第5期中氮肥2015年9月M-Sized Nitrogenous fertilizer progreSep.2015水煤漿提濃及提濃后對氣化設(shè)備運(yùn)行的影響李曉艷,李斌,雷朝紅,李培豐(陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司,陜西神木719300)[摘要]以配套400kt/a甲醇裝置的德士古煤氣化裝置為例,通過調(diào)整棒磨機(jī)鋼棒的級配方式和添加劑的用量,使水煤漿濃度提高2.60%,粗煤氣中的有效氣(CO+H2)含量提高4.08%,年降低氧耗2.246×107m3,降低煤耗2.246×104t,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2952495萬元,且水煤漿濃度提高后對現(xiàn)有主要?dú)饣O(shè)備的運(yùn)行未產(chǎn)生明顯影響。[關(guān)鍵詞]德士古氣化;棒磨機(jī);鋼棒級配;水煤漿;提濃;氣化設(shè)備中圖分類號]TQ546[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B[文章編號]1004-932(2015)05-008-04現(xiàn)有水煤漿濃度大都在60%左右,通常情0引言況下即使將水煤漿濃度提高0.5%也很困難。段煤氣化是潔凈、高效利用煤炭的主要途徑之清兵等2結(jié)合傳統(tǒng)制漿工藝和制漿原料性質(zhì),在眾多煤氣化技術(shù)中,水煤漿加壓氣化技術(shù)自主研發(fā)的低階煤制備高質(zhì)量水煤漿專利工藝技因煤種適應(yīng)范圍較廣、氣化溫度高、壓力高、易術(shù),可將煤漿濃度提高3%~5%。但是此法需于大型化,成為煤氣化技術(shù)發(fā)展的主流。制要另外添置設(shè)備,增加了生產(chǎn)成本。兗礦魯南化備性能優(yōu)良的水煤漿是水煤漿加壓氣化工藝的核肥廠為提高氣化用水煤漿濃度,在原水煤漿生產(chǎn)心,而制漿技術(shù)的核心是在保持合適的流動性、系統(tǒng)增加了一套煤漿超細(xì)磨副線,抽取原中間槽穩(wěn)定性和黏度的基礎(chǔ)上,盡量提高煤漿濃度。的煤漿細(xì)磨后再配漿,通過多峰值煤漿顆粒配比及黏度的優(yōu)化調(diào)整,有效提高了水煤漿濃度。[收稿日期]2015-04-15此法是通過增加一套煤漿超細(xì)磨副線來實現(xiàn)水煤[作者簡介]李曉艷(1982—),女,工程師20年畢業(yè)于天漿提濃的,同樣增加了成本,且對于一些已經(jīng)建津大學(xué)碩士,主要從事煤化工技術(shù)管理工作。成的裝置來說,進(jìn)行此項技術(shù)改造也存在一定的機(jī)組超溫,應(yīng)緊急停車處理;②由于入口流量、低溫甲醇洗裝置的冷量需求,避免了凈煤氣中硫壓力、溫度以及機(jī)組的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,注意一段化氫含量超標(biāo),從而防止了甲醇合成催化劑中的運(yùn)行工作點,防止進(jìn)入喘振線內(nèi);③觀察氨毒,延長了其使用壽命。為了避免此類事故發(fā)冰機(jī)入口濾網(wǎng)前后壓差和一段分離器進(jìn)出口壓差生,氨冷卻器應(yīng)改為不銹鋼材質(zhì),同時嚴(yán)防氨中的變化情況,如果壓差呈下降趨勢,低于3kPa進(jìn)水。時,表明冰已經(jīng)化掉,此時可以聯(lián)系調(diào)度氨冰機(jī)加負(fù)荷;④如運(yùn)行一段時間壓差下降慢或沒有[參考文獻(xiàn)]下降,應(yīng)停氨冰機(jī),然后再次啟動,延長暖機(jī)階[1]黃鐘岳,王曉放,透平式氨冰機(jī)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出段,使機(jī)組在常壓、高溫下多運(yùn)行一段時間,觀版社,2004:80-220察入口壓差,還不行就停車拆檢。