提高水煤浆气化运行经济性

李水银

摘要：从原料（水煤浆制备）、工艺条件、设备附件三方面探讨提高水煤浆气化运行经济性，文章分析水煤浆制备影响因素，探讨其又掉气成分途径。

关键词：水煤浆；气化；运行；经济性

中图分类号：P618文献标识码： A

一、制备高浓度水煤浆影响因素

（一）煤质特性

煤质特性是影响水煤浆制备的首要因素。通常来价格，煤种制浆浓度会跟内在水分含量的增大进而缩减，较低的内水含量有助于制备较高浓度的煤浆。变质程度浅的煤种，其含水量较高、含氧官能团较多，制浆浓度偏低；变质程度深的煤种，其含水量偏低、含氧官能团少，制浆浓度偏高。煤的内在含水量能够反映煤的内孔表面与亲水性能，其量较低时显示该煤的比表面积小或吸附水的能力较差。所以，制浆时煤粒上能吸附的水量较少，那么成型的水化膜就较薄，进而占用的水量相对少些，因此在水煤浆浓度同等的状况下，固定在煤粒上的水量则就相对少些，进而造成悬浮体的自由流动相增多；换句话说，如果要水煤浆具备相同的流动性，其浓度肯定会增高。

（二）粒度级配对不同煤种制浆浓度的影响

在制浆过程中，为制备高浓度的水煤浆，那么煤粉颗粒各粒径的含量就需有不同的配置，而大颗粒间的空隙将小颗粒所填补，进而缩减空隙所含水量，最终增强制浆浓度。水煤浆的最佳粒度配置能够运用不同的数学模型以表述：①以煤粉的粒度配置参数进行计算煤粒子的填补空隙率，空隙率最低的粒度配置塑造的水煤浆浓度最高；②计算粒度分布指数，目前最常用的粒度分布是Rosin.Rammler函数的改进形式 R-R-B分布：R=100exp[-（d/d）n，]，R是筛孔d时的网上粒子质量，d为粒度特性值，也就是R=36.7%时的粒径，n为粒度分布指数。一般认为n值越小，分布越宽，填补效率就越高。但粒度分布指数不是越小越好，不管是否加入分散剂，n值均在0.7-0.8的范围内煤浆的粘度最低。粒度级配越好，堆积率越高，煤浆浓度越高。

（三）水煤浆添加剂

目前，对水煤浆添加剂的研究要多于对粒度分布的控制，因为水煤浆添加剂的使用更具有实用意义，使用添加剂后，不仅可以提高制浆浓度，而且可以降低煤浆粘度，提高流动性。水煤浆添加剂主要是一些不同性能的表面活性剂，主要有4类：①阴离子型表面活性剂；②阳离子型表面活性剂；③非离子型表面活性剂；④高分子化合物和元机盐。

（四）配煤技术

煤种成浆功能和煤质特点密切联系，变质程度较浅的煤种是较难成浆煤种，较难制备高浓度水煤浆；而变质程度较深的煤种是容易成浆煤种，能制备出较高浓度的水煤浆。所以，对难成浆煤种，提高其成浆性能的方式，除在原料煤种粒度级配、制浆工艺与添加剂技术等方面进行改善外，还可以利用配入固定比例的易成浆煤种，实现完善其成浆性能的效果。而且，配煤技术的落实，还能扩展原料煤种的适用范畴，达到原料多样化与资源的合理运用。现今国内运行的几套水煤浆加压气化制合成气配置，受原料煤质的限制，为增强生产能力、降低气化过程中的能耗、氧耗与煤耗，而你应运用配煤技术以提高原料煤种的成浆功能，增强制浆浓度，达到水煤浆加压气化配置的长周期安全稳定、经济运行。所以，利用配煤技术以增强水煤浆制浆浓度，对气化配置经济稳定运行与煤炭资源的合理分配起到较强的实用效果。

（五）添加助熔剂

在同等固含量前提下，水煤浆制备过程中助熔剂的加入，机会促使煤浆流动性与稳定性都有不同的完善。所以，对制浆过程来讲，助熔剂的加入是不存在没负面影响，而对成浆性还具备不同程度的完善效果。

二、工艺条件的分析

（一）工艺的概况

某能源化工有限公司的年产煤制甲醇项目能力为600kt/a,其气化装置的设计一共是三套,即A、C炉开和B炉备,气化的压力是6石MPa,这个装置在2011年的下半年首次进行投料使用,目前运行正常。2012年的6月18日到28日期间,A、C气化炉是处于满负荷运行平稳,投煤浆量均为90m3/h,在相同运行时间下,A炉有效气(co+HZ)含量明显高于c炉,其中,cH4含量变化不大,HZ含量C炉稍高于A炉,说明影响有效气含量主要是CO含量波动引起的。

