薛瑩瑩

(山東兗礦嶧山化工有限公司,山東鄒城 273500)

隨著山西煤炭轉(zhuǎn)化本地化戰(zhàn)略的實(shí)施,外運(yùn)無煙塊煤日益減少,如何減少企業(yè)對山西無煙塊煤的依賴,降低氮肥生產(chǎn)成本,成為制約企業(yè)命脈的關(guān)鍵問題。經(jīng)過市場調(diào)研,發(fā)現(xiàn)有大量的優(yōu)質(zhì)無煙粉煤積壓,部分地區(qū)達(dá)到數(shù)千萬噸。因此,粉煤加工成造氣型煤,既能解決造氣塊煤緊缺,又可以擴(kuò)大粉煤利用途徑。

1 生產(chǎn)規(guī)模以及現(xiàn)狀

兗礦嶧山化工有限公司生產(chǎn)規(guī)模為合成氨300 kt/a,尿素460 kt/a,目前共有27臺(tái)造氣爐,正常生產(chǎn)時(shí)開20臺(tái),每年消耗無煙煤40多萬噸,加工產(chǎn)生的煤末70 kt。

煤棒生產(chǎn)對煤末的質(zhì)量要求相對寬松,如果把每年剩余的煤末,以及外購白煤末來生產(chǎn)煤棒,可以減少對無煙塊煤的過度依賴,有效的控制成本。經(jīng)考察論證,公司決定新上一套200 kt/a的煤棒生產(chǎn)線。

2 型煤生產(chǎn)線工藝流程簡介

2.1 制造原理及工藝流程

型煤制造原理 將無煙煤粉碎后加入定量的粘結(jié)劑,經(jīng)過漚制、高壓成型、烘干后進(jìn)入造氣爐,替代塊煤氣化。具體流程如下。

進(jìn)廠無煙粉煤或塊煤經(jīng)過篩分后進(jìn)入定量螺旋給料器,經(jīng)破碎機(jī)破碎以后,進(jìn)入一級雙軸攪拌機(jī),此時(shí)加入制備好的腐殖酸鈉粘結(jié)劑,經(jīng)二次雙軸攪拌后進(jìn)入漚制池,堆漚56～72 h以后,用皮帶運(yùn)輸至單軸攪拌機(jī),再經(jīng)單軸攪拌機(jī)送料至煤棒機(jī)制作成濕煤棒;濕煤棒經(jīng)皮帶輸送至新型靜態(tài)烘干爐,經(jīng)過4～6 h烘干以后,水分達(dá)到5%～7%,再將干煤棒輸送到自動(dòng)加煤機(jī)供造氣使用。見圖1。

2.2 摻燒煤棒配比(如圖2所示)

3 工藝特點(diǎn)

(1)采用鼠籠式破碎機(jī)進(jìn)行加工,可破碎至3 mm以下,顆粒均勻,能夠大量增加粘結(jié)面積。

(2)采用二級攪拌,攪拌均勻、充分,對原煤的適應(yīng)性較強(qiáng)。

(3)采用靜態(tài)烘干技術(shù),投資少,烘干效果好,破碎率低,能耗低。

圖1 煤棒生產(chǎn)線流程簡圖

圖2 造氣爐運(yùn)行方式示意圖

(4)自動(dòng)加煤機(jī)的使用,降低了造氣對煤棒質(zhì)量的要求,增加了操作彈性和爐況的穩(wěn)定性,完全實(shí)現(xiàn)煤棒自動(dòng)添加。

(5)改善了粘結(jié)劑的配方,增強(qiáng)了粘結(jié)性能。塊煤篩粉、進(jìn)廠原煤經(jīng)破碎后,直徑小于3 mm,全部利用制作煤棒,實(shí)現(xiàn)造氣多煤種全面利用。

(6)采用新型烘干爐后,干煤棒水分可達(dá)7%以下,強(qiáng)度高且含粉率低,為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加煤創(chuàng)造了條件,滿足了造氣生產(chǎn)的需要。

4 裝置運(yùn)行后全廠氣量核算

公司年產(chǎn)300 kt氨醇,以噸氨消耗半水煤氣3 000 m3計(jì)算,造氣系統(tǒng)每年需產(chǎn)半水煤氣:

