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 )06 -097-04我國是一一個(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3.0 MPa-8.5 MPa之間,氣化溫度1 400 C,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)- -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% 9% ,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。1.1.2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-、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1.6 m;y為頂板巖石容重，- -般取y=2.4 Vm';k為頂板破碎常數，F2=Sq=6.45x0.28=1.806 MN=1 806 kN1.25-1.5,取1.4;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=1.1 ,老頂級別I :g=1.3,老頂級別加:g=1.5~賦存條件 ,3-1煤工.作面選用ZY 10800/28/63D型掩護式液壓支1.7,老頂級別IV :g=1.8-2),本設計取g=1.8;B為附加阻力系數，架, 支撐高度2.8 m-6.3 m,工作阻力10 800 kN,推移行程0.865B=1.6;a為煤層傾角,取a=2°。m,支架中心距1.75 m,支護強度1.1 MPa~1.14 MPa,對底板比壓則:3-1煤支護強度為:2.48 MPa~2.74 MPa;2-1煤工作面選用ZY2800/10/23型液壓支q=5.8x2.4x1.8x1.6x102/( 1.4-1 )eos2*=1.00(MPa)架,支架形式為掩護式,支撐高度1.0 m-2.3 m,工作阻力2 8002-1煤支護強度為:kN,推移行程0.865 m,支架中心距1.5 m,初撐力2 533 kN,對底q=1.6x2.4x1.8x1.6x10-/(1.4-1 )cos2°=0.28(MPa)板比壓1.70 MPa。3.4.2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:采煤機實(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F=SqS=A(L+c)作和成組操作功能,移架時(shí)長(cháng)低于10 s。支架采用整體頂梁鋼式中:A為支架中心距,3-1煤A=1.75 m,2-1煤A=1.50 m;性結構。L為支架頂梁長(cháng),3-1煤L=4.5 m,2-1煤L=4.0 m;e為梁端距,c=4結論0.2 m~0.35 m,取c=0.3 m。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ZY 10800/Ss-=A(L+c )=1.75x(4.5+0.3)=8.4 m228/63D型掩護式液壓支架,2-1煤綜采工作面選用ZY2800/10/2-1煤支架初撐力:23型液壓支架。Sx-=A(L+c )=1.50x(4.0+0.3)=6.45 m23-1煤工作阻力:作者簡(jiǎn)介:郭晉鵬,男,1984年出生,2007年畢業(yè)于長(cháng)治職業(yè)Fr=Sq=8.4x1.00=8.400 MN=8 400 kN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))山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHINOLOCY2012年第27卷 第6期要是由于水煤漿在較高線(xiàn)速下(約30 m/s)對金屬材質(zhì)的沖刷廣表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,水字號裝置名稱(chēng)主要功能煤漿氣化爐的維修費用高。1壓縮裝置將合成氣和循環(huán)氣壓力升至氨合成壓力1.1.3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)序號名稱(chēng)6.5萬(wàn)m'/h空分2x4萬(wàn)m'h空分1.2.1 優(yōu)點(diǎn)小時(shí)用量噸氨消耗 I小時(shí)用量I噸氨消耗煤粉氣化為高溫煤氣化,高效節能,其碳轉化率高(≥9%0)、8.8 MPa蒸汽ht{121.61.50472202.722 4冷煤氣效率高(≥>82%),其有效氣成分高(≥90% );其煤種的適1 3.8 MPa滿(mǎn)汽幾420.5207| 1.0 MPa蒸汽h0.02320.099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2電kWh5616.94951 34016.587國產(chǎn)化。3循環(huán)水h15 720194.58619 743244.361.2.2 缺點(diǎn)3.2氣化裝置消耗需將煤麝碎至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5氣化裝置消耗表沒(méi)有形成比較成熟的操作經(jīng)驗。煤粉妒氣化水煤漿氣化1.2.3 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/109.31.353120.9 1.4965 ，水冷壁燒嘴、安全及環(huán)?？刂蒲b置等。2|電kWh7009 86.76 67669 83.757我們以年產(chǎn)60萬(wàn)l合成氨為例,在核算各項費用時(shí),不僅要氧耗/m'63000 709.370000 863.05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3515 43.501 3122.3 T 38.6466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6脫鹽水h1031.27374.40.920 5成本及整體人T.成本。