煤粉氣化與水煤漿氣化法的成本比較

山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年第27卷第6期●百業(yè)科技收稿日期:2012-09-20煤粉氣化與水煤漿氣化法的成本比較孟晉斌(太化集團公司焦化廠(chǎng),山西太原,030006摘要:在現代煤化工企業(yè)中,氣化爐型的選擇對于企業(yè)降低消耗有著(zhù)重要意義。通過(guò)對煤粉氣化與水煤漿氣化兩種爐型生產(chǎn)成本的對比,可以給企業(yè)選擇爐型提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞:煤粉氣化爐;水煤漿氣化爐;成本比較中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A文章編號:1004-6429(2012)060097-04我國是一個(gè)產(chǎn)煤、用煤大國,煤炭在我國能源體系中占有重水煤漿氣化工藝是將煤加水磨成質(zhì)量分數為60%-65%的要的地位?，F代煤化工以煤炭為基礎生產(chǎn)重要的化工原料及與水煤漿,用純氧作氣化劑,在高溫高壓下進(jìn)行氣化反應,氣化壓我們生活密切相關(guān)的化工產(chǎn)品。作為煤化工源頭的氣化方式,對力在3.0MPa-8.5MPa之間,氣化溫度1400℃,液態(tài)排渣,煤氣于煤化工健康有序高效節能的發(fā)展有著(zhù)非常重要的作用。為了成分CO+H2占80%左右,不含焦油、酚等有機物質(zhì),對環(huán)境無(wú)污進(jìn)一步降低成本,我們將現階段效率較高的兩種氣化方式(煤粉染,碳轉化率為96%-%,氣化強度大,爐子結構簡(jiǎn)單,能耗低,爐氣化、水煤漿氣化)做一比較,從而選擇最優(yōu)的一種作為我們運轉率高,而且煤種適應范圍較寬。在今后的氣化方式。1.12缺點(diǎn)1兩種氣化方式的特點(diǎn)水煤漿氣化爐由噴嘴、氣化室、激冷室(或廢熱鍋爐)組成1.1水煤漿氣化爐的優(yōu)缺點(diǎn)其中噴嘴為三通道,工藝氧走一、三通道,水煤漿走二通道,介于1.1.1優(yōu)點(diǎn)兩股氧射流之間。水煤漿氣化噴嘴經(jīng)常面臨噴口磨損的問(wèn)題,主16m;γ為頂板巖石容重,一般取y=24um3;k為頂板破碎常數,F2=Sq=645×0.28=1806MN=1806kl125-1.5,取14;g為頂板周期來(lái)壓不動(dòng)載系數,與頂板巖石性質(zhì)根據支護強度的計算,結合本礦井煤層頂底板情況和煤層有關(guān)(老頂級別I:g=11,老頂級別Ⅱ:g=13,老頂級別Ⅲ:=1.5~賦存條件,3-1煤工作面選用zY108002863D型掩護式液壓支17,老頂級別Ⅳ:g=18-2),本設計取=1.8;B為附加阻力系數,架,支撐高度2.8m-6.3m,工作阻力10800kN,推移行程0.865B=16;a為煤層傾角,取a=2°。m,支架中心距175m,支護強度1.1MPa-1.14MPa,對底板比壓則:3-1煤支護強度為:248MPa-274MPa;2-1煤工作面選用zY28001023型液壓支g=58×2×1.8×1.6×1037(14-1)cos2°=1.00MPa)架,支架形式為掩護式,支撐高度10m-2.3m,工作阻力28002-1煤支護強度為:kN,推移行程0865m,支架中心距1.5m,初撐力2533kN,對底q=1.6×24×18×1.6×103(14-1)cos29=0.28(MPa)板比壓170MPa。342支架初撐力和工作阻力的確定兩層煤支架移架方式均采用國外引進(jìn)電液控制閥并要求與支架初撐力和工作阻力的計算公式為釆煤機實(shí)現聯(lián)動(dòng)能顯示支架工作狀態(tài)和故障情況,具有隨機操S=A(L+c)作和成組操作功能,移架時(shí)長(cháng)低于10s。支架采用整體頂梁鋼式中:A為支架中心距,3-1煤A=1.75m,2-1煤A=1.50m;性結構。L為支架頂梁長(cháng),3-1煤L=4.5m,2-1煤L=40m;c為梁端距,c=4結論02m-035m,取c=0.3m通過(guò)對五陽(yáng)煤礦礦井液壓支架設備選型以及液壓支架選型則:3-1煤的支架初撐力:原則的探討,得出結論:該礦井3-1煤綜采工作面選用ZY10800S3P=A(L+c)=175×(4540.3)=84m228/63D型掩護式液壓支架,2-1煤綜采工作面選用ZY2800/102-1煤支架初撐力:23型液壓支架。