三峰分形级配水煤浆提浓技术研究

水煤浆气化采用传统单磨机工艺制浆时存在煤浆浓度低、流动性和雾化性较差等问题,基于粒度级配理论方法,在水煤浆中加入细浆和超细浆,实现水煤浆三峰分形级配,分析了三峰分形级配水煤浆提浓技术理论,论述了三峰分形级配煤浆提浓技术在山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司的工业应用情况。结果表明,采用三峰分形级配提浓技术后,水煤浆浓度由60. 10%提高到64. 19%,提高了4. 09%;有效气含量由79. 91%提高到82. 12%,提高了2. 21%;比氧耗降低了35 m~3/km~3,比煤耗降低了20 kg/km~3。吨合成氨耗煤量减小0. 05 t,吨煤增合成氨量增加0. 024 t。三峰分形级配提浓技术的成功研发使得水煤浆技术具有了制浆浓度高、煤种适应性宽、效率高、能耗更低的技术特点,将取代能耗高、效率低的常规棒磨机制浆工艺。     

三峰分形级配水煤浆提浓技术研究

为提高煤炭气化转化效率,论述了三峰分形级配制浆技术原理和技术特点,通过实验室研究,对单磨机制浆工艺和三峰分形级配制浆工艺进行对比,分析不同工艺下制取的水煤浆成浆性能;在中煤陕西榆林能源化工有限公司原有单磨机制浆单元基础上采用三峰分形级配提浓技术进行工业示范,通过分析项目可行性、技术方案等,对比投产前后的运行效果。实验室研究表明,在单棒磨机制浆工艺条件下,添加0.18%的ZM型添加剂时,水煤浆浓度仅为61.4%,水煤浆粒度级配不合理、流动性和稳定性差。而在三峰级配工艺最佳配比85∶10∶5条件下,水煤浆浓度能提高至65.5%,与单棒磨机制浆工艺相比,浓度提高4.1%,且水煤浆流动性和稳定性显著改善。工业运行结果表明,相同条件下,水煤浆槽水煤浆浓度由改造前的61.7%提高至目前的65.5%,1 000 Nm~3CO+H_2比煤耗降低了40.76 kg;1 000 Nm~3CO+H_2比氧耗降低了33.44 Nm~3,有效合成气含量提高1.48%。采用三峰分形级配提浓技术后,气化水煤浆的煤浆质量及气化效率有显著改善。     

分级研磨级配制浆技术的研究及应用

以分形理论为基础,推导得出可描述水煤浆粒度分布的分形级配模型,且通过粒度级配模拟软件,模拟煤颗粒堆积效率得出当分形维数Df=2.76时具有较高的堆积效率;以此为指导,综合考虑在工业装置上的可操作性,提出选择性粗磨和超细磨组合的分级研磨级配制浆技术,实现了水煤浆粒度分布优化与控制;同时,介绍了该技术在内蒙古伊泰煤制油有限责任公司的应用效果,即煤浆浓度提高2.8百分点,比煤耗降低29.9 kg/km3,比氧耗降低25.4 m3/km3,有效合成气比例提高2百分点。     

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。     

分级研磨煤浆提浓技术在煤化工行业应用新进展

简述了目前国内煤浆提浓技术的研究进展,介绍了分级研磨煤浆提浓技术及关键设备,总结了该技术在过去几年的推广应用情况及2015年在3家煤化工企业的应用新进展。生产实践表明:该技术先进成熟、设备稳定可靠,通常情况下煤浆浓度可提高3%左右,显著增加企业经济效益。对煤浆提浓技术提出了煤炭提质、粒度级配优化、制浆工艺研发、专用设备开发、添加剂合成及配方优化、配煤制浆等6大发展方向。     

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。     

煤浆提浓技术在多元料浆气化炉上的应用

针对伊泰煤制油有限公司160kt/a煤制油项目气化装置制浆工艺存在的煤浆粒度级配不合理、煤浆浓度偏低等实际问题,对煤浆提浓工艺及细磨机结构进行优化和改进,实现了煤浆提浓系统及关键设备的稳定可靠运行,煤浆浓度和气化炉运行指标明显改善。     