新鮮水At37.40.4633 400.496 I為了便于比較，我們折算為噸氨為基準進(jìn)行比較。水煤漿添加劑Ag432.75.35672主要裝置絮凝劑Akg0.712[ 0.0088 0.990.01232.1 煤氣化裝置分散劑Akg47370.5863 33.950.4203煤氣化裝置見(jiàn)表1。輸煤C0/27.23 0.337 0復1煤氣化裝置4.8 MPa蒸汽h8.60.10667.0 MPa蒸汽h3.0 0.036 9煤氣化裝置l 將煤炭轉化為粗合成氣，回收余熱,副產(chǎn)蒸汽2.5 MPa蒸汽h1590.1968備煤裝置為氣化爐提供合格原料煤0.5 MPa蒸汽h150.1865空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)m2 366745.14 |煤氣水處理裝置處理氣化后的煤氣水中含有的焦油、油、氨、酶、3.3 變換裝置消耗每有害物變換裝置消耗見(jiàn)表6。2.2煤氣凈化裝置煤氣凈化裝置見(jiàn)表2。表6變換裝置消耗表序號I表2 煤氣凈化裝置小時(shí)用量噸氨消耗 I 小時(shí)用量噸氨消耗煤粉爐氣化L 1 CO變換裝置將粗煤氣中的部分co轉化為氫氣561.56007.42722酸性氣體脫除裝置 將變換氣中Co,全部脫除.并脫除硫化物脫鹽水ht271.5703 1842.277 6電/kWh322.827 1483.6 5.986硫回收裝置將酸性氣休脫除工序的富 HS氣體轉化為副產(chǎn)3.8 MPa蒸汽小54_0.668 3吸收制冷裝置為酸性氣體脫除I序提供冷量2.5 MPa蒸汽兒24.350.30142.3 氛合成裝置1.5 MPa蒸汽A15.9_0.1968氨合成裝置見(jiàn)表3。0.5 MPa蒸汽N 49.40.610987.1_1.07835加熱脫鹽水幾 加熱470 5.080973各裝置消耗 ..6工催化劑/m’ 343年) 0.000205 16.6kg t 0.205kg3.1空分裝置消耗7吸附劑/m’24(1年) .00041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3.4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。序煤粉爐氣化水煤漿氣化名稱(chēng)單價(jià)1元表7凈化裝置消耗表消耗成本1元消耗成本1元煤粉爐氣化水煤漿氣化1煤h7601.353 |1 028.28 1.4965 1 137.34電AkWh0.6| 126.566 75.94 132.322| 79.39小時(shí)用量噸氨消耗小時(shí)用量噸氨消耗8.8 MPa蒸汽h60| 1.5047| 240.75 2.7224 435.581|甲醇消耗 kg6(0.742 1400.496 15.1 MPa蒸汽h130 0.1066 13.862 |0.s MPa蒸汽It19.30.23880.18663.8 MPa蒸汽h302.2280.061.05| 136.45I 1.5 MPa蒸汽h5.0.070523.60.04457 MPa蒸汽At130-4.8循環(huán)水/90011.13977509.282 43 2.5 MPa蒸汽h00 0.4828 -48.28脫鹽水16.3.00.03691.5 MPa蒸汽h700.0705 4.94 -0.1523 -10.662928.836.244210025.9921MPa蒸汽h0| 0.0232| 1.62 .0.099 6.93冷量kW80.46255 30065.60.5 MPa蒸汽h50 _ -0.1856 -9.28 -0.891 7| -44.593.8 MPa蒸汽h| 20.7260.256316.90.20913.8 MPa蒸汽(飽和心_ 105-0.6683 -70.17循環(huán)水1208525.805 41 70021.0412合計t489.67448.74液氮洗4循環(huán)水h0.15 363.8412| 54.58 385.6469 57.85循環(huán)水/t50.619 1|5新鮮水h0.4633 2.32| 0.4961| 2.482.5 MPa蒸汽幾1.250.0154脫鹽水1t0| 2.9253| 29.25 3.235| 32.35吸附劑/kg1.389 60.017 20.0172加熱脫鹽水 ht- 5.8097 -46.488水煤漿添加劑Akg 2.35.3567 12.323.5合成 氣壓縮機消耗催化劑/(m/kg) 60(元 /m)0.00021| 14.76 0.205| 24.6合成氣壓縮機消耗見(jiàn)表8。吸附劑/m'60000 0.00004 2.46表8合成氣壓縮機消耗表燃料氣/m'0.245.19.02序號12甲醇kg3 0.7421| 2.23 0.4961 1.49噸氨消耗|小時(shí)用量噸氨消耗13分子篩/kg0| 0.0172| 0.344 0.0172| 0.344656381.241 5500061.889514總計1 662.371 796.93.8 MPa蒸汽1|881.086567.10.84054成本比較作者簡(jiǎn)介:孟晉斌，男,1973年出生,1996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1 796.9-1 662.4=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- -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 modem coal chemical enterprises, the selection of gasification furmaces is vital to reduce energy consumption. Acomparison between the costs of the pulverized coal gasification and the coal-waler slurry gasification is carried out, which may be of refer-ential guidance for the furmace selection.KEYWORDS: pulverized coal gasifier, coal -water slumy gasifier, cost comparison