煤漿提濃技術在錦疆化工氣化裝置中的應用

田擁軍，王曉剛，賈克輝

(奎屯錦疆化工有限公司，新疆奎屯 833200)

水煤漿作為潔凈燃料和氣化原料，一直受到國家及地方政府部門的重視，而水煤漿技術是國家潔凈煤計劃中的一項重要技術，已取得長足發展[1]?，F代煤化工行業中，水煤漿氣化原料用煤也以低階煤為主，但由于其內在水分高、可磨性差，屬于難成漿煤種。采用常規的單磨機制漿工藝，其成漿質量分數普遍偏低(57%～60%)，顯著降低了水煤漿的氣化效率，嚴重影響水煤漿的經濟性和市場競爭力[2]。近年來,國內外都在進行低階煤提濃的研究，在煤漿添加劑選擇、配煤研究、研磨設備的研制及試用、提濃工藝的優化等方面，取得了較好的成果。研究表明：提高煤漿濃度，可顯著降低氣化過程的比煤耗和比氧耗，提高氣化效率和有效氣產率，提升企業的經濟效益[3]。

1 煤漿提濃技改背景

奎屯錦疆化工有限公司(簡稱錦疆化工)項目設計年產40萬t合成氨、70萬t尿素。煤漿制備系統以當地混煤為制漿原料，干煤處理能力為79.8 t/h，由2臺Φ3.6×6.0 m棒磨機生產線組成(2臺全開)。由于采用單棒磨制漿工藝，粒度級配不盡合理，水煤漿濃度偏低，且流動性、穩定性和霧化性能不佳，氣化效率較低。同時，氣化所需煤耗和氧耗也偏高，加劇了氣化爐噴嘴的磨損，增加了氣化爐的停車次數與運行成本。為降本增效，提高企業產品競爭力，錦疆化工從2016年開始改造煤漿制備系統。經過氣化煤質分析、技術比對、成漿試驗、實地考察，最終采用三峰級配煤漿提濃技術[4]對現有煤漿制備系統進行改造，以實現煤漿產品有效提濃。新增的煤漿提濃系統屬于原煤制備漿系統的“外掛式”子系統，該系統的停運并不影響原有煤漿制備系統的正常運行。

2 新疆黑山混煤實驗情況

2.1 常規制漿工藝成漿性實驗

該實驗模擬工業生產裝置制漿,粒徑分布見表1。

表1 常規制漿工藝粒徑分布

按照漿體不同的質量分數加入添加劑，添加劑用量為0.3%(干基/干粉，質量分數)，并對漿體黏度、流動性和穩定性進行觀察，具體結果見表2。

從表1和表2可以得出：(1)常規制漿粒徑小于75 μm的占34.87%，小于45 μm的占25.56%，常規下的粒度偏粗，缺少粒度級配。(2)在常規制漿中，制漿質量分數為60.51%時，漿態流動性較好；再次提高質量分數時，雖然黏度不大，但漿體流動性已趨向不流的狀態，8h后發生硬沉淀現象。綜合觀察，常規制漿工藝下成漿質量分數為60.51%以下為宜。

表2 常規制漿工藝

2.2 三峰級配煤漿工藝成漿性試驗

在原有棒磨機制備的煤漿中填充一定比例的細漿和超細漿，煤漿粒度級配能實現三峰級配，制備的煤漿質量更高，試驗結果見表3。與傳統單棒磨機制漿工藝(表2)相比，煤漿質量分數更是提高4～8個百分點。

表3 三峰級配試驗數據

2.3 粒徑分布

傳統單棒磨機制漿，其煤漿中粒度比較均一，平均粒徑為100～150 μm。三峰級煤漿提濃工藝在大顆粒間填充了平均粒徑為30 μm的細顆粒和平均粒徑為5 μm的超細顆粒，大小顆粒能相互填充，減少顆粒間空隙，實現了煤漿顆粒的三峰級配，提高了煤漿堆積效率。不同制漿工藝下粒徑分布圖見圖1。

3 提濃技改實施

3.1 建設情況

煤漿提濃技改于2018年3月正式啟動，該系統主要由1臺CEXM315A型細磨機和1臺CECXM630A型超細磨機及其附屬煤漿槽、泵等設備組成。同年10月開始現場土建，2019年2月初完成土建項目，2月21日完成試車投料。

3.2 實施效果對比

煤漿提濃技改投用后，經過優化調整，煤漿質量分數從60.9%逐步提到65%以上(最高為67%)。2019年5月2—9日完成相關性能測試。結果對比見表4。

(a) 單棒磨機制漿

(b) 三峰級配制漿

表4 煤漿提濃技改投用前后數據對比

3.3 經濟效益

根據煤漿提濃前后合成氨日產量計算增產效益，每年按300 d運行時間計算。提濃后日均合成氨增產為135.3 t。合成氨售價按2 200元/t(1～9月平均值)、單位制造成本按1 400元計算，合成氨年增產量收益金額為3 247.20萬元。提濃后噸氨耗煤降低0.086 t，日均合成氨產量為1 456.3 t,化工煤售價按380元/t計算，年節煤增益為1 427.75萬元。

4 結語

煤漿提濃技改為企業創造了可觀的經濟效益，在氣化裝置上實現制漿技術的突破，提升煤氣化生產技術水平，提高水煤漿氣化的效率和經濟性，促進煤炭的高效清潔利用。同時比氧耗、比煤耗、噸氨耗煤等數據大幅降低，減少了水煤漿對工藝燒嘴、激冷環、耐火磚等核心部件的磨損，延長設備及系統的運行周期。該項目具有顯著的節能降耗、提產增效效果，企業增強了市場競爭和盈利能力，為資源利用、產業轉型創造良好條件，為奎屯地區經濟發展和環境保護作出貢獻。