孙友文1，王玮1，孙岩2，郑玉鹏2，张东旭1，李家栋1，韩德湖2，陈泽明1
（1. 兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830000；2. 兖矿新疆能化有限公司，新疆 乌鲁木齐830000）
［摘 要］兖矿新疆煤化工有限公司600 kt/a醇氨联产项目于2012年9月建成投产，其气化装置采用多喷嘴水煤浆加压气化工艺， 2015年下半年以来通过精准筛选锁定几种气化用准东煤及掺配其他矿区煤种并进行优化改进等，实现了气化炉的稳定运行，但用煤成本有所上升。为开拓新煤种及充分发挥企业内部协同作用，于2021年2月开始逐步试烧（掺烧）同属兖矿新疆能化有限公司子公司的硫磺沟煤矿的原料煤。简介硫磺沟煤试烧技术路线，详细介绍硫磺沟煤试烧情况以及形成的工业化成果。目前，兖新煤化气化装置已实现硫磺沟煤的常态化稳定掺烧，总体掺烧比例在50%以上、最大掺烧比例达72%，气化炉运行稳定，粗煤气产量及有效气含量、甲醇与合成氨产量均可保证。接下来将继续摸索加大硫磺沟煤的掺烧比例，以提高企业的经济效益。
［关键词］多喷嘴水煤浆加压气化炉；硫磺沟煤；试烧情况；掺烧配比；注意事项；工业化成果
［中图分类号］TQ546.1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）03-0016-04
0 引 言
兖矿新疆煤化工有限公司（简称兖新煤化）600 kt/a醇氨联产项目（300 kt/a甲醇、300 kt/a液氨、520 kt/a尿素）于2012年9月建成投产，其气化装置配置3台多喷嘴水煤浆加压气化炉（两开一备），气化炉设计操作压力6.5 MPa、操作温度1 200～1 300 ℃，单台气化炉设计投煤量1 500 t/d、粗煤气产量170 km3/h，粗煤气中有效气（H2+CO）含量80%以上。兖新煤化气化装置原设计以属地周边煤为原料，投运初期，受原料煤煤质波动大（气化用煤经常变更矿点）以及操作经验欠缺等方面因素的影响，气化炉经常出现渣口堵塞、下降管烧穿、炉壁超温等问题，导致气化装置故障率高、运行周期短、开/停车频繁，严重影响了企业的效益。2015年下半年以来，兖新煤化加大了选煤力度，通过精准筛选锁定几种气化用准东煤以及掺配其他矿区煤种，并不断优化工艺操作、提升运行维护水平、总结生产经验、积极进行优化改进，实现了气化炉的稳定运行，但用煤成本有所上升。
近年来，兖新煤化气化用原料煤主要有黑山煤、北山煤、牧场煤、榆树沟煤、砂墩子煤、北塔山煤、红沙泉煤、准东煤等，气化用原料煤实际消耗约1 000 kt/a，每年需外购大量原料煤，依赖固定煤矿供煤（主力煤为牧场煤及北山煤、黑山煤），由于运输成本及煤炭价格逐年上涨，影响企业的效益，亟需开拓新的煤种以降低生产成本。为开拓新煤种及充分发挥企业内部（兖矿集团内）协同作用，开始逐步试烧（掺烧）硫磺沟煤，形成一定的配比数据，为硫磺沟煤的规模化使用尤其是在多喷嘴水煤浆加压气化炉上的使用提供数据支持。
硫磺沟煤矿位于新疆乌鲁木齐市西北头屯河西侧，属准南煤田，矿井资源储量2.88×108 t，可采储量1.28×108 t，矿井采用斜井多水平开拓和综采放顶煤技术，于2013年开始实施技改，经过多次扩产改造，目前其煤炭产能已达1 500 kt/a。硫磺沟煤矿和兖新煤化均隶属于兖矿新疆能化有限公司（简称兖新能化），两者在煤炭供应和煤炭资源消化上可实现互补，为合理调配资源，改善两者之间的协同关系，在兖新能化的主导下，兖新煤化于2021年2月开始将硫磺沟煤作为气化新煤种进行掺烧，通过不断的优化掺烧配比，逐步加大了硫磺沟煤的用量，积累了大量的关于硫磺沟煤与其他煤种的掺烧数据及配比，取得了一定的成效。以下对有关情况作一介绍。
1 硫磺沟煤试烧技术路线
采集气化用硫磺沟煤样→建立煤质分析及灰分、灰熔融特性（灰熔点）等数据库→依据煤灰成分分析数据进行粘温特性预测→依据煤灰粘温特性预测进行煤种调配并提出硫磺沟煤样调配方案→依据原料煤成浆性对调配方案进行初选→测试调配后的硫磺沟煤样之粘温特性→优选出硫磺沟煤样调配方案→工业化试烧及应用。
2 硫磺沟煤试烧情况
2.1 第一阶段——建立硫磺沟煤工业分析数据库
兖新煤化完成硫磺沟煤与北山煤、牧场煤、黑山煤、白塔山煤、准东煤等煤种及相关配煤的水分、灰分、灰熔点分析及粘温曲线、成浆性试验等，建立了较为完善的数据库。其中，黑山煤全水、内水低，热值高，但灰熔点不稳定，且价格较高；北山煤全水低、热值低、氯离子含量高，但价格便宜，掺烧会加大设备腐蚀及外排气化废水处理难度；牧场煤全水、内水相对较高，但灰熔点、灰分相对稳定，成浆性好；准东煤灰熔点偏高且波动较大，煤灰中碱金属含量较高，成浆性较差；北塔山煤具有矿区西南边缘和东部断层一带灰分高、发热量低，硫分矿区中间低、四周高，以及灰分波动大等特征。当前，兖新煤化以牧场煤为主力煤，黑山煤、北山煤实现常态化掺烧。
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