水煤浆提浓及提浓后对气化设备运行的影响

第5期中氮肥2015年9月M-Sized Nitrogenous fertilizer progreSep.2015水煤浆提浓及提浓后对气化设备运行的影响李晓艳,李斌,雷朝红,李培丰(陕西神木化学工业有限公司,陕西神木719300)[摘要]以配套400kt/a甲醇装置的德士古煤气化装置为例,通过调整棒磨机钢棒的级配方式和添加剂的用量,使水煤浆浓度提高2.60%,粗煤气中的有效气(CO+H2)含量提高4.08%,年降低氧耗2.246×107m3,降低煤耗2.246×104t,产生经济效益2952495万元,且水煤浆浓度提高后对现有主要气化设备的运行未产生明显影响。[关键词]德士古气化;棒磨机;钢棒级配;水煤浆;提浓;气化设备中图分类号]TQ546[文献标志码]B[文章编号]1004-932(2015)05-008-04现有水煤浆浓度大都在60%左右,通常情0引言况下即使将水煤浆浓度提高0.5%也很困难。段煤气化是洁净、高效利用煤炭的主要途径之清兵等2结合传统制浆工艺和制浆原料性质,在众多煤气化技术中,水煤浆加压气化技术自主研发的低阶煤制备高质量水煤浆专利工艺技因煤种适应范围较广、气化温度高、压力高、易术,可将煤浆浓度提高3%~5%。但是此法需于大型化,成为煤气化技术发展的主流。制要另外添置设备,增加了生产成本。兖矿鲁南化备性能优良的水煤浆是水煤浆加压气化工艺的核肥厂为提高气化用水煤浆浓度,在原水煤浆生产心,而制浆技术的核心是在保持合适的流动性、系统增加了一套煤浆超细磨副线,抽取原中间槽稳定性和黏度的基础上,尽量提高煤浆浓度。的煤浆细磨后再配浆,通过多峰值煤浆颗粒配比及黏度的优化调整,有效提高了水煤浆浓度。[收稿日期]2015-04-15此法是通过增加一套煤浆超细磨副线来实现水煤[作者简介]李晓艳(1982—),女,工程师20年毕业于天浆提浓的,同样增加了成本,且对于一些已经建津大学硕士,主要从事煤化工技术管理工作。成的装置来说,进行此项技术改造也存在一定的机组超温,应紧急停车处理;②由于入口流量、低温甲醇洗装置的冷量需求,避免了净煤气中硫压力、温度以及机组的转速发生变化,注意一段化氢含量超标,从而防止了甲醇合成催化剂中的运行工作点,防止进入喘振线内;③观察氨毒,延长了其使用寿命。为了避免此类事故发冰机入口滤网前后压差和一段分离器进出口压差生,氨冷却器应改为不锈钢材质,同时严防氨中的变化情况,如果压差呈下降趋势,低于3kPa进水。时,表明冰已经化掉,此时可以联系调度氨冰机加负荷;④如运行一段时间压差下降慢或没有[参考文献]下降,应停氨冰机,然后再次启动,延长暖机阶[1]黄钟岳,王晓放,透平式氨冰机[M].北京:化学工业出段,使机组在常压、高温下多运行一段时间,观版社,2004:80-220察入口压差,还不行就停车拆检。2]陆美娟.化工原理[M].北京:化学工业出版社,2001102-1226结语[3]王绍良化工设备基础[M].北京:化学工业出版社经过分析、排查和处理,氨冰机入口滤网前2002:32-1564]张富春,谭永前,李晓刚,等,大流量氨冷冻离心压缩机后和一段分离器进出口的压差降到了3kPa以组的设计[J].风机技术,2011(3):39-42下,这也佐证了人口压差高源于结冰造成滤网等5]李端印.氨冰中国煤化工J·大氮肥堵塞的判断。机组再次开车后运行正常,满足了2010(3):CNMHG第5期李晓艳等:水煤浆提浓及提浓后对气化设备运行的影响困难。水煤浆提浓主要采取了以下几项措施在原料煤种不变的情况下,另外一种提高水(1)每次只添加一种规格(φ75mm)、同煤浆浓度的方式是提高添加剂性能。