煤粉气化与水煤浆气化法的成本比较

山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年第27卷第6期●百业科技收稿日期:2012-09-20煤粉气化与水煤浆气化法的成本比较孟晋斌(太化集团公司焦化厂,山西太原,030006摘要:在现代煤化工企业中,气化炉型的选择对于企业降低消耗有着重要意义。通过对煤粉气化与水煤浆气化两种炉型生产成本的对比,可以给企业选择炉型提供一定的借鉴。关键词:煤粉气化炉;水煤浆气化炉;成本比较中图分类号:TQ54文献标识码:A文章编号:1004-6429(2012)060097-04我国是一个产煤、用煤大国,煤炭在我国能源体系中占有重水煤浆气化工艺是将煤加水磨成质量分数为60%-65%的要的地位。现代煤化工以煤炭为基础生产重要的化工原料及与水煤浆,用纯氧作气化剂,在高温高压下进行气化反应,气化压我们生活密切相关的化工产品。作为煤化工源头的气化方式,对力在3.0MPa-8.5MPa之间,气化温度1400℃,液态排渣,煤气于煤化工健康有序高效节能的发展有着非常重要的作用。为了成分CO+H2占80%左右,不含焦油、酚等有机物质,对环境无污进一步降低成本,我们将现阶段效率较高的两种气化方式(煤粉染,碳转化率为96%-%,气化强度大,炉子结构简单,能耗低,炉气化、水煤浆气化)做一比较,从而选择最优的一种作为我们运转率高,而且煤种适应范围较宽。在今后的气化方式。1.12缺点1两种气化方式的特点水煤浆气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成1.1水煤浆气化炉的优缺点其中喷嘴为三通道,工艺氧走一、三通道,水煤浆走二通道,介于1.1.1优点两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损的问题,主16m;γ为顶板岩石容重,一般取y=24um3;k为顶板破碎常数,F2=Sq=645×0.28=1806MN=1806kl125-1.5,取14;g为顶板周期来压不动载系数,与顶板岩石性质根据支护强度的计算,结合本矿井煤层顶底板情况和煤层有关(老顶级别I:g=11,老顶级别Ⅱ:g=13,老顶级别Ⅲ:=1.5~赋存条件,3-1煤工作面选用zY108002863D型掩护式液压支17,老顶级别Ⅳ:g=18-2),本设计取=1.8;B为附加阻力系数,架,支撑高度2.8m-6.3m,工作阻力10800kN,推移行程0.865B=16;a为煤层倾角,取a=2°。m,支架中心距175m,支护强度1.1MPa-1.14MPa,对底板比压则:3-1煤支护强度为:248MPa-274MPa;2-1煤工作面选用zY28001023型液压支g=58×2×1.8×1.6×1037(14-1)cos2°=1.00MPa)架,支架形式为掩护式,支撑高度10m-2.3m,工作阻力28002-1煤支护强度为:kN,推移行程0865m,支架中心距1.5m,初撑力2533kN,对底q=1.6×24×18×1.6×103(14-1)cos29=0.28(MPa)板比压170MPa。342支架初撑力和工作阻力的确定两层煤支架移架方式均采用国外引进电液控制阀并要求与支架初撑力和工作阻力的计算公式为釆煤机实现联动能显示支架工作状态和故障情况,具有随机操S=A(L+c)作和成组操作功能,移架时长低于10s。支架采用整体顶梁钢式中:A为支架中心距,3-1煤A=1.75m,2-1煤A=1.50m;性结构。L为支架顶梁长,3-1煤L=4.5m,2-1煤L=40m;c为梁端距,c=4结论02m-035m,取c=0.3m通过对五阳煤矿矿井液压支架设备选型以及液压支架选型则:3-1煤的支架初撑力:原则的探讨,得出结论:该矿井3-1煤综采工作面选用ZY10800S3P=A(L+c)=175×(4540.3)=84m228/63D型掩护式液压支架,2-1煤综采工作面选用ZY2800/102-1煤支架初撑力:23型液压支架。中国煤化工S2=A(L+c)=150×(40+0.3)=645m2CNMHG3-1煤工作阻力:作者简介:郭鹏,男,1984牛出生,2007平毕业于长治职业Fy=Sq=84×1.00=8400MN=8400kN技术学院,助理工程师,048100,山西省晋城市2-1煤工作阻力(下转第103页)97山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年第27卷第6期要是由于水煤浆在较高线速下(约30m/s)对金属材质的冲刷腐表3氨合成装置蚀。喷嘴、气化炉激冷环等为水煤浆气化的技术关键。另外水序号装置名称主要功能煤浆气化炉的维修费用高。压缩装置将合成气和循环气压力升至氨合成压力1.13主要设备合成装置生产液氨主要设备包括磨机、煤浆泵、烧嘴、气化炉、碳洗塔、激冷环空分装置消耗见表4破渣机、安全及环保控制装置等。表4空分装置消耗表1.2粉煤气化炉(航天炉)的优缺点65万m为空分2×4万m/h空分序号名称2.1优点小时用量|吨氨消耗小时用量吨氨消耗煤粉气化为高温煤气化,高效节能,其碳转化率高(≥99%)、88MPa蒸汽A121.61.50472202.7224冷煤气效率高(≥82%),其有效气成分高(≥90%);其煤种的适1|3.8MPa蒸汽A05207应范围广,燃料可以多元化,煤种可以本地化,环保性能好,排放l.0MPa蒸汽A187002320.099电/kWh的污染物少,具有自主知识产权,工艺成熟可靠,主要设备全部69495134016.587盾环水A15720194.5861974324436国产化。122缺点32气化装置消耗需将煤磨碎至100目以下,并且需要将煤的水分降到2%,气化装置消耗见表5。这两项都需要比较高的能耗航天炉在国内运行时间比较短,还表5气化装置消耗表没有形成比较成熟的操作经验。