水煤漿添加劑用量?jī)?yōu)化調(diào)整

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水煤漿添加劑用量?jī)?yōu)化調(diào)整

何曉方孫少文

(萬華化學(xué)〔寧波〕有限公司315812)

隨著煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)能降耗、精益生產(chǎn)成為各家企業(yè)的必然選擇。萬華化學(xué)(寧波)有限公司(以下簡(jiǎn)稱萬華化學(xué)公司)在不同的水煤漿濃度下，對(duì)水煤漿添加劑的控制比例進(jìn)行了一定的探討研究，摸索出不同條件下最佳添加劑加入量，對(duì)降低運(yùn)營(yíng)成本、提高員工的成本意識(shí)的意義重大。

1 基本情況介紹

本次試驗(yàn)用煤為神華的神優(yōu)2號(hào)煤，其原煤分析數(shù)據(jù)為：灰熔點(diǎn)1 124 ℃，揮發(fā)分(空干基) 32.25%，w(全水分) 16.20%，w(固定碳) 52.76%，w(灰分) 7.05%(空干基)，w(水分) 7.94%(空干基)，低位發(fā)熱量23.65 MJ/kg。元素分析(物質(zhì)的量比)：氯 0.010 3%，硫 0.44%，氫4.17%。

水煤漿的粒度分布好壞對(duì)黏度影響比較大。在保證負(fù)荷一定的情況下，由于測(cè)試時(shí)間較短，近似認(rèn)為水煤漿的粒度分析是一致的。試驗(yàn)前、中、后的水煤漿粒度分布情況見表1。

表1試驗(yàn)前、中、后的水煤漿粒度分布情況

項(xiàng) 目粒度分布/%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))<2.360mm<1.400mm<0.420mm<0.147mm<0.075mm<0.044mm試驗(yàn)前2014-09-10T08:01:07100.0099.9693.6766.1547.3837.97試驗(yàn)中2014-09-15T08:01:17100.0099.9392.4965.2846.0637.31試驗(yàn)后2014-09-18T08:01:0999.9999.8788.3860.6542.4334.00

萬華化學(xué)公司所使用的添加劑是南京某公司生產(chǎn)的陰離子型水煤漿添加劑，原液濃度為40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)左右，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配至5%～10%的濃度后進(jìn)行添加。

2 試驗(yàn)方案及注意事項(xiàng)

2.1試驗(yàn)方案

(1)先保持水煤漿濃度不變，調(diào)整不同的添加劑加入量。記錄水煤漿分析指標(biāo)，查看水煤漿的現(xiàn)場(chǎng)流動(dòng)性情況。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，水煤漿的黏度控制在(1 000±200) mPa·s，若是超過該范圍或現(xiàn)場(chǎng)玻璃杯取樣有分層等情況，水煤漿視為不合格。

(2)現(xiàn)場(chǎng)玻璃杯取樣，采取目測(cè)法定性觀察水煤漿流動(dòng)性指標(biāo)，分為A，B，C和D 4個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)的劃分如下：A級(jí)——稀流體，流動(dòng)連續(xù)，平滑不間斷；B級(jí)——稠流體，流動(dòng)較連續(xù)，流體表面不光滑；C級(jí)——借助外力才能較好地流動(dòng)；D級(jí)——泥狀，不成漿，不能流動(dòng)；并以“+”、“-”號(hào)表示等級(jí)間更細(xì)微的區(qū)別。

(3)找出某水煤漿濃度下最低添加劑添加量之后，將該水煤漿濃度在原基礎(chǔ)上提高0.5%并且穩(wěn)定運(yùn)行2 h之后，根據(jù)分析數(shù)據(jù)調(diào)整水煤漿添加劑添加量。

(4)重復(fù)上一個(gè)步驟，找出水煤漿濃度在61.0%～63.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)的最佳水煤漿添加劑添加量。

2.2注意事項(xiàng)

整個(gè)測(cè)試過程中保持煤種不變，使用同一臺(tái)磨機(jī)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的負(fù)荷盡量保持不變，保證水煤漿的粒度分布一致。

