萬(wàn)和宗

摘 要：對(duì)于現(xiàn)代煤化工企業(yè)，水煤漿加壓氣化工藝的設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)經(jīng)濟(jì)效益起到至關(guān)重要的作用。本文對(duì)各單位GE水煤漿的原料煤漿的濃度由61%提至65%后經(jīng)濟(jì)進(jìn)行核算，并就煤漿提濃后對(duì)氣化爐運(yùn)行的問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：德士古;水煤漿;提濃;比煤耗;比氧耗

1 前言

在我國(guó)，德士古水煤漿加壓氣化工藝自1993年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，已有100多臺(tái)爐在運(yùn)行。德士古氣化技術(shù)已經(jīng)相對(duì)完善[1]。但相對(duì)于粉煤氣化爐而言，德士古煤漿氧耗高，煤耗高，能耗大，合成氣中有效氣組分低;各單位都希望通過(guò)提高煤漿濃度，來(lái)提高合成氣中有效氣濃度，降低煤耗氧耗等。

2 工藝簡(jiǎn)介

德士古氣化裝置主要包括三個(gè)工序：煤漿制備、氣化、渣水處理。煤漿制備工段主要負(fù)責(zé)氣化所需煤漿的制備和加壓輸送;加壓后的水煤漿與來(lái)自空分的氧氣在氣化框架中的氣化爐內(nèi)燃燒反應(yīng)生產(chǎn)水煤氣，并經(jīng)洗滌塔進(jìn)行洗滌，最后生產(chǎn)出的水煤氣送至下游工段，煤氣化的同時(shí)還產(chǎn)生爐渣，由卡車(chē)送出廠外，這些爐渣的主要成分是煤中的灰分，可以用作建筑材料[2]。在氣化框架中煤氣化和水煤氣洗滌時(shí)產(chǎn)生大量含有固體的高溫高壓黑水，這股黑水送至渣水處理工段，經(jīng)閃蒸降溫和熱回收，將黑水的大部分細(xì)灰從中分離出，送至渣場(chǎng)，經(jīng)渣水處理后灰水部分送回氣化框架循環(huán)使用，同時(shí)還要排出少量的污水送至污水處理裝置處理，以維持系統(tǒng)的水中有害離子（Cl-、S2-等）在一定的濃度，防止設(shè)備和管道的嚴(yán)重腐蝕[3]。

3 工藝流程

4 煤漿提濃的方法

煤漿提濃的方法有多種，主要有通過(guò)煤漿添加劑改變煤漿濃度，通過(guò)研磨改變煤漿粒徑分布來(lái)提高煤漿濃度，本文主要探討通過(guò)改變煤漿粒徑分布的方式提濃。主要流程為將棒磨機(jī)出料槽氣化煤漿經(jīng)過(guò)煤漿提濃系統(tǒng)處理后，返回至棒磨機(jī)進(jìn)行高濃度磨礦，該技術(shù)針對(duì)不同原料煤的磨礦特性和水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量要求，通過(guò)分級(jí)研磨、粒徑控制和三峰級(jí)配，在滿足氣化水煤漿粒度要求的前提下，能夠使煤漿獲得較寬的粒度分布，從而明顯改善煤漿中煤顆粒的堆積效率，提高煤漿的重量濃度，同時(shí)大幅改善煤漿流動(dòng)性、穩(wěn)定性和霧化性能。在增加煤漿提濃系統(tǒng)和對(duì)現(xiàn)有煤漿制備系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整棒磨機(jī)產(chǎn)量、細(xì)漿和超細(xì)漿粒度及比例、滾筒篩篩孔尺寸、適當(dāng)增加添加劑量等措施，在配入超細(xì)水煤漿比例15%的情況下，水煤漿濃度較改造前提高≥3個(gè)百分點(diǎn)。提濃前煤漿濃度按61%，提濃后達(dá)到65%。

5 煤漿提濃的特點(diǎn)

在整個(gè)制漿過(guò)程中，將原料研磨成合格的細(xì)漿和超細(xì)漿加入到原有煤漿制備系統(tǒng)，形成連續(xù)三級(jí)粒度級(jí)配，可以有效提高煤漿堆積效率，進(jìn)而提高水煤漿濃度3～5個(gè)百分點(diǎn)，還可大幅改善氣化煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性。

煤漿制備工藝中選用新型整形研磨機(jī)（也稱細(xì)磨機(jī)），避免了現(xiàn)有提濃關(guān)鍵設(shè)備超細(xì)磨機(jī)存在的入料粒度偏粗的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)細(xì)磨機(jī)研磨后的煤漿再進(jìn)入超細(xì)磨機(jī)，能有效提高超細(xì)磨機(jī)的磨礦效率。經(jīng)細(xì)磨機(jī)研磨后的細(xì)漿平均粒徑能達(dá)30μm左右，再經(jīng)超細(xì)磨機(jī)研磨后的超細(xì)漿平均粒徑更是小至5μm左右。

