張慧峰，高 翔，王挺業(yè)

（內(nèi)蒙古易高煤化科技有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010321）

1 升級(jí)版制漿技術(shù)實(shí)施的背景

內(nèi)蒙古易高煤化科技有限公司年產(chǎn)20萬(wàn)t甲醇項(xiàng)目采用水煤漿氣化技術(shù)，煤漿制備系統(tǒng)由2條Φ3.2 m×4.8 m的棒磨機(jī)生產(chǎn)線組成，單臺(tái)磨煤機(jī)處理原煤量為38 t/h，折合干煤量為64.6 t/h，制漿用原料煤為內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾旗當(dāng)?shù)孛骸?/p>

由于傳統(tǒng)制漿工藝煤漿粒度級(jí)配不合理，大顆粒相對(duì)偏多，使得水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（59%左右），且流動(dòng)性和霧化性能差，氣化所需煤耗和氧耗偏高，嚴(yán)重影響了后續(xù)氣化與合成的效率。為了提高煤漿濃度，降低生產(chǎn)成本，2015年內(nèi)蒙古易高煤化科技有限公司采用了國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心的分級(jí)研磨級(jí)配制漿技術(shù)（簡(jiǎn)稱2.0版制漿技術(shù)），對(duì)制漿系統(tǒng)進(jìn)行提濃技術(shù)改造，給原有2臺(tái)棒磨機(jī)共同配置1套細(xì)漿制備系統(tǒng)（CYM-12000C立式超細(xì)磨機(jī)）。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的制漿生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)采用2.0版制漿技術(shù)提濃工藝后，煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高了約3個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但由于2.0版制漿技術(shù)采用立式細(xì)磨機(jī)，在實(shí)際應(yīng)用中存在能耗略高、研磨介質(zhì)消耗量較大、操作彈性小等突出問(wèn)題，國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心對(duì)原制漿系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將新研發(fā)的分級(jí)研磨級(jí)配制漿技術(shù)升級(jí)版（簡(jiǎn)稱2.1版制漿技術(shù)）引入水煤漿制備系統(tǒng)中，并采用能源合同管理的模式對(duì)2.1版制漿技術(shù)進(jìn)行了工業(yè)性應(yīng)用。

2 2.1版制漿技術(shù)工藝流程及特點(diǎn)

2.1 工藝流程

2.1版制漿工藝流程與2.0版分級(jí)研磨工藝流程相同，只是對(duì)煤漿提濃核心設(shè)備立式細(xì)磨機(jī)進(jìn)行了升級(jí)，將其替換成一臺(tái)臥式超細(xì)磨機(jī)。2.1版分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝流程示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 2.1版分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝流程示意圖

質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%～55%的粗漿通過(guò)煤漿泵加壓計(jì)量后，被送入臥式超細(xì)磨機(jī)進(jìn)料口，煤漿和研磨介質(zhì)（鋼球）在研磨盤帶動(dòng)下做圓周運(yùn)動(dòng)和“S”運(yùn)動(dòng)，由于研磨介質(zhì)和煤粒的密度相差較大，煤粒和研磨介質(zhì)出現(xiàn)速度差，在運(yùn)動(dòng)中研磨介質(zhì)互相擠壓煤粒，達(dá)到研磨效果。沿著物料流向，研磨介質(zhì)和煤粒都“涌向”超細(xì)磨機(jī)出料端，在超細(xì)磨機(jī)出料端有一個(gè)動(dòng)態(tài)渦輪分離器，其作用是將研磨介質(zhì)和煤粒進(jìn)行分離，煤漿由于離心力小，在設(shè)備中心位置；研磨介質(zhì)由于離心力大，被“甩”到筒體四周，受到擠壓后沿筒體內(nèi)壁向超細(xì)磨機(jī)進(jìn)料端反流，粒度合格的細(xì)漿通過(guò)筒體中心處過(guò)濾網(wǎng)出料。

