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[摘要]GE水煤漿工藝主要采用煙煤為原料，但是貴州主產(chǎn)無(wú)煙煤。GE水煤漿裝置如果需要采用貴州本地煤，就需要進(jìn)行煙煤和無(wú)煙煤配煤試驗(yàn)。通過采用多種煙煤與無(wú)煙煤配比的工程試驗(yàn)，分析各種配煤對(duì)生產(chǎn)工藝和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響，并擬合曲線，建立煤炭?jī)r(jià)格與最佳經(jīng)濟(jì)配比的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)行煤炭?jī)r(jià)格，計(jì)算出最佳經(jīng)濟(jì)配比。

[關(guān)鍵詞]GE水煤漿；配煤；技術(shù)經(jīng)濟(jì)；研究

貴州赤天化桐梓化工有限公司設(shè)計(jì)年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨、30萬(wàn)噸甲醇和52萬(wàn)噸尿素。氣化裝置采用GE公司水煤漿氣化工藝技術(shù)，配置3臺(tái)氣化爐，每臺(tái)設(shè)計(jì)煤漿量為62m3/h，最大煤漿量為72m3/h。根據(jù)GE水煤漿工藝技術(shù)特點(diǎn)，煤炭原料主要以低灰分、高揮發(fā)分的煙煤為主。但是，由于該項(xiàng)目地處貴州省桐梓縣，而當(dāng)?shù)刂饕a(chǎn)高灰分、低揮發(fā)分的無(wú)煙煤。雖然煙煤對(duì)GE水煤漿工藝具有良好的適應(yīng)性，但是產(chǎn)地主要分布在西北一帶，運(yùn)輸路途遙遠(yuǎn)，價(jià)格相對(duì)較高。而桐梓本地煤雖然運(yùn)輸路途近，價(jià)格相對(duì)較低，但是對(duì)GE水煤漿的適應(yīng)性差，碳轉(zhuǎn)化率低。因此，研究GE水煤漿工藝配煤的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，即通過工程技術(shù)試驗(yàn)，尋找配煤技術(shù)經(jīng)濟(jì)性規(guī)律，建立數(shù)學(xué)模型，研究煤炭?jī)r(jià)格變化與最佳經(jīng)濟(jì)性配比的數(shù)學(xué)關(guān)系。

1配煤試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)方案

1.1.1試驗(yàn)對(duì)象和范圍

以氣化爐作為研究對(duì)象，通過研究桐梓本地煤和北方煙煤的5種配比分別對(duì)公司產(chǎn)品煤耗、產(chǎn)品煤成本、產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)效益的影響，推導(dǎo)最佳配煤比及計(jì)算方法，確定某種煤價(jià)條件下的最佳配比。

1.1.2數(shù)據(jù)收集、計(jì)算和分析

根據(jù)GE水煤漿工藝特點(diǎn)，在穩(wěn)定煤倉(cāng)和煤漿槽料位前提下(控制在70%~80%)，主要對(duì)氣化爐煤倉(cāng)進(jìn)口原料煤量、煤質(zhì)及煤漿的組分，氣化爐產(chǎn)水煤氣的氣量和組分，排出的粗細(xì)渣量和組分，合成氨和粗甲醇產(chǎn)量、碳洗塔出口水煤氣溫度和壓力等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。通過上述采集數(shù)據(jù)，計(jì)算有效氣量，粗甲醇折算氨產(chǎn)品計(jì)算噸氨煤耗，千方有效氣煤耗，千方有效氣耗氧，產(chǎn)渣率和碳轉(zhuǎn)化率。通過采集和計(jì)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合煤質(zhì)變化，分析造成差異的主要原因。

1.1.3配煤精準(zhǔn)度管理

校驗(yàn)頻率由每月1次改為每周1次，精準(zhǔn)度要達(dá)到千分之三。自動(dòng)采樣器每隔30分鐘進(jìn)行取樣1次，并將一個(gè)班的樣進(jìn)行混合均勻后，再進(jìn)行分析，避免了以往隨機(jī)取樣造成樣品代表性差的問題。將煤場(chǎng)各種煤進(jìn)行了標(biāo)識(shí)和分類管理，提高配煤人員操作的準(zhǔn)確性，安排專職人員日常到煤場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督管理，檢查物料部配煤臺(tái)帳，精確到各煤種的每班配量，每周五定時(shí)對(duì)各種煤進(jìn)行盤庫(kù)。

1.2數(shù)據(jù)收集、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算

2016年5月25日——2016年6月24日，共采集了本地?zé)o煙煤和北方煙煤的配煤比(質(zhì)量比)分別為7︰3、6︰4、5︰5、4︰6和3︰7五種數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，作了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和對(duì)比。

