以三高煤為原料的航天粉煤氣化裝置運(yùn)行小結(jié)

王 卓,呂湛山,馬 鐵,康 菁,姜天夫

(1.山西晉煤華昱煤化工有限責(zé)任公司,山西晉城 048000;2.航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司，北京 101111)

晉煤華昱煤化工有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱華昱公司)高硫煤潔凈化利用化電熱一體化項(xiàng)目氣化裝置，采用4臺(tái)Φ3 800×3 800的航天氣化爐[1]，100%以山西晉城無煙煤為原料。原料煤因灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(20%～28%)、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)(2.5%～3.0%)、灰熔點(diǎn)(1 450～1 500 ℃)高被稱為三高煤。華昱公司航天粉煤氣化裝置設(shè)計(jì)以寺河2#井、成莊礦及坪上礦的晉城無煙沫煤為原料，單爐日投煤量1 500 t，投氧體積流量為32 000 m3/h，產(chǎn)粗合成氣體積流量為11萬～12萬m3/h，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%。濕法除灰水系統(tǒng)中黑水經(jīng)沉降槽沉降送至離心機(jī)處理后的干料循環(huán)用于鍋爐二次燃燒，實(shí)現(xiàn)不產(chǎn)廢料的目的。該項(xiàng)目于2018年8月18日正式投產(chǎn)運(yùn)行，氣化裝置自投運(yùn)以來，氣化爐運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

1 氣化裝置概況

該氣化裝置以干煤粉為原料，采用激冷流程[2]生產(chǎn)粗合成氣。4臺(tái)氣化爐運(yùn)行，南北框架各2臺(tái)氣化爐。氣化裝置航天粉煤氣化工藝采用盤管式水冷壁氣化爐，頂燒式單燒嘴，粉煤干法進(jìn)料及濕法除渣，在1 400 ℃及4.0 MPa下，以純氧及少量水蒸氣為氣化劑在氣化爐中與煤發(fā)生氣化反應(yīng)，制備粗合成氣。

航天粉煤氣化工藝流程包括磨煤及干燥、煤加壓及進(jìn)煤、氣化及合成氣洗滌、渣及灰水處理、氣化公用工程等主要單元(見圖1)。

圖1 氣化工藝流程方框圖

2 原料煤配比試驗(yàn)

華昱公司氣化裝置自投運(yùn)以來，截至2018年12月30日累計(jì)處理原料煤44.32萬t，原料煤均來自晉煤集團(tuán)下屬礦井，分別來自寺河2#井、成莊礦以及少量坪上礦的無煙沫煤。其中，寺河2#井屬高硫無煙沫煤。華昱公司設(shè)計(jì)煤種為寺河礦無煙沫煤，設(shè)計(jì)的原煤熱值為27 329 kJ/kg(收到基)，華昱公司實(shí)際使用煤種均較設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)差，上述礦井沫煤灰熔點(diǎn)均在1 480 ℃以上，各礦井沫煤煤質(zhì)特性見表1。

表1 原煤煤質(zhì)特性表

2018年8月18日—10月30日，華昱公司在寺河2#井和成莊礦無煙沫煤中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的石灰石,分別記為煤種1、煤種2，配比后的入爐煤煤質(zhì)特性見表2。

表2 添加2.5%石灰石后的煤質(zhì)特性表

2018年10月14日，華昱公司在寺河2#井和成莊礦無煙沫煤中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的助熔劑，分別記為煤種3、煤種4，配比后的入爐煤煤質(zhì)特性見表3。

表3 添加4%助熔劑的煤質(zhì)特性表

從表1～3可以看出：無煙煤原煤的灰熔點(diǎn)均在1 480 ℃以上，添加2.5%石灰石后灰熔點(diǎn)能分別下降至1 351 ℃(寺河2#井)和1 416 ℃(成莊)，添加4%助熔劑后灰熔點(diǎn)能分別下降至1 298 ℃(寺河2#井)和1 337 ℃(成莊)左右。

經(jīng)過對(duì)原料煤原始數(shù)據(jù)以及分別增加2.5%石灰石、4%助熔劑煤質(zhì)的工業(yè)分析后，能夠看出在加入4%助熔劑后，煤質(zhì)的灰熔點(diǎn)相比沒有助熔劑和加入2.5%石灰石的煤質(zhì)有了很大的改善，煤質(zhì)更加穩(wěn)定，入爐煤的灰熔點(diǎn)相對(duì)比較穩(wěn)定，下降約50 K，為航天粉煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了先決條件。

