水煤浆气化装置煤浆提浓改造总结

王 彪, 令狐新科

(潞安丰喜肥业〔集团〕有限责任公司临猗分公司 山西临猗 044100)

潞安丰喜肥业(集团)有限责任公司临猗分公司(以下简称潞安临猗分公司)氨醇联产系统配置4 台气化炉,正常情况下3 开1 备,炉膛运行压力3.8 MPa,日投煤量1 500 t。 煤浆制备系统有4 台棒磨机,其中2 台为Φ3.2 m×4.8 m 滚筒棒磨机,另外2 台为Φ3.6 m×5.8 m 滚筒棒磨机。 但是采用单磨机制浆工艺制备的煤浆粒度分布不尽合理,水煤浆质量分数仅为58%～60%,制得的合成气中有效气含量低于同行业水平[1],煤耗与氧耗相对较高,不能充分发挥晋华炉的优势。如果强行提高煤浆浓度,则会导致煤浆黏度急剧上升,煤浆的流动性、稳定性和雾化性能变差,磨机淌浆严重,而且会加剧气化炉喷嘴的磨损,增加气化炉的停车次数与运行成本[2]。 为实现降本增效、扩大产能的目标,潞安临猗分公司组织相关人员进行实地考察与调研,决定对煤浆进行提浓,提浓工作主要包括增设细磨装置、使用十二烷基磺酸钠改性煤浆添加剂。

1 增设细磨装置

工艺流程:高压煤浆槽的气化水煤浆(平均粒径50 ～60 μm)通过配浆泵计量后,与来自界区外的生产工艺水(已经配加改性煤浆添加剂)按照设定的目标稀释至一定浓度,一同进入粗浆槽进行混合;合格的粗浆通过粗浆泵计量后进入CEXM315 型细磨机进行研磨,细磨机出料(平均粒径为20 ～30 μm)自流至细浆槽;细浆槽内的小部分煤浆通过细浆泵输送至CECXM630A 型超细磨机进行超细研磨,剩余的大部分煤浆溢流至超细浆槽;出超细研磨机的超细浆(平均粒径为4 ～8 μm)自流至细浆槽,超细浆与细浆混合后溢流至超细浆槽,再通过超细泵输送至棒磨机中,最终形成煤浆的三级粒度级配,使成品气化煤浆的粒度级配更加合理,提高了煤浆浓度,同时还能改善煤浆的流动性、稳定性及雾化性能。

2 提浓后的煤浆性能分析

在煤种不变的前提下,提浓前后的煤浆性能对比见表1。

表1 提浓前后的煤浆性能对比

由表1 可知:煤浆浓度提高后,煤浆黏度无明显增大;在保持频率为50 Hz 不变的情况下,变频煤浆泵的电流也未发生变化。 这说明煤浆浓度提高后,煤浆的流动性、成浆性能依然良好。 重要的是提浓后变频煤浆泵的电流未发生变化,在合成氨装置满负荷生产时,受空分工段氧气供应量的限制,电机频率需要适当降低,煤浆泵电耗将出现下降。

根据以往的生产经验,提浓后,煤浆浓度快速上升,在棒磨机的小煤浆槽进口首先会出现淌浆现象[3]。 但本次煤浆提浓后,小煤浆槽并未出现淌浆,说明十二烷基磺酸钠改性效果较好,成浆性能优越,适合在水煤浆制备工艺上推广使用。

3 煤浆提浓后试运行情况

潞安临猗分公司使用的气化煤主要来自陕西神木张家峁、陕西神木隆德、内蒙古石拉乌苏等3 个矿点,其中陕西神木张家峁气化煤的用量最多,故选择张家峁气化煤在3#气化炉(潞安临猗分公司和清华大学联合研发的拥有自主知识产权的水煤浆气化炉)内单独试烧,分析评价煤浆提浓后的试烧效果。 煤浆提浓前后张家峁气化煤煤质分析结果见表2,3#气化炉运行参数见表3和表4。

表2 提浓前后张家峁气化煤煤质分析结果

表3 提浓前3#气化炉运行参数

表4 提浓后3#气化炉运行参数

从煤浆提浓后的试烧情况看:炉况总体表现良好,气化工艺指标平稳;煤浆质量分数提高3.57%后,水煤气中的有效气(CO+H2)体积分数比提浓前提高了2.18%,残渣中固定碳质量分数降低了0.9%,比煤耗[生产1 000 m3(标态)有效气体(CO+H2)所消耗的干煤量]降低约18 kg,比氧耗[4][生产1 000 m3(标态)有效气体(CO+H2)所消耗的纯氧量]降低约9 m3。

正常情况下生产1 t 氨需要消耗2 000 m3(标态)有效气体(CO+H2),在合成氨产能维持1 200 t/d不变、比煤耗降低18 kg 的情况下,气化煤消耗量保守估计可降低43 t/d,因此可以适当降低煤浆泵的电机频率,煤浆泵耗电量相应减少。 另外,根据煤浆槽液位可以间歇性地轮换停1 台棒磨机,节电量与新增细磨装置的耗电量基本持平,煤浆提浓前后整体电耗几乎不变。

比氧耗降低后,氧气消耗量减少21 600 m3/d,富余的氧气可以供富氧造气工段使用。

4 增效核算

煤浆提浓后,在合成氨装置满负荷运行的条件下,日产1 200 t 液氨,每天节约气化煤43 t、氧气21 600 m3,按气化煤净价1 500 元/t、氧气1 000 元/t 计,可降低生产成本91 500 元/d。

5 存在问题

不同矿点的气化煤的灰分、固定碳含量差异较大,如果频繁更换煤种,在实际生产运行时需要及时调整各项工艺参数。 在煤中灰分质量分数大于13%时,煤浆提浓带来的效益无法充分发挥,因此采购的煤种要相对稳定,水、硫含量等要满足气化用煤要求,以获得理想的经济效益。

细磨装置的配浆泵和细浆泵易磨损,目前基本上运行几个月后泵打量会减小,需改用其他泵替代运行。

6 结语

自煤浆提浓后,晋华炉运行情况总体表现良好,气化工艺运行指标平稳;十二烷基磺酸钠改性的煤浆添加剂成浆性能良好,可以在水煤浆制备工艺上推广使用。 水煤气中的有效气(CO+H2)含量提高了2.18%,平均每天节约气化煤43 t、氧气21 600 m3,降低生产成本91 500 元/d,节资效果明显。