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 )06 -097-04我国是一一个产煤、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3.0 MPa-8.5 MPa之间,气化温度1 400 C,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- -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% 9% ,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。1.1.2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-、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1.6 m;y为顶板岩石容重，- -般取y=2.4 Vm';k为顶板破碎常数，F2=Sq=6.45x0.28=1.806 MN=1 806 kN1.25-1.5,取1.4;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=1.1 ,老顶级别I :g=1.3,老顶级别加:g=1.5~赋存条件 ,3-1煤工.作面选用ZY 10800/28/63D型掩护式液压支1.7,老顶级别IV :g=1.8-2),本设计取g=1.8;B为附加阻力系数，架, 支撑高度2.8 m-6.3 m,工作阻力10 800 kN,推移行程0.865B=1.6;a为煤层倾角,取a=2°。m,支架中心距1.75 m,支护强度1.1 MPa~1.14 MPa,对底板比压则:3-1煤支护强度为:2.48 MPa~2.74 MPa;2-1煤工作面选用ZY2800/10/23型液压支q=5.8x2.4x1.8x1.6x102/( 1.4-1 )eos2*=1.00(MPa)架,支架形式为掩护式,支撑高度1.0 m-2.3 m,工作阻力2 8002-1煤支护强度为:kN,推移行程0.865 m,支架中心距1.5 m,初撑力2 533 kN,对底q=1.6x2.4x1.8x1.6x10-/(1.4-1 )cos2°=0.28(MPa)板比压1.70 MPa。3.4.2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:采煤机实现联动,能显示支架工作状态和故障情况,具有随机操F=SqS=A(L+c)作和成组操作功能,移架时长低于10 s。支架采用整体顶梁钢式中:A为支架中心距,3-1煤A=1.75 m,2-1煤A=1.50 m;性结构。L为支架顶梁长,3-1煤L=4.5 m,2-1煤L=4.0 m;e为梁端距,c=4结论0.2 m~0.35 m,取c=0.3 m。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ZY 10800/Ss-=A(L+c )=1.75x(4.5+0.3)=8.4 m228/63D型掩护式液压支架,2-1煤综采工作面选用ZY2800/10/2-1煤支架初撑力:23型液压支架。Sx-=A(L+c )=1.50x(4.0+0.3)=6.45 m23-1煤工作阻力:作者简介:郭晋鹏,男,1984年出生,2007年毕业于长治职业Fr=Sq=8.4x1.00=8.400 MN=8 400 kN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)山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHINOLOCY2012年第27卷 第6期要是由于水煤浆在较高线速下(约30 m/s)对金属材质的冲刷廣表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,水字号装置名称主要功能煤浆气化炉的维修费用高。1压缩装置将合成气和循环气压力升至氨合成压力1.1.3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 )的优缺点序号名称6.5万m'/h空分2x4万m'h空分1.2.1 优点小时用量吨氨消耗 I小时用量I吨氨消耗煤粉气化为高温煤气化,高效节能,其碳转化率高(≥9%0)、8.8 MPa蒸汽ht{121.61.50472202.722 4冷煤气效率高(≥>82%),其有效气成分高(≥90% );其煤种的适1 3.8 MPa满汽几420.5207| 1.0 MPa蒸汽h0.02320.099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2电kWh5616.94951 34016.587国产化。3循环水h15 720194.58619 743244.361.2.2 缺点3.2气化装置消耗需将煤麝碎至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5气化装置消耗表没有形成比较成熟的操作经验。煤粉妒气化水煤浆气化1.2.3 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/109.31.353120.9 1.4965 ，水冷壁烧嘴、安全及环保控制装置等。2|电kWh7009 86.76 67669 83.757我们以年产60万l合成氨为例,在核算各项费用时,不仅要氧耗/m'63000 709.370000 863.05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3515 43.501 3122.3 T 38.6466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6脱盐水h1031.27374.40.920 5成本及整体人T.成本。新鲜水At37.40.4633 400.496 I为了便于比较，我们折算为吨氨为基准进行比较。