水煤漿氣化裝置煤漿提濃改造總結(jié)

王 彪, 令狐新科

(潞安豐喜肥業(yè)〔集團(tuán)〕有限責(zé)任公司臨猗分公司 山西臨猗 044100)

潞安豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司(以下簡(jiǎn)稱潞安臨猗分公司)氨醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)配置4 臺(tái)氣化爐,正常情況下3 開(kāi)1 備,爐膛運(yùn)行壓力3.8 MPa,日投煤量1 500 t。 煤漿制備系統(tǒng)有4 臺(tái)棒磨機(jī),其中2 臺(tái)為Φ3.2 m×4.8 m 滾筒棒磨機(jī),另外2 臺(tái)為Φ3.6 m×5.8 m 滾筒棒磨機(jī)。 但是采用單磨機(jī)制漿工藝制備的煤漿粒度分布不盡合理,水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為58%～60%,制得的合成氣中有效氣含量低于同行業(yè)水平[1],煤耗與氧耗相對(duì)較高,不能充分發(fā)揮晉華爐的優(yōu)勢(shì)。如果強(qiáng)行提高煤漿濃度,則會(huì)導(dǎo)致煤漿黏度急劇上升,煤漿的流動(dòng)性、穩(wěn)定性和霧化性能變差,磨機(jī)淌漿嚴(yán)重,而且會(huì)加劇氣化爐噴嘴的磨損,增加氣化爐的停車次數(shù)與運(yùn)行成本[2]。 為實(shí)現(xiàn)降本增效、擴(kuò)大產(chǎn)能的目標(biāo),潞安臨猗分公司組織相關(guān)人員進(jìn)行實(shí)地考察與調(diào)研,決定對(duì)煤漿進(jìn)行提濃,提濃工作主要包括增設(shè)細(xì)磨裝置、使用十二烷基磺酸鈉改性煤漿添加劑。

1 增設(shè)細(xì)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(guò)配漿泵計(jì)量后,與來(lái)自界區(qū)外的生產(chǎn)工藝水(已經(jīng)配加改性煤漿添加劑)按照設(shè)定的目標(biāo)稀釋至一定濃度,一同進(jìn)入粗漿槽進(jìn)行混合;合格的粗漿通過(guò)粗漿泵計(jì)量后進(jìn)入CEXM315 型細(xì)磨機(jī)進(jìn)行研磨,細(xì)磨機(jī)出料(平均粒徑為20 ～30 μm)自流至細(xì)漿槽;細(xì)漿槽內(nèi)的小部分煤漿通過(guò)細(xì)漿泵輸送至CECXM630A 型超細(xì)磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)研磨,剩余的大部分煤漿溢流至超細(xì)漿槽;出超細(xì)研磨機(jī)的超細(xì)漿(平均粒徑為4 ～8 μm)自流至細(xì)漿槽,超細(xì)漿與細(xì)漿混合后溢流至超細(xì)漿槽,再通過(guò)超細(xì)泵輸送至棒磨機(jī)中,最終形成煤漿的三級(jí)粒度級(jí)配,使成品氣化煤漿的粒度級(jí)配更加合理,提高了煤漿濃度,同時(shí)還能改善煤漿的流動(dòng)性、穩(wěn)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(duì)比見(jiàn)表1。

表1 提濃前后的煤漿性能對(duì)比

由表1 可知:煤漿濃度提高后,煤漿黏度無(wú)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(fā)生變化。 這說(shuō)明煤漿濃度提高后,煤漿的流動(dòng)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(fā)生變化,在合成氨裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí),受空分工段氧氣供應(yīng)量的限制,電機(jī)頻率需要適當(dāng)降低,煤漿泵電耗將出現(xiàn)下降。

根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),提濃后,煤漿濃度快速上升,在棒磨機(jī)的小煤漿槽進(jìn)口首先會(huì)出現(xiàn)淌漿現(xiàn)象[3]。 但本次煤漿提濃后,小煤漿槽并未出現(xiàn)淌漿,說(shuō)明十二烷基磺酸鈉改性效果較好,成漿性能優(yōu)越,適合在水煤漿制備工藝上推廣使用。

3 煤漿提濃后試運(yùn)行情況

潞安臨猗分公司使用的氣化煤主要來(lái)自陜西神木張家峁、陜西神木隆德、內(nèi)蒙古石拉烏蘇等3 個(gè)礦點(diǎn),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(xué)聯(lián)合研發(fā)的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化爐)內(nèi)單獨(dú)試燒,分析評(píng)價(jià)煤漿提濃后的試燒效果。 煤漿提濃前后張家峁氣化煤煤質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表2,3#氣化爐運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3和表4。

表2 提濃前后張家峁氣化煤煤質(zhì)分析結(jié)果

表3 提濃前3#氣化爐運(yùn)行參數(shù)

表4 提濃后3#氣化爐運(yùn)行參數(shù)

從煤漿提濃后的試燒情況看:爐況總體表現(xiàn)良好,氣化工藝指標(biāo)平穩(wěn);煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高3.57%后,水煤氣中的有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)比提濃前提高了2.18%,殘?jiān)泄潭ㄌ假|(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了0.9%,比煤耗[生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))有效氣體(CO+H2)所消耗的干煤量]降低約18 kg,比氧耗[4][生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))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(chǎn)1 t 氨需要消耗2 000 m3(標(biāo)態(tài))有效氣體(CO+H2),在合成氨產(chǎn)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(jì)可降低43 t/d,因此可以適當(dāng)降低煤漿泵的電機(jī)頻率,煤漿泵耗電量相應(yīng)減少。 另外,根據(jù)煤漿槽液位可以間歇性地輪換停1 臺(tái)棒磨機(jī),節(jié)電量與新增細(xì)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(fù)荷運(yùn)行的條件下,日產(chǎn)1 200 t 液氨,每天節(jié)約氣化煤43 t、氧氣21 600 m3,按氣化煤凈價(jià)1 500 元/t、氧氣1 000 元/t 計(jì),可降低生產(chǎn)成本91 500 元/d。

5 存在問(wèn)題

不同礦點(diǎn)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(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)需要及時(shí)調(diào)整各項(xiàng)工藝參數(shù)。 在煤中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13%時(shí),煤漿提濃帶來(lái)的效益無(wú)法充分發(fā)揮,因此采購(gòu)的煤種要相對(duì)穩(wěn)定,水、硫含量等要滿足氣化用煤要求,以獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益。

細(xì)磨裝置的配漿泵和細(xì)漿泵易磨損,目前基本上運(yùn)行幾個(gè)月后泵打量會(huì)減小,需改用其他泵替代運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

自煤漿提濃后,晉華爐運(yùn)行情況總體表現(xiàn)良好,氣化工藝運(yùn)行指標(biāo)平穩(wěn);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(jié)約氣化煤43 t、氧氣21 600 m3,降低生產(chǎn)成本91 500 元/d,節(jié)資效果明顯。