水煤浆浓度测量技术综述

水煤浆浓度参数直接影响气化装置的整体负荷、能耗指标以及装置的经济运行。在水煤浆气化的业主单位,水煤浆浓度的测定工作基本还处于实验室中手动化验、离线分析的阶段,需要一种在线测定水煤浆浓度的测量方案,既能实时,又能稳定、精确地测量水煤浆浓度。本文对比分析了水煤浆浓度测量技术路线,明确了配煤、制浆水变化、温度、压力等工况参数对水煤浆浓度测量的影响。对电磁波波谱分析法的基本原理进行了分析,该技术能够有效解决水煤浆浓度测量的干扰因素,具有良好的应用前景。

提高水煤浆浓度的工艺措施及技术应用

水煤浆气化是应用广泛的一种气化技术,而水煤浆浓度作为水煤浆气化工艺的重要控制指标,直接影响着煤气化过程的氧耗、煤耗及整个气化装置的生产成本。简介水煤浆制备的技术要点,以陕西延长石油兴化化工有限公司水煤浆气化装置制浆系统为例,阐述其通过优化原料煤煤种和科学合理配煤以及新上料浆细磨系统提高水煤浆浓度的工艺措施和技术应用。实践表明,落实工艺措施和应用提浓技术后,陕西兴化气化装置制浆系统的水煤浆浓度由59.60%提高至约64%,粗煤气中有效气(CO+H_(2))含量提高2个百分点,气化装置氧耗有效降低,氨醇产品产量明显提高。

水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响

通过对水煤气化工艺的管理控制,可以降低该工艺的资源能耗。通过研究发现,水煤浆浓度对合成气的质量会造成一定的影响,而适当地提高水煤浆浓度,可以有效地降低煤气化反应的能源消耗,从而实现节能生产的目标。主要就水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗影响进行研究分析。

多元料浆气化工艺水煤浆浓度的影响因素

水煤浆浓度是多元料浆气化装置的关键工艺指标之一,水煤浆浓度的高低在很大程度上决定着水煤浆气化装置的运行效率与经济性。而水煤浆浓度的提升是一项涉及面广、影响因素较多的系统工程。从水煤浆的基本特性(流变特性、稳定性、煤炭颗粒粒度分布及含量等)入手,分析原料煤煤质、煤炭颗粒粒度级配、制浆工艺与设备、制浆添加剂及辅助剂等对水煤浆浓度的影响。在总结3种煤浆提浓工艺特点的基础上,陕西陕化煤化工集团有限公司在其多元料浆气化装置低压煤浆泵出口通过增设1条煤浆回流管线(并设置相应的冲洗水管线)将部分产品水煤浆返回磨机进行二次研磨,制备出高浓度、低粘度、流变性能良好的水煤浆——水煤浆浓度由60.0%提至62.8%、水煤浆粘度基本稳定在600～1 200 cP,并克服了生产中出现的一些问题,实现了系统的稳定运行。

水煤浆浓度变化对煤气化工艺的能耗量影响分析

通过水煤浆气化反应过程的简化,分析了不同浓度的气体成分,水煤浆的影响,三个方面从理论计算、统计数据的Aspen P美国软件模拟验证水煤浆浓度对气化装置的特定的氧消耗的生产,煤炭消费影响.结果表明,煤浆气化反应的浓度的增加,可以显着降低氧耗量,耗煤量,从而为节能提供数据支持.

高浓度水煤浆的制备措施

简述了煤浆制备工艺流程,结合某公司水煤浆加压气化煤浆制备的生产实际情况,针对几种影响水煤浆浓度的主要因素,分析了制备高浓度水煤浆需要控制磨煤机内钢棒级配、调整煤浆出料槽泵出口管线高度、磨煤机滚筒筛冲洗水、煤浆添加剂的用量、超细磨系统应用等关键操控点,通过生产中实测数据的比对,结合多年操作经验提出了相应的改进措施,以便为业内提供一些参考与借鉴。

颗粒分布对高浓度水煤浆流变性能的影响

采用体积平均粒径分别为81.30μm,14.62μm的6.07μm的三种陕西长焰煤粉以不同级配混合后制备高浓度水煤浆,利用Dinger模型评估了级配前后煤颗粒的粒度分布,研究了不同颗粒分布对高浓度水煤浆流变性能的影响。试验结果表明:级配优化可使煤颗粒的实际分布更接近理论模型分布。当浆体浓度较高时,随着浆体体系中细颗粒的增多,水煤浆流型由剪切稀化逐渐向剪切稠化转变,依次呈现出屈服假塑型、Bingham型和胀流型三种流型,拟合出了相应的的流变学模型,利用流变机理解释了浆体流型转变的原因,得到了使水煤浆具有最优流变性能的配比方案。

