水煤漿氣化裝置煤漿提濃改造總結

王 彪, 令狐新科

(潞安豐喜肥業〔集團〕有限責任公司臨猗分公司 山西臨猗 044100)

潞安豐喜肥業(集團)有限責任公司臨猗分公司(以下簡稱潞安臨猗分公司)氨醇聯產系統配置4 臺氣化爐,正常情況下3 開1 備,爐膛運行壓力3.8 MPa,日投煤量1 500 t。 煤漿制備系統有4 臺棒磨機,其中2 臺為Φ3.2 m×4.8 m 滾筒棒磨機,另外2 臺為Φ3.6 m×5.8 m 滾筒棒磨機。 但是采用單磨機制漿工藝制備的煤漿粒度分布不盡合理,水煤漿質量分數僅為58%～60%,制得的合成氣中有效氣含量低于同行業水平[1],煤耗與氧耗相對較高,不能充分發揮晉華爐的優勢。如果強行提高煤漿濃度,則會導致煤漿黏度急劇上升,煤漿的流動性、穩定性和霧化性能變差,磨機淌漿嚴重,而且會加劇氣化爐噴嘴的磨損,增加氣化爐的停車次數與運行成本[2]。 為實現降本增效、擴大產能的目標,潞安臨猗分公司組織相關人員進行實地考察與調研,決定對煤漿進行提濃,提濃工作主要包括增設細磨裝置、使用十二烷基磺酸鈉改性煤漿添加劑。

1 增設細磨裝置

工藝流程:高壓煤漿槽的氣化水煤漿(平均粒徑50 ～60 μm)通過配漿泵計量后,與來自界區外的生產工藝水(已經配加改性煤漿添加劑)按照設定的目標稀釋至一定濃度,一同進入粗漿槽進行混合;合格的粗漿通過粗漿泵計量后進入CEXM315 型細磨機進行研磨,細磨機出料(平均粒徑為20 ～30 μm)自流至細漿槽;細漿槽內的小部分煤漿通過細漿泵輸送至CECXM630A 型超細磨機進行超細研磨,剩余的大部分煤漿溢流至超細漿槽;出超細研磨機的超細漿(平均粒徑為4 ～8 μm)自流至細漿槽,超細漿與細漿混合后溢流至超細漿槽,再通過超細泵輸送至棒磨機中,最終形成煤漿的三級粒度級配,使成品氣化煤漿的粒度級配更加合理,提高了煤漿濃度,同時還能改善煤漿的流動性、穩定性及霧化性能。

2 提濃后的煤漿性能分析

在煤種不變的前提下,提濃前后的煤漿性能對比見表1。

表1 提濃前后的煤漿性能對比

由表1 可知:煤漿濃度提高后,煤漿黏度無明顯增大;在保持頻率為50 Hz 不變的情況下,變頻煤漿泵的電流也未發生變化。 這說明煤漿濃度提高后,煤漿的流動性、成漿性能依然良好。 重要的是提濃后變頻煤漿泵的電流未發生變化,在合成氨裝置滿負荷生產時,受空分工段氧氣供應量的限制,電機頻率需要適當降低,煤漿泵電耗將出現下降。

根據以往的生產經驗,提濃后,煤漿濃度快速上升,在棒磨機的小煤漿槽進口首先會出現淌漿現象[3]。 但本次煤漿提濃后,小煤漿槽并未出現淌漿,說明十二烷基磺酸鈉改性效果較好,成漿性能優越,適合在水煤漿制備工藝上推廣使用。

3 煤漿提濃后試運行情況

潞安臨猗分公司使用的氣化煤主要來自陜西神木張家峁、陜西神木隆德、內蒙古石拉烏蘇等3 個礦點,其中陜西神木張家峁氣化煤的用量最多,故選擇張家峁氣化煤在3#氣化爐(潞安臨猗分公司和清華大學聯合研發的擁有自主知識產權的水煤漿氣化爐)內單獨試燒,分析評價煤漿提濃后的試燒效果。 煤漿提濃前后張家峁氣化煤煤質分析結果見表2,3#氣化爐運行參數見表3和表4。

表2 提濃前后張家峁氣化煤煤質分析結果

表3 提濃前3#氣化爐運行參數

表4 提濃后3#氣化爐運行參數

從煤漿提濃后的試燒情況看:爐況總體表現良好,氣化工藝指標平穩;煤漿質量分數提高3.57%后,水煤氣中的有效氣(CO+H2)體積分數比提濃前提高了2.18%,殘渣中固定碳質量分數降低了0.9%,比煤耗[生產1 000 m3(標態)有效氣體(CO+H2)所消耗的干煤量]降低約18 kg,比氧耗[4][生產1 000 m3(標態)有效氣體(CO+H2)所消耗的純氧量]降低約9 m3。

正常情況下生產1 t 氨需要消耗2 000 m3(標態)有效氣體(CO+H2),在合成氨產能維持1 200 t/d不變、比煤耗降低18 kg 的情況下,氣化煤消耗量保守估計可降低43 t/d,因此可以適當降低煤漿泵的電機頻率,煤漿泵耗電量相應減少。 另外,根據煤漿槽液位可以間歇性地輪換停1 臺棒磨機,節電量與新增細磨裝置的耗電量基本持平,煤漿提濃前后整體電耗幾乎不變。

比氧耗降低后,氧氣消耗量減少21 600 m3/d,富余的氧氣可以供富氧造氣工段使用。

4 增效核算

煤漿提濃后,在合成氨裝置滿負荷運行的條件下,日產1 200 t 液氨,每天節約氣化煤43 t、氧氣21 600 m3,按氣化煤凈價1 500 元/t、氧氣1 000 元/t 計,可降低生產成本91 500 元/d。

5 存在問題

不同礦點的氣化煤的灰分、固定碳含量差異較大,如果頻繁更換煤種,在實際生產運行時需要及時調整各項工藝參數。 在煤中灰分質量分數大于13%時,煤漿提濃帶來的效益無法充分發揮,因此采購的煤種要相對穩定,水、硫含量等要滿足氣化用煤要求,以獲得理想的經濟效益。

細磨裝置的配漿泵和細漿泵易磨損,目前基本上運行幾個月后泵打量會減小,需改用其他泵替代運行。

6 結語

自煤漿提濃后,晉華爐運行情況總體表現良好,氣化工藝運行指標平穩;十二烷基磺酸鈉改性的煤漿添加劑成漿性能良好,可以在水煤漿制備工藝上推廣使用。 水煤氣中的有效氣(CO+H2)含量提高了2.18%,平均每天節約氣化煤43 t、氧氣21 600 m3,降低生產成本91 500 元/d,節資效果明顯。