3 氣化爐主要運(yùn)行指標(biāo)

3.1 氣化系統(tǒng)重要參數(shù)

氣化爐投運(yùn)以來，爐況穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)均非常穩(wěn)定。

3.1.1 爐膛掛渣情況及爐膛溫度

華昱公司4臺(tái)氣化爐(A、B、C、D)均采用成莊煤+2.5%石灰石進(jìn)行原始掛渣，D爐為首臺(tái)掛渣氣化爐，首次原始掛渣運(yùn)行26 h，掛渣結(jié)束后停爐對(duì)爐膛內(nèi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)爐膛內(nèi)壁掛渣均勻，內(nèi)壁呈鏡面狀。C爐、B爐、A爐具備條件后均采用上述方式進(jìn)行原始掛渣(壓力為2.0～2.5 MPa、氧氣體積流量為20 000～25 000 m3/h)，掛渣結(jié)束后未停爐檢查，直接并入系統(tǒng)運(yùn)行。

在氣化爐運(yùn)行的過程中，爐膛溫度非常平穩(wěn)，爐膛插入式溫度點(diǎn)基本沒有超溫現(xiàn)象。表4是各爐正常運(yùn)行時(shí)的插入式溫度點(diǎn)顯示值，主要記錄了各爐在滿負(fù)荷或接近滿負(fù)荷時(shí)的爐膛溫度。由表4可以看出：6個(gè)插入式溫度點(diǎn)的溫度均未超過600 ℃，平均溫度在350 ℃，證明爐膛掛渣情況良好且渣層穩(wěn)定。

表4 氣化爐運(yùn)行中的爐膛溫度 ℃

3.1.2 爐膛渣口壓差

氣化爐爐膛渣口壓差見表5。

表5 氣化爐爐膛渣口壓差 kPa

氣化爐爐膛渣口壓差平均值均比較低，投運(yùn)以來僅D爐由于渣口壓差顯示值高，降低負(fù)荷2次進(jìn)行熔渣處理，其他氣化爐爐膛渣口壓差均未出現(xiàn)過超標(biāo)現(xiàn)象。D爐在計(jì)劃停運(yùn)后對(duì)渣口進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)渣口沒有堆渣現(xiàn)象，根據(jù)檢修情況，當(dāng)時(shí)的渣口壓差由激冷室出口煤泥堆積造成。因此，華昱公司航天氣化裝置粉煤全燒晉城三高煤以來熔渣情況穩(wěn)定，未出現(xiàn)過渣口堵渣現(xiàn)象。

3.1.3 粗合成氣有效氣

投產(chǎn)以來至2019年10月13日，氣化采用原料煤+2.5%石灰石的方式運(yùn)行，粗合成氣有效氣(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)維持在88%左右，華昱公司氣化裝置設(shè)計(jì)的粗合成氣中的有效氣組分體積分?jǐn)?shù)即為88%。從2019年10月14日起至今采用原料煤+4%助熔劑的方式運(yùn)行，粗合成氣有效氣體積分?jǐn)?shù)得到明顯提升，維持在91%以上(見表6)。

表6 2019年10月14日后粗合成氣有效氣成分

從表6可以看出：粗合成氣有效氣組分較兄弟單位航天爐裝置全燒晉城煤時(shí)的86%提升接近5百分點(diǎn)。分析粗合成氣有效氣體積分?jǐn)?shù)明顯提升有幾個(gè)重要因素：

(1) 華昱公司氣化爐3 800 mm的大爐型較2 800 mm的小爐型運(yùn)行時(shí)爐內(nèi)流場(chǎng)更合理，返混效果更好，反應(yīng)更徹底。

(2) 采用助熔劑明顯降低了入爐煤的灰熔點(diǎn)，加上穩(wěn)定的原煤煤質(zhì)，使粗合成氣中CO2含量明顯下降。

3.1.4 粗細(xì)渣情況

自投運(yùn)以來，氣化裝置粗細(xì)渣質(zhì)量比基本維持在3∶1(干基)。粗渣呈明顯玻璃球體狀，直徑為1～2 mm，伴有少量拉絲。粗細(xì)渣殘?zhí)假|(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定，詳細(xì)情況見表7。

