水煤浆气化技术关键参数的选择探讨

根据近年国内多个煤化工企业水煤浆气化的实际数据,对影响水煤浆气化效益的关键参数进行了技术选择分析。分析结果表明:气化规模的选择应与气化炉型相匹配,单炉日投煤量大于1 000 t时,应主要选择多喷嘴对置式气化炉;有效气含量是非常重要的经济技术指标,将有效气体积分数提高2%,可以使生产能力60万t/a的甲醇厂因增产获得经济效益2 550万元;煤浆浓度直接决定了气化炉有效气含量,若将60万t/a甲醇厂的水煤浆质量分数从60%提高到67%,可多生产甲醇4万t,能带来6 800万元的经济效益。因此,水煤浆浓度越高越好,但目前的制浆工艺还不能大幅提高水煤浆浓度。废锅流程是今后水煤浆气化发展的重点,废锅节能节水是一项很有发展前景的技术路线,特别适合西部缺水地区。     

水煤浆提浓技术对气化效果的影响总结

总结了气化水煤浆提浓技术在内蒙古易高煤化科技有限公司的提浓效果。与单独使用棒磨机制浆相比,采用气化水煤浆提浓技术后,煤浆质量分数由59%提高到63%,气化有效气量增加,每小时少向气化炉加入6.4 t水,有效气体积流量增加2.31×10 ~7 m~3/a,每年甲醇产量增加1.03万t,由提浓产生的直接经济效益(包括氧气节省的费用)为2 577.5万元。     

水煤浆气化炉操作参数不确定性分析及随机最优化

针对气化炉受操作参数不确定性的影响,难以实现全局优化的问题,以镇海炼化水煤浆气化炉为研究对象,通过Unisim建立气化炉分区模型,利用蒙特卡洛法对气化炉操作参数进行不确定性分析,并以有效气产量为优化目标,基于随机最优化方法进行氧煤比优化。结果表明,操作参数煤浆体积流量、氧气体积流量、煤浆质量分数的不确定度分别为0.55%、0.06%和0.67%,将其转化为气化炉关键输出参数有效气产量、气化炉操作温度的不确定度分别为1.33%及1.20%。敏感性整体分析显示对气化炉关键输出参数影响最大的是煤浆体积流量的不确定性,影响最小的是氧气体积流量的不确定性。在95%置信区间内,当温度在1 190.8～1 237.5℃,氧煤体积流量比在449.43～457.65时有效气产量最大。研究结果为气化炉操作参数最优性提供理论支撑。     

提高新疆准东露天煤成浆性的实验研究

为提高准东露天煤的成浆性能,利用宽沟煤、乌东煤、北山煤、黑山煤、红沙泉煤5种煤与准东露天煤进行了混合制浆实验,考察了各单种煤的成浆性能以及单种煤最高成浆浓度条件下混合制浆的煤浆性能。单一准东露天煤浆的成浆性研究表明:准东露天煤单独制浆时,在添加剂添加率3‰下,煤浆最高质量分数为47%,黏度650 mPa·s,但煤浆流动性和稳定性一般。与不同种煤混合制浆研究表明:准东露天煤与宽沟煤、黑山煤容易混合成浆,煤浆的浓度、流动性、稳定性均有明显提高;在准东露天煤与宽沟煤、黑山煤质量比5∶5时,煤浆质量分数可达57%,可满足水煤浆气化炉生产对煤浆的要求。     

粒度分布对宁东羊场湾煤制水煤浆性能的影响

为了提高宁东地区煤的成浆性能,通过调整煤粉成浆的粒度分布,研究了粒度分布对水煤浆成浆性能的影响。实验证明,采用双峰级配,且小于200目煤粉占50%时,制得的水煤浆质量分数达到61.7%,比甲醇厂实际工况中水煤浆最大质量分数提高3%。     

高浓度气化水煤浆制备技术

水煤浆气化有效气含量与粉煤气化相比,有一定差距,主要原因是水煤浆浓度偏低,气化时带进多余的水而造成。提高水煤浆浓度是提高水煤浆气化有效气含量的关键。介绍了近年来国家水煤浆工程技术研究中心开发的气化水煤浆提浓新技术,包括分级研磨制浆技术和间断粒度级配制浆技术。介绍了两种制浆技术的原理及工艺流程,工业应用及中石化联合会的科技成果鉴定表明,与常规制浆工艺采用同种煤制备的煤浆浓度相比,分级研磨制浆技术煤浆质量分数提高3个百分点左右;间断粒度级配制浆技术煤浆质量分数提高6~8个百分点。     

