплотворную способность и транспортабельность, являются реологические параметры и стабильность т.е. способность сохранять внутреннюю структуру и длительное время не расслаиваться на жидкую и твердую фазы. Характерные свойства ВУС формируются на стадии приготовления суспензии из исходного энергетического угля марок Г (газовый) или Д (длиннопламенный). Исходная крупность угля может быть класса: крупный (К) - 50…100 мм; орех (О) – 25…50 мм; мелкий (М) – 13…25 мм. Могут быть и более мелкие классы исходного угля, например, штыб (Ш) – 6 мм. Исходная крупность угля в конечном итоге определяет себестоимость водоугольной суспензии. Основная доля затрат приходится на дробильные и измельчительные операции технологического процесса приготовления ВУС.