2]陸美娟.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001102-1226結(jié)語[3]王紹良化工設(shè)備基礎(chǔ)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社經(jīng)過分析、排查和處理,氨冰機(jī)入口濾網(wǎng)前2002:32-1564]張富春,譚永前,李曉剛,等,大流量氨冷凍離心壓縮機(jī)后和一段分離器進(jìn)出口的壓差降到了3kPa以組的設(shè)計[J].風(fēng)機(jī)技術(shù),2011(3):39-42下,這也佐證了人口壓差高源于結(jié)冰造成濾網(wǎng)等5]李端印.氨冰中國煤化工J·大氮肥堵塞的判斷。機(jī)組再次開車后運(yùn)行正常,滿足了2010(3):CNMHG第5期李曉艷等:水煤漿提濃及提濃后對氣化設(shè)備運(yùn)行的影響困難。水煤漿提濃主要采取了以下幾項措施在原料煤種不變的情況下,另外一種提高水(1)每次只添加一種規(guī)格(φ75mm)、同煤漿濃度的方式是提高添加劑性能。水煤漿添加材質(zhì)的鋼棒。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn),在棒磨機(jī)生產(chǎn)負(fù)劑一般要求成本低、性能穩(wěn)定、成漿濃度高。目荷維持不變的情況下,棒磨機(jī)內(nèi)鋼棒量增加和前國內(nèi)市場中好的添加劑產(chǎn)品已能滿足工業(yè)生產(chǎn)細(xì)鋼棒量較多時,生產(chǎn)出的水煤漿粒度較小需要,綜合評價國內(nèi)工業(yè)添加劑產(chǎn)品已經(jīng)處于國黏度上升,穩(wěn)定性能較好。但煤漿濃度需根據(jù)際先進(jìn)水平,因此通過提高添加劑性能進(jìn)而較大煤漿的粒度分布情況進(jìn)行合理調(diào)整,保證煤漿幅度提高成漿濃度已不太可能4。中粗細(xì)顆粒的合理搭配,最大限度地增加煤粒陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司煤制甲醇裝置采的填充率。用的是德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)。公司經(jīng)過長(2)在上述措施的基礎(chǔ)上,相應(yīng)對棒磨機(jī)期摸索實踐,在不增加生產(chǎn)成本的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新滾筒篩作了調(diào)整。利用裝置大檢修機(jī)會,將3性地通過改變棒磨機(jī)鋼棒級配的方式使水煤漿濃棒磨機(jī)滾筒篩更換為篩眼為3.5mm×20mm的度提高了2%左右。新滾筒篩,同時新滾筒篩的直徑和長度也適當(dāng)加1水煤漿氣化工藝流程簡介大,新滾筒篩直徑為1800mm。調(diào)整滾筒篩后,煤漿過篩率有效提高,跑漿量減少,從而達(dá)到煤水煤漿加壓氣化工藝屬氣流床氣化,水煤漿漿提濃和節(jié)能降耗的目的。進(jìn)料,以純氧為氣化劑。水煤漿氣化過程主要包(3)若棒磨機(jī)滿負(fù)荷、長周期運(yùn)行,棒磨括磨煤、煤漿的制備和輸送、氣化和廢熱回收機(jī)加棒周期一般為45~60d,具體加棒時間可參灰水處理和公用工程等工序。氣化壓力可在20考水煤漿顆粒325目過篩率,控制在31%8.5MPa選擇,氣化溫度在1300~1500℃。主要設(shè)備有磨煤機(jī)、煤漿泵、燒嘴、氣化爐、激33%即可。