水热处理制备高浓度褐煤水煤浆技术研究进展及展望

针对褐煤成浆浓度低,难以满足水煤浆气化用浆要求的问题,通过分析水热法提高褐煤成浆浓度的技术原理,认为水热法提高褐煤成浆浓度是最具发展潜力的一种褐煤提浓技术,同时介绍了国内外典型的水热法提高褐煤成浆浓度工艺技术的发展现状,并以某一典型工艺技术(THTT)为例,从技术角度和经济角度两方面,剖析了其工业化应用的前景。结果表明,水热处理制备高浓度褐煤水煤浆在技术上具有安全环保、能效高和可靠性强等特点;在经济上具有处理成本低、经济性突出等优势,以采用THTT技术在内蒙古某化肥厂建设50万t/a工业示范装置为例,增加水热处理工段,将东明褐煤的水煤浆浓度由50%提高至58%,尿素年产量可增加7万t,该厂每年可增效约8 300万元。采用水热处理提高褐煤的成浆浓度在技术和经济上可行,符合国家"增效降耗"的政策导向。

提高水煤浆浓度的技术改造

水煤浆制浆棒磨机滚筒筛的通过率,直接影响棒磨机的成浆性能。通过对棒磨机滚筒筛进行技术改造后,在其他生产条件不变的前提下,水煤浆的浓度平均提高2%左右,大幅降低了气化所需的氧耗和煤耗,提高了气化效率和有效气产量。

中浓度煤浆和高浓度水煤浆的特性分析与比较

中浓度煤浆适用于长距离管道输送,高浓度水煤浆适用于煤气化或锅炉用户使用,因用途不同它们的指标要求也不同。文章从煤浆浓度、粒度分布、流动性和稳定性等主要指标对中浓度煤浆和水煤浆进行了比较,提出了采用中浓度煤浆管道输送、运至用户后再制备成水煤浆供用户使用的模式,可以扬长避短,充分发挥各自的优势。

低阶煤制备高浓度水煤浆技术现状及发展趋势

为提高低阶煤制备水煤浆浓度,实现低阶煤的高效合理利用,介绍了低阶煤制备高浓度水煤浆技术研究进展,对水煤浆制备工艺从单磨机制备工艺到分级研磨连续级配制浆工艺及间断粒度级配制浆工艺的研发历程、工艺特点、提浓效果、应用现状等进行分析,最后论述了水煤浆制备及应用存在问题及未来发展方向。与常规单磨机制浆工艺相比,分级研磨制浆工艺的水煤浆浓度提高3%左右,而间断级配制浆工艺的水煤浆浓度提高6%～8%,因此,间断级配制浆工艺是低阶煤制备高浓度水煤浆的首选技术。未来水煤浆制备工艺应进一步创新、拓展制浆原料,如低阶煤和低挥发分煤、工业废水、污泥、工业残渣等作为制浆原料;推动水煤浆燃烧应用向工业园区和热电联产方向发展,实现煤炭高效、节能、环保利用。

高浓度低阶煤水煤浆添加剂的筛选及应用

为了筛选制备高浓度低阶煤水煤浆适用的添加剂,选取长焰煤、弱黏煤和褐煤为试验原料,将自主研发的以萘磺酸钠甲醛缩合物(NSF)为主要成分的高浓度水煤浆专用添加剂MK-1、以木质素磺酸钠为主要成分的市售添加剂AYK及市售添加剂AZM为筛选对象,进行了实验室干法试验、湿法验证放大试验和工业试用,采用自主开发的三峰分形级配制浆工艺对制得的高浓度水煤浆进行成浆性分析。结果表明,对于变质程度较低的煤种,MK-1添加剂效果优于AYK及AZM,使用MK-1添加剂,使陕西长焰煤(ZM)、河南长焰煤(LX)、新疆褐煤(YL)、新疆弱黏煤(YK)最高成浆浓度分别为66.58%、65.35%、63.35%和54.19%;在满足气化生产条件下,达到相同浓度和黏度时,MK-1添加剂比市售AZM添加剂的使用量少50%,可显著降低经济成本。最终确定MK-1添加剂更适于低阶煤制备高浓度水煤浆。

基于Aspen Plus的水煤浆气化模拟

文章以过程模拟软件Aspen Plus为工具,建立了以纯氧为气化剂的气流床煤气化的数学模型,模拟计算了Texaco气化炉的制气过程;并利用该模型模拟研究了氧煤比和水煤浆浓度对煤气化指标的影响。结果表明:水煤浆浓度和氧煤比是影响水煤浆气化过程和出口煤气成分的主要因素,同时提出了提高出口煤气有效成分(CO+H2)的措施。