300×103t×3 300 m3/t=99000×104m3

以煤棒投用后的造氣爐運(yùn)行方式計(jì)算造氣爐年產(chǎn)半水煤氣量。單爐燒煤棒產(chǎn)氣量按5000m3/h計(jì)算,10臺(tái)單燒煤棒造氣爐年產(chǎn)氣量:

10臺(tái)×5000 m3/(臺(tái)·h)×24 h×330 d/a =39 600×104m3/a

單爐燒塊煤產(chǎn)氣量按6 000 m3/h(嶧化數(shù)據(jù))計(jì)算,12臺(tái)燒塊煤造氣爐年產(chǎn)氣量:

12臺(tái)×6000 m3/(臺(tái)·h)×24 h×330 d/a =57 024×104m3/a

22臺(tái)造氣爐年產(chǎn)半水煤氣量:39 600×104+57 024×104=99624×104m3

由以上計(jì)算可知,這種摻燒的方式可以滿足嶧化公司年產(chǎn)300 kt氨醇所需的半水煤氣量。

5 該生產(chǎn)線主要設(shè)備配置

以干煤棒產(chǎn)能為選型依據(jù):型煤生產(chǎn)線工作制度設(shè)計(jì)為,330 d/a;18 h/d,200 kt/a,即33.67 t/h。

(1)一段生產(chǎn)線 設(shè)計(jì)布置2條破碎線,占地面積36×42=1 512 m2,氣體能夠及時(shí)排出。主要有以下設(shè)備。

①往復(fù)式給料機(jī):100 m3/h,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

②原料煤輸送皮帶機(jī):B=500 mm,Q= 60 t/h,L=12 m,設(shè)計(jì)選用2部。

③振動(dòng)篩:型號 Y1224,生產(chǎn)能力 20～30 t/h,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

④細(xì)末煤輸送皮帶機(jī):B=500 mm,Q= 60 t/h,L=8.15 m,設(shè)計(jì)選用2部。

⑤鼠籠式破碎機(jī):生產(chǎn)能力15～25t/h,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

⑥埋刮板機(jī):生產(chǎn)能力18～74 m3/h,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

⑦雙軸攪拌機(jī):生產(chǎn)能力15～25t/h,設(shè)計(jì)選用4臺(tái)。

(2)漚制池 設(shè)計(jì)10座,有效高度取5.5 m,每座凈容積14×6×5.5=462m3;其有效容積為60%,混合后半熟料的堆積密度按0.6 t/m3計(jì),則每個(gè)座庫存量為462×0.6×0.6=166.32 t。故10座庫(池)為166.32×10=1 663.2 t。

年產(chǎn)200 kt干煤棒折算每天需生產(chǎn)混合后半熟料645 t,1663.2 t/645 t/d=2.58 d。該段主要有以下設(shè)備。

①半熟料輸送皮帶機(jī):B=650 mm,Q= 80 t/h,L=52 m,設(shè)計(jì)選用1臺(tái)。

②半熟料裝庫皮帶機(jī):B=650 mm,Q= 80 t/h,L=55 m,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

(3)二段生產(chǎn)線 設(shè)計(jì)布置2條成型、烘干線,占地面積36×60=2 160 m2,烘干爐區(qū)廠房屋面高,設(shè)計(jì)留有排氣窗,產(chǎn)生的氣體能夠及時(shí)排到高空。主要有以下設(shè)備及設(shè)施。

①熟料裝載皮帶機(jī):B=800 mm,Q= 100 t/h,L=26 m,設(shè)計(jì)選用1臺(tái)。

②熟料輸送皮帶機(jī):Q=100 t/h,L= 29.2 m,設(shè)計(jì)選用1臺(tái)。

③熟料轉(zhuǎn)載皮帶機(jī):Q=80 t/h,L=9.1 m,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

④單軸攪拌機(jī):生產(chǎn)能力15～25t/h,設(shè)計(jì)選用6臺(tái)。

⑤煤棒機(jī):生產(chǎn)能力8～12 t/h,設(shè)計(jì)選用6臺(tái)。

⑥煤棒裝爐皮帶機(jī):Q=80 t/h,L=58 m,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)。