原則上正常生產(chǎn)中棒磨機(jī)中斷棒、短冷環(huán)、洗滌塔等5棒受重力影響會隨著生產(chǎn)出的水煤漿流動被帶出陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司有2套煤制甲醇棒磨機(jī),為了徹底清理短棒、斷棒,可選擇在每裝置,一期裝置生產(chǎn)能力為200k∽/a,二期裝置次添加鋼棒前人工進(jìn)入棒磨機(jī)進(jìn)行清理,或根據(jù)生產(chǎn)能力為40ka,水煤漿提濃方法在2套裝實際情況定期安排人工清理。置都進(jìn)行了試驗,都取得了良好的效果,現(xiàn)以二(4)常用水煤漿添加劑加入量控制在1%期裝置為例作一介紹。(添加劑干基量與原料煤干基量之比,下同)。水煤漿添加劑使用前,一般需將添加劑原液加水2水煤漿提濃方法稀釋,然后再經(jīng)計量泵加壓后和原料煤、制漿用水煤漿氣化制漿采用比較多的是棒磨機(jī),棒水同時送進(jìn)正在轉(zhuǎn)動的棒磨機(jī)中。磨機(jī)主要由進(jìn)料部、主軸承、筒體、大小齒輪(5)通過不斷改進(jìn),提高設(shè)備管理水平,主電動機(jī)、主減速器、底氣裝置、出料裝置等部保證棒磨機(jī)長周期、平穩(wěn)運(yùn)行。件組成。物料通過進(jìn)料部強(qiáng)制給料,電動機(jī)帶動①解決棒磨機(jī)筒體漏漿問題。裝有煤、水、鋼棒的筒體旋轉(zhuǎn),在離心力和摩擦利用大檢修機(jī)會,對棒磨機(jī)筒體鋼襯板進(jìn)行力的作用下,磨出粒度分布合格的水煤漿,經(jīng)滾更換,徹底解決棒磨機(jī)筒體頻繁漏漿的問題。筒篩濾去粗煤顆粒后進(jìn)入出料槽。②解決棒磨機(jī)小齒輪前后軸承溫度高的問陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司的棒磨機(jī)規(guī)格為題。d3800mm×5800mm,磨煤能力41466夏季環(huán)境溫度高,加之棒磨機(jī)小齒輪前后軸62200kg/h(干煤),電機(jī)功率1120kW。一般加油設(shè)計存在缺陷,此軸承溫度會逐漸升高,設(shè)計棒磨機(jī)鋼棒分3種規(guī)格,即5mm、頓65達(dá)到一定值時,被迫停車檢修。為此,公司改變mm、d50mm,鋼棒材質(zhì)為6Mn鋼,原設(shè)計棒原來的加油方法,確保潤滑油既能加到位又不磨機(jī)每次添加d75mm、65mm、φ50mm鋼棒浪費(fèi);同時中國煤化工處理工作和質(zhì)量比為3:4:3?，F(xiàn)場清理工CNMHG承。中氮肥第5期表4提濃后水煤漿粒度分布(過篩率)%3水煤漿提濃后粗煤氣中有效氣含量及煤漿粒樣品20日40目120日20日325目度分布的變化197.9388.1250.9937.8230.59297.9787.173.1提濃后粗煤氣中有效氣含量的變化398.4788.8251.4337.7931.73抽取水煤漿提濃前、后裝置穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的7個煤漿樣和對應(yīng)的粗煤氣樣進(jìn)行分析,結(jié)果597.88864348.3236.6728.99平均981388.4551.1837.9332.20分別見表1、表2。表1提濃前煤漿指標(biāo)及粗煤氣中有效氣含量煤質(zhì)不變的情況下,煤漿粒度分布是影響成漿性的主要因素,好的粒度分布要求煤顆粒能達(dá)煤漿指標(biāo)3爐粗煤氣有效氣含量/%p黏度/mPas濃度/%C0HCO+B到較高的堆積效率。由表3和表4可以看出,煤8.2159.2035.8841.7377.61漿提濃后,煤漿顆粒20目過篩率增加0.52%,4028.1540259.2034.6742.927.59目過篩率降低1.88%,120目過篩率增加2.79%,38.2432559303.1243.507662200目過篩率增加281%,325目過篩率增加48.20302591033343416806.02%。