水煤浆添加材质的钢棒。经过观察发现,在棒磨机生产负剂一般要求成本低、性能稳定、成浆浓度高。目荷维持不变的情况下,棒磨机内钢棒量增加和前国内市场中好的添加剂产品已能满足工业生产细钢棒量较多时,生产出的水煤浆粒度较小需要,综合评价国内工业添加剂产品已经处于国黏度上升,稳定性能较好。但煤浆浓度需根据际先进水平,因此通过提高添加剂性能进而较大煤浆的粒度分布情况进行合理调整,保证煤浆幅度提高成浆浓度已不太可能4。中粗细颗粒的合理搭配,最大限度地增加煤粒陕西神木化学工业有限公司煤制甲醇装置采的填充率。用的是德士古水煤浆加压气化技术。公司经过长(2)在上述措施的基础上,相应对棒磨机期摸索实践,在不增加生产成本的基础上,创新滚筒筛作了调整。利用装置大检修机会,将3性地通过改变棒磨机钢棒级配的方式使水煤浆浓棒磨机滚筒筛更换为筛眼为3.5mm×20mm的度提高了2%左右。新滚筒筛,同时新滚筒筛的直径和长度也适当加1水煤浆气化工艺流程简介大,新滚筒筛直径为1800mm。调整滚筒筛后,煤浆过筛率有效提高,跑浆量减少,从而达到煤水煤浆加压气化工艺属气流床气化,水煤浆浆提浓和节能降耗的目的。进料,以纯氧为气化剂。水煤浆气化过程主要包(3)若棒磨机满负荷、长周期运行,棒磨括磨煤、煤浆的制备和输送、气化和废热回收机加棒周期一般为45~60d,具体加棒时间可参灰水处理和公用工程等工序。气化压力可在20考水煤浆颗粒325目过筛率,控制在31%8.5MPa选择,气化温度在1300~1500℃。主要设备有磨煤机、煤浆泵、烧嘴、气化炉、激33%即可。原则上正常生产中棒磨机中断棒、短冷环、洗涤塔等5棒受重力影响会随着生产出的水煤浆流动被带出陕西神木化学工业有限公司有2套煤制甲醇棒磨机,为了彻底清理短棒、断棒,可选择在每装置,一期装置生产能力为200k∽/a,二期装置次添加钢棒前人工进入棒磨机进行清理,或根据生产能力为40ka,水煤浆提浓方法在2套装实际情况定期安排人工清理。置都进行了试验,都取得了良好的效果,现以二(4)常用水煤浆添加剂加入量控制在1%期装置为例作一介绍。(添加剂干基量与原料煤干基量之比,下同)。水煤浆添加剂使用前,一般需将添加剂原液加水2水煤浆提浓方法稀释,然后再经计量泵加压后和原料煤、制浆用水煤浆气化制浆采用比较多的是棒磨机,棒水同时送进正在转动的棒磨机中。磨机主要由进料部、主轴承、筒体、大小齿轮(5)通过不断改进,提高设备管理水平,主电动机、主减速器、底气装置、出料装置等部保证棒磨机长周期、平稳运行。件组成。物料通过进料部强制给料,电动机带动①解决棒磨机筒体漏浆问题。装有煤、水、钢棒的筒体旋转,在离心力和摩擦利用大检修机会,对棒磨机筒体钢衬板进行力的作用下,磨出粒度分布合格的水煤浆,经滚更换,彻底解决棒磨机筒体频繁漏浆的问题。筒筛滤去粗煤颗粒后进入出料槽。②解决棒磨机小齿轮前后轴承温度高的问陕西神木化学工业有限公司的棒磨机规格为题。d3800mm×5800mm,磨煤能力41466夏季环境温度高,加之棒磨机小齿轮前后轴62200kg/h(干煤),电机功率1120kW。一般加油设计存在缺陷,此轴承温度会逐渐升高,设计棒磨机钢棒分3种规格,即5mm、頓65达到一定值时,被迫停车检修。为此,公司改变mm、d50mm,钢棒材质为6Mn钢,原设计棒原来的加油方法,确保润滑油既能加到位又不磨机每次添加d75mm、65mm、φ50mm钢棒浪费;同时中国煤化工处理工作和质量比为3:4:3。现场清理工CNMHG承。