添加劑的加入量和比例按照以下公式計(jì)算：

3 試驗(yàn)過程

3.1添加劑添加比例由0.25%降至0.20%

試驗(yàn)自2014年9月11日00:00開始，在維持水煤漿濃度在61.5%～62.0%不變的前提下，添加劑添加比例由原來的0.25%降低至0.20%。至9月11日20:00，各項(xiàng)指標(biāo)無異常，水煤漿黏度控制在(1 000±200) mPa·s，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性為A級(jí)。添加劑添加比例由0.25%降低至0.20%試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2添加劑添加比例由0.25%降低至0.20%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-102014-09-1100:009.301.480.2447.6261.5103604:009.301.500.2546.8861.8106408:009.301.550.2547.8261.8109412:009.301.600.2648.1661.2102016:009.301.530.2646.3061.1112020:008.101.580.2347.5462.1101800:008.101.390.2047.3962.099004:008.101.330.1947.3360.798408:008.101.310.1848.6161.492612:008.101.460.2146.9961.8108216:008.101.340.1948.1261.984820:008.101.340.1948.5761.6840

3.2添加劑添加比例由0.20%降至0.15%

保持水煤漿濃度在61.5%～62.0%不變的前提下，繼續(xù)降低添加劑添加比例，由0.20%降至0.15%，各項(xiàng)指標(biāo)保持穩(wěn)定，黏度控制在1 000～1 200 mPa·s，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性為A級(jí)。添加劑添加比例由0.20%降至0.15%試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3添加劑添加比例由0.20%降至0.15%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-122014-09-1300:006.201.340.1547.5761.796304:006.201.340.1547.1861.2103808:006.201.370.1548.0261.6102412:006.201.290.1545.9461.7107416:006.201.340.1547.6261.5113520:006.201.350.1448.7561.1108222:006.201.310.1448.9461.2101300:006.201.330.1547.3761.7120502:006.201.280.1448.2660.8103804:006.201.240.1348.4361.2107906:006.201.340.1448.1861.687608:006.201.350.1547.1461.31140

3.3添加劑添加比例由0.15%降至0.10%

保持水煤漿濃度在61.5%～62.0%不變的前提下，再繼續(xù)降低添加劑添加比例，由0.15%降低至0.10%左右。添加劑添加比例由0.15%降至0.10%試驗(yàn)結(jié)果見表4。

添加劑添加比例降至0.10%左右后，水煤漿黏度超過了1 200 mPa·s，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性變差，在B+級(jí)至B級(jí)。

3.4添加劑添加比例恢復(fù)至0.15%

為了確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行，在保持水煤漿濃度為61.5%～62.0%不變的前提下，提高添加劑添加比例至0.15%，使黏度恢復(fù)至正常范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性恢復(fù)到正常狀態(tài)(A級(jí))。添加劑添加比例恢復(fù)至0.15%試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4添加劑添加比例由0.15%降至0.10%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-1310:006.200.850.0948.363.0121012:006.200.880.0948.561.2127914:006.200.830.0947.561.9130716:006.200.810.0949.261.31322

表5添加劑添加比例恢復(fù)至0.15%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-1318:006.201.350.1548.663.084820:006.201.430.1547.261.2112222:006.201.290.1548.361.91116

3.5水煤漿濃度提高至62.0%～62.5%

在維持添加劑添加比例0.15%不變的前提下，適當(dāng)提高水煤漿濃度至62.0%～62.5%，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6水煤漿濃度提高至62.0%～62.5%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-1400:006.201.350.1448.462.5126004:006.201.400.1549.562.4123008:006.201.360.1449.162.0125012:006.201.430.1550.362.51354

提高水煤漿濃度至62.0%～62.5%后，水煤漿黏度超過了1 200 mPa·s，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性為B+級(jí)。