中國煤化工S2=A(L+c)=150×(40+0.3)=645m2CNMHG3-1煤工作阻力:作者簡(jiǎn)介:郭鵬,男,1984牛出生,2007平畢業(yè)于長(cháng)治職業(yè)Fy=Sq=84×1.00=8400MN=8400kN技術(shù)學(xué)院,助理工程師,048100,山西省晉城市2-1煤工作阻力(下轉第103頁(yè))97山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2012年第27卷第6期要是由于水煤漿在較高線(xiàn)速下(約30m/s)對金屬材質(zhì)的沖刷腐表3氨合成裝置蝕。噴嘴、氣化爐激冷環(huán)等為水煤漿氣化的技術(shù)關(guān)鍵。另外水序號裝置名稱(chēng)主要功能煤漿氣化爐的維修費用高。壓縮裝置將合成氣和循環(huán)氣壓力升至氨合成壓力1.13主要設備合成裝置生產(chǎn)液氨主要設備包括磨機、煤漿泵、燒嘴、氣化爐、碳洗塔、激冷環(huán)空分裝置消耗見(jiàn)表4破渣機、安全及環(huán)?？刂蒲b置等。表4空分裝置消耗表1.2粉煤氣化爐(航天爐)的優(yōu)缺點(diǎn)65萬(wàn)m為空分2×4萬(wàn)m/h空分序號名稱(chēng)2.1優(yōu)點(diǎn)小時(shí)用量|噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗煤粉氣化為高溫煤氣化,高效節能,其碳轉化率高(≥99%)、88MPa蒸汽A121.61.50472202.7224冷煤氣效率高(≥82%),其有效氣成分高(≥90%);其煤種的適1|3.8MPa蒸汽A05207應范圍廣,燃料可以多元化,煤種可以本地化,環(huán)保性能好,排放l.0MPa蒸汽A187002320.099電/kWh的污染物少,具有自主知識產(chǎn)權,工藝成熟可靠,主要設備全部69495134016.587盾環(huán)水A15720194.5861974324436國產(chǎn)化。122缺點(diǎn)32氣化裝置消耗需將煤磨碎至100目以下,并且需要將煤的水分降到2%,氣化裝置消耗見(jiàn)表5。這兩項都需要比較高的能耗航天爐在國內運行時(shí)間比較短,還表5氣化裝置消耗表沒(méi)有形成比較成熟的操作經(jīng)驗。名稱(chēng)煤粉爐氣化水煤漿氣化123主要設備小時(shí)用量噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗主要設備包括磨機、干燥裝置、粉煤加壓輸送裝置、氣化爐煤10931.35312091.49652電/kWh7009867566766983757水冷壁、燒嘴、安全及環(huán)?？刂蒲b置等。氧耗/m63000709.370003.05我們以年產(chǎn)60萬(wàn)t合成氨為例,在核算各項費用時(shí),不僅要3456循環(huán)水At351543.50131223386466考慮煤氣化裝置的費用,還要考慮后續單元如煤氣凈化裝置、氨合成以及配套裝置的投資和消耗,但不考慮氨合成以后單元的脫鹽水A1.27374409205新鮮水A3740.4633成本及整體人工成本。水煤漿添加劑/k43275.3567為了便于比較,我們折算為噸氨為基準進(jìn)行比較。絮凝劑/kg071200088099001232主要裝置分散劑/kg47370.586333950.42032.1煤氣化裝置輸煤CO27.230.3370煤氣化裝置見(jiàn)表1表1煤氣化裝置48MP蒸汽A&60106序號裝置名稱(chēng)70MPa蒸汽A00369主要功能25MPa蒸汽A1590.1968煤氣化裝置將煤炭轉化為粗合成氣回收余熱副產(chǎn)蒸汽為氣化爐提供合格原料煤05MPa蒸汽t0.1865備空煤裝置分裝置為煤氣化裝置提供氧氣為其他裝置提供氮氣10燃料氣廢氣利用)m336745煤氣水處理裝置處要處理氣化后的煤氣水中含有的焦油油,氨酚33變換裝置消耗碳、硫化氫等有害變換裝置消耗見(jiàn)表6。2.2煤氣凈化裝置表6變換裝置消耗表煤氣凈化裝置見(jiàn)表2。煤粉爐氣化水煤漿氣化表2煤氣凈化裝置序號名稱(chēng)小時(shí)用量噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗序號裝置名稱(chēng)主要功能1循環(huán)水A561.57.4272CO變換裝置將粗煤氣中的部分CO轉化為氫氣脫鹽水12715703184227762酸性氣體脫除裝置將變換氣中CO2全部脫除并脫除硫化物電/Wh2.8271硫回收裝置富HS氣體轉化為副38MPa蒸汽A540683吸收冷裝置為橡性氣體除工序供冷量」|42如230m23氨合成裝置中國煤化工15901%80.5 MPa #87.1氨合成裝置見(jiàn)表3。