中氮肥第5期表4提浓后水煤浆粒度分布(过筛率)%3水煤浆提浓后粗煤气中有效气含量及煤浆粒样品20日40目120日20日325目度分布的变化197.9388.1250.9937.8230.59297.9787.173.1提浓后粗煤气中有效气含量的变化398.4788.8251.4337.7931.73抽取水煤浆提浓前、后装置稳定运行状态下的7个煤浆样和对应的粗煤气样进行分析,结果597.88864348.3236.6728.99平均981388.4551.1837.9332.20分别见表1、表2。表1提浓前煤浆指标及粗煤气中有效气含量煤质不变的情况下,煤浆粒度分布是影响成浆性的主要因素,好的粒度分布要求煤颗粒能达煤浆指标3炉粗煤气有效气含量/%p黏度/mPas浓度/%C0HCO+B到较高的堆积效率。由表3和表4可以看出,煤8.2159.2035.8841.7377.61浆提浓后,煤浆顆粒20目过筛率增加0.52%,4028.1540259.2034.6742.927.59目过筛率降低1.88%,120目过筛率增加2.79%,38.2432559303.1243.507662200目过筛率增加281%,325目过筛率增加48.20302591033343416806.02%。在棒磨机调整之后,水煤浆粒度分布得58.1659.2033.5043.3076.8068.31559.1034.0943.3977.48到了优化,细颗粒所占比例增大,发生有效反应78.2236058.2034.8443.0377.87的煤量得到增加,最终使得有效气产量明显增加。平均原设计水煤浆颗粒325目过筛率控制在表2提浓后煤浆指标及粗煤气中有效气含量25%~35%,范围比较大,很难制出高浓度、流煤浆指标3炉粗煤气有效气含量/%动性好的水煤浆。在煤浆提浓方案实施前,操作品pH黏度/mPa·s浓度/%COH2CO+H2工很难掌握棒磨机的加棒周期,只是根据棒磨机18.034106144.3736.8481.21厂家的建议,每3周加一次棒,对于水煤浆的性28.0861.8243.6237.5481.16能很难做到精细化控制。水煤浆提浓方案实施61.4044.7536.5881.33后,操作工可直接根据水煤浆粒度分布指标来调48.0767361.6144.5836.1080.68整加钢棒,只要将水煤浆颗粒20目过筛率控制61.6144.4236.3880.在97%以上、325目过筛率控制在31%-33%68.1546461.5546.803478.0460262.0349.9132.5282.43就可以得到高性能的水煤浆。平均8.334水煤浆提浓后对主要气化设备的影响从表1、表2数据可以看出,煤浆提浓后水煤浆浓度提高了2.60%,粗煤气中的有效气水煤浆提浓后虽然有良好的经济效益,但为(CO+H2)含量提高了4.08%。了系统的长周期、安全、稳定运行,需要了解水水煤浆浓度提高后,气化炉产气量明显增煤浆提浓后对气化系统关键设备(气化炉、煤加,消耗降低。浆泵及烧嘴)运行所产生的影响。4.1对气化炉的影响3.2提浓后水煤浆粒度分布的变化抽取提浓前、后装置稳定运行状态下的5个以1“气化炉为例,煤浆提浓前、后操作参煤浆样作粒度分布分析,结果分别见表3、表4。数对比见表5。表5煤浆提浓前、后1·气化炉操作参数对比表3提浓前水煤浆粒度分布(过筛率提浓前提浓后样品20目40目120目200目325日样品气化炉温度气化炉压差气化炉温度气化炉压差/MPa/MPa96.3383.1044.2734.64l2630.0112640.01398.4296.1750.2335.4927.51123450.0112700.0198.336248.98597.8552.52中国煤化工0.01均97.6190.3348.39平均值126YHCNMHG O第5期李晓艳等:水煤浆提浓及提浓后对气化设备运行的影响61由表5可以看出,水煤浆提浓后对气化炉操2.6×0.01×12×104×24×300=2.246作参数基本无影响4.2对高压煤浆泵的影响每年节省的标煤量为:1·高压煤浆泵在水煤浆提浓前、后1a更换2.6×0.01×12×104×24×300=2.246软管次数对比见表6。