水煤漿加壓氣化裝置煤漿制備單元存在的問題及改造措施

李 鑫（國能榆林化工有限公司，陜西 榆林 7 1 9 3 0 0 ）

摘要：把水煤漿加壓氣化技術引進國內之后，取得了突出的應用成果，給能源加工等領域的發展帶來了強勁動力。經過實踐研究分析發現，此技術應用過程中容易發生煤漿含量過高、高壓煤漿泵墊缸引起氣化爐跳車等問題，應當聯合各種先進的化工技術，不斷提高水煤漿加壓氣化技術運用效果。本文重點分析了水煤漿加壓氣化裝置煤漿制備單元中存在的問題，并提出相應的改造方案。

關鍵詞：水煤漿；加壓氣化裝置；煤漿制備單元；問題；改造措施

中圖分類號：TQ545 文獻標識碼：A

1 煤漿方面

1.1 煤漿濃度

（1）煤漿濃度的影響因素。①原料煤的內、外在水分含量；②添加劑不夠穩定；③原料煤和工藝水、添加劑的使用比例；④原料煤的成漿能力；⑤鋼棒使用比例以及磨損狀態。

（2）煤漿濃度的控制方法。①保證原料煤質量的穩定性，同時控制外在水含量不超出規定標準。如果原料煤內水分所占比例太高或者是太低時，就需要對工藝水的總用量予以調整。②對煤漿中所使用的添加劑濃度加以調控，同時還要注重對其中有效成分的比例進行嚴格調控。③在原料煤中水分占比、添加劑濃度保持相對穩定的條件下，則需要盡可能做到對各材料使用量的穩定控制。若是生產負荷出現變動，就需要同時對各類材料的用量都進行適當的變動[1]。④調節添加劑用量與鋼棒配合比。⑤調節鋼棒配合比或者替換現有鋼棒。

1.2 煤漿粘度

（1）影響煤漿粘度的因素。①若煤漿平均粒度較小時，煤漿粘度則會相應的提高，反之亦然。②煤漿濃度提高的情況下，煤漿粘度也會相應提高，反之亦然。③在合理范圍內，提高添加劑的使用量，會導致煤漿粘度下降，反之亦然。

（2）煤漿粘度的控制方法。①在由于煤漿粒度過小而使得煤漿粘度增大的情況下，可以相應的增加煤漿粒度，從而實現煤漿粘度的調小，反之亦然。不過，若是通過調整導致煤漿力度分布不符合工藝指標之時，則不可采取此種辦法，而是需要嘗試通過調節鋼棒配比來實現煤漿粘度的控制。②若是由于添加劑使用量不合理而導致粘度變化，則可通過調節添加劑用量來實現煤漿粘度的控制。但是，當對添加劑用量作出調節后，發現煤漿粘度的變化效果不明顯時，就要繼續分析尋找其他原因，采取其他辦法加以調節[2]。

1.3 煤漿粒度分布

（1）影響煤漿粒度分布的主要因素。①在適當范圍內，原料煤的硬度越高，則將煤磨細的難度也就越高，因此煤漿粒度會相對較粗，反之亦然。②鋼棒級配和裝棒量會對煤漿粒度的分布狀態帶來直接性影響，當原料煤煤種相同的情況下，對鋼棒級配和裝棒量進行調整，是實現煤漿粒度分布有效調整的關鍵方式之一。③煤漿粒度會隨著生產負荷的提高而同步提高，即二者呈正比例關系。④入磨機原料煤粒度較大時，相應的出料煤漿粒度也會相對較大，反之亦然。

（2）煤漿粒度的調節方法。①把控好原料煤的質量，特別是其硬度不可出現過于明顯的波動。否則，就需要通過調節生產負荷、鋼棒級配和裝棒量來實現對煤漿粒度分布的控制。②控制好鋼棒級配，使之符合實際生產情況，而且需要定期添加新的鋼棒。在實際生產作業中，若是煤漿粒度偏大，此時就可適當增加部分直徑偏小的鋼棒；反之，則需要增加直徑偏大的鋼棒。③要將生產負荷控制在較為穩定的狀態，在煤漿粒度偏小或是偏大的情況下，則需要相應的調節原料煤的粒徑大小。考慮到會對煤漿粒度的分布狀態造成影響的因素相對比較多，在實際操作過程中，如發現煤漿粒度變化，應當第一時間調查清楚具體的原因之后，再采取相應的措施進行處理。