提高水煤浆浓度的优化措施

分析了影响水煤浆浓度的主要因素,从优化煤质、降低煤浆黏度、优化煤浆粒度分布以及改造设备4个方面着手,制定了提高水煤浆浓度的优化措施。优化措施实施后,水煤浆质量分数由60.97%提高至61.33%,取得了较好的效果。     

水煤浆气化炉异常工况动态模拟研究

水煤浆气化炉在操作参数大幅变化的异常工况下运行时,气化炉温度大幅波动,合成气中可能含有氧气,不利于工厂安全稳定运行。基于气化炉流场分布,在Unisim Hysys软件中建立了水煤浆气化炉的反应器网络模型,以此为基础开发了气化炉的动态模型,研究了煤浆流量和煤浆浓度大幅降低两种异常工况下,气化炉出口合成气温度和组成的动态响应过程。研究结果表明:当煤浆流量降低30%(wt)以上时,气化炉温度超过2000℃,同时合成气中氧气含量不断升高;当煤浆浓度降低到35%(wt)时,合成气中氧气含量达到0.2%(v)左右。实际生产过程中应尽量避免煤浆流量和煤浆浓度的大幅变化。     

煤浆浓度与有效气成分关系的探讨

以水煤浆气化炉实际生产数据为基础,计算了煤浆浓度提高所节省的水与气化炉有效气之间的转换关系,并讨论了有效气绝对值对实际生产的意义。     

水煤浆添加剂价格对气化炉运行经济性的影响

为建立水煤浆添加剂价格对水煤浆气化炉运行经济性影响的科学评估方法,以40万t/a甲醇装置的气化炉生产数据为基础,采用Aspen Plus软件模拟煤气化过程,建立了增加产量和降低消耗两种方案的煤浆提浓模型,通过改变水煤浆浓度及相应工艺参数,得到合成气量及有效气成分,并以甲醇价格作为计算依据,分析了煤浆浓度提升所带来的经济效益,得出水煤浆添加剂价格与增收效益的平衡点。     

气化炉煤浆流量低原因分析及预防措施

某GE水煤浆气化装置因煤浆流量低引起氧煤比高,导致非计划停车,制约气化炉长周期运行。分析认为煤浆流量低的原因为：煤浆中含有杂质,进出料阀存在加工误差、安装不当,高压煤浆泵入口水平管线太长,高压煤浆泵隔膜破裂,高压煤浆泵补、排油控制系统故障等,并采取了提高煤浆质量、保证高压煤浆泵吸入压力平稳、加强检修质量管理、增加氧煤比高自动跟踪模块、设置排油阀动作次数报警等改造措施。改造后,气化炉平均运行周期延长,有效减少了非计划停车次数。     

多喷嘴对置式气化炉烧嘴损坏原因浅析

正多喷嘴对置式水煤浆气化工艺属于气流床气化工艺,质量分数约为65%的水煤浆由煤浆给料泵加压后与体积分数在99.6%以上的高压氧气通过4只在同一水平面的工艺烧嘴对喷进入气化炉,经对喷撞击形成6个特征各异的流动区,即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区,利用煤部分氧化(燃烧)释放的热量,维持在     

水煤浆灰分对甲醇生产系统的影响分析

在统计水煤浆中灰分、甲醇产量等生产数据的基础上,计算了煤浆的灰分对甲醇产量的影响,结果表明:煤浆灰分每增加1%,甲醇产量降低17.287 t/d。简要分析了煤浆灰分对气化炉运行其他方面的影响。     

粒度级配对华亭煤成浆性能影响的实验研究

粒度级配对水煤浆成浆性能的影响至关重要。为提高华亭煤制水煤浆的成浆性能,通过实验研究了不同级配的粗细煤样对水煤浆成浆性能的影响。研究结果表明,当水煤浆的质量分数为58%,分散剂木质素的用量为干煤基的0.6%时,100目与200目的煤样以质量比为5∶5混合,所得浆体的黏度低至828 mPa·s,流动性呈A级,具备良好的稳定性,符合水煤浆的工业成浆要求,可提高华亭煤的成浆性能。     