在棒磨機(jī)調(diào)整之后,水煤漿粒度分布得58.1659.2033.5043.3076.8068.31559.1034.0943.3977.48到了優(yōu)化,細(xì)顆粒所占比例增大,發(fā)生有效反應(yīng)78.2236058.2034.8443.0377.87的煤量得到增加,最終使得有效氣產(chǎn)量明顯增加。平均原設(shè)計水煤漿顆粒325目過篩率控制在表2提濃后煤漿指標(biāo)及粗煤氣中有效氣含量25%~35%,范圍比較大,很難制出高濃度、流煤漿指標(biāo)3爐粗煤氣有效氣含量/%動性好的水煤漿。在煤漿提濃方案實施前,操作品pH黏度/mPa·s濃度/%COH2CO+H2工很難掌握棒磨機(jī)的加棒周期,只是根據(jù)棒磨機(jī)18.034106144.3736.8481.21廠家的建議,每3周加一次棒,對于水煤漿的性28.0861.8243.6237.5481.16能很難做到精細(xì)化控制。水煤漿提濃方案實施61.4044.7536.5881.33后,操作工可直接根據(jù)水煤漿粒度分布指標(biāo)來調(diào)48.0767361.6144.5836.1080.68整加鋼棒,只要將水煤漿顆粒20目過篩率控制61.6144.4236.3880.在97%以上、325目過篩率控制在31%-33%68.1546461.5546.803478.0460262.0349.9132.5282.43就可以得到高性能的水煤漿。平均8.334水煤漿提濃后對主要?dú)饣O(shè)備的影響從表1、表2數(shù)據(jù)可以看出,煤漿提濃后水煤漿濃度提高了2.60%,粗煤氣中的有效氣水煤漿提濃后雖然有良好的經(jīng)濟(jì)效益,但為(CO+H2)含量提高了4.08%。了系統(tǒng)的長周期、安全、穩(wěn)定運(yùn)行,需要了解水水煤漿濃度提高后,氣化爐產(chǎn)氣量明顯增煤漿提濃后對氣化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備(氣化爐、煤加,消耗降低。漿泵及燒嘴)運(yùn)行所產(chǎn)生的影響。4.1對氣化爐的影響3.2提濃后水煤漿粒度分布的變化抽取提濃前、后裝置穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的5個以1“氣化爐為例,煤漿提濃前、后操作參煤漿樣作粒度分布分析,結(jié)果分別見表3、表4。數(shù)對比見表5。表5煤漿提濃前、后1·氣化爐操作參數(shù)對比表3提濃前水煤漿粒度分布(過篩率提濃前提濃后樣品20目40目120目200目325日樣品氣化爐溫度氣化爐壓差氣化爐溫度氣化爐壓差/MPa/MPa96.3383.1044.2734.64l2630.0112640.01398.4296.1750.2335.4927.51123450.0112700.0198.336248.98597.8552.52中國煤化工0.01均97.6190.3348.39平均值126YHCNMHG O第5期李曉艷等:水煤漿提濃及提濃后對氣化設(shè)備運(yùn)行的影響61由表5可以看出,水煤漿提濃后對氣化爐操2.6×0.01×12×104×24×300=2.246作參數(shù)基本無影響4.2對高壓煤漿泵的影響每年節(jié)省的標(biāo)煤量為:1·高壓煤漿泵在水煤漿提濃前、后1a更換2.6×0.01×12×104×24×300=2.246軟管次數(shù)對比見表6。10kg=2.246×10t表6煤漿提濃前、后1·高壓煤漿泵更換軟管次數(shù)對比5.2產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益1·缸年更換次數(shù)2·缸年更換次數(shù)3″缸年更換次數(shù)水煤漿密度按1200kg/m3計,2臺氣化爐提濃前滿負(fù)荷運(yùn)行每小時氣化煤漿104m3,即124.8t。