2 高壓煤漿泵墊缸導致氣化爐跳車

2.1 問題原因

經過調查分析得知，國能榆林化工有限公司發生此項問題的具體原因為，煤漿中有著較多大塊的煤粒與金屬雜物，使得煤漿泵單向閥門無法順利回座，導致打量變小。此外，煤漿內還分布著沉積的

煤漿硬塊，使得煤漿泵的進口管道產生阻塞問題，而這也是導致打量欠缺的一項核心要素[3]。

（1）煤漿中大的煤顆粒和金屬雜物的來源。在棒磨機保持正常狀態下運作時，一些研磨不足的大粒徑煤粒、斷裂的鋼棒、鐵絲等金屬物質會順著棒磨機的滾筒篩內進入到大顆粒進料管內，后續再流向收集槽內。針對生產情況展開仔細研究分析得知，當前的進料管所設坡度太過平緩，而在受到煤漿包裹之下的大顆粒物質流往進料管之后，流動的速度會相對放慢，從而更加容易粘附于進料管的四壁上，引發進料管阻塞問題。大顆粒進料管以及煤漿進料入口中間雖然有安設一處擋板作為阻隔之用，但是其與滾筒篩中間間隔了大概20 mm 的距離，而在進料管內的物料逐漸堆聚到一定的高速之后，此時不能正常排出的大顆粒物體與金屬物質便會順著此處空隙掉落到煤漿進料入口之中，后續再協同煤漿一起進入到磨機出料槽內，最后在低壓煤漿泵的處理下轉移到二級滾筒篩內。與此同時，二級滾筒篩之中的大顆粒進料管也同樣有此類問題，也就導致大粒徑煤漿和金屬物質流入到煤漿槽內。

（2）煤漿槽內煤漿硬塊產生的原因。在生產工藝鏈上，有設置一處半徑為5.5 m 的煤漿槽。棒磨機制取的水煤漿在流入煤漿泵之前，會暫時在該槽中短期存儲。為避免煤漿長期靜置而發生沉積作用，有在煤漿槽中安設攪拌器。而經過現場調查后了解到，因為長期運行，攪拌器槳葉發生了嚴重的磨損，當攪拌器運行之后，煤漿槽中靠近槽壁大約1 m 范圍內的煤漿都為靜止狀態，如此就使得其發生了沉積，從而凝聚成了硬塊物質，而且會在槽底沿著槽壁逐漸堆聚，在到達相對比較高的高度以后自動脫落下來，由煤漿夾帶其一同通往煤漿泵的進口位置，使進口管道發生堵塞。

2.2 改造措施

清除煤漿中大的煤顆粒和金屬雜物。為了規避大粒徑煤粒和金屬物質由棒磨機滾筒篩的進料入口與煤漿進料通道之中的空隙流入至入磨機的出料槽內，則需要在滾筒篩的沖洗水閥位置設置一道沖洗

水的工序，并將相關沖洗設備安設在大顆粒進料口周圍。如此不僅能夠實現對滾筒篩的自動化沖刷清理，同時也能夠對大顆粒進料管加以沖刷，避免進料管道發生阻塞問題[4]。并且還需要對進出料通道口中間的空隙位置安裝隔板，在不給滾筒篩的正常運轉帶來影響的基礎上，使得此隔板盡可能接近滾筒篩，以此起到隔離大粒徑煤粒和金屬物質，防止其進入至出料槽的作用。另外，也要在二級滾筒篩的出口部位安設沖洗設備，從而實現對粗顆粒進料管的自動化沖洗，避免其發生阻塞問題。通過采取上述一系列措施，在后續的生產作業中再未出現過大粒徑煤粒和金屬物質，由此便做到了對煤漿泵墊缸跳車問題的徹底解決。

3 磨煤機開停車初期無法回收不合格煤漿

3.1 問題分析

將磨煤機開啟前，需要往其中添加水直到溢流，在確定好出料槽液位以后，然后把煤漿泵啟動，這時磨煤機之中就會存在大量的水。將磨煤機開啟之后，以40 t/h 的速度投放原料煤，因為磨煤機中充滿水，再加上出料槽中也都是水，因此這時所制成的煤漿各方面指標都不達標。結合具體操作經驗，磨煤機維持此種運行狀態大約為30 min，此時制成的煤漿全都通往研磨水池，總量大概是20 t。因為煤漿屬于一種沉淀性物質，在磨煤機停機之后，應當把運輸煤漿的設備與管路全面沖刷清理干凈。所以，當磨煤機停止運行之后，再利用清水進行沖刷的過程中，磨煤機、儲料槽、低壓煤漿泵、管線等位置殘余的煤漿不會繼續運輸到系統中，而是會切換成研磨水池，總量大概是15 t。由上可知，磨煤機啟停機時，輸送到研磨水池的煤漿數量一共為35 t 左右，這些物料未能獲得

