煤漿提濃技術(shù)在多元料漿氣化爐上的應(yīng)用

(伊泰伊犁能源有限公司，新疆 查布察爾 835300)

內(nèi)蒙古伊泰煤制油有限公司一期160 kt/a煤制油項(xiàng)目于2009 年3月建成投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)3 a多運(yùn)行，裝置達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷且運(yùn)行穩(wěn)定。其氣化裝置選用西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)，氣化壓力為4.0 MPa；3臺(tái)φ3 200 mm氣化爐，2開(kāi)1備。原料煤為當(dāng)?shù)亻L(zhǎng)焰煤，采用傳統(tǒng)的單棒磨機(jī)制漿工藝，煤漿粒度級(jí)配不合理，煤漿濃度為59.49%，煤漿氣化煤耗和氧耗偏高，煤漿流變性及霧化性能差，煤漿粒度偏粗，致使煤漿管道、泵、閥門(mén)、氣化爐噴嘴等磨損嚴(yán)重，同時(shí)增加了生產(chǎn)成本。實(shí)踐表明，煤漿濃度每提高1%，1 000 m3合成氣(CO+H2)耗氧減少約10 m3、煤耗降低約10 kg。因此，為提高煤漿濃度，減少系統(tǒng)磨損，降低生產(chǎn)成本，該公司決定對(duì)制漿系統(tǒng)進(jìn)行改造。現(xiàn)簡(jiǎn)介此次改造的歷程，以及改造前后氣化爐運(yùn)行指標(biāo)的變化情況和系統(tǒng)生產(chǎn)成本的變化情況。

1 制漿工藝簡(jiǎn)介

該公司原水煤漿制備工藝流程見(jiàn)圖1，由兩套φ3.4× 5.8 m棒磨機(jī)生產(chǎn)線組成，正常生產(chǎn)時(shí)2臺(tái)棒磨機(jī)全開(kāi)，無(wú)備用。水煤漿制備采用單棒磨機(jī)制漿工藝，生產(chǎn)水煤漿約為1 200 kt/a，水煤漿濃度約為59.49%，且煤漿流態(tài)及穩(wěn)定性較差。

圖1 改造前制漿工藝流程圖

于是，該公司在原系統(tǒng)上增加了細(xì)漿制備系統(tǒng)，改造后的工藝流程見(jiàn)圖2。在該系統(tǒng)中，棒磨機(jī)出口煤漿槽的一定量的煤漿經(jīng)過(guò)重新補(bǔ)水由泵送入細(xì)磨機(jī)研磨成細(xì)漿后返回棒磨機(jī)，通過(guò)調(diào)整細(xì)漿的加入比例，優(yōu)化水煤漿的粒度級(jí)配。

圖2 改造后制漿工藝流程圖

2 煤漿提濃改造的試驗(yàn)歷程

2012年9月14日煤漿提濃系統(tǒng)改造完成，進(jìn)行首次調(diào)試，通過(guò)優(yōu)化細(xì)漿加入比例，煤漿濃度提高約2.5個(gè)百分點(diǎn)。但由于后續(xù)系統(tǒng)受限，無(wú)法調(diào)整棒磨機(jī)產(chǎn)量，致使煤漿粒徑過(guò)細(xì)，添加劑加入比例偏高。針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)提濃工藝及細(xì)磨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，通過(guò)調(diào)整細(xì)漿粒徑、加入位置及比例，達(dá)到在添加劑比例不變的條件下提高煤漿濃度的目的。

2013年4月10日完成煤漿提濃系統(tǒng)所有優(yōu)化改造內(nèi)容，具備再次調(diào)試條件。4月15日再次投入運(yùn)行，并于6月5日8:00至6月8日8：00進(jìn)行了72 h的性能考核。

本次煤漿提濃改造試驗(yàn)過(guò)程中，以鄂爾多斯地區(qū)煤為制漿原料，其煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 煤漿提濃改造試驗(yàn)原料煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

注：考核期間的煤質(zhì)與改造之前基本相當(dāng)。

3 改造效果

3.1 改造前后氣化爐運(yùn)行指標(biāo)的變化

細(xì)磨后如何保證水煤漿在貯運(yùn)及氣化時(shí)的工藝要求，以及水煤漿在貯運(yùn)工段的穩(wěn)定性、流動(dòng)性，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、改造成功的關(guān)鍵。影響水煤漿濃度的因素主要有原料煤煤質(zhì)、粒度級(jí)配以及分散劑活性等。

通過(guò)改造，增加“小粒徑”含量，調(diào)配煤漿粒徑分布，提高煤漿的堆積效率和濃度，大大改善了煤漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性。同時(shí)，由于細(xì)漿的加入，極大地提高了棒磨機(jī)研磨效率，使棒磨機(jī)產(chǎn)量得到大幅提高，煤漿質(zhì)量與氣化效果顯著改善。制漿系統(tǒng)改造前后氣化爐運(yùn)行指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 制漿系統(tǒng)改造前后氣化爐運(yùn)行指標(biāo)對(duì)照表

由表2可以看出，改造前后，氣化爐運(yùn)行指標(biāo)發(fā)生了很大的變化，比煤耗、比氧耗明顯降低，煤氣有效成分增加。比煤耗由624.8 kg/km3降至594.9 kg/km3，降低29.9 kg/km3；比氧耗由432 m3/km3降至406.6 m3/km3，降低25.4 m3/km3；有效氣成分由79.4%提高至81.4%，提高2個(gè)百分點(diǎn)。這主要是因?yàn)椋环矫嬖诒ＷC添加劑比例和煤漿粘度基本不變的情況下，煤漿濃度由59.49%提高至62.23%，提高了2.74%；另一方面，煤漿中小顆粒(200目)含量提高至36.19%，粒度級(jí)配得到優(yōu)化，流動(dòng)性、穩(wěn)定性和霧化性能得到明顯改善，為氣化提供了有利的條件。