煤气化水煤浆提浓工艺的研究

简述了配煤技术、粒度级配技术以及新型添加剂对煤气化水煤浆成浆性能的影响,并分析了水煤浆提浓及对装置运行的影响。以某公司30万t/a煤制甲醇为例,经计算分析,水煤浆浓度每提高1%,可直接带来近千万元的利润,经济效益相当可观。     

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。     

粒度级配对制备高浓度水煤浆的影响

选取典型低变质程度神木柠条塔(NTT)煤,进行球磨式连续型粒度级配提高水煤浆浓度(一定量的水煤浆试样在105℃~110℃干燥至恒重,干燥后试样质量占原样质量的百分数)和成浆性的研究。在不同球磨条件下,考察球磨时间、球磨速度对成浆浓度、流变特性和稳定性能的影响规律,研究粒度级配前后浆体表面润湿性、表面电负性、微观形貌的性能变化对NTT煤成浆性的影响,利用分形维数的计算,进一步探究了粒度级配对提高NTT煤制浆浓度的影响机理。结果表明:在级配M煤样(D50=79.02μm)与M₆煤样(D50=8.727μm)的质量比为8∶2时,成浆浓度与未级配煤样相比提高了约4%;不同球磨条件下的煤样按照不同的质量比进行混合制浆时,初始添加细颗粒使浆体表面的润湿性增强,降低了浆体的性能,当粗细颗粒的质量比大于6∶4时,表面润湿性的变化较小;级配样的成浆浓度与Zeta电位的绝对值呈正相关;当级配煤样之间粒径相差逐渐变大,小颗粒填充到大颗粒孔隙中,增加了空间堆积率,提高了制浆浓度,但随着细颗粒的质量分数增大,大颗粒孔隙被撑开,煤粒空间堆积率下降,制浆浓度降低;M煤样与M₆煤样在质量比为8∶2时,相比于其他级配浆体,分形维数达到最大(2.460),成浆浓度达到最高(63.03%)。     

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。     

改善低阶煤成浆性能的试验研究

针对低阶煤煤质特性及成浆性能差的特点,采用低温热解提质改性和配煤技术研究了如何提高低阶煤成浆性;研究表明,低温热解后的低阶煤内水减少、孔隙率下降,有利于提高其成浆性,配煤法也可改善低阶煤成浆性能。     

浮选煤泥制备水煤浆技术研究及工业应用

为实现煤泥资源的清洁高效利用，开展了浮选煤泥制备水煤浆的技术研究和工业化应用。以浮选煤泥为原料，采用分级研磨制浆工艺，将细磨机超细研磨制备的细浆加入到原棒磨机系统内进行煤浆提浓。据此设计了1套包括原料煤泥装车系统、汽车运输、煤泥储存及粗浆制备系统、细浆制备系统和细浆返回棒磨机提浓系统的工艺流程。工业试验运行结果表明：在添加剂用量相同的条件下，增加浮选煤泥制浆系统后，煤浆质量分数提高了3.12个百分点，表观黏度增大了235 mPa·s，析水率减少了0.8个百分点，煤浆的流动性和稳定性得到了明显改善。     

粒度级配对神华煤成浆特性影响的试验研究

为了研究粒度级配对神华煤成浆特性的影响,通过筛分和干法调浆,探讨了不同粒度分布煤粉的成浆性,结果表明:在添加剂用量为0.3%(干基/干煤)时,具有连续级配特征的原始煤粉可制备出质量分数为61%的煤浆;利用筛分法,分别去除原始煤粉中0.045 mm以下、0.045 mm^0.15 mm、0.15 mm^0.3 mm和0.045 mm^0.3 mm部分,得到4种具有不连续级配特征的样品,其所制煤浆流变性发生了较大变化,其中去除0.045 mm^0.3 mm部分的样品的成浆质量分数提高了3个百分点,在黏度符合要求的前提下流动性大幅提高;连续级配和非连续级配的煤浆均存在黏度与流动性不统一的现象,当级配中粗细颗粒粒径差较大且细颗粒含量达到一定值时,这种现象更加明显。采用粒度级配技术制浆,其细颗粒含量存在一个合理的区间。     

