水煤浆制备过程的研究与实践

2015年4月化肥工业45水煤浆制备过程的研究与实践张永,李洪峰2,郑学鹏',张钊,董浩1.山东华鲁恒升化工股份有限公司山东德州253024;2.宁波万华聚氨酯有限公司浙江宁波315800摘要通过对水煤浆制备过程的分析,介绍了球磨机、棒磨机的工作原理及优缺点。通过实践案例,说明了棒磨机的参欻匹配及运行状态的改进方法,并提岀了对磨煤杋继续改进和分段研磨技术开发的设想关键词水煤浆制备磨煤机改进分段研磨中图分类号:TQ536.1文献标识码:B文章编号:1006-7779(2015)02-0045-03Study and Practice of Preparation Process of Coal-Water SlurryZhang yong, Li Hongfeng,, Zheng Xuepeng, Zhang Zhao, Dong Hao'(1. Shandong Hualu-Hengshen Chemical Co, Ltd. Shandong Dezhou 2530242. Ningbo Wanhua Polyurethane Co, Ltd. Zhejiang Ningbo 315800Abstract Through analysis of coal-water slurry preparation process, the operating principle andadvantages and disadvantages of the ball mill and the rod mill are introduced. Through practical casestudies, the improvement methods for parameters match and operation conditions of rod mill areexplained, and ideas for continuing improvement of coal mill and research and development ofsegmented grinding are proposedKeywords coal-water slurry preparation coal mill improvement segmented grinding在当前的水煤浆气化装置中,无论是GE公筒体旋转力向司和西北院设计的单烧嘴顶喷结构,还是华东理工大学设计的四烧嘴对喷结构,其煤浆的制备工序基本都采用棒磨机为主体设备,少数企业采用的球磨机、立式搅拌磨机等设备与棒磨机配合使用。而制售商品水煤浆的企业,由于水煤浆的储运时间较长,对其稳定性要求高,所以通常采用球磨机制浆。磨煤机的工作原理1.1球磨机的工作原理球磨机以磨球为磨介,磨球以半抛落方式作自由落体运动,落至筒体底部与其他磨球发生撞图1磨球和物料运动轨迹击,靠球与球之间的撞击和挤压实现研磨效果所以导致球磨机硏磨效率低、均匀性差,煤浆中粗(图1)。磨球的材质可选择高硬度、耐磨性好的粒子和超细粒子均较多,制出的煤浆粒度分布曲材料。线宽,流动性和稳定性好,但筛分出的粗粒子废浆化肥工业第42卷第2期效碰撞中,其设备处理能力小,单位成品煤浆的功耗高。2棒磨机的运行要求1.2棒磨机的工作原理球磨机在运行中要求一部分磨球作抛物线运棒磨杋以磨棒为磨介,磨棒在棒磨机内以滑动;而在棒磨机的操作中,必须保证磨棒整体以滑落和滚落方式运动,宏观表现与山体滑坡中的土落、滚落方式运动,所有磨棒均不允许岀现拋落。石流动类似(如图2所示),其工作原理是靠棒与如果自身参数匹配不合理(如磨煤机转速太棒之间的挤、搓、捻来实现硏磨效果。在选用磨棒快、提升条高度太高、裝棒数量不合适等)造成棒的材质时,不但要考虑磨棒的耐磨性,还应该保证磨机筒体内的磨棒以抛落的方式运动,或安装不其具有足够的韧性,以避免磨棒因受到冲击而当(如倾斜度大),就容易引发乱棒、断棒等故障,断裂。而且磨棒也会快速被磨细。