表7 粗細(xì)渣殘?zhí)挤治?/p>

華昱公司粗渣照片(滿負(fù)荷工況下取樣)見圖2。

圖2 粗渣照片

從表7及圖2可以看出：投運(yùn)以來粗渣殘?zhí)假|(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在5%左右，細(xì)渣殘?zhí)假|(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在40%左右，2019年12月生產(chǎn)平穩(wěn)后粗渣殘?zhí)假|(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)一步下降。從粗渣的形態(tài)可以看出入爐煤灰渣的熔融流動(dòng)性較好，爐內(nèi)反應(yīng)比較充分。

3.1.5 單爐生產(chǎn)能力

華昱公司單爐設(shè)計(jì)投氧體積流量為32 000 m3/h，設(shè)計(jì)的單爐粗甲醇(甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)95.9%)日產(chǎn)量為1 000 t。投運(yùn)以來，不斷提升單爐負(fù)荷，單爐投氧體積流量最高提升至35 000 m3/h，在110%的負(fù)荷下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，單爐的甲醇產(chǎn)量得到驗(yàn)證，并在2019年12月9日系統(tǒng)3臺(tái)氣化爐在110%負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，當(dāng)日粗甲醇(甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98.4%)產(chǎn)量達(dá)到3 176 t，單爐甲醇日產(chǎn)量達(dá)到1 058 t，單爐生產(chǎn)能力實(shí)現(xiàn)超產(chǎn)。

3.1.6 灰水指標(biāo)情況

華昱公司自投運(yùn)以來灰水指標(biāo)非常穩(wěn)定，外排水質(zhì)量流量一直維持在50 t/h(單爐)，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值(80 t/h)，水質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)情況見表8。

表8 氣化裝置灰水水質(zhì)指標(biāo)

氣化裝置投運(yùn)以來，渣水系統(tǒng)運(yùn)行正常，從2019年11月D爐檢修期間拆檢的情況看黑水、灰水系統(tǒng)結(jié)垢現(xiàn)象不明顯，管道內(nèi)壁僅有1層2 mm的浮垢，容易清理。分析渣水系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)于其他裝置的主要原因?yàn)椋?/p>

(1) 全燒無煙煤，反應(yīng)溫度高，主要在低溫下生成的氨氮、化學(xué)需氧物大幅度降低。

(2) 由于爐內(nèi)的高溫反應(yīng)，大量Ca2+、Mg2+參與了爐內(nèi)的灰渣熔融反應(yīng)，以固態(tài)的形勢(shì)隨粗渣排出，使得水中的總硬度、總堿度較其他裝置大幅度降低。

(3) 由于堿度、硬度降低，導(dǎo)致灰水系統(tǒng)長(zhǎng)期處于弱酸性，降低了整個(gè)黑水、灰水系統(tǒng)的結(jié)垢傾向和結(jié)垢速率，延長(zhǎng)了渣水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間。

3.2 氣化爐消耗情況

3.2.1 原料煤耗

華昱公司氣化裝置設(shè)計(jì)的噸粗甲醇原料煤耗為1.49 t(收到基)，自投運(yùn)以來，隨著生產(chǎn)的逐步穩(wěn)定，原料煤消耗逐步降低，表9、表10是2018年與2020年部分月份原料煤消耗的對(duì)比情況。

表9 2018年氣化裝置原料煤耗統(tǒng)計(jì)表

表10 2020年氣化裝置原料煤消耗統(tǒng)計(jì)表

由表9可以看出：2018年8月、9月由于系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、長(zhǎng)期2臺(tái)氣化爐運(yùn)行、單爐調(diào)試等因素影響，導(dǎo)致煤耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。2018年10月、11月開始添加助熔劑后煤耗有一定下降，但10月、11月3臺(tái)氣化爐運(yùn)行期間空分裝置受分子篩CO2含量超標(biāo)因素的影響系統(tǒng)負(fù)荷頻繁波動(dòng)，系統(tǒng)消耗仍相對(duì)偏高。進(jìn)入12月后系統(tǒng)一直穩(wěn)定在3臺(tái)氣化爐接近滿負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)平穩(wěn)，煤耗顯著下降。2018年8月—12月，共計(jì)生產(chǎn)甲醇28.57萬t，消耗原料煤443 167 t,噸甲醇原料煤耗1.551 t。

