GE水煤漿提濃經濟核算以及問題淺析

萬和宗

摘 要：對于現代煤化工企業，水煤漿加壓氣化工藝的設計優化對經濟效益起到至關重要的作用。本文對各單位GE水煤漿的原料煤漿的濃度由61%提至65%后經濟進行核算，并就煤漿提濃后對氣化爐運行的問題進行探討。

關鍵詞：德士古;水煤漿;提濃;比煤耗;比氧耗

1 前言

在我國，德士古水煤漿加壓氣化工藝自1993年實現工業化以來，已有100多臺爐在運行。德士古氣化技術已經相對完善[1]。但相對于粉煤氣化爐而言，德士古煤漿氧耗高，煤耗高，能耗大，合成氣中有效氣組分低;各單位都希望通過提高煤漿濃度，來提高合成氣中有效氣濃度，降低煤耗氧耗等。

2 工藝簡介

德士古氣化裝置主要包括三個工序：煤漿制備、氣化、渣水處理。煤漿制備工段主要負責氣化所需煤漿的制備和加壓輸送;加壓后的水煤漿與來自空分的氧氣在氣化框架中的氣化爐內燃燒反應生產水煤氣，并經洗滌塔進行洗滌，最后生產出的水煤氣送至下游工段，煤氣化的同時還產生爐渣，由卡車送出廠外，這些爐渣的主要成分是煤中的灰分，可以用作建筑材料[2]。在氣化框架中煤氣化和水煤氣洗滌時產生大量含有固體的高溫高壓黑水，這股黑水送至渣水處理工段，經閃蒸降溫和熱回收，將黑水的大部分細灰從中分離出，送至渣場，經渣水處理后灰水部分送回氣化框架循環使用，同時還要排出少量的污水送至污水處理裝置處理，以維持系統的水中有害離子（Cl-、S2-等）在一定的濃度，防止設備和管道的嚴重腐蝕[3]。

3 工藝流程

4 煤漿提濃的方法

煤漿提濃的方法有多種，主要有通過煤漿添加劑改變煤漿濃度，通過研磨改變煤漿粒徑分布來提高煤漿濃度，本文主要探討通過改變煤漿粒徑分布的方式提濃。主要流程為將棒磨機出料槽氣化煤漿經過煤漿提濃系統處理后，返回至棒磨機進行高濃度磨礦，該技術針對不同原料煤的磨礦特性和水煤漿產品質量要求，通過分級研磨、粒徑控制和三峰級配，在滿足氣化水煤漿粒度要求的前提下，能夠使煤漿獲得較寬的粒度分布，從而明顯改善煤漿中煤顆粒的堆積效率，提高煤漿的重量濃度，同時大幅改善煤漿流動性、穩定性和霧化性能。在增加煤漿提濃系統和對現有煤漿制備系統進行技術改造基礎上，通過調整棒磨機產量、細漿和超細漿粒度及比例、滾筒篩篩孔尺寸、適當增加添加劑量等措施，在配入超細水煤漿比例15%的情況下，水煤漿濃度較改造前提高≥3個百分點。提濃前煤漿濃度按61%，提濃后達到65%。

5 煤漿提濃的特點

在整個制漿過程中，將原料研磨成合格的細漿和超細漿加入到原有煤漿制備系統，形成連續三級粒度級配，可以有效提高煤漿堆積效率，進而提高水煤漿濃度3～5個百分點，還可大幅改善氣化煤漿流動性和穩定性。

煤漿制備工藝中選用新型整形研磨機（也稱細磨機），避免了現有提濃關鍵設備超細磨機存在的入料粒度偏粗的問題，經過細磨機研磨后的煤漿再進入超細磨機，能有效提高超細磨機的磨礦效率。經細磨機研磨后的細漿平均粒徑能達30μm左右，再經超細磨機研磨后的超細漿平均粒徑更是小至5μm左右。