因为磨棒较长,在被筒体旋转方向抛落的过程中,总会有一端先落地、一端后落地,形成小幅弹跳,磨棒频繁承受较大的冲击弯曲力矩作用,必然导致磨棒疲劳断裂;先落地端对其他磨棒的撞击强度很髙,又造成了磨棒的快速磨损正常运行状态下,磨棒的表面呈光滑的磨砂状,而磨棒抛落情况下的目标表面则会在很多区域形成有较多凹坑的不光滑表面。另外,在磨棒频繁弹跳过程中,也破坏了棒与棒之间起研磨作用的接触线,降低了棒磨机的研磨效果。当磨棒弹跳高度超过一定极限时,必然会破坏磨棒堆积的顺向排列,造成乱棒。3现场实践及改进案例图2磨棒和物料运动轨迹棒磨机研磨的摩擦副是一条长而且均匀的接山东华鲁恒升化工股份有限公司(以下简称触线,接触线上的挤压强度较低,因此,棒磨机研华鲁恒升公司)大氮肥装置在建设过程中先后安磨面积大、磨制均匀。对于适当粒径的煤颗粒,棒装了8台棒磨机。根据大氮肥装置分批设计时对磨机研磨效率较高,出口物料中粗粒子少,制浆功棒磨机负荷的不同要求,共有3种规格,分别是耗相对较低,而且相同功率的棒磨机处理能力比Φ3200mm×5000mm,d3600mm×6000mm球磨机的高。和Φ4300mm×6000m。这些规格的棒磨机因为磨棒接触线长,所以挤压强度低,当粒子在开车时都曾出现过不同程度的乱棒和断棒情直径小至一定程度时,粒子和粒子表层吸附的水况。为了解决这些问题,2004年和2006年分别膜的强度都会升高,磨棒接触线上的挤压强度就将橡胶提升条反方向安装,并现场气焊割削一部不足以再将这些微小粒子继续磨碎。另外,在棒分钢提升条的提升陡边,使之形成斜坡状,减小提磨机的接触线上有较大粒子被挤压硏磨的过程升力度。改装完成后,棒磨机运行比较平稳,乱中,这些较大粒子也会形成支撑垫,2根磨棒就会棒、断棒现象大幅减少,磨棒寿命明显延长。橡胶在该粒子附近形成一定的缝隙,相对更小的粒子提升条正装反装结构对比见图3,钢提升条割削就会从这条缝隙中漏过而不被研磨。因此,棒磨前、后截面形状对比见图4。机制出的煤浆中超细粒子较少,其粒度分布曲线2012年12月至2013年4月,在新安装棒磨虽然也呈正态分布形状,但峰值高而窄,说明煤浆机的试运行阶段,发生了乱棒和断棒倾向大、控制中的粒子直径大多集中在较窄的范围内,煤浆中难度大的问题。2013年4月,对棒磨机内部进行2015年4月张永等:水煤浆制备过程的研究与实践47实际上,即使棒磨机提升条经过以上的改装之后,其提升强度依然相对较高。目前,行业内有很多棒磨机采用了全钢衬板结构(图5),没有专用的提升条,从钢衬板的形状可明显看出,其提升强度比华鲁恒升公司棒磨机所用的橡胶提升条小向很多。另外,橡胶提升条的形状、尺寸设计也可进行改进,如宁波万华公司棒磨机所选用的橡胶提升条就采用了双面缓斜边结构,其截面形状与华鲁恒升公司割削修正后的钢提升条相近,乱棒、断棒现象也大幅减少。设计安装方问现场厦装方问图3橡胶提升条正装、反装结构对比①率來1图5全钢衬板结构形状4棒磨机的改进建议尽管棒磨机还存在一些不足,但因其功耗低、处理能力大的优点倍受各煤气化制浆单位青睐。从煤炭进入棒磨机被硏磨成浆的过程来分析,棒剖削割削后磨机还存在很多改进的空间,将现存缺点消减或图4钢提升条割削前、后截面形状对比弱化,可使其综合优势更加显著。占裝棒总根数的30%以上;磨棒表面有很多凹坑将目前的全长度单一研磨改造为分段研磨,和擦痕,磨棒直径平均减小5m以上。磨棒的在结构上将棒磨机沿长度方向分为2段或3段,材质为653Mn,热处理方式为正火处理。对使用相当于在目前的普通棒磨机中增加1~2(或更前、后的磨棒表面硬度进行检测,检测结果分别为多)块环形带衬隔板,将棒磨机内腔分成2~3(或HB280和HB265,这表明磨棒在硬度方面不存在更多)个短小的腔室。根据进料粒度需要的研磨质量问题。但磨棒在筒体内的抛落点明显偏高力大小,在各腔室中分别配置不同直径的磨棒。如果以棒磨机筒体横截面为参考面、横截面的圆因进料端煤的颗粒较大,应配置较大直径的磨棒心为原点建立平面直角坐标系(x轴水平),从棒向岀口端依次减小磨棒直径。相对来说,磨棒直磨机进料端看,有的磨棒随筒体旋转至接近竖直径越小,棒磨机腔室内装的磨棒数量就越多,磨棒点〔超过η0°)才开始抛落,在磨棒表面形成大量之间的接触线的数量就越多,可使研磨强度提高。