由表10可以看出：2020年3月—7月，系統(tǒng)維持4臺(tái)氣化爐平穩(wěn)運(yùn)行，共計(jì)生產(chǎn)粗甲醇58.67萬t，消耗原料煤813 085 t，噸甲醇原料煤耗1.382 t,較設(shè)計(jì)值(1.49 t)下降7.1%。

3.2.2 氧耗

華昱公司氣化裝置設(shè)計(jì)的噸粗甲醇氧耗25.4 m3，2018年全年實(shí)際噸粗甲醇氧耗為25.6 m3，基本與設(shè)計(jì)值一致。

表11是2020年以來4臺(tái)氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行5個(gè)月的消耗數(shù)據(jù)，共計(jì)生產(chǎn)粗甲醇58.67萬t，消耗氧氣1.4×107m3，噸粗甲醇氧耗23.8 m3，比設(shè)計(jì)值低1.6 m3/t。氧耗降低與煤質(zhì)穩(wěn)定、4臺(tái)氣化爐滿負(fù)荷消耗低有直接關(guān)系，同時(shí)也證實(shí)了華昱公司全燒晉城無煙煤在消耗方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

表11 2020年氣化裝置氧氣消耗統(tǒng)計(jì)表

4 運(yùn)行中存在的問題及改進(jìn)措施

航天粉煤氣化裝置在全燒晉城無煙煤的狀況下雖然各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)甚至優(yōu)于設(shè)計(jì)值，但在運(yùn)行過程中也出現(xiàn)了一些問題。通過全燒晉城無煙煤的水質(zhì)分析可知，華昱公司的水質(zhì)整體呈弱酸性，不易在管道內(nèi)部結(jié)垢，不會(huì)造成管道堵塞，但會(huì)造成管道的磨損和沖刷。

4.1 運(yùn)行中存在的問題

在氣化爐運(yùn)行過程中，A爐自2018年10月15日開車后，運(yùn)行90 d時(shí)，由于氣化爐至高壓閃蒸罐的黑水管線上黑水流量計(jì)(17FT1012)磨穿泄漏，導(dǎo)致停車；2019年2月12日同樣的原因?qū)е翫爐被迫停車；2019年10月6日也是由于該流量計(jì)泄漏造成C爐停車。短短運(yùn)行不到1 a的時(shí)間發(fā)生過3次因該流量計(jì)泄漏而停車的事故，分析原因該流量計(jì)為楔形流量計(jì),在黑水經(jīng)過該流量計(jì)時(shí)有節(jié)流和減壓的作用，而華昱公司水質(zhì)偏弱酸性且黑水中固體顆粒較多，對(duì)流量計(jì)節(jié)流后的管道造成嚴(yán)重沖刷，管道被磨穿后泄漏。

華昱公司黑水系統(tǒng)采用三級(jí)閃蒸，氣化爐黑水經(jīng)一級(jí)高壓閃蒸之后，閃蒸汽經(jīng)氣相管道送至汽提塔，經(jīng)冷卻器降溫后外送至火炬，黑水液相經(jīng)二級(jí)閃蒸減壓之后送至低壓閃蒸罐，低壓閃蒸罐氣相經(jīng)調(diào)節(jié)閥送至除氧器，其黑水經(jīng)三級(jí)閃蒸減壓后送至真空閃蒸罐，低壓閃蒸罐黑水進(jìn)真空閃蒸罐入口處采用的平三通，黑水直接對(duì)沖真空閃蒸罐本體折流內(nèi)件。原始設(shè)計(jì)該水系統(tǒng)管道為普通的20#鋼，而低壓閃蒸罐至真空閃蒸罐黑水管線上調(diào)節(jié)閥為偏心旋轉(zhuǎn)閥，長(zhǎng)期運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)管道磨損嚴(yán)重，而且偏心旋轉(zhuǎn)閥本體磨損嚴(yán)重，真空閃蒸罐本體也出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷現(xiàn)象。2019年8月1日由于高壓閃蒸罐至低壓閃蒸罐黑水管線磨穿，無法切出導(dǎo)致A爐停車。