細漿制備系統的來料來自低壓煤漿槽，經超細研磨后配入棒磨機，起到提高煤漿堆積效率和濃度，同時改善煤漿流動性和穩定性。

6 經濟核算（以年產180萬t甲醇廠為標準）

比氧耗降低，根據運行數據，濃度每提高1%比氧耗降低約8.8Nm3/kNm3，每天節約氧氣產生的效益為：3*8.8Nm3/kNm3*540kNm3/h*24h*0.15元/Nm3=51321元。（濃度提高3%，有效氣量按照620kNm3/h計算，氧氣成本按照0.15元/

Nm3計算）

比煤耗降低，根據技術附件煤漿濃度每提高1%比煤耗降低約8.5-11.5kg/kNm3，實際生產中煤漿提濃后比煤耗降低效果不明顯?，F暫時按照技術附件中指標取中值10kg/kNm3計算。每天節約原煤的效益為：（下轉第9頁）（上接第7頁）3*10kg/kNm3*540kNm3/h*24h*0.48元/kg=

186624元。（濃度提高3%，有效氣量按照540kNm3/h計算，煤價按照480元/t計算）

煤漿添加劑費用增加，原煤漿添加劑（木質素磺酸鹽）使用量為50t/d，（價格為800元/t）;改用萘系煤漿添加劑后消耗量為20t/d，單價為2800元/t;每天煤漿添加劑成本增加為：

20t/d*2800元/t-50t/d*800元/t=16000元。

研磨瓷球費用增加，煤漿提濃系統使用的研磨介質為研磨瓷球，消耗量為0.5t/d，則每天研磨瓷球的費用為：

0.5t/d*10000元/t=5000元。

電耗增加，煤漿提濃系統新增的電機功率約為：5000kW，電費按照0.2元/kWh計算，每天增加電費為：5000kW*0.2元/kWh*24h=24000元。

煤漿提濃系統設備檢維修費用、此處不詳細計算。

單從煤漿提濃系統運行的經濟效益上講，煤漿提濃后每天可產生效益為：（186624元+51321元）-（16000元+5000元+24000元）=90303元。

7 煤漿提濃后所帶來的問題

煤漿濃度增加后輸送及灰水系統的設備、管線、儀表磨損加速，主要表現在高壓煤漿泵出口管線、激冷室至鎖斗排渣管線、鎖斗錐底等。煤漿提濃前，氣化爐排渣管線3年的磨損量為7mm，煤漿提濃后，該管線80天的磨損量達到3mm，濃的水煤漿大大的加快了氣化裝置管線的減薄速度，這樣為裝置的長周期運行帶來挑戰。

煤漿提濃以后，濃的煤漿進入氣化爐，如果工藝燒嘴和霧化效果未做改變，以及和煤漿反應的氧氣量未增加，會導致合成氣中煤灰量增加，氣化爐上升管和下降管之間環隙易堵塞，導致氣化爐托盤溫度急劇上漲，氣化爐液位大幅波動，異常情況下氣化爐不得不停爐檢修，氣化爐運行時間短，增加氣化爐的檢修頻以及檢修工作量，影響后系統運行。

煤漿濃度大幅增加以后，會導致氣化排出來的渣的含碳量提高，換言之就是有部分煤沒有反應就隨渣一起排除了氣化爐。

煤漿濃度提濃后，會導致氣化系統水質中細會量增加，水中的懸浮物增加，這將加快氣化管線結構的速度。

8 結語

煤漿提濃后能降低氧耗煤耗，帶來直接的經濟效益，但同時煤漿提濃后也會帶來一些影響運行的問題，本文對煤漿提濃后經濟進行核算以及煤漿提濃后對整個裝置的運行所暴露的問題進行分析，供行業內其他單位上煤漿提濃項目時進行參考，為德士古氣化技術的其他項目提供借鑒。

參考文獻：

[1]許世森，張東亮.大規模煤氣化技術[M].北京：化學工業出版社，2006：87+146+170.