2.2 臥式超細(xì)磨機(jī)與立式細(xì)磨機(jī)的比較

立式細(xì)磨機(jī)屬于立式攪拌磨，臥式超細(xì)磨機(jī)是立式攪拌磨的升級(jí)產(chǎn)品，2種細(xì)磨機(jī)有不同的研磨方式和特點(diǎn)。

研磨方式：由于立式細(xì)磨機(jī)需要克服研磨介質(zhì)的重力，消耗較多功耗，加之其研磨方式是“上下喘動(dòng)”，磨損不均衡、截面線速度不均衡，煤漿沿軸上下短路，大顆粒在上面積累，最終導(dǎo)致溢流，經(jīng)常需要人工清理，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差，效率較低。隨著研磨行業(yè)的發(fā)展，開(kāi)發(fā)了臥式超細(xì)磨機(jī)，其研磨介質(zhì)在研磨盤帶動(dòng)下，在徑向做圓周運(yùn)動(dòng)，在軸向做“S”運(yùn)動(dòng)，將主要功耗消耗在研磨上，所以研磨效率大幅度提高。

進(jìn)料濃度：立式細(xì)磨機(jī)進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在35%～41%，濃度過(guò)高時(shí)，浮力增大，瓷球被動(dòng)上浮，研磨效率下降；濃度過(guò)低時(shí)，瓷球周邊煤粒包裹不完全，瓷球互相磨損，消耗過(guò)大。臥式超細(xì)磨機(jī)由于研磨方式不一樣，進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以提高到45%～55%，從而提高了研磨效率。

研磨介質(zhì)：立式細(xì)磨機(jī)采用的是“攪拌”運(yùn)動(dòng)方式，而臥式超細(xì)磨機(jī)采用的是“滾動(dòng)”運(yùn)動(dòng)方式，兩者啟動(dòng)及研磨過(guò)程對(duì)研磨介質(zhì)的密度要求不同，臥式超細(xì)磨機(jī)所采用研磨介質(zhì)的密度比立式細(xì)磨機(jī)大，此項(xiàng)目臥式超細(xì)磨機(jī)所采用的研磨介質(zhì)是密度為7.8×103kg/m3的鋼球，不再采用密度為2.7×103kg/m3的瓷球（原立式細(xì)磨機(jī)所用），研磨介質(zhì)消耗下降30%。

出料方式：立式細(xì)磨機(jī)采用常壓過(guò)濾出料，煤漿濃度高時(shí)，會(huì)出現(xiàn)篩網(wǎng)堵塞和溢流現(xiàn)象（常規(guī)每2 d需要用高壓水槍清洗1次）；臥式超細(xì)磨機(jī)采用全封閉帶壓出料，壓力一般可達(dá)0.20 MPa，避免清洗篩網(wǎng)。

研磨容積：改造前，立式細(xì)磨機(jī)有效研磨容積為11 m3，出料依靠溢流方式；改造后，臥式超細(xì)磨機(jī)有效研磨容積為1 m3，僅為立式細(xì)磨機(jī)的9%，依靠篩網(wǎng)過(guò)濾方式出料，不能通過(guò)篩網(wǎng)的煤漿將回流至細(xì)磨機(jī)入口繼續(xù)研磨。

設(shè)備磨損：立式細(xì)磨機(jī)采用“攪拌”運(yùn)動(dòng)方式，其下端的研磨葉片要承受上層研磨介質(zhì)重力，所以有更大的摩擦力，更易磨損。臥式超細(xì)磨機(jī)采用“滾動(dòng)”運(yùn)動(dòng)方式，所以在垂直方向磨損是均勻的。

檢修方式：立式細(xì)磨機(jī)的結(jié)構(gòu)決定其檢修需要較高的吊裝空間，需要逐一將電機(jī)、減速機(jī)、輔機(jī)油泵、軸、上封蓋等拆除，較復(fù)雜。臥式超細(xì)磨機(jī)采用了皮帶傳動(dòng)，沒(méi)有輔機(jī)，設(shè)備簡(jiǎn)單，檢修時(shí)只需要用滑軌將研磨盤拉出即可。

