关于水热处理制备高浓度褐煤水煤浆技术研究进展及展望

THTT不足和工业化应用中需引起注意的问题:

①压力较高。该工艺处理压力约为9MPa,设备中压力容器较多,为操作带来难度,需借鉴氧化铝行业的操作运行经验,保证装置的安稳运行。

②闪蒸物料夹带。由于水煤浆密度较小、粒径较小,闪蒸系统出现物料夹带的可能,在闪蒸罐设计上应增加折流板级数,避免闪蒸罐高液位运行。

③压滤环境差。进入压滤系统的物料温度约80℃,在冬季,尤其在某些极寒地区运行时,厂房内环境会处于高温、雾气缭绕状态,设计时需加强压滤厂房内部空气的流通。

3.2经济分析

以采用THTT技术在内蒙古某化肥厂(18˙30)(18万t/a合成氨、30万t/a尿素)建设50万t/a工业示范装置为例,在工厂现有传统制浆装置的基础上,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%。

经核算,增加图5中除原煤破碎和磨浆以外的所有装置约需建设投资5240万元,年运行时间按7200h计算,吨干煤增加成本45.7元,折合吨浆成本约增加26.5元。水煤浆浓度的提高将提高气化效率,降低气化炉的比氧耗和比煤耗,提高项目的经济性,水煤浆浓度提高前后的气化模拟数据见表2。

表2东明褐煤水热处理前后气化数据

以该厂空分装置满负荷运行(即供氧量为28000m3/h)为基准,折算相同氧消耗下的原料煤节省值和目标产品增加值之和的变化来推算采用THTT技术提高水煤浆浓度后的经济优势,具体计算步骤如下:

①通过水热处理提浓后的气化比氧耗指标,计算空分满负荷情况下的有效气产量;

②按照工厂现有尿素装置吨尿素产品消耗有效气的指标,计算水热处理提浓后的尿素产量;

③根据水热处理提浓后的气化比煤耗指标,计算空分满负荷下的原料煤消耗;

④通过与水煤浆提浓前的现场原料煤消耗及尿素产量进行比较,计算煤耗差量和尿素差量,减去水热处理成本,计算年增产效益。

按该化肥厂目前原料和产品的价格(褐煤按170元/t,尿素按1430元/t),按年运行7200h计,采用THTT工艺技术提高褐煤的成浆浓度后,尿素年产量可增加7万t,每年可增效约8300万元。

4结语

随着煤化工的发展和水煤浆气化炉的广泛应用,并结合我国煤炭资源状况,说明提高褐煤的成浆性,使其应用于水煤浆气化技术是今后褐煤洁净化利用的有效途径。水热处理能有效解决褐煤成浆性差的问题。通过THTT技术工业化应用前景分析可见,采用水热处理提高褐煤的成浆浓度在技术上和经济上可行,符合国家“增效降耗”的政策导向。

THTT技术已具备了工业化应用条件,应加快建设工业示范装置,推进水热法制备高浓度褐煤水煤浆技术的产业化进程。

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