煤炭直接液化工艺中制备合格的煤浆十分重要, 将直接影响煤浆在

高压系统的输送、煤浆预热和煤液化反应结果。煤炭直接液化连续

试验装置(BSU ) 使用的煤浆固体含量一般在40% 以上。为防止固体

沉降, 在煤浆制备时煤浆罐除有搅拌外, 还通过低压煤浆泵实现循

环。由于煤浆固体物中含黄铁矿等硬质物料, 低压煤浆泵的磨损十

分严重。

1　常见的几种煤浆泵及存在的问题

在BSU 装置上使用过的煤浆泵有: 带各种内衬材质的隔膜泵和旋

转活塞泵等。普遍问题是磨损严重、寿命短, 一般使用寿命不超过

30 d, 最短4d。根据煤液化煤浆特点, 虽然对这些泵做了针对性的

改进, 但使用效果均不明显。

2　W arrenrupp 气动双隔膜泵在BSU 装置上使用

在2003 年2 月对BSU 装置进行改造时, 把低压系统的3 台煤浆泵全

部换成美国W arrenrupp 公司生产的Sandp iper 系列气动双隔膜泵。

泵体材料: 316SS 不锈钢; 隔膜/球阀材料: 特氟隆(PTFE) 塑料,

能耐各种腐蚀, 质量担保期为5a。

3　使用中存在的问题

隔膜材质是影响气动隔膜泵寿命的最主要因素之一。根据输送介质

特性选择合适隔膜, 一般都能达到厂家设计的使用寿命。而在BSU

装置上使用的气动隔膜泵, 除了要考虑隔膜的材质外, 其进、出口

阀的材质同样重要。
初始运行期间, 由于对气动泵材质的抗磨性与耐腐蚀性了解不足,

曾完全依赖厂家经验。按厂家所述, 气动泵的寿命至少在5a 以上,

可实际上只运行了20 d 就发现气动泵工作异常, 气动泵压缩频率变

快, 无流量和压力输出。打开阀腔发现, 其中一路入口阀只有阀座

而没有阀球; 在另一路入口弯管处找到已经变得很小的阀球。阀球

是被煤浆磨损变小后经入口阀座掉入弯管的。这不仅使自身侧入口

阀无法关严, 而且还堵塞了另一侧入口管, 使另一侧也无法吸入煤

浆。由于泵腔中的煤浆不流动, 导致煤粉在隔膜腔沉淀, 泵无法正

常工作。另外还发现, 其它几个阀球和阀座都不同程度出现磨损,

阀球普遍被磨小。阀座的密封面由于煤浆的定向流动也由最初的圆

形冲刷成椭圆形, 在阀座的径向对称弧线上形成两个月牙形切面。

见附图。

4　对W arrenrupp 气动双隔膜泵改进

针对已发现的问题, 重点对气动隔膜泵的阀座和阀球进行了改造。

阀座由原来的聚四氟乙烯材质换成经特殊加工的耐磨金属材质, 阀

球也由原来的聚四氟乙烯换成陶瓷材料。据溶煤产物具有多种官能

团, 具有工农医等方面应用潜力和探索性试验。如Faison[9] 提出

被木质素真菌所溶解的煤物质可望像聚合木质素那样在工业上用于

抗氧剂、表面活性剂、树脂或黏合剂成分; 商业上作离子交换树脂

或吸收剂用; 农业上用作土壤调节剂, 改善植物根的吸收作用; 医

学上可作为免疫辅药等。目前溶煤产物的探索性应用试验如韩威[8]

的研究表明, 生物溶煤产物具有明显的刺激蒜苗生长和降低水煤浆

表观粘度的作用。

溶煤产物的另一重要应用是, 由于我国石油、然气储量较少, 石油

紧缺, 利用微生物溶煤技术把较低经济价值的褐煤转化成较高经济

价值的液体燃料, 生物溶煤产物可再经厌氧菌作用而产生甲烷、甲

醇、乙醇等低分子量物质, 代替石油作为燃料, 具有重要的经济价

值和环境价值。

5　应用前景

(1) 目前微生物脱硫存在细菌生长量低、繁殖时间长、环境适应性

差等问题, 如何选择出既能脱除无机硫又能脱除大部分有机物的菌

种, 且适应能力强, 繁殖速度快是一大主要问题。这方面可能要应

用遗传学的最新技术和成果, 对脱硫微生物进行改良研究, 通过对

当前脱硫菌和其它具有已知功能的微生物杂交、基因重组、育种等

基因工程方面改造来获得希望的菌种。美国这方面研究处于领先地

位。如美国能源生物系统公司通过应用基因技术改良的微生物, 进

行了与脱煤炭中有机硫相似的脱石油中硫的试验研究。为实现煤炭

生物脱硫工业化研究, 上海J9集团九游泵业制造有限公司已建成数座实验室

规模的连续生化脱硫实验装置, 欧盟的几个研究组织在意大利的撒丁

岛已建成1套中间规模的连续生化脱硫实验装置, 为工业规模生产奠定了基础。

(2) 煤的生物溶解, 需在菌种的筛选、驯化、基因工程基础上进一

步提高微生物对煤的溶解速率和转化率, 尽量获得单一的化学品,

在加强对生物溶解煤产物分析鉴定基础上, 开展生物溶解煤产物的

应用研究。

(3) 筛选驯化既能溶解煤分子又能脱硫的生物菌珠对低价值褐煤进

行加工处理, 提高褐煤附加值, 对合理高效地利用煤炭具有重要意义。

(4) 随着生物技术发展,煤生物加工技术研究应用在我国得到飞速发

展,前景十分广阔。