朔州“三高”煤在水冷壁水煤漿氣化爐上的工業(yè)試燒

趙哲軍

(太原理工大學(xué)山西太原030024)

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朔州“三高”煤在水冷壁水煤漿氣化爐上的工業(yè)試燒

趙哲軍

(太原理工大學(xué)山西太原030024)

陽煤集團(tuán)晉北現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目擬選用晉北地區(qū)朔州“三高”煤(以下簡稱朔州煤)作為氣化原料煤。朔州煤雖灰分含量高、灰熔點(diǎn)高、總硫含量較高，但成漿性好。經(jīng)多方考察論證，利用朔州煤成漿性好的特點(diǎn)，采用摻燒神木煤的方法解決其灰熔點(diǎn)高的問題，作為水煤漿氣化原料煤。經(jīng)研究決定，2015年10月20日至2015年11月1日在陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司2011年8月建成投產(chǎn)的1套水冷壁水煤漿氣化爐(設(shè)計(jì)壓力4.0 MPa、投煤量600 t/d)上進(jìn)行朔州煤的工業(yè)試燒。

1試燒原料

1.1配煤工業(yè)分析

工業(yè)試燒主要采用朔州煤和神木煤混合后，按入爐煤(朔州煤和神木煤，下同)中朔州煤含量40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、60%、80%及100%的4種入爐煤進(jìn)行工業(yè)試燒。神木煤和工藝試燒入爐煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)見表1。

表1　神木煤和工藝試燒入爐煤煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

從表1數(shù)據(jù)可以看出：純朔州煤灰分較神木煤高7.16%、總硫較神木煤高1.08%；神木煤灰熔點(diǎn)≤1 280 ℃，純朔州煤灰熔點(diǎn)>1 500 ℃。

1.2成漿性分析

本次工業(yè)試燒，委托某公司對朔州煤、神木煤及入爐煤制得的水煤漿中添加劑添加率(添加劑與干煤質(zhì)量比，下同)為0.1%條件下10∶0、8∶2、6∶4、4∶6和0∶10的各種煤配比(朔州煤與神木煤質(zhì)量比，下同)進(jìn)行了配煤成漿性試驗(yàn)，分析其水煤漿濃度、黏度、流動性及穩(wěn)定性等指標(biāo)。工業(yè)試燒配煤成漿性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2　工業(yè)試燒配煤成漿性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：在添加率為0.1%的條件下，各煤配比為10∶0、8∶2、6∶4和4∶6所制的煤樣可分別制得水煤漿濃度69%、67%、65%和65%左右的水煤漿，所制得的水煤漿黏度、流動性及穩(wěn)定性等均較好。

2工藝流程

工藝流程示意見圖1。

圖1　工藝流程示意

(1)煤漿制備。采用濕法磨煤，碎煤經(jīng)物理破碎，同時加入水和添加劑，混磨成均勻、穩(wěn)定的水煤漿混合物。在磨煤機(jī)中，煤、水、添加劑一同磨制成58%～62%、黏度<650 mPa·s的水煤漿，通過磨煤機(jī)出口滾筒篩濾去較大顆粒后，進(jìn)入磨煤機(jī)出料槽，由低壓煤漿泵送入大煤漿槽中。

(2)煤氣化及灰水處理。大煤漿槽中的煤漿由高壓煤漿泵送入氣化爐頂部的工藝燒嘴的內(nèi)環(huán)隙，空分系統(tǒng)送來的氧氣進(jìn)入工藝燒嘴的中心管及外環(huán)隙，在氣化爐內(nèi)發(fā)生部分氧化反應(yīng)，生成以CO，H2和CO2為主要成分的工藝氣；熔渣與工藝氣一起進(jìn)入激冷室，氣體經(jīng)激冷室、碳洗塔洗滌和降溫后送往變換系統(tǒng)，熔渣中的粗渣經(jīng)過鎖斗閥排放至渣池，細(xì)渣以黑水形式送至閃蒸系統(tǒng)處理，濾灰送出界區(qū)，灰水經(jīng)激冷水泵、高壓灰水泵在氣化系統(tǒng)循環(huán)利用。

3分析方法及頻率

(1)煤質(zhì)分析。原料煤在進(jìn)入原料車間前先經(jīng)過磅房的煤質(zhì)采制監(jiān)一體機(jī)，對入廠原料煤的灰分、揮發(fā)分、水分、熱值等數(shù)據(jù)進(jìn)行自動取樣分析，入爐原料煤在上料皮帶輸送機(jī)上取樣，然后進(jìn)行分析(采用GB/T 212—2008)。