細(xì)漿制備系統(tǒng)的來(lái)料來(lái)自低壓煤漿槽，經(jīng)超細(xì)研磨后配入棒磨機(jī)，起到提高煤漿堆積效率和濃度，同時(shí)改善煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性。

6 經(jīng)濟(jì)核算（以年產(chǎn)180萬(wàn)t甲醇廠為標(biāo)準(zhǔn)）

比氧耗降低，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，濃度每提高1%比氧耗降低約8.8Nm3/kNm3，每天節(jié)約氧氣產(chǎn)生的效益為：3*8.8Nm3/kNm3*540kNm3/h*24h*0.15元/Nm3=51321元。（濃度提高3%，有效氣量按照620kNm3/h計(jì)算，氧氣成本按照0.15元/

Nm3計(jì)算）

比煤耗降低，根據(jù)技術(shù)附件煤漿濃度每提高1%比煤耗降低約8.5-11.5kg/kNm3，實(shí)際生產(chǎn)中煤漿提濃后比煤耗降低效果不明顯?，F(xiàn)暫時(shí)按照技術(shù)附件中指標(biāo)取中值10kg/kNm3計(jì)算。每天節(jié)約原煤的效益為：（下轉(zhuǎn)第9頁(yè)）（上接第7頁(yè)）3*10kg/kNm3*540kNm3/h*24h*0.48元/kg=

186624元。（濃度提高3%，有效氣量按照540kNm3/h計(jì)算，煤價(jià)按照480元/t計(jì)算）

煤漿添加劑費(fèi)用增加，原煤漿添加劑（木質(zhì)素磺酸鹽）使用量為50t/d，（價(jià)格為800元/t）;改用萘系煤漿添加劑后消耗量為20t/d，單價(jià)為2800元/t;每天煤漿添加劑成本增加為：

20t/d*2800元/t-50t/d*800元/t=16000元。

研磨瓷球費(fèi)用增加，煤漿提濃系統(tǒng)使用的研磨介質(zhì)為研磨瓷球，消耗量為0.5t/d，則每天研磨瓷球的費(fèi)用為：

0.5t/d*10000元/t=5000元。

電耗增加，煤漿提濃系統(tǒng)新增的電機(jī)功率約為：5000kW，電費(fèi)按照0.2元/kWh計(jì)算，每天增加電費(fèi)為：5000kW*0.2元/kWh*24h=24000元。

煤漿提濃系統(tǒng)設(shè)備檢維修費(fèi)用、此處不詳細(xì)計(jì)算。

單從煤漿提濃系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益上講，煤漿提濃后每天可產(chǎn)生效益為：（186624元+51321元）-（16000元+5000元+24000元）=90303元。

7 煤漿提濃后所帶來(lái)的問(wèn)題

煤漿濃度增加后輸送及灰水系統(tǒng)的設(shè)備、管線、儀表磨損加速，主要表現(xiàn)在高壓煤漿泵出口管線、激冷室至鎖斗排渣管線、鎖斗錐底等。煤漿提濃前，氣化爐排渣管線3年的磨損量為7mm，煤漿提濃后，該管線80天的磨損量達(dá)到3mm，濃的水煤漿大大的加快了氣化裝置管線的減薄速度，這樣為裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行帶來(lái)挑戰(zhàn)。

煤漿提濃以后，濃的煤漿進(jìn)入氣化爐，如果工藝燒嘴和霧化效果未做改變，以及和煤漿反應(yīng)的氧氣量未增加，會(huì)導(dǎo)致合成氣中煤灰量增加，氣化爐上升管和下降管之間環(huán)隙易堵塞，導(dǎo)致氣化爐托盤(pán)溫度急劇上漲，氣化爐液位大幅波動(dòng)，異常情況下氣化爐不得不停爐檢修，氣化爐運(yùn)行時(shí)間短，增加氣化爐的檢修頻以及檢修工作量，影響后系統(tǒng)運(yùn)行。

煤漿濃度大幅增加以后，會(huì)導(dǎo)致氣化排出來(lái)的渣的含碳量提高，換言之就是有部分煤沒(méi)有反應(yīng)就隨渣一起排除了氣化爐。

煤漿濃度提濃后，會(huì)導(dǎo)致氣化系統(tǒng)水質(zhì)中細(xì)會(huì)量增加，水中的懸浮物增加，這將加快氣化管線結(jié)構(gòu)的速度。

8 結(jié)語(yǔ)

煤漿提濃后能降低氧耗煤耗，帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益，但同時(shí)煤漿提濃后也會(huì)帶來(lái)一些影響運(yùn)行的問(wèn)題，本文對(duì)煤漿提濃后經(jīng)濟(jì)進(jìn)行核算以及煤漿提濃后對(duì)整個(gè)裝置的運(yùn)行所暴露的問(wèn)題進(jìn)行分析，供行業(yè)內(nèi)其他單位上煤漿提濃項(xiàng)目時(shí)進(jìn)行參考，為德士古氣化技術(shù)的其他項(xiàng)目提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]許世森，張東亮.大規(guī)模煤氣化技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：87+146+170.