水煤浆添加剂Ag432.75.35672主要装置絮凝剂Akg0.712[ 0.0088 0.990.01232.1 煤气化装置分散剂Akg47370.5863 33.950.4203煤气化装置见表1。输煤C0/27.23 0.337 0复1煤气化装置4.8 MPa蒸汽h8.60.10667.0 MPa蒸汽h3.0 0.036 9煤气化装置l 将煤炭转化为粗合成气，回收余热,副产蒸汽2.5 MPa蒸汽h1590.1968备煤装置为气化炉提供合格原料煤0.5 MPa蒸汽h150.1865空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)m2 366745.14 |煤气水处理装置处理气化后的煤气水中含有的焦油、油、氨、酶、3.3 变换装置消耗每有害物变换装置消耗见表6。2.2煤气净化装置煤气净化装置见表2。表6变换装置消耗表序号I表2 煤气净化装置小时用量吨氨消耗 I 小时用量吨氨消耗煤粉炉气化L 1 CO变换装置将粗煤气中的部分co转化为氢气561.56007.42722酸性气体脱除装置 将变换气中Co,全部脱除.并脱除硫化物脱盐水ht271.5703 1842.277 6电/kWh322.827 1483.6 5.986硫回收装置将酸性气休脱除工序的富 HS气体转化为副产3.8 MPa蒸汽小54_0.668 3吸收制冷装置为酸性气体脱除I序提供冷量2.5 MPa蒸汽儿24.350.30142.3 氛合成装置1.5 MPa蒸汽A15.9_0.1968氨合成装置见表3。0.5 MPa蒸汽N 49.40.610987.1_1.07835加热脱盐水几 加热470 5.080973各装置消耗 ..6工催化剂/m’ 343年) 0.000205 16.6kg t 0.205kg3.1空分装置消耗7吸附剂/m’24(1年) .00041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3.4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。序煤粉炉气化水煤浆气化名称单价1元表7净化装置消耗表消耗成本1元消耗成本1元煤粉炉气化水煤浆气化1煤h7601.353 |1 028.28 1.4965 1 137.34电AkWh0.6| 126.566 75.94 132.322| 79.39小时用量吨氨消耗小时用量吨氨消耗8.8 MPa蒸汽h60| 1.5047| 240.75 2.7224 435.581|甲醇消耗 kg6(0.742 1400.496 15.1 MPa蒸汽h130 0.1066 13.862 |0.s MPa蒸汽It19.30.23880.18663.8 MPa蒸汽h302.2280.061.05| 136.45I 1.5 MPa蒸汽h5.0.070523.60.04457 MPa蒸汽At130-4.8循环水/90011.13977509.282 43 2.5 MPa蒸汽h00 0.4828 -48.28脱盐水16.3.00.03691.5 MPa蒸汽h700.0705 4.94 -0.1523 -10.662928.836.244210025.9921MPa蒸汽h0| 0.0232| 1.62 .0.099 6.93冷量kW80.46255 30065.60.5 MPa蒸汽h50 _ -0.1856 -9.28 -0.891 7| -44.593.8 MPa蒸汽h| 20.7260.256316.90.20913.8 MPa蒸汽(饱和心_ 105-0.6683 -70.17循环水1208525.805 41 70021.0412合计t489.67448.74液氮洗4循环水h0.15 363.8412| 54.58 385.6469 57.85循环水/t50.619 1|5新鲜水h0.4633 2.32| 0.4961| 2.482.5 MPa蒸汽几1.250.0154脱盐水1t0| 2.9253| 29.25 3.235| 32.35吸附剂/kg1.389 60.017 20.0172加热脱盐水 ht- 5.8097 -46.488水煤浆添加剂Akg 2.35.3567 12.323.5合成 气压缩机消耗催化剂/(m/kg) 60(元 /m)0.00021| 14.76 0.205| 24.6合成气压缩机消耗见表8。吸附剂/m'60000 0.00004 2.46表8合成气压缩机消耗表燃料气/m'0.245.19.02序号12甲醇kg3 0.7421| 2.23 0.4961 1.49吨氨消耗|小时用量吨氨消耗13分子筛/kg0| 0.0172| 0.344 0.0172| 0.344656381.241 5500061.889514总计1 662.371 796.93.8 MPa蒸汽1|881.086567.10.84054成本比较作者简介:孟晋斌，男,1973年出生,1996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1 796.9-1 662.4=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- -水平,则不能得出这个结论。Cost Comparison between the Pulverized Coal Gasification and Coal- -waterSlurry GasificationMENG JinbinABSTRACT: In modem coal chemical enterprises, the selection of gasification furmaces is vital to reduce energy consumption. Acomparison between the costs of the pulverized coal gasification and the coal-waler slurry gasification is carried out, which may be of refer-ential guidance for the furmace selection.KEYWORDS: pulverized coal gasifier, coal -water slumy gasifier, cost comparison