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%。     

水煤浆气流床的气化能效比较

以神木煤为原料,在设定的操作工况下对5种不同类型的水煤浆气化炉进行了模拟研究,分析了喷嘴类型、气化炉壁面条件、合成气水激冷及废锅等余热回收装置对气化性能的影响,并在此基础上通过氧煤比(氧气与煤的质量比)、比氧耗、比煤耗、冷煤气效率、热效率等指标进行了气化能效比较.结果表明:5种水煤浆气化的比煤耗在540kg煤/1 000m~3(CO+H_2)～560kg煤/1 000m~3(CO+H_2)之间,比氧耗在360m~3O_2/1 000m~3(CO+H_2)～380m~3O_2/1 000m~3(CO+H_2)之间,多喷嘴气化的比煤耗和比氧耗较单喷嘴气化的比煤耗和比氧耗低,碳转化率及冷煤气效率则高约2%;水冷壁炉用于低灰熔点煤,蒸汽产量较少,气化能效指标与热壁炉的气化能效指标相近;废锅可增加气化过程8%～15%的热效率;单辐射废锅较辐射-对流废锅易维护,投资低,且可回收90%以上全废锅的回收热量,是煤气化技术进一步节能增效的发展方向.     

直径间隙法制水煤浆级配技术研究

采用双珠级配与三珠级配模型,探讨了球料比、研磨时间、温度、入料尺寸和研磨速度对灵武煤制水煤浆成浆性的影响,分别采用干法配浆与湿法配浆的方法进行实验,利用DV-1+PRO数字式黏度计和Rise-2008型激光粒度分析仪对配置浆料的黏度和粒度进行测试.结果表明,当入料尺寸<1mm,球料比为6∶1,研磨速度为72r/min时,水煤浆的浓度可以达到68%.10#自制添加剂的使用可以获得性能稳定的水煤浆浆体.     

煤浆浓度提高对气化装置的影响及经济性评价

介绍了煤浆浓度提高对多喷嘴水煤浆加压气化装置的影响。通过对提浓前、后煤浆浓度、黏度、添加剂消耗、有效气成分、炉温等各工艺参数的变化进行对比，进而对有效气产量、甲醇产量、比氧耗等影响作进一步分析。在此基础上，对煤浆提浓后对经济效益的影响进行了评价，为进一步优化工艺控制、提高经济效益提供依据。     

分级研磨(升级版)制浆技术在内蒙古易高煤化科技有限公司的应用

针对易高煤化工原水煤浆制备采用2.0版分级研磨制浆工艺,存在的能耗高、研磨介质消耗大、操作弹性小等问题,对原制浆系统进行了改造,采用了新研发的2.1版制浆工艺。介绍了2.1版制浆工艺流程及特点,对比了卧式超细磨机与立式细磨机的特点。工业试验及工业示范运行表明:采用2.1版制浆工艺后,与未采用煤浆提浓工艺相比,煤浆质量分数由59.5%提高至63.5%～64.3%,煤浆具有良好的流动性和雾化性,气化效率提高,甲醇产量增加50 t/d～70 t/d。     

高密度低水分智能码垛炼焦技术开发与应用

介绍了高密度低水分智能码垛炼焦优化配煤技术原理和技术特点。通过工业化单孔、群孔试验研究,验证智能码垛炼焦能够提高煤饼堆密度至1.20 t/m³(干基),相比捣固炼焦,可增加不黏煤、弱黏煤配入量20～30个百分点,降低配煤成本;且在不影响煤饼稳定性的前提下,可降低入炉煤水分3个百分点,具有模块化、智能化、清洁化、节能化等特点。