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〕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)有限責(zé)任公司臨猗分公司(以下簡稱潞安臨猗分公司)氨醇聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)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(tǒng)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(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],煤耗與氧耗相對較高,不能充分發(fā)揮晉華爐的優(yōu)勢。如果強行提高煤漿濃度,則會導(dǎo)致煤漿黏度急劇上升,煤漿的流動性、穩(wěn)定性和霧化性能變差,磨機淌漿嚴(yán)重,而且會加劇氣化爐噴嘴的磨損,增加氣化爐的停車次數(shù)與運行成本[2]。 為實現(xiàn)降本增效、擴大產(chǎn)能的目標(biāo),潞安臨猗分公司組織相關(guān)人員進(jìn)行實地考察與調(diào)研,決定對煤漿進(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)通過配漿泵計量后,與來自界區(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;合格的粗漿通過粗漿泵計量后進(jìn)入CEXM315 型細(xì)磨機進(jìn)行研磨,細(xì)磨機出料(平均粒徑為20 ～30 μm)自流至細(xì)漿槽;細(xì)漿槽內(nèi)的小部分煤漿通過細(xì)漿泵輸送至CECXM630A 型超細(xì)磨機進(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,再通過超細(xì)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(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(fā)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(fā)生變化,在合成氨裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)時,受空分工段氧氣供應(yīng)量的限制,電機頻率需要適當(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,提濃后,煤漿濃度快速上升,在棒磨機的小煤漿槽進(jìn)口首先會出現(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(nèi)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(xué)聯(lián)合研發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化爐)內(nèi)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(zhì)分析結(jié)果見表2,3#氣化爐運行參數(shù)見表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#氣化爐運行參數(shù)

表4 提濃后3#氣化爐運行參數(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%,殘渣中固定碳質(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可降低43 t/d,因此可以適當(dāng)降低煤漿泵的電機頻率,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 臺棒磨機,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1 500 元/t、氧氣1 000 元/t 計,可降低生產(chǎn)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(chǎn)運行時需要及時調(diào)整各項工藝參數(shù)。 在煤中灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于13%時,煤漿提濃帶來的效益無法充分發(fā)揮,因此采購的煤種要相對穩(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,目前基本上運行幾個月后泵打量會減小,需改用其他泵替代運行。

6 結(jié)語

自煤漿提濃后,晉華爐運行情況總體表現(xiàn)良好,氣化工藝運行指標(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。