4.2 改進(jìn)措施

針對(duì)水系統(tǒng)水質(zhì)偏弱酸性、含固量大導(dǎo)致對(duì)管道的磨損加重而引起的問題，提出以下改進(jìn)措施：

(1)將氣化爐至高壓閃蒸罐的黑水管線上的黑水流量計(jì)更換為文丘里式流量計(jì)，且內(nèi)壁噴涂碳化鎢耐磨層，增加流量計(jì)的使用壽命。

(2)將高壓閃蒸罐至低壓閃蒸罐的黑水管線由原來的20#鋼管道改為內(nèi)襯10 mm厚的高鉻鑄鐵耐磨層的管道。

(3)低壓閃蒸罐至真空閃蒸罐的黑水管線上的偏心旋轉(zhuǎn)閥更改為減壓角閥，入真空閃蒸罐之前的三通改為立式三通，避免黑水直接對(duì)真空閃蒸罐內(nèi)部折流板進(jìn)行沖刷。

經(jīng)過改造后的水系統(tǒng)，類似的泄漏和停車事故沒有再發(fā)生過，為航天粉煤氣化裝置全燒晉城無煙煤的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

5 煤泥循環(huán)利用

華昱公司氣化裝置中的黑水循環(huán)系統(tǒng)中，黑水在沉降槽中經(jīng)沉降之后，產(chǎn)出的泥漿由底流泵輸送至離心機(jī)，經(jīng)過離心機(jī)之后的泥漿分離，水分回收至濾液罐，由離心式濾液泵輸送回真空閃蒸罐循環(huán)至系統(tǒng)中，固相干料在重力作用下流至鍋爐車間料位倉(cāng)，料位倉(cāng)達(dá)到指定料位后由泥漿泵輸送至型號(hào)為YG-240/9.8-M18的鍋爐內(nèi)參與鍋爐的反應(yīng)，使煤泥熱值的利用達(dá)到了最大化，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)廢料零排放的目的，相對(duì)航天系統(tǒng)其他形式的煤泥處理有很大的優(yōu)勢(shì)。

5.1 離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

離心機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 離心機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

離心機(jī)主體為鋼結(jié)構(gòu)框架[3]，機(jī)殼是一個(gè)可以沿軸線中分面開合的圓柱體表面，下半部固定在機(jī)架上，內(nèi)部設(shè)有防止固、液相飛濺的隔板與擋環(huán)。主軸承的軸承座共有2個(gè)，分別固定在機(jī)架上的兩端，支承著整個(gè)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量(2種潤(rùn)滑方式為脂潤(rùn)滑和稀油潤(rùn)滑)。離心機(jī)的轉(zhuǎn)子為轉(zhuǎn)鼓和螺旋，轉(zhuǎn)鼓組件由小端蓋軸、錐轉(zhuǎn)鼓、直轉(zhuǎn)鼓和大端蓋軸組成，由止口定位并用螺釘緊固聯(lián)結(jié)，螺旋輸送器裝在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部與轉(zhuǎn)鼓同軸，兩端有軸承組能使其相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓靈活地轉(zhuǎn)動(dòng)。離心機(jī)的工作核心差速器固定在傳動(dòng)主軸上，通過其外部殼體直接把動(dòng)力傳遞給轉(zhuǎn)鼓組件，并為螺旋提供了所需的差動(dòng)傳動(dòng)力；離心機(jī)的進(jìn)料管一直伸至螺旋加料腔內(nèi)，將懸浮液直接加入到該腔體內(nèi)；主、輔電機(jī)亦固定在機(jī)架上帶有滑槽的電機(jī)底座上；皮帶輪和驅(qū)動(dòng)皮帶周圍設(shè)有防護(hù)罩加以保護(hù)；還有稀油潤(rùn)滑油站及儀表配套裝置，控制、指示和調(diào)整潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力、流量和溫度。