的冲击凹坑和擦痕,磨棒两端端面因长期铆击而但是随着小直径磨棒的质量变轻,其研磨力量却形成杯形坑,由此可以间接判断磨棒在运行中抛随着研磨强度的提高在下降。所以,粗磨棒一般落频繁。适用于粗硏,细磨棒一般适用于细研2013年5月,华鲁恒升公司对4台新棒磨机分段研磨还可根据需要制成前段球磨、后段的提升条全部进行了改装。改装后,磨棒异常弹棒磨的形式。为了满足磨球和磨棒不同的运动方跳现象基本消除,断棒岀现概率减小,研磨效果也式(拋落和滚落),磨煤机筒体需被制成不同直径化肥工业第42卷第2期混合,使反应充分进行。兴化公司锅炉烟气风道命尤为重要。壁厚≥6mm,在锅炉经济连续蒸发量工况下,风道内烟气流速<15m/s,根据燃煤煤质特点,催化5效益分析剂区域内烟气流速一般<5m/s该烟气脱硝装置采用以气氨为还原剂的SCR3)提高氧含量可提高催化剂性能,但氧含法烟气脱硝技术,烟气处理量185000m/h(标量不能过高,其体积分数一般控制在2%~3%。态),脱硝装置进、出口烟气中NO,质量浓度(以4)在SCR法烟气脱硝装置中,NO.脱除率NO2计)分别为560mg/m3(标态)和<100mg/m3随着氨逃逸率的增大而增大。实际生产中,既要(标态),脱硝率>82%。脱硝前、后NO.年排放保证高效的NO,脱除率,又要限制氨的逃逸率<量分别为745.92t和133.20t,按年生产时间3×10ˉ6,必须控制好氨的喷射量。锅炉在经济连300d、NO排放费0.6元/kg计,sSCR法烟气脱硝续蒸发量工况下,烟气流量为456523m3h,烟气装置投用后,年节省环保投资费用36.76万元。中NO,质量浓度560mg/m3(标态),此时氨的喷射量为31.71kg/h,即使考虑到其他各种因素的6结语影响,氨的最大喷射量也不得高于33.00kg/h,否sCR法烟气脱硝装置的实施属于环保投资则会增大氨逃逸率是对原在建锅炉进行的改造。脱硝装置的投运在(5)烟气中的杂质及携带的扩散性极强的飞满足环保要求的同时,还应保证对锅炉设备的不灰覆盖在催化剂表面而使其中毒,将严重制约利影响降至最小,并能确保粉煤灰正常的综合利SCR法烟气脱硝装置的正常运行,故必须加以有用,在不影响其建设、蒸汽生产负荷的同时,使锅效控制,如增设吹灰裝置。兴化公司采用声波吹炉排放的烟气中NO,含量能够达到国标要求。灰器清除飞灰,吹扫频率为每10min吹扫10s,兴化公司通过加大环保投资力度,不仅为自身0.45MPa压缩空气耗量30m3/h(标态),从最上NO,污染指标排放控制总量留下了裕量,为其后层催化剂开始逐层吹扫。续发展开拓了环保空间,而且为节能减排作出了综上所述,脱硝率由催化剂的活性来决定,而贡献。导致催化剂失活的原因有:①烟气中带有的碱金属和重金属吸附在催化剂的毛细孔内,与催化剂参考文献表面的SO3发生化学反应生成硫化物,即化学失1]马东祝,张玲,李树山,等.燃煤电厂SCR烟气脱硝技术的活,通常称为催化剂中毒;②高温烧结、磨损、固体应用及发展J].煤炭技术,2011(3):5-72]沈滨.SCR烟气脱硝技术[C].2007全国电力行业脱硫脱颗粒沉降、堵塞引起的物理活性破坏,导致催化剂硝技术协作网失活,但可用吹灰装置进行清理。SCR法烟气[3]陆裕博浅谈SCR烟气脱硝技术的应用1大科技,2013脱硝装置的运行成本在很大程度上也取决于催化(1):112-113剂的寿命,故加强运行管理、延长催化剂的使用寿(收到修改稿日期2014-04-18)(上接第47页)段后磨棒变短,断棒问题减少,磨棒寿命延长。需要的向心加速度,棒磨段的提升条也需设计得分段研磨的缺点是磨棒的检査和抽棒、加棒相对低矮些工作相对复杂,维修工作量也有一定程度的增加。分段研磨的优点:①可根据煤颗粒的粒度变化配用粗细合适的磨棒,在满足研磨强度的前提5结语下,后段可采用较细的磨棒,使磨煤机的总体研磨以上只是根据日常运行情况总结出的一些拙强度进一步提高,制浆能量消耗下降;②分段研识浅见,尤其是棒磨机的改造建议尚未经过实践磨,尤其是后段的细研,增加了煤浆中细粒子的含测试,希望能为有实力进行开发的单位提供一种