通过对2套气化炉10d内的主要运行数据记录,从气化炉温度、氧煤比、中心氧量、烧嘴压差、煤浆浓度、氧气量等工艺条件对比分析,期望找到影响有效气含量的主要原因。

（二）氧煤比及炉温的分析

图1为2012年6月18至6月28日A、C炉氧煤比多次记录平均值。从图1中可以看出,C炉氧煤比较A炉高一些,这与C炉总氧气量高有关,但是两炉氧煤比变化趋势一致,这与空分系统每日提供的总氧气量、氧气纯度有关。许多实验研究数据表明,当氧煤比增加到一定值后,碳转化率不再变化;随着氧煤L匕增加,一部分碳完全氧化生成二氧化碳,使煤气中的有效气成分降低。

日期（2012-06）

图1A、C炉氧煤比（多次记录平均值）

从图表1知c炉的cH4含量略高于A炉,但是相差不大。气化炉内燃烧份额增加气化温度升高,由于煤气化反应过程中的C与C02的反应为吸热反应,高温有利于反应向正方向移动,合成气中CO含量升高。由于C炉总氧气量大于A炉,当氧量过剩时,多余02会与合成气中可燃成分HZ、CO、CH4反应生成coZ和HZo,所以导致co含量先增加后又减少。A炉氧煤比低,CO含量高,说明在二次

反应中参与的02量小,因此比氧耗低,气化成本低,这是气化装置的最优选择。

（三）中心氧量及烧嘴压差对比分析

烧嘴是水煤浆气化炉的核心设备,其功能有二：一是雾化煤浆;二是与炉体匹配形成适宜的流场。西北化工研究院多元料浆气化技术采用“三通道预混式烧嘴”,设计中心氧气占总氧量的巧%一20%。中心氧能提高氧气和多元料浆的返混程度,外环氧能减轻多元料浆对炉膛内壁的冲刷磨损烧蚀,中心氧的另一个主要作用是利用其出烧嘴后与炉膛内的压差所产生的流速,牵引烧嘴的火焰,使气化反应区域在炉膛内实现一个理想的范畴。中心氧量不可过小,不然就无法实现对煤浆的稀释与加速的效果。

三、水煤浆加压气化炉工艺烧嘴使用寿命提高的捷径

（一）中喷头

(1)而达到流量标准与雾化标准的基础上，需尽量缩减预混合腔的出口流速。在颗粒流速趋向一定数值时，磨损率会显著提高。尽可能促进预混合腔出口物料的流速比材料磨损的临界流速低，那么其运用中喷头的时间就会有不同程度的影响。

(2)完善表面构造功能，若是保障表面的光洁度、材料内在质量匀称、在中喷头内孔表面喷涂抗磨材料，达到完善其抗磨功能。需关注的是：涂层的厚度是存在一定的约束，否侧就会导致脱落，而且此改进方法是具备一定的局限性。

（二）外喷头

处理外喷头存在问题的直接形式是有效提高材料的耐高温腐蚀与耐热冲击的性能，而且在外喷头加工完成后有效消除应力。

(1)把外喷头的材料改成多孔陶瓷或多孔金属，促进一些氧气利用多孔介质直接喷入气化炉，能保障端面的有效冷却，避免高温带来的全部问题。若是可以用多孔陶瓷进行，化学腐蚀与物理磨损就有可能兼顾处理。

(2)给外喷头的端面附加防热保护板，保护板的材料择用与连接形式则是需处理的重点方面。

(3)运用热喷涂技术把特种耐热、耐腐蚀的合金粉末喷涂在外喷头端面，能够具备最佳的防热、防腐效果，巨大的延长外喷头的运用时长。利用筛选特种合金粉末的类型与完善热喷涂工艺，那么此种方案可以获得使人满意的效果。现今，此工艺方案已经进行应用，工业化运行效果很不多。

结语

综上所述，不断提高技术配置，有针对性的采取了有效的改进措施，延长了使用烧嘴的时间，尽可能降低了流速，引进了先进材质，合理的优化了结构，进而提高说没见运行的经济性。

参考文献：

[1]本报记者贾庆格. 水煤浆气化,抢占技术制高点[N]. 中国煤炭报,2014-04-02003.

[2]高嫣,陈文超. 四喷嘴对置式水煤浆气化装置开车总结[J]. 中氮肥,2014,02:28-32.

[3]蔡可庆. 煤浆浓度提高对气化装置的影响及经济性评价[J]. 化肥工业,2013,01:13-18+23.