[贸易经济]GE水煤浆提浓经济核算以及问题浅析

本文发表于《中国化工贸易·中旬刊》 2020年7期

万和宗

摘 要：对于现代煤化工企业，水煤浆加压气化工艺的设计优化对经济效益起到至关重要的作用。本文对各单位GE水煤浆的原料煤浆的浓度由61%提至65%后经济进行核算，并就煤浆提浓后对气化炉运行的问题进行探讨。

关键词：德士古;水煤浆;提浓;比煤耗;比氧耗

1 前言

在我国，德士古水煤浆加压气化工艺自1993年实现工业化以来，已有100多台炉在运行。德士古气化技术已经相对完善[1]。但相对于粉煤气化炉而言，德士古煤浆氧耗高，煤耗高，能耗大，合成气中有效气组分低;各单位都希望通过提高煤浆浓度，来提高合成气中有效气浓度，降低煤耗氧耗等。

2 工艺简介

德士古气化装置主要包括三个工序：煤浆制备、气化、渣水处理。煤浆制备工段主要负责气化所需煤浆的制备和加压输送;加压后的水煤浆与来自空分的氧气在气化框架中的气化炉内燃烧反应生产水煤气，并经洗涤塔进行洗涤，最后生产出的水煤气送至下游工段，煤气化的同时还产生炉渣，由卡车送出厂外，这些炉渣的主要成分是煤中的灰分，可以用作建筑材料[2]。在气化框架中煤气化和水煤气洗涤时产生大量含有固体的高温高压黑水，这股黑水送至渣水处理工段，经闪蒸降温和热回收，将黑水的大部分细灰从中分离出，送至渣场，经渣水处理后灰水部分送回气化框架循环使用，同时还要排出少量的污水送至污水处理装置处理，以维持系统的水中有害离子（Cl-、S2-等）在一定的浓度，防止设备和管道的严重腐蚀[3]。

3 工艺流程

4 煤浆提浓的方法

煤浆提浓的方法有多种，主要有通过煤浆添加剂改变煤浆浓度，通过研磨改变煤浆粒径分布来提高煤浆浓度，本文主要探讨通过改变煤浆粒径分布的方式提浓。主要流程为将棒磨机出料槽气化煤浆经过煤浆提浓系统处理后，返回至棒磨机进行高浓度磨矿，该技术针对不同原料煤的磨矿特性和水煤漿产品质量要求，通过分级研磨、粒径控制和三峰级配，在满足气化水煤浆粒度要求的前提下，能够使煤浆获得较宽的粒度分布，从而明显改善煤浆中煤颗粒的堆积效率，提高煤浆的重量浓度，同时大幅改善煤浆流动性、稳定性和雾化性能。在增加煤浆提浓系统和对现有煤浆制备系统进行技术改造基础上，通过调整棒磨机产量、细浆和超细浆粒度及比例、滚筒筛筛孔尺寸、适当增加添加剂量等措施，在配入超细水煤浆比例15%的情况下，水煤浆浓度较改造前提高≥3个百分点。提浓前煤浆浓度按61%，提浓后达到65%。

5 煤浆提浓的特点

在整个制浆过程中，将原料研磨成合格的细浆和超细浆加入到原有煤浆制备系统，形成连续三级粒度级配，可以有效提高煤浆堆积效率，进而提高水煤浆浓度3～5个百分点，还可大幅改善气化煤浆流动性和稳定性。

煤浆制备工艺中选用新型整形研磨机（也称细磨机），避免了现有提浓关键设备超细磨机存在的入料粒度偏粗的问题，经过细磨机研磨后的煤浆再进入超细磨机，能有效提高超细磨机的磨矿效率。经细磨机研磨后的细浆平均粒径能达30μm左右，再经超细磨机研磨后的超细浆平均粒径更是小至5μm左右。

细浆制备系统的来料来自低压煤浆槽，经超细研磨后配入棒磨机，起到提高煤浆堆积效率和浓度，同时改善煤浆流动性和稳定性。

6 经济核算（以年产180万t甲醇厂为标准）

比氧耗降低，根据运行数据，浓度每提高1%比氧耗降低约8.8Nm3/kNm3，每天节约氧气产生的效益为：3*8.8Nm3/kNm3*540kNm3/h*24h*0.15元/Nm3=51321元。（浓度提高3%，有效气量按照620kNm3/h计算，氧气成本按照0.15元/

Nm3计算）

比煤耗降低，根据技术附件煤浆浓度每提高1%比煤耗降低约8.5-11.5kg/kNm3，实际生产中煤浆提浓后比煤耗降低效果不明显。现暂时按照技术附件中指标取中值10kg/kNm3计算。每天节约原煤的效益为：（下转第9页）（上接第7页）3*10kg/kNm3*540kNm3/h*24h*0.48元/kg=

186624元。（浓度提高3%，有效气量按照540kNm3/h计算，煤价按照480元/t计算）

煤浆添加剂费用增加，原煤浆添加剂（木质素磺酸盐）使用量为50t/d，（价格为800元/t）;改用萘系煤浆添加剂后消耗量为20t/d，单价为2800元/t;每天煤浆添加剂成本增加为：

20t/d*2800元/t-50t/d*800元/t=16000元。

研磨瓷球费用增加，煤浆提浓系统使用的研磨介质为研磨瓷球，消耗量为0.5t/d，则每天研磨瓷球的费用为：

0.5t/d*10000元/t=5000元。

电耗增加，煤浆提浓系统新增的电机功率约为：5000kW，电费按照0.2元/kWh计算，每天增加电费为：5000kW*0.2元/kWh*24h=24000元。

煤浆提浓系统设备检维修费用、此处不详细计算。

单从煤浆提浓系统运行的经济效益上讲，煤浆提浓后每天可产生效益为：（186624元+51321元）-（16000元+5000元+24000元）=90303元。

7 煤浆提浓后所带来的问题

煤浆浓度增加后输送及灰水系统的设备、管线、仪表磨损加速，主要表现在高压煤浆泵出口管线、激冷室至锁斗排渣管线、锁斗锥底等。煤浆提浓前，气化炉排渣管线3年的磨损量为7mm，煤浆提浓后，该管线80天的磨损量达到3mm，浓的水煤浆大大的加快了气化装置管线的减薄速度，这样为装置的长周期运行带来挑战。

煤浆提浓以后，浓的煤浆进入气化炉，如果工艺烧嘴和雾化效果未做改变，以及和煤浆反应的氧气量未增加，会导致合成气中煤灰量增加，气化炉上升管和下降管之间环隙易堵塞，导致气化炉托盘温度急剧上涨，气化炉液位大幅波动，异常情况下气化炉不得不停炉检修，气化炉运行时间短，增加气化炉的检修频以及检修工作量，影响后系统运行。

煤浆浓度大幅增加以后，会导致气化排出来的渣的含碳量提高，换言之就是有部分煤没有反应就随渣一起排除了气化炉。

煤浆浓度提浓后，会导致气化系统水质中细会量增加，水中的悬浮物增加，这将加快气化管线结构的速度。

8 结语

煤浆提浓后能降低氧耗煤耗，带来直接的经济效益，但同时煤浆提浓后也会带来一些影响运行的问题，本文对煤浆提浓后经济进行核算以及煤浆提浓后对整个装置的运行所暴露的问题进行分析，供行业内其他单位上煤浆提浓项目时进行参考，为德士古气化技术的其他项目提供借鉴。

参考文献：

[1]许世森，张东亮.大规模煤气化技术[M].北京：化学工业出版社，2006：87+146+170.

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2021/06/03