(2)水煤漿分析。在水煤漿槽取樣，并對樣品水煤漿的黏度、濃度進(jìn)行分析，煤漿濃度采用DHS16- A型烘干法水分測定儀進(jìn)行分析(采用GB/T 18856.2—2008)；煤漿黏度采用SNB- 1型數(shù)字黏度計(jì)進(jìn)行分析(采用GB/T 18856.4—2008)。

(3)氣體分析。在碳洗塔框架內(nèi)的分析小屋安裝了安捷倫Micro- GC 490型氣相色譜分析儀，對碳洗塔出口合成氣中的CO，H2和CO2等進(jìn)行在線分析。同時，用球膽在碳洗塔出口處取樣，采用奧式671型氣體分析儀分析所采集的碳洗塔出口合成氣氣樣中的CO，H2和CO2含量，用碘量法分析樣氣中的H2S含量。

(4)灰渣中殘?zhí)己糠治觥脑厝〕龅拇衷鼧雍蛷膸竭^濾機(jī)取出的細(xì)渣樣進(jìn)行灰渣殘?zhí)己糠治?。分析方法：采用馬弗爐加熱分析渣中的灰分、揮發(fā)分，用烘箱測出渣中的水分含量，剩下為渣中的殘?zhí)己俊?/p>

(5)分析頻率。各分析檢驗(yàn)項(xiàng)目頻率見表3。

表3　各分析檢驗(yàn)項(xiàng)目頻率

4運(yùn)行情況

針對本次朔州煤工業(yè)試燒，晉北項(xiàng)目籌備組與陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司臨猗分公司專門成立了試燒工作指揮部，召開了試燒工作專題會議，制定了詳細(xì)的試燒工作計(jì)劃及預(yù)案，明確各處室、車間職責(zé)，做到試燒每個崗位均有人負(fù)責(zé)，每一步都在監(jiān)控范圍內(nèi)。

按照試燒方案，朔州煤與神木煤混合后，按入爐煤中朔州煤質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%、60%、80%、100%的煤分別進(jìn)行了工業(yè)試燒。朔州煤、神木煤及入爐煤工業(yè)摻燒數(shù)據(jù)見表4。

表4　朔州煤、神木煤及入爐煤工業(yè)試試燒數(shù)據(jù)

注：采用奧式671型氣體分析儀及碘量法對采集氣樣進(jìn)行分析；比煤耗為每生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))(CO+H2)的煤耗(kg)，比氧耗為每生產(chǎn)1 000 m3(標(biāo)態(tài))(CO+H2)的氧耗(m3，標(biāo)態(tài))。

從表4中數(shù)據(jù)可知，全燒朔州煤與神木煤相比：粗煤氣中φ(CO+H2)降低了6.51%、φ(CO2)增加了6.60%、比煤耗增加了36 kg、比氧耗增加了77 m3(標(biāo)態(tài))。因朔州煤比神木煤成漿性好，如果進(jìn)行操作優(yōu)化，隨著水煤漿濃度的提高，比煤耗和比氧耗均可進(jìn)一步降低；碳洗塔出口粗煤氣溫度增加了7.8 ℃，氣汽比發(fā)生了變化，使變換系統(tǒng)副產(chǎn)的2.5 MPa蒸汽量相應(yīng)增加。

5結(jié)語

(1) 本次朔州煤和神木煤按各種配比進(jìn)行煤種工業(yè)試燒，在不摻燒其他低灰熔點(diǎn)煤種及添加助熔劑的情況下，朔州煤在水冷壁水煤漿氣化爐(清華爐)上完全能夠進(jìn)行氣化，且氣化裝置運(yùn)行安全平穩(wěn)，表明了水煤漿水冷壁氣化爐對煤種的適應(yīng)性較強(qiáng)。

(2) 由于本次試燒時間較短，技術(shù)數(shù)據(jù)未達(dá)到最佳值，各項(xiàng)工藝數(shù)據(jù)需進(jìn)一步優(yōu)化。從經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性上為晉北煤化工項(xiàng)目以本地朔州煤為氣化原料提供了可靠的技術(shù)依據(jù)，拓寬了“三高”煤的用途。

(收到修改稿日期2015-12-03)