有效使用，不僅浪費了資源，也會造成生產成本的提高。

3.2 改造措施

為實現節約能源、降低能耗的目標，可以分別在制煤系統的三臺煤漿泵出口管道上安設一根管線與煤漿流量計，然后再與磨煤機的進料口進行連接，

實現彼此間的互相接通與切換。假如1# 與3# 磨煤機正處于正常運作的狀態，3# 磨煤機需要切換成2# 磨煤機，則具體操作方式如下：

（1）2# 磨煤機啟動時制成的不達標煤漿全都投入3# 磨煤機，當2# 磨煤機制漿濃度達標之后，再把煤漿通往煤漿槽中，對2# 和3# 磨煤機之間的連通管線使用清水清洗干凈。

（2）將3# 磨煤機停機之前，沖洗環節需要把殘余的煤漿通往啟動狀態的2# 磨煤機，對制漿過程進行把控，一直到3# 磨煤機殘余的煤漿完全沖洗干凈，再將隔離閥閉合，直接停止3# 磨煤機的

運轉。根據上述改進措施，便可把停止運作后磨煤機殘余煤漿以及初步啟動階段制備的不達標煤漿充分回收與利用。為避免如此操作會對煤漿濃度的控制帶來干擾，此流程的磨煤操作應當將滾筒篩的滴漿作為直接的判定標準。這是由于氣化爐內的煤漿與O2 按照固定比例發生反應，若是二者比例設置不當，就會使得氣化爐的運行受到影響，有可能引起安全事故，而滾筒篩滴漿則表示此時煤漿濃度相對較高[5]。

4 配煤比例

（1）第一階段。在試車的初期階段，所用原料煤均為錦界煤。當氣化爐穩定運行一周以上（判斷標準為渣口壓差與合成氣成分穩定，排渣順暢，灰水堿度與硬度等指標達標），通過生產指揮中心、技術質量部以及甲醇事業部進行綜合評價之后，方可進入到下階段。

（2）第二階段。把西灣煤和錦界煤依照3 ∶ 7的比例混合均勻，進行為期一周的試燒，若觀察氣化爐運行穩定之后，便可進入到下階段。

（3）第三階段。將西灣煤和錦界煤依照7 ∶ 3的比例混合均勻，進行為期一周的試燒，若觀察氣化爐運行穩定之后，便可進入到下階段。

（4）第四階段（待定）。把原料煤全都替換成西灣煤，進行為期一周的試燒，若觀察氣化爐運行穩定之后，便可進入到正常生產環節。

（5）若氣化爐運行期間出現堵渣、超溫等問題，需立刻停止使用現下的配煤比例，調整成上一階段的配煤比例。按照前期試驗結果，錦界煤、西灣煤之間成漿性能比較接近，噸煤耗用水煤漿添加劑（濃度為30%）的指標為6%±2%，煤漿濃度、粘度、酸堿值與流動性、穩定性都比較接近。最終確定的煤漿性能指標如表1 所示。

表1 煤漿性能指標

控制項目單位指標范圍

濃度% 61±1

PH - 7-9

粘度cp 300-1200

粒度分布

8 目% 100

14 目% ≧ 98

40 目% ≧ 90

200 目% ≧ 30

325 目% ≧ 25

5 結語

綜上所述，水煤漿加壓氣化技術存在煤種適應范圍廣、碳轉化率高、煤氣效率高等優勢，是當前應用的主流技術之一，有著較高的應用價值。但與此同時，水煤漿加壓氣化裝置煤漿制備單元也存在

一些常見的問題，應當對其進行合理改進，以此確保配制的水煤漿質量符合實際生產要求，保證加壓氣化裝置能夠安全、穩定、持續的運轉。

參考文獻：

[1] 張明，張福亭. 魯奇碎煤加壓氣化工藝在煤制天然氣項目中的應用分析[J]. 中氮肥，2022(06):5-8.

[2] 楊宇. 德士古水煤漿氣化運行中安全環保問題優化對策[J]. 化工設計通訊，2020,46(09):13-14.

[3] 郭煜. 德士古水煤漿加壓氣化技術運行中的問題和處理對策[J]. 云南化工，2020,47(01):117-118.

[4] 侯鎧鵬. 制備高質量水煤漿的影響因素及操作控制[J]. 中氮肥，2019(06):12-14.

[5] 馬曉龍. 水煤漿加壓氣化工藝技術優化[J]. 化工設計通訊，2019,45(10):12-13.