⑦烘干爐:設(shè)計(jì)2座,8倉格/座。每個(gè)倉格的烘干爐的有效容積為:長×寬×高+漏斗錐體容積=35 m3,每天出料4倉。

⑧引風(fēng)機(jī):N=55 kW,設(shè)計(jì)2臺(tái),與烘干爐配套。

⑨熱風(fēng)爐:熱風(fēng)溫度110℃,煙氣流量約為20 000 m3/h,設(shè)計(jì)2臺(tái),與烘干爐配套。

⑩永磁除鐵器:設(shè)計(jì)選用1臺(tái)。

(4)末煤庫 由于煤棒制作對原煤水分要求較高(6%以下),因此必須配套建設(shè)煤庫儲(chǔ)存無煙煤末,占地面積42×24=1008 m2。

(5)配套建設(shè)維修、化驗(yàn)、配電室等。

6 相關(guān)造氣工段的改造

造氣爐配套使用全能型自動(dòng)加煤機(jī),實(shí)現(xiàn)不停爐加煤,每一個(gè)循環(huán)加煤一次,特殊情況下一個(gè)循環(huán)可加兩次煤,而且可以控制在吹風(fēng)或下吹階段加煤。煤氣爐炭層控制穩(wěn)定,波動(dòng)少,提高了煤氣爐有效炭層,相應(yīng)提高了煤氣爐的生產(chǎn)能力,單爐發(fā)氣量提高,從而達(dá)到降低消耗的目的。經(jīng)過考察驗(yàn)證,在運(yùn)行穩(wěn)定的情況下,造氣爐燒煤棒發(fā)氣量與燒塊煤相差無幾;蒸汽消耗高5%左右,如果造氣系統(tǒng)內(nèi)部蒸汽平衡進(jìn)一步優(yōu)化,可不增加蒸汽消耗;造氣爐檢修周期也大致相同,不會(huì)增加維修費(fèi)用。

同時(shí),使用爐況優(yōu)化控制DCS系統(tǒng),能自動(dòng)優(yōu)化操作,方便管理,穩(wěn)定爐況,生產(chǎn)負(fù)荷穩(wěn)定,產(chǎn)氣量明顯提高,消耗明顯下降,對煤種的切換具有很強(qiáng)的自適應(yīng)能力,減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以及管理強(qiáng)度。

煤棒生產(chǎn)線投用后,公司還需采購230 kt/a無煙煤末以供煤棒和煤球生產(chǎn)需要,生產(chǎn)出的200 kt/a煤棒供10臺(tái)造氣爐用。

7 經(jīng)濟(jì)效益分析

以目前實(shí)際產(chǎn)量和消耗水平,嶧化公司平均一噸氨耗無煙塊煤1.25 t,塊煤按1 050元/t計(jì)算,噸氨煤耗成本1312.5元。

一噸氨耗煤棒 1.6 t,以煤棒入爐成本681.06元/t計(jì)算,噸氨耗煤成本1021.59元。

造氣車間日燒煤棒600 t,煤棒產(chǎn)氨按600/ 1.6=375 t計(jì)算,每天可降低原料煤成本375× (1 312.5-1 106.96)=109 091.25元;一年按330 d計(jì)算,200 kt/a煤棒生產(chǎn)線滿負(fù)荷運(yùn)行后可節(jié)約原料煤成本109091.25×330=3600萬元。

8 結(jié) 論

本項(xiàng)目采用煤末制型煤替代稀有的無煙塊煤,大幅度降低生產(chǎn)成本。系統(tǒng)輸送皮帶機(jī)的選型,在滿足生產(chǎn)運(yùn)輸能力的前提下,準(zhǔn)確設(shè)計(jì)功率,可降低能耗。所產(chǎn)煤棒強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、烘干效果好,既使得原料煤末得到應(yīng)用,又降低了成本,是當(dāng)前合成氨企業(yè)正在大力推廣的新興節(jié)能降耗技術(shù)。這是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇;也是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,轉(zhuǎn)變增長方式的必由之路。