3.2 改造前后經(jīng)濟(jì)效益分析

據(jù)煤漿提濃前后系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，測(cè)算夏季增產(chǎn)油品的效益，全年節(jié)煤、節(jié)氧效益，扣除新增細(xì)磨系統(tǒng)的運(yùn)行成本，本項(xiàng)目每年可為公司創(chuàng)造3673.91萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)效益。具體計(jì)算過(guò)程如下。

3.2.1增產(chǎn)油品的效益

改造后，在空分出力相同的情況下，有效氣量由52 000 m3/h÷432.0 m3/km3=120 370 m3/h提高至52 000 m3/h÷406.6 m3/km3=127 890 m3/h，增加7 520 m3/h，產(chǎn)油量增加7 520 m3/h÷5 400 m3/t=1.4 t/h，夏季3個(gè)月可多產(chǎn)油品3 024 t；油品售價(jià)按8 000元/t計(jì)算，可增加產(chǎn)值1.4 t/h×90 d/a×24 h/d×8 000元/t=2 419.2萬(wàn)元/a。扣除增加的原煤成本1.4 t/h×4 t(煤)/t(油)×90 d/a×24 h/d×380元/t=459.6萬(wàn)元/a后，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)2 419.2萬(wàn)元/a-459.6萬(wàn)元/a=1 959.6萬(wàn)元/a。

3.2.2比煤耗降低產(chǎn)生的效益

水煤漿提濃后，比煤耗降低29.9 kg/km3，煤耗(干基)降低115 000 m3/h×29.9 kg/km3=3.44 t/h(氣化平均產(chǎn)氣量115 000 m3/h)；原煤價(jià)格按380元/t計(jì)算，比煤耗降低可節(jié)約成本3.44 t/h÷85%×380元/t×8 000 h/a=1 230.3萬(wàn)元/a。

3.2.3比氧耗降低產(chǎn)生的效益

水煤漿提濃后，比氧耗降低25.4 m3/km3，氧氣消耗量降低115 000 m3×25.4 m3/km3=2 921 m3/h(氣化平均產(chǎn)氣量115 000 m3/h)；氧氣價(jià)格按0.48元/m3計(jì)算，則比氧耗降低可節(jié)約成本2 921 m3/h×(333-90) d/a×24 h/d×0.48元/m3=817.7萬(wàn)元/a。

3.2.4新增細(xì)磨系統(tǒng)運(yùn)行成本

煤漿提濃系統(tǒng)新增超細(xì)研磨機(jī)及配套設(shè)備后，增加的運(yùn)行成本主要包括裝置耗電費(fèi)、磨介損耗費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)等。考核期間，細(xì)磨系統(tǒng)平均耗電量為389 kW·h/h，研磨介質(zhì)日均損耗100 kg，則新增耗電費(fèi)389 kW·h/h×8 000 h/a×0.51元/kW·h=158.71萬(wàn)元/a，磨介損耗費(fèi)0.1 t/d×333 d/a×7 500元/t=24.98萬(wàn)元/a；設(shè)備折舊費(fèi)750萬(wàn)元÷15 a=50萬(wàn)元/a，設(shè)備檢維修費(fèi)100萬(wàn)/a(攪拌葉片、研磨盤(pán)、鎖緊螺母等易損件費(fèi)用，潤(rùn)滑油1 000 L/a)。則每年增加的運(yùn)行成本158.71萬(wàn)元/a+24.98萬(wàn)元/a+50萬(wàn)元/a+100萬(wàn)元/a=333.69萬(wàn)元/a。

3.2.5綜合經(jīng)濟(jì)效益

總的經(jīng)濟(jì)效益為增產(chǎn)油品產(chǎn)生的效益、比煤耗降低產(chǎn)生的效益、比氧耗降低產(chǎn)生的效益之和，共計(jì)1 959.6萬(wàn)元/a+1 230.3萬(wàn)元/a+817.7萬(wàn)元/a=4 007.6萬(wàn)元/a；再減去新上設(shè)備增加的運(yùn)行成本333.69萬(wàn)元/a。因此，改造后，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益為4 007.6萬(wàn)元/a-333.69萬(wàn)元/a=3 673.91萬(wàn)元/a。

4 結(jié) 語(yǔ)

伊泰煤制油有限公司針對(duì)原制漿系統(tǒng)存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)近一年的技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了煤漿提濃系統(tǒng)及關(guān)鍵設(shè)備(超細(xì)磨機(jī))的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，煤漿濃度提高2.74個(gè)百分點(diǎn)，流動(dòng)性和穩(wěn)定性得到明顯改善，氣化爐比煤耗降低29.9 kg/km3，比氧耗降低25.4 m3/km3，有效氣成分增加2%，扣除運(yùn)行成本后每年可為公司創(chuàng)造利潤(rùn)3 673.91萬(wàn)元。該提濃技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)對(duì)水煤漿氣化爐和水煤漿鍋爐制漿工藝的優(yōu)化及關(guān)鍵設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的借鑒意義，對(duì)于提高資源利用率、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益也具有重要的意義。

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