10kg=2.246×10t表6煤浆提浓前、后1·高压煤浆泵更换软管次数对比5.2产生的经济效益1·缸年更换次数2·缸年更换次数3″缸年更换次数水煤浆密度按1200kg/m3计,2台气化炉提浓前满负荷运行每小时气化煤浆104m3,即124.8t。提浓后2水煤浆浓度提高260%后,每小时多消耗干煤从表6可以看出,1·高压煤浆泵在水煤浆提124.8×2.60%=3.2448t;原料煤含水量按浓前、后1a时间里,软管检修更换频次都属于10%计,每小时多消耗原料煤3.605t。按吨甲醇耗原料煤1.6t计,煤浆提浓后每正常范围,没有明显差异。说明水煤浆提浓后对小时多产精甲醇3.605÷1.6=2253t高压煤浆泵运行的影响不是很大。按精甲醇价格2300元/t、原料煤价格3004.3对烧嘴的影响元/计算,煤浆提浓后每年增加的经济效益为煤浆提浓前、后1"°气化炉烧嘴运行时间对(2.253×2300-3.605×300)×24×300×比见表7。10-=2952.495万元。表7煤浆提浓前、后1°气化炉烧嘴运行时间对比项目累计运行时间/d6结语提浓前通过调整棒磨机钢棒的级配方式和添加剂晃电停车,更换烧嘴的用量,使水煤浆浓度提高了2.60%,粗煤气系统短停,更换烧嘴6646系统晃电停车,更换烧嘴中的有效气(CO+H2)含量提高了4.08%,每年降低氧耗2.246×107m3,节省标煤2.246系统短停,更换烧嘴×104t,产生经济效益2952.495万元。这种水511炉检修,倒3·炉运行煤浆提浓方法操作简单、可操作性强,不改变6°3烧嘴压差波动大更换烧喷原有的工艺流程,不新增加生产设备,对关键从表7可以看出:1气化炉在煤浆提浓以前设备的运行没有影响,在不增加任何生产成本没有因为烧嘴压差波动而被迫停炉更换烧嘴,其的情况下却有着明显的经济效益。而且通过分中累计运行时间只有40d的原因是烧嘴冷却水析运行数据发现,水煤浆提浓后,对气化系统盘管漏,停气化炉更换烧嘴;在煤浆提浓以后因关键设备的运行也没有显著影响,能确保系统为烧嘴压差波动而被迫停炉更换烧嘴只有1次,的长周期、稳定运行其累计运行时间是73d,属烧嘴正常使用寿命期限(50~65d)。说明水煤浆提浓后对气化炉烧[参考文献]嘴运行的影响不是很大。[]梁兴,何国锋,王秀月,等.水煤浆在工业窑炉中的应用现状及发展[J].煤炭科学技术,2006(8):21-235经济效益核算[2]段清兵,何国锋,王国房,等低阶煤制备高浓度气化水按照我国水煤浆气化装置实际运行数据,水煤浆新技术[玎].煤质技术,2009(5):41-43[3]刘乐利.气化用水煤浆配浆提浓工程应用[J].煤炭加工煤浆浓度每提高1%,生产1m3合成气耗氧量与综合利用,2012(6):52-53减少0.01m3、标煤耗降低0.01kg2。[4]张洪伟,谢玉杰,梁彦辉。水煤浆浓度影响因素研究51节约的物耗[冂].煤炭燃烧,2013(3):71-73二期甲醇装置水煤浆浓度提高2.60%,2台51吴果秀章,国国春,夏俊兵,等媒制低碳烯烃工艺与工程[M].北气化炉每小时产气量为12×10m,年运行时间(6唐宏青中国煤化工:中国财政经济按300d计(下同),每年节省的氧气量为出版社CNMHG