離心機(jī)是利用離心力把固體顆粒從液體中分離出來的[4]，為了使固液分離，固體顆粒在混合液中的密度一般必須比液相高。通過進(jìn)料管送入離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，由1根軸向進(jìn)料管，把懸浮液注射到螺旋組件內(nèi)的進(jìn)料錐上，使物料向外折向高速轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋內(nèi)壁。懸浮液在高速旋轉(zhuǎn)的螺旋內(nèi)筒，并受到離心力的作用，離心力把懸浮液通過螺旋壁上的孔甩出，到達(dá)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，轉(zhuǎn)鼓和螺旋的轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)速稍高，這使螺旋相對(duì)于轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)沿軸向的旋轉(zhuǎn)作用，當(dāng)懸浮液到達(dá)轉(zhuǎn)鼓后，由于轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力作用產(chǎn)生分層，密度較大的固體顆粒沉降或者沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上，并由螺旋輸送器連續(xù)推送到轉(zhuǎn)鼓的底部，通過轉(zhuǎn)鼓的錐形部分，從轉(zhuǎn)鼓錐底下端一周的排料口排出，而密度較小的液體呈環(huán)形分布在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)側(cè)，澄清液面與轉(zhuǎn)鼓殼體保持平行。隨著離心機(jī)不斷進(jìn)料，該液面不斷升高，到達(dá)一定高度后清液經(jīng)液體出口溢流流出，從而達(dá)到液固分離的效果。

5.2 離心機(jī)的運(yùn)行情況

離心機(jī)能否長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵在于進(jìn)料系統(tǒng)能否提供穩(wěn)定的煤泥濃度和流量。針對(duì)離心機(jī)和沉降槽的實(shí)際情況，改造管線，單臺(tái)沉降槽的煤泥單獨(dú)往對(duì)應(yīng)的離心機(jī)進(jìn)行輸送，避免了交叉送料的不穩(wěn)定性;同時(shí),為了穩(wěn)定離心機(jī)入口的煤泥濃度和流量，建立了沉降槽耙料機(jī)油壓、底流泵頻率、離心機(jī)入口煤泥水固含量數(shù)據(jù)分析體系。經(jīng)過近2個(gè)月的數(shù)據(jù)采集(取樣次數(shù)為100)，分析比對(duì)，總結(jié)出了底流泵在不同負(fù)荷下與油壓、出口煤泥水固含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，形成了操作數(shù)據(jù)對(duì)比表(見表12)，為離心機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

表12 離心機(jī)出口煤泥分析

由表12可以看出：經(jīng)離心機(jī)處理之后的煤泥含水量和熱值具備直接投入鍋爐進(jìn)行燃燒的條件，完成了煤泥的回用。

5.3 離心機(jī)煤泥回用優(yōu)勢(shì)

經(jīng)帶濾機(jī)處理后的煤泥進(jìn)入煤泥回用系統(tǒng)，送往鍋爐進(jìn)行摻燒。由于帶濾機(jī)采用真空過濾系統(tǒng)，處理后的煤泥表面非常干，基本不含有表面水，攪拌困難，但煤泥孔隙內(nèi)的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)還較高，因此在進(jìn)入煤泥回用系統(tǒng)前在攪拌倉(cāng)內(nèi)再加水進(jìn)行攪拌，陷入脫水再加水的怪圈，造成嚴(yán)重的能量浪費(fèi)。同時(shí)，由于煤泥進(jìn)入鍋爐均采用頂部噴入，煤泥熱值基本未得到利用。經(jīng)過論證，采用這種方式僅是將航天粉煤氣化爐細(xì)渣過了次火，雖然解決了濕煤泥倒運(yùn)的難題，但是細(xì)渣的熱值并未得到充分的利用，最直接的表現(xiàn)是摻燒煤泥后鍋爐蒸汽的煤耗并未下降。

板框式脫泥項(xiàng)目能夠?qū)⒚耗嗪士刂圃?0%左右，然后將煤泥與燃料煤直接摻混后進(jìn)鍋爐摻燒，也能夠達(dá)到解決細(xì)渣利用的問題，但經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)該類處理方式又帶來了兩個(gè)新的問題：一是板框壓濾的運(yùn)行成本比較高，比帶濾機(jī)運(yùn)行成本高2倍以上；二是煤泥脫水后仍然會(huì)落地，基本都需要用鏟車進(jìn)行摻混，造成二次揚(yáng)塵污染，而且摻混的均勻程度會(huì)造成燃料煤煤質(zhì)波動(dòng)等一系列新問題。