3 2.1版制漿技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)及示范效果

3.1 制漿用煤質(zhì)量分析

工業(yè)性制漿試驗(yàn)期間，制漿用煤為內(nèi)蒙古陽(yáng)塔煤，其煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 制漿用煤煤質(zhì)分析

3.2 工業(yè)性制漿試驗(yàn)效果

臥式超細(xì)磨機(jī)經(jīng)安裝、投料試車、調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，接入細(xì)漿制備系統(tǒng)，打通全程制漿生產(chǎn)線后，進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)。不同制漿工藝制備出的水煤漿質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。由表2可知，制漿系統(tǒng)升級(jí)后達(dá)到了預(yù)期效果，工藝參數(shù)無(wú)變化，效果跟升級(jí)前相同。

表2 不同制漿工藝制備出的水煤漿質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比

3.3 臥式超細(xì)磨機(jī)運(yùn)行效果

為了考察2.1版制漿工藝的運(yùn)行效果和優(yōu)勢(shì)，對(duì)臥式超細(xì)磨機(jī)和原立式細(xì)磨機(jī)分別進(jìn)行了72 h的滿負(fù)荷標(biāo)定。通過(guò)收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握超細(xì)磨機(jī)改造前后能耗、設(shè)備運(yùn)行以及生產(chǎn)成本等方面的詳細(xì)情況，對(duì)臥式超細(xì)磨機(jī)運(yùn)行情況與原設(shè)計(jì)進(jìn)行對(duì)比，考核設(shè)備是否滿足煤漿提濃的粒度要求。對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行核算和分析，計(jì)算改造前后超細(xì)磨機(jī)節(jié)電率，作為能源合同管理節(jié)電效益的依據(jù)。

運(yùn)行結(jié)果表明：采用臥式超細(xì)磨機(jī)替換立式細(xì)磨機(jī)后，在同等電壓（6 000 V）狀況下，工作電流由原來(lái)的52 A～56 A下降到26 A左右，節(jié)電超過(guò)50%，年節(jié)約電費(fèi)80萬(wàn)元左右；研磨介質(zhì)消耗下降30%，年節(jié)約費(fèi)用10萬(wàn)元～20萬(wàn)元；備品備件更換費(fèi)用下降20%～30%；人工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低，人工干預(yù)減少，運(yùn)行更平穩(wěn)。

3.4 工業(yè)示范效果

2019年5月1日到8月31日，內(nèi)蒙古易高煤化科技有限公司對(duì)采用升級(jí)版制漿工藝的水煤漿氣化裝置進(jìn)行了工業(yè)示范運(yùn)行，分級(jí)研磨結(jié)果表明：

（1）采用2.1版煤漿提濃工藝技術(shù)后，煤漿濃度大幅提高，煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)由59.5%（不采用煤漿提濃技術(shù)時(shí)）提高到 63.5%～64.3%，煤漿黏度 700 mPa·s～1 000 mPa·s，并有很好的流動(dòng)性和霧化性，可以降低水煤漿輸送設(shè)備、管道、閥門以及氣化爐噴嘴的磨損，提高了氣化爐的運(yùn)行效率。

（2）煤漿濃度的提高，使氣化效率提高，氣體成分中有效合成氣量增加，進(jìn)而提高甲醇的生產(chǎn)能力。試生產(chǎn)結(jié)果表明，和未采用煤漿提濃裝置相比，采用2.1版煤漿提濃裝置后，甲醇產(chǎn)量增加50 t/d～70 t/d。

（3）與立式細(xì)磨機(jī)相比，由于臥式超細(xì)磨機(jī)電耗、備品備件及維修費(fèi)用大幅度降低，由此產(chǎn)生的效益超過(guò)100萬(wàn)元 /a。