水煤浆发热量测定方法的研究

研究直接称取水煤浆试样和水煤浆固体试样来测定水煤浆发热量的方法并比较两者之间的差别。研究表明

水煤浆气化炉入口参数对出口合成气的影响

整体煤气化联合循环发电(IGCC)电站中水煤浆气体炉入口参数对出口合成气有很大影响,文章利用商业软件ThermoFlex17对IGCC电站中气流床式水煤浆气化炉模拟计算,再结合气流床气化炉的特点,从气相反应的化学平衡角度分析,得出气化炉入口参数对出口合成气的影响特征:气化炉入口氧煤质量比的改变是影响合成气参数的主要因素,其影响程度大于水煤浆浓度的变化带来的效果。通过回归分析,提出CO变换反应是决定合成气成分的重要反应、并且合理的得出随气化压力的增大,合成气中甲烷的浓度几乎是线性增多。

对置式水煤浆气化炉内燃烧气化过程的数值模拟

以某煤处理量600 t/d对置式四喷嘴气化炉为研究对象,采用非均匀结构化网格,通过Fluent软件对其炉膛内水煤浆燃烧气化过程进行数值仿真。模拟计算了炉内温度场和气化产物浓度分布,并讨论了水煤浆浓度、喷射角度以及氧煤比等工艺参数对炉内气化燃烧过程的影响。结果表明,随喷射角度的增大和水煤浆浓度的升高,有效合成气含量有所增大;随氧煤比增大,有效合成气含量升高,并在氧煤比为1.3时达到最大值。

苯萃取残液制水煤浆成浆性研究

己内酰胺装置贝克曼重排单元排出的苯萃取残液是典型的难处理高浓度有机废液。某厂采用浓缩焚烧法处理苯萃取残液,运行成本高。水煤浆气化技术能处理高浓度有机废液,但废液成浆性能低于新鲜水,影响气化经济效益。文章根据苯萃取残液性质,结合高浓度废液制水煤浆气化技术,提出了使用苯萃取残液制水煤浆解决其资源化难的新思路。使用苯萃取残液、新鲜水、神优2#单煤和某混配煤进行成浆性实验。结果表明:苯萃取残液能够与神优2#单煤、某混配煤制备合格水煤浆,煤浆浓度分别为61.11%和63.19%;新鲜水的成浆性能优于苯萃取残液;某混配煤的成浆性能优于神优2#单煤;煤中内水对成浆性能影响较大;苯萃取残液制水煤浆前,需要将pH值调为弱碱性。

水煤浆水冷壁废锅气化过程的模拟研究

采用Aspen Plus流程模拟软件模拟了水煤浆水冷壁废锅气化过程,并将模拟结果与工业运行数据对比,验证了模型准确性。在此基础上,分析了气化压力和水煤浆浓度对气化温度、有效气产量、合成气组成、氧煤比、比氧耗和比煤耗等气化参数的影响。结果表明,气化压力对气化过程基本没有影响,可根据需要选择适宜压力;当保持氧气流量恒定时,随水煤浆浓度增大,有效气含量增加,气化温度升高,即提高水煤浆浓度易导致气化炉飞温,因此进一步研究了在前述模拟条件不变,且保持气化温度恒定时,水煤浆浓度变化对气化参数的影响。结果表明,随水煤浆浓度增大,氧煤比降低,有效气含量增加,比氧耗、比煤耗降低,因此在气化炉不超温的情况下,应尽量提高水煤浆的浓度,以降低系统能耗。

水煤浆提浓技术在新能能源有限公司的应用

为提高气化水煤浆浓度,降低生产成本,新能能源有限公司于2012年引进低阶煤制备高浓度水煤浆工艺及设备对现有水煤浆制备系统进行改造,通过对比分析改造前后的气化水煤浆质量和气化各项性能指标,阐述了水煤浆浓度对比煤耗、比氧耗、有效合成气体积分数及甲醇产量的影响。结果表明,水煤浆制备系统进行提浓改造后,水煤浆质量与气化效果显著改善。水煤浆浓度由改造前的59.11%提高至61.36%,提高了2.25%,单台棒磨机原煤处理量由65 t/h提高至78 t/h,比煤耗由602.5 g/m3降至595.2 g/m3,比氧耗从392.0 dm3/m3降至384.0 dm3/m3,气化有效合成气体积分数也由81.78%提高至82.86%,最终每天增产粗甲醇47.3 m3。

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。