煤浆提浓对水煤浆气化装置影响的技术经济分析

针对某100万t/a煤制油项目原煤成浆浓度低的状况,进行了煤浆提浓。以伊泰煤制油16万t/a示范项目为例,介绍了煤浆提浓的工艺流程,对比了煤浆提浓前后气化装置的工艺参数,并以此为依据对100万t/a煤制油项目煤浆提浓的经济性进行了分析。结果表明:提浓前后原煤煤质变化不大,提浓后水煤浆质量分数提高了2.74%,黏度增加了19.3%,比氧耗、比煤耗分别降低了5.88%和4.79%,有效合成气组分提高约2%,经济效益显著。     

粒度级配对新疆低阶煤成浆性影响的研究

针对传统制浆工艺所制煤浆质量分数偏低,不利于后续气化反应的问题,以两种新疆低阶煤为原料,采用国家水煤浆工程技术研究中心自主研发的分级研磨制浆工艺技术,考察了粒度级配对新疆低阶煤成浆性的影响。结果表明:两种煤采用分级研磨制浆工艺后,煤浆粒度0.075 mm的粒级质量分数较传统制浆工艺均提高了13%左右,煤浆最高质量分数较传统工艺分别提高了3.14%、3.12%,煤浆流动性及稳定性有较大改善。     

水煤浆提浓改造方案及效果

某300 kt/a合成氨装置气化工段采用水冷壁水煤浆加压气化工艺,实际生产运行中气化装置所用水煤浆浓度偏低,通常维持在59%左右,气化装置比煤耗和比氧耗高,且气化炉烧嘴煤浆通道及喷嘴部分磨损严重,增加停炉检修频率,气化装置运行成本偏高。通过综合分析水煤浆制备过程中原料煤煤质特性、粒度分布、添加剂种类及用量对水煤浆浓度的影响后,决定采用分级研磨后配比的方法提高水煤浆的浓度。详细介绍水煤浆提浓改造方案及改造后气化装置的运行情况。实践表明,水煤浆提浓改造后,入炉煤浆浓度一度达到64%以上,较改造前提高4～5个百分点,气化效率显著提高。同时,针对提浓改造后水煤浆制备系统尚存在的问题提出了相关建议。     

改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂对神华煤制浆性能的影响

针对神华煤难以制成高浓度水煤浆的现状,采用Haake RV-Ⅰ流变仪等研究了改性木质素磺酸盐水煤浆添加剂(GCL3S)对神华煤水煤浆制浆性能的影响,GCL3S的质量分数为0.8%、制得的煤浆中煤质量分数达到62.63%,黏度可低至896 mPa.s,优于同等条件下萘系添加剂(FDN)的降黏效果,在接近中性条件下GCL3S的制浆性能最好,升高温度可以提高浆中煤的质量分数,对于用GCL3S制得的浆体,最佳搅拌时间是20~40 m in,其抗剪切性能明显优于FDN,GCL3S对煤浆的稳定时间为10 d,优于萘系添加剂。     

一种煤浆自动跟踪系统专利技术在GE水煤浆气化装置上的应用

简要介绍了一种煤浆自动跟踪系统的研发及应用情况,通过该专利技术在奎屯锦疆化工有限公司水煤浆气化炉上的成功应用,有效避免了因高压煤浆泵单缸甚至双缸不打量引发的气化炉跳车事故的发生,实现了气化炉安全、稳定和长周期运行的生产目标。     

水煤浆添加剂添加率在制浆提浓工艺中的优化试验研究

以鹤岗隆鑫洗精煤为原料,通过水煤浆成浆性试验,研究了水煤浆添加剂添加率对煤浆浓度及煤浆流动性、稳定性的影响,确定了煤浆浓度与最佳水煤浆添加剂添加率的基本对应关系。结果表明,在隆鑫煤添加石灰石的情况下,水煤浆添加剂添加率分别为2.5‰及3.0‰时,可制得质量分数分别为65%及66%的煤浆。在实际生产中,根据此结果实施添加剂的增量投加方案,可使合成氨单位耗煤量下降约2%,经济效益显著。