提濃后2水煤漿濃度提高260%后,每小時多消耗干煤從表6可以看出,1·高壓煤漿泵在水煤漿提124.8×2.60%=3.2448t;原料煤含水量按濃前、后1a時間里,軟管檢修更換頻次都屬于10%計,每小時多消耗原料煤3.605t。按噸甲醇耗原料煤1.6t計,煤漿提濃后每正常范圍,沒有明顯差異。說明水煤漿提濃后對小時多產(chǎn)精甲醇3.605÷1.6=2253t高壓煤漿泵運(yùn)行的影響不是很大。按精甲醇價格2300元/t、原料煤價格3004.3對燒嘴的影響元/計算,煤漿提濃后每年增加的經(jīng)濟(jì)效益為煤漿提濃前、后1"°氣化爐燒嘴運(yùn)行時間對(2.253×2300-3.605×300)×24×300×比見表7。10-=2952.495萬元。表7煤漿提濃前、后1°氣化爐燒嘴運(yùn)行時間對比項目累計運(yùn)行時間/d6結(jié)語提濃前通過調(diào)整棒磨機(jī)鋼棒的級配方式和添加劑晃電停車,更換燒嘴的用量,使水煤漿濃度提高了2.60%,粗煤氣系統(tǒng)短停,更換燒嘴6646系統(tǒng)晃電停車,更換燒嘴中的有效氣(CO+H2)含量提高了4.08%,每年降低氧耗2.246×107m3,節(jié)省標(biāo)煤2.246系統(tǒng)短停,更換燒嘴×104t,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2952.495萬元。這種水511爐檢修,倒3·爐運(yùn)行煤漿提濃方法操作簡單、可操作性強(qiáng),不改變6°3燒嘴壓差波動大更換燒噴原有的工藝流程,不新增加生產(chǎn)設(shè)備,對關(guān)鍵從表7可以看出:1氣化爐在煤漿提濃以前設(shè)備的運(yùn)行沒有影響,在不增加任何生產(chǎn)成本沒有因為燒嘴壓差波動而被迫停爐更換燒嘴,其的情況下卻有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益。而且通過分中累計運(yùn)行時間只有40d的原因是燒嘴冷卻水析運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),水煤漿提濃后,對氣化系統(tǒng)盤管漏,停氣化爐更換燒嘴;在煤漿提濃以后因關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行也沒有顯著影響,能確保系統(tǒng)為燒嘴壓差波動而被迫停爐更換燒嘴只有1次,的長周期、穩(wěn)定運(yùn)行其累計運(yùn)行時間是73d,屬燒嘴正常使用壽命期限(50~65d)。說明水煤漿提濃后對氣化爐燒[參考文獻(xiàn)]嘴運(yùn)行的影響不是很大。[]梁興,何國鋒,王秀月,等.水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2006(8):21-235經(jīng)濟(jì)效益核算[2]段清兵,何國鋒,王國房,等低階煤制備高濃度氣化水按照我國水煤漿氣化裝置實際運(yùn)行數(shù)據(jù),水煤漿新技術(shù)[玎].煤質(zhì)技術(shù),2009(5):41-43[3]劉樂利.氣化用水煤漿配漿提濃工程應(yīng)用[J].煤炭加工煤漿濃度每提高1%,生產(chǎn)1m3合成氣耗氧量與綜合利用,2012(6):52-53減少0.01m3、標(biāo)煤耗降低0.01kg2。[4]張洪偉,謝玉杰,梁彥輝。水煤漿濃度影響因素研究51節(jié)約的物耗[冂].煤炭燃燒,2013(3):71-73二期甲醇裝置水煤漿濃度提高2.60%,2臺51吳果秀章,國國春,夏俊兵,等媒制低碳烯烴工藝與工程[M].北氣化爐每小時產(chǎn)氣量為12×10m,年運(yùn)行時間(6唐宏青中國煤化工:中國財政經(jīng)濟(jì)按300d計(下同),每年節(jié)省的氧氣量為出版社CNMHG