水煤浆提浓改造方案及效果

作者:威廉亚洲 发布时间:2020-08-22 06:56

  合成氨装置气化工段采用水冷壁水煤浆加压气化工艺,实际生产运行中气化装置所用水煤浆浓度偏低,通常维持在左右,气化装置比煤耗和比氧耗高,且气化炉烧嘴煤浆通道及喷嘴部分磨损严重,增加停炉检修频率,气化装置运行成本偏高。通过综合分析水煤浆制备过程中原料煤煤质特性、粒度分布、添加剂种类及用量对水煤浆浓度的影响后,决定采用分级研磨后配比的方法提高水煤浆的浓度。详细介绍水煤浆提浓改造方案及改造后气化装置的运行情况。实践表明,水煤浆提浓改造后,入炉煤浆浓度一度达到个百分点,气化效率显著提高。同时,针对提浓改造后水煤浆制备系统尚存在的问题提出了相关建议。

  [关键词]水煤浆制备系统;煤浆浓度;影响因素;水煤浆提浓改造;分级研磨系统;改造效果;建议

  某300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素装置之气化工段采用水冷壁水煤浆加压气化工艺,有效气产量约为80 000 m3/h,水煤浆制备系统气化所用原料煤的煤质分析数据见表1。

  水煤浆制备系统采用2台棒磨机进行制浆,其工艺流程为:原料煤在原料车间经初级破碎筛分后,粒径25 mm以下的碎煤通过皮带机送到煤仓,煤仓中的沫煤通过皮带式称重给料机计量称重后经溜槽进入棒磨机;添加剂在配料槽中将其浓度稀释到5%,据棒磨机的投煤量按比例调节添加剂流量,由计量泵送至棒磨机进口溜槽;在棒磨机中,煤粉与添加剂充分混合制得的水煤浆从磨机出口滚筒筛(滚筒筛可筛除煤粒中的大颗粒)流出,在重力作用下自流进煤浆出料槽,然后经低压煤浆泵输送至煤浆槽供气化装置使用;低压煤浆泵出口设置有返回磨机进口的回流管线,以保障进煤浆槽煤浆的浓度。磨机出料槽和煤浆槽中设置有搅拌器,通过搅拌作用始终保持煤浆呈悬浮状态,以防止煤浆沉淀堵塞管道和设备。

  实际生产运行过程中,气化装置所用水煤浆浓度偏低,通常维持在59%左右,气化装置比煤耗和比氧耗高,影响气化效率;同时,气化炉烧嘴煤浆通道及喷嘴部分磨损严重,增加停炉检修频率,导致气化装置运行成本偏高。为提高入炉水煤浆浓度,维持气化炉长周期、稳定运行,决定对煤浆制备系统水煤浆浓度的主要影响因素进行系统分析,并确定提浓改造方案。

  制浆浓度随原料煤内在水分含量的增大而降低,煤的内在水分可反映其内孔表面积和亲水性能,内水低表明煤的比表面积小或吸附水的能力弱[1],即原料煤的内在水分低有利于制备高浓度的水煤浆。其次,煤中含氧极性官能团越多,添加剂的亲水基与煤粒表面吸附,亲油基朝外引入水中,会降低添加剂的作用效果,影响制浆浓度。因此,水煤浆制备应尽量选用极性官能团少、内水含量低的煤种。

  粗煤粉不能单独成浆,细煤粉单独制浆则成浆粘度过大,要制备高浓度的水煤浆,要求各粒径煤粒有适宜的分布,使大颗粒间的空隙能被小颗粒填充,以减少空隙含水量,从而提高水煤浆的浓度[2]。通过控制原料煤的粒径和粒度分布,不仅能降低水煤浆的粘度,还能增强其稳定性,而实际生产中单一的磨煤装置无法满足要求。研究表明,具有双峰或多峰粒径分布的煤样更易成浆,且制浆性能更加优良[3]。据国家水煤浆工程技术研究中心在开发低阶煤高浓度制浆技术时提出的“选择性分级研磨”和“优化级配”原则[4],可采用分级研磨扩大煤的粒径分布范围。

  在煤种选定、磨煤工艺确定的情况下,确定适宜的添加剂种类及用量尤为关键。煤浆添加剂分为离子型与非离子型两大类,离子型又按电荷的属性不同分为阴离子型、阳离子型和两性型3类。水煤浆的制备一般选用阴离子型添加剂,阴离子型添加剂主要有萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系等。随着添加剂用量的增加,煤的成浆性变好,但当用量超过一定值后,成浆性能改善效果会明显减弱[5]。考虑到添加剂的成本,水煤浆制备过程中应当合理控制添加剂用量。


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