CNMHG5加熱脫鹽3各裝置消耗6催化劑/m43年)0000205166kg0205k3.1空分裝置消耗7吸附劑/24(1年)0001方數據孟晉斌煤粉氣化與水煤漿氣化法的成本比較2012年第27卷第6期34凈化裝置消耗表9煤粉爐氣化與水煤漿氣化成本比較表凈化裝置消耗見(jiàn)表7。煤粉爐氣化水煤漿氣化表7凈化裝置消耗表名稱(chēng)單價(jià)1元消耗成本/元消耗成本1月煤粉爐氣化名稱(chēng)水煤漿氣化煤A.3531028286511小時(shí)用量噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗電/kWh0612656675.941323227939甲醇消耗0.74210496188MPa蒸汽1601.50472407527224435.5851MPa蒸汽A300.1066138620.5MPa蒸汽∧190.2388150.186638MPa蒸汽At80061.05136451.5MPa蒸汽A5700705236004457MPa蒸汽A循環(huán)水lL.1397750325MPa蒸汽h10004828-48.28脫鹽水0.0823.00.036915MPa蒸汽ht7000705494|-0.1523|-1066電/kWh29288MPa蒸汽A70002321.620099693冷量/W6500804625530005MPa蒸汽A50-0.1856-9280.8917-45938MPa蒸汽A20.7260.25616.90.209138MPa蒸汽飽和A105-0.6683-70.17循環(huán)水208525.8054170021.0412合計489.67448.74液氮洗循環(huán)水A564695785循環(huán)水/t0.6191新鮮水51046332320.496124825MPa蒸汽A2500154脫鹽水102925329253.2353235吸附劑/k13896001721.3896001727加熱脫鹽水h-58097-46483.5合成氣壓縮機消耗8水煤漿添加劑/g2.3535671232合成氣壓縮機消耗見(jiàn)表8。9催化劑/(mkg)600元m2)00002114760205246表8合成氣壓縮機消耗表吸附劑/m360000000004246煤粉爐氣化水煤漿氣化E1回整氣包24120名稱(chēng)0.74212.230.4961149小時(shí)用量噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗分子篩/kg20001720344001720344循環(huán)水At65638124155061895總計662371796.9238MPa蒸汽1086567.0.84054成本比較作者簡(jiǎn)介:盂晉斌,男,1973年出生,19%6年畢業(yè)于太原理工煤粉爐氣化與水煤漿氣化成本比較見(jiàn)表9。大學(xué),工程師,030006,山西省太原市科技街18號陽(yáng)煤大廈15055結語(yǔ)通過(guò)比較,可以得出初步結果:煤粉氣化爐型比水煤漿氣化爐型噸氨成本要低17969-16624=134.5元。當然,這只是基于特定煤種,且在正常生產(chǎn)的情況下,如果煤種發(fā)生變化,或者兩個(gè)企業(yè)管理水平不在同一水平,則不能得出這個(gè)結論。Cost Comparison between the Pulverized Coal Gasification and Coal-waterSlurry GasificationMENG JinbinABSTRACT:In modern coal chemical enterprises, the selection of gasificationH中國煤化工 gy consumption.Aon between the costs of the pulverized coalnd the coal-water slurryCNMH Gh may be of referential guidance for the furmace selectionKEY WORDS: pulverized coal gasifier, coal-water slurry gasifier, cost comparison