3.6添加劑添加比例由0.15%調(diào)整至0.20%

為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，及時(shí)調(diào)整了添加劑添加比例至0.20%，水煤漿黏度等指標(biāo)又恢復(fù)正常，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性為A-。添加劑添加比例由0.15%調(diào)整至0.20%試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7添加劑添加比例由0.15%調(diào)整至0.20%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-142014-09-1516:006.201.790.1949.461.7108220:006.201.900.2147.262.896400:006.201.990.2345.462.5112004:006.201.740.1947.162.1118008:006.201.800.1950.361.9142811:006.201.900.1952.661.6111012:006.201.830.1951.261.41052

3.7水煤漿濃度提高至63.5%

維持添加劑添加比例在0.20%不變，繼續(xù)提高水煤漿濃度至63.5%,試驗(yàn)結(jié)果見表8。

水煤漿濃度提高至63.5%后，水煤漿黏度波動(dòng)偏大，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性明顯變差(B-級(jí)降至B級(jí))。

表8水煤漿濃度提升至63.5%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-152014-09-1616:006.502.070.2250.2362.00119320:006.501.930.2247.3862.90130600:006.501.760.2048.6762.80125804:006.501.940.2149.1963.80128208:006.501.960.2151.4263.80132711:006.501.890.2150.0063.40125312:005.801.970.2047.5462.50119816:005.802.030.2048.9563.40133920:005.801.940.1949.8963.201281

3.8添加劑添加比例提高至0.25%

維持水煤漿濃度在63.5%不變，添加劑添加比例提高至0.25%，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

水煤漿添加劑添加比例提高至0.25%后，水煤漿黏度及各項(xiàng)指標(biāo)又恢復(fù)正常，現(xiàn)場(chǎng)水煤漿流動(dòng)性為A-。

表9添加劑添加比例提高至0.25%試驗(yàn)結(jié)果

取樣時(shí)間添加劑濃度/%加入量/t比例/%磨機(jī)負(fù)荷/(t·h-1)水煤漿濃度/%水煤漿黏度/(mPa·s)2014-09-172014-09-1800:005.802.460.2548.4762.776404:005.802.620.2548.7564.196908:005.802.540.2449.2363.183612:005.802.390.2450.2463.396016:005.802.490.2448.0763.6108620:005.802.410.2449.5563.2107900:005.802.380.2448.9363.6111104:005.802.520.2447.7963.5108508:006.102.550.2648.7763.6972

通過觀察現(xiàn)場(chǎng)的水煤漿流動(dòng)性及比較黏度數(shù)據(jù)，認(rèn)為在該水煤漿濃度下，添加劑的用量比較合適。

4 試驗(yàn)結(jié)論

從當(dāng)前的水煤漿分析數(shù)據(jù)和各項(xiàng)指標(biāo)來分析，可以得出不同水煤漿濃度對(duì)應(yīng)的最佳添加劑添加比例。水煤漿濃度與最低的添加劑添加比例關(guān)系見表10。

表10水煤漿濃度與最低的添加劑添加比例關(guān)系

水煤漿濃度/%添加劑添加比例/%61.5～62.00.1562.0～63.00.2063.0～63.50.25

萬華化學(xué)公司日投煤量2 400 t，平均噸干基煤的添加劑添加比例為0.25%左右。通過試驗(yàn)得出，在同樣的水煤漿濃度下，水煤漿添加劑添加比例能減少0.10%。按40%濃度的添加劑原液市場(chǎng)價(jià)2 000元計(jì)算，全年能節(jié)約水煤漿添加劑費(fèi)用300萬元以上。

由于煤種和添加劑具體的成分不一樣，水煤漿的粒度分布也不盡相同，萬華化學(xué)公司的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可能與實(shí)際的數(shù)據(jù)有一定差別，但是仍然可以作為一個(gè)趨勢(shì)參考。

下一步將針對(duì)不同的煤種進(jìn)行添加劑添加比例的數(shù)據(jù)分析和研究，保證在水煤漿穩(wěn)定性和流動(dòng)性的前提下，找出各個(gè)煤種最低的添加劑添加比例，并對(duì)不同煤種的最佳的粒度分布情況進(jìn)行研究和分析。

(收到修改稿日期2015- 09- 22)