1.3主要數(shù)據(jù)分析

1.3.1耗煤量分析

根據(jù)圖1，除配煤比為5︰5以外，噸氨煤耗隨桐梓本地煤占比增大與增加，且大多數(shù)點(diǎn)都在擬合的直線上下。雖然各種配比的轉(zhuǎn)化率相差不大，但是實(shí)際獲得水煤氣中CO、H2量相差較大。北方煙煤中揮發(fā)分含量較無(wú)煙煤高20%左右，揮發(fā)分中主要含各種烷烴和芳香烴，碳活性較好。北方煙煤占比越高，有效氣中CO、H2占比越高。桐梓本地?zé)o煙煤與北方煙煤的配比越高，煤耗越高。當(dāng)桐梓煤與北方煙煤比值為7︰3時(shí)，噸氨耗煤和千方有效氣耗煤分別比桐梓煤與北方煙煤比值為3︰7時(shí)的高6.81%和8.17%。當(dāng)配比為5︰5時(shí)，由于煤漿濃度和揮發(fā)分含量達(dá)到一個(gè)較為理想的中間值，因此兼顧了北方煤和桐梓本地煤的優(yōu)點(diǎn)，噸產(chǎn)品耗煤和有效氣耗煤達(dá)到一個(gè)較低值。

1.3.2產(chǎn)渣率分析、耗氧量、碳轉(zhuǎn)化率和熱值分析

通過幾組數(shù)據(jù)對(duì)比分析，各種配比產(chǎn)渣量隨著桐梓本地煤占比升高而增大，這與桐梓本地煤灰分較高相關(guān)。桐梓本地煤比例越高，有效氣的耗氧量越高，增大了空分運(yùn)行成本。根據(jù)數(shù)據(jù)表，當(dāng)桐梓煤與北方煙煤比值為7︰3時(shí)，千方有效氣耗氧分比桐梓煤與北方煙煤比值為3︰7時(shí)的高4.96%，即千方有效氣多耗高壓蒸汽0.05噸。以渣為計(jì)算依據(jù)，各種配比碳轉(zhuǎn)化率相差很小，氣化溫度達(dá)到1350℃及以上溫度時(shí)，煤中碳轉(zhuǎn)化率均接近化學(xué)平衡。但是粗渣中殘?zhí)际苊悍N影響較大，尤其是桐梓本地煤占比越高，粗渣殘?zhí)荚礁摺１狈綗熋罕壤礁撸旌厦旱臒嶂翟降停饕蚴腔旌厦褐泄潭ㄌ己枯^低。例如，收到基固定碳在桐梓煤與北方煤比例為7︰3時(shí)，比在桐梓煤與北方煤比例為3︰7時(shí)高3.5%。

1.3.3產(chǎn)硫量分析

桐梓本地煤與北方煙煤比值越大，混合后煤中總硫含量越高，因此，當(dāng)桐梓煤與北方煙煤比值為7︰3時(shí)，煤中硫含量比桐梓煤與北方煙煤比值為3︰7時(shí)的高85%，即增加450m3/h硫化氫氣體，每天可增大硫磺產(chǎn)量15.5噸。

2技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.1工藝最低消耗分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)桐梓本地煤：北方煙煤比例為3:7和5︰5時(shí)，噸產(chǎn)品耗入爐煤消耗最低，分別為1.422t/t和1.435t/t，有效氣耗煤分別為0.674t/km3和0.702t/km3。

2.2現(xiàn)行煤價(jià)的成本分析

根據(jù)各種配比下噸氨和有效氣的消耗數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)前北方煙煤、桐梓本地煤的采購(gòu)煤價(jià)和蒸汽價(jià)格(桐梓本地煤與北方煙煤采購(gòu)均價(jià)分別為460元/噸和650元/噸，高壓蒸汽價(jià)格為120元/噸)，編制了噸氨耗煤和有效氣耗煤的成本表。

2.3配比與煤價(jià)的關(guān)系式推導(dǎo)

2.3.1擬合直線

利用噸氨煤耗與配比擬合一條直線，如圖1直線，根據(jù)上述氨煤耗和配比數(shù)據(jù)，計(jì)算方程式系數(shù)：a=0.058，b=1.392即得方程式：y=0.058x+1.392(1≥x≥0)式中y為噸氨煤耗，x為桐梓本地煤占入爐煤的比率。

2.4經(jīng)濟(jì)效益與配比的關(guān)系

根據(jù)產(chǎn)品價(jià)格、不同配比產(chǎn)量和消耗的關(guān)系建立經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系式。因?yàn)楹铣砂鄙婕跋脑牧陷^多，本次只以噸氨耗煤計(jì)入消耗成本。具體關(guān)系式推導(dǎo)如下：效益=收入-消耗=產(chǎn)量×[產(chǎn)品單價(jià)-煤耗成本]根據(jù)各種配比的煤耗成本，可以計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益。從最大經(jīng)濟(jì)效益中選擇最大效益對(duì)應(yīng)的配比作為最佳經(jīng)濟(jì)效益配比。通過計(jì)算，根據(jù)現(xiàn)行煤價(jià)和產(chǎn)品液氨銷售價(jià)格，當(dāng)桐梓本地煤與北方煙煤配比為5︰5和6︰4時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益較高。

3結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)及運(yùn)行數(shù)據(jù)，桐梓本地煤與北方煙煤配比越高時(shí)，噸氨消耗、產(chǎn)渣率、水煤氣硫含量、灰分及殘?zhí)驾^高，有效氣產(chǎn)率較低。其中，桐梓本地煤與北方煤比例為3︰7和5︰5，噸產(chǎn)品耗煤較低。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)行煤價(jià)，桐梓本地煤與北方煤比例為7︰3、6︰4和5︰5時(shí)，噸氨耗煤和有效氣煤耗的成本較低。從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看，當(dāng)桐梓本地煤與