裴双
（山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司，山西 稷山043200）
［摘 要］ 水煤浆气化技术作为适宜于大规模煤化工生产的气流床气化技术的一种，在我国应用较多，但随着国内水煤浆气化用煤逐步向低阶煤过渡，水煤浆气化工艺存在的制浆用煤选择范围窄、工艺缺乏创新及专用设备少等制约其发展的问题愈发显现出来。为此，山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司联合中煤科工清洁能源股份有限公司开展了水煤浆提浓技术的研发，并在现有气化装置上实施了水煤浆提浓技术改造。实际应用情况表明，水煤浆提浓改造项目投运后，在投煤量不变的情况下，水煤浆浓度提高约4.09个百分点，吨氨煤耗降低约0.05 t，有效气（CO+H2）含量提高约2.21个百分点，有效气产量增加约2 214 m3/h，年增产合成氨约7 770 t，经济效益非常显著。
［关键词］ 水煤浆气化；制浆工艺及装备；水煤浆提浓；三峰级配；气化效率；经济效益
［中图分类号］ TQ546.1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）01-0016-03
1 水煤浆提浓改造项目实施背景
我国以煤为主的能源结构决定了必须大力发展煤化工产业。煤气化技术作为现代煤化工装置的龙头，决定了煤化工项目的先进性、经济性、环保性以及煤的转化率。目前，我国应用的煤气化技术较多，但从技术先进性、成熟度和单炉生产能力来看，适宜于大型煤化工装置的以气流床气化技术为主。
水煤浆气化作为气流床气化技术的一种，由于国内大量引进并进行了多年的消化吸收，如今水煤浆气化技术在中国已有大量成功应用的案例。从最初引进的Texaco水煤浆气化（GE水煤浆气化）工艺，到现在国内自行开发的多元料浆气化工艺、多喷嘴水煤浆气化工艺等，都在大大小小的煤化工企业气化装置中取得成功应用。据统计，截至2017年年底，我国水煤浆气化炉投产量超过300 台。目前，水煤浆气化技术在我国的应用仍处在一个迅速发展的阶段，但尚存在以下问题亟需解决。
（1）制浆用煤选择范围窄。国内水煤浆气化用煤逐步向低阶煤过渡，但低阶煤成浆性较差，采用传统工艺无法制备出高浓度以及流动性、稳定性好的气化用水煤浆，制约了水煤浆气化工艺技术的发展。
（2）工艺缺乏创新，专用设备少。现有水煤浆气化工艺均采用棒磨机制浆，不适用于低阶煤制备高浓度水煤浆，且制浆设备单线规模小（＜500 kt/a），不能满足以水煤浆气化为龙头的产业化发展的需要。
上述我国水煤浆气化工艺技术发展中的瓶颈问题，解决这些问题的关键在于必须开发制浆新工艺、新装备和适配性好的高效添加剂。制浆工艺和装备是水煤浆气化工艺技术的核心之一，完善的制浆工艺和装备对于提高水煤浆质量和降低制浆成本起着至关重要的作用。因此，近年来符合市场需求的制浆浓度高、煤种适应性宽、效率高、能耗更低的水煤浆制浆新工艺逐渐被研发出来，将来势必取代能耗高、效率低的常规棒磨机制浆工艺。
山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司（简称阳煤泉稷公司）水煤浆提浓改造项目就是在我国水煤浆制浆煤源向低阶煤过渡的发展形势下提出的，旨在开发适宜低阶煤的提浓制浆工艺和关键设备，以拓宽水煤浆制浆煤种的选择范围，降低制浆能耗，提高水煤浆气化工艺的气化效率和经济性，促进煤炭的高效、清洁利用，为我国水煤浆制备技术的进步和水煤浆气化技术的健康发展做出贡献。
水煤浆提浓改造项目为阳煤泉稷公司和中煤科工清洁能源股份有限公司联合完成的科研项目。项目前期的理论及基础试验研究、工艺开发、设备研制和系统集成由中煤科工清洁能源股份有限公司承担并完成；项目后期的工程建设、工艺设备调试及气化指标考核主要由阳煤泉稷公司负责完成。
阳煤泉稷公司“稷山焦炉气综合利用生产尿素联产LNG转型升级项目”，设计产能为300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素，联产65 kt/a LNG（简称“30·52”项目），是全国单套产能最大的焦炉气综合利用项目。项目建设期间，受焦炭市场萎缩的影响，所在园区原来拟建的部分焦化项目迟迟未能落地，如此一来，“30·52”项目生产所需焦炉气无法保障，迫不得已，公司又上了2台4.0 MPa水煤浆水冷壁气化炉（晋华炉），2台气化炉全开，单台炉设计投煤量为750 t/d，单台炉设计最大有效气（CO+H2）产量为50 000 m3/h，气化装置设计有效气（CO+H2）产量为80 000 m3/h。其煤浆制备系统设有2台φ3 300 mm×5 800 mm棒磨机（2台全开），干煤处理量为2×46 t/h；若采用单磨机制浆工艺，煤浆粒度级配不尽合理，水煤浆浓度偏低，制得的水煤浆流动性、稳定性和雾化性能较差，不仅降低了气化效率，气化装置煤耗和氧耗也偏高，而且会加剧气化炉喷嘴的磨损，增加气化炉的停车次数与运行成本。因此，为降本增效、扩大产能，阳煤泉稷公司决定实施水煤浆提浓改造。
2 水煤浆提浓对气化反应的影响
更多内容详见《中氮肥》2019年第1期