華昱公司采用離心機(jī)+煤泥回用的技術(shù)路線，煤泥脫水過程中無需輔助設(shè)備，運(yùn)行穩(wěn)定性高，運(yùn)行成本低廉，僅為真空帶濾系統(tǒng)運(yùn)行成本的25%。由于離心機(jī)的脫水原理，脫水后的煤泥含水率維持在40%～50%，并且還富含大量的表面水，具備直接進(jìn)入煤泥回用系統(tǒng)的條件。經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，離心機(jī)+煤泥回用的細(xì)渣綜合利用項(xiàng)目投運(yùn)近半年來，已取得了非常可觀的經(jīng)濟(jì)效益，初步估算鍋爐燃煤可節(jié)約2萬t以上，直接經(jīng)濟(jì)效益近千萬元，還能省出過濾機(jī)系統(tǒng)倒運(yùn)煤泥的倒運(yùn)費(fèi)用將近300萬元，同時(shí)大大改善了廠區(qū)及周邊的環(huán)境，具有良好的社會(huì)效益，也為航天粉煤氣化裝置細(xì)渣的綜合利用提供了一套完善的高效解決方案，具有非常好的推廣價(jià)值。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過對(duì)華昱公司原料煤、航天粉煤氣化裝置各項(xiàng)指標(biāo)、消耗參數(shù)的分析對(duì)比，以及煤泥循環(huán)利用的闡述，可以看出：華昱公司航天爐的整體運(yùn)行平穩(wěn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全燒三高煤的經(jīng)濟(jì)、高效、穩(wěn)定運(yùn)行，并且在某些方面還優(yōu)于設(shè)計(jì)值：

(1) 爐膛溫度明顯較其他煤種運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定，爐膛溫度鮮有超溫現(xiàn)象，運(yùn)行周期內(nèi)爐膛溫度幾乎無明顯波動(dòng)，運(yùn)行過程渣層非常穩(wěn)定。

粗合成氣有效氣組分高，特別是采用添加助熔劑的方式運(yùn)行后，有效氣組分平均體積分?jǐn)?shù)達(dá)到91.63%，與全燒神木煤的航天粉煤氣化裝置的有效氣含量基本相當(dāng)。

水質(zhì)硬度、堿度指標(biāo)非常穩(wěn)定并全面優(yōu)于其他煤種運(yùn)行的航天粉煤氣化裝置。由于無煙煤的特性，華昱公司氣化裝置的水質(zhì)指標(biāo)，特別是硬度、堿度，僅為全燒神木煤的航天粉煤氣化裝置指標(biāo)值的1/4，并且由于水質(zhì)呈弱酸性，結(jié)垢速率大大低于其他煤種運(yùn)行的航天粉煤氣化裝置。這使得影響航天粉煤氣化裝置渣水系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)行最大的難題——渣水系統(tǒng)結(jié)垢的問題得到了極大的改善;同時(shí)，根據(jù)投運(yùn)以來對(duì)渣水系統(tǒng)的管道、設(shè)備壁厚監(jiān)測(cè)及停車拆檢的情況，弱酸性的腐蝕問題基本可以忽略，運(yùn)行以來，未發(fā)現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象。

水質(zhì)指標(biāo)中氨氮質(zhì)量濃度、COD等指標(biāo)非常穩(wěn)定且較其他煤種運(yùn)行的航天粉煤氣化裝置明顯下降，使得氣化污水的處理成本能大幅度降低。

(2) 經(jīng)過運(yùn)行驗(yàn)證，華昱公司航天粉煤氣化裝置單臺(tái)氣化爐產(chǎn)能完全達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，單爐甲醇日產(chǎn)量超出設(shè)計(jì)值。通過長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)據(jù)顯示，航天粉煤氣化裝置全燒晉城無煙煤能夠?qū)崿F(xiàn)滿負(fù)荷長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

(3) 華昱公司航天粉煤氣化裝置投運(yùn)以來,噸甲醇原料煤耗已穩(wěn)定在1.385 t，基本與全燒神木煤的航天粉煤氣化裝置的水平相當(dāng)(1.37 t)。

(4) 煤泥回用系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行成功，為航天粉煤氣化裝置長(zhǎng)期以來面臨處理細(xì)渣難、投入高、環(huán)保壓力大的問題指出了方向，更為低成本、高效率的運(yùn)行提供了保障。