名称煤粉炉气化水煤浆气化123主要设备小时用量吨氨消耗小时用量吨氨消耗主要设备包括磨机、干燥装置、粉煤加压输送装置、气化炉煤10931.35312091.49652电/kWh7009867566766983757水冷壁、烧嘴、安全及环保控制装置等。氧耗/m63000709.370003.05我们以年产60万t合成氨为例,在核算各项费用时,不仅要3456循环水At351543.50131223386466考虑煤气化装置的费用,还要考虑后续单元如煤气净化装置、氨合成以及配套装置的投资和消耗,但不考虑氨合成以后单元的脱盐水A1.27374409205新鲜水A3740.4633成本及整体人工成本。水煤浆添加剂/k43275.3567为了便于比较,我们折算为吨氨为基准进行比较。絮凝剂/kg071200088099001232主要装置分散剂/kg47370.586333950.42032.1煤气化装置输煤CO27.230.3370煤气化装置见表1表1煤气化装置48MP蒸汽A&60106序号装置名称70MPa蒸汽A00369主要功能25MPa蒸汽A1590.1968煤气化装置将煤炭转化为粗合成气回收余热副产蒸汽为气化炉提供合格原料煤05MPa蒸汽t0.1865备空煤装置分装置为煤气化装置提供氧气为其他装置提供氮气10燃料气废气利用)m336745煤气水处理装置处要处理气化后的煤气水中含有的焦油油,氨酚33变换装置消耗碳、硫化氢等有害变换装置消耗见表6。2.2煤气净化装置表6变换装置消耗表煤气净化装置见表2。煤粉炉气化水煤浆气化表2煤气净化装置序号名称小时用量吨氨消耗小时用量吨氨消耗序号装置名称主要功能1循环水A561.57.4272CO变换装置将粗煤气中的部分CO转化为氢气脱盐水12715703184227762酸性气体脱除装置将变換气中CO2全部脱除并脱除硫化物电/Wh2.8271硫回收装置富HS气体转化为副38MPa蒸汽A540683吸收冷装置为橡性气体除工序供冷量」|42如230m23氨合成装置中国煤化工15901%80.5 MPa #87.1氨合成装置见表3。CNMHG5加热脱盐3各装置消耗6催化剂/m43年)0000205166kg0205k3.1空分装置消耗7吸附剂/24(1年)0001方数据孟晋斌煤粉气化与水煤浆气化法的成本比较2012年第27卷第6期34净化装置消耗表9煤粉炉气化与水煤浆气化成本比较表净化装置消耗见表7。煤粉炉气化水煤浆气化表7净化装置消耗表名称单价1元消耗成本/元消耗成本1月煤粉炉气化名称水煤浆气化煤A.3531028286511小时用量吨氨消耗小时用量吨氨消耗电/kWh0612656675.941323227939甲醇消耗0.74210496188MPa蒸汽1601.50472407527224435.5851MPa蒸汽A300.1066138620.5MPa蒸汽∧190.2388150.186638MPa蒸汽At80061.05136451.5MPa蒸汽A5700705236004457MPa蒸汽A循环水lL.1397750325MPa蒸汽h10004828-48.28脱盐水0.0823.00.036915MPa蒸汽ht7000705494|-0.1523|-1066电/kWh29288MPa蒸汽A70002321.620099693冷量/W6500804625530005MPa蒸汽A50-0.1856-9280.8917-45938MPa蒸汽A20.7260.25616.90.209138MPa蒸汽饱和A105-0.6683-70.17循环水208525.8054170021.0412合计489.67448.74液氮洗循环水A564695785循环水/t0.6191新鲜水51046332320.496124825MPa蒸汽A2500154脱盐水102925329253.2353235吸附剂/k13896001721.3896001727加热脱盐水h-58097-46483.5合成气压縮机消耗8水煤浆添加剂/g2.3535671232合成气压缩机消耗见表8。9催化剂/(mkg)600元m2)00002114760205246表8合成气压缩机消耗表吸附剂/m360000000004246煤粉炉气化水煤浆气化E1回整气包24120名称0.74212.230.4961149小时用量吨氨消耗小时用量吨氨消耗分子筛/kg20001720344001720344循环水At65638124155061895总计662371796.9238MPa蒸汽1086567.0.84054成本比较作者简介:盂晋斌,男,1973年出生,19%6年毕业于太原理工煤粉炉气化与水煤浆气化成本比较见表9。大学,工程师,030006,山西省太原市科技街18号阳煤大厦15055结语通过比较,可以得出初步结果:煤粉气化炉型比水煤浆气化炉型吨氨成本要低17969-16624=134.5元。当然,这只是基于特定煤种,且在正常生产的情况下,如果煤种发生变化,或者两个企业管理水平不在同一水平,则不能得出这个结论。Cost Comparison between the Pulverized Coal Gasification and Coal-waterSlurry GasificationMENG JinbinABSTRACT:In modern coal chemical enterprises, the selection of gasificationH中国煤化工 gy consumption.Aon between the costs of the pulverized coalnd the coal-water slurryCNMH Gh may be of referential guidance for the furmace selectionKEY WORDS: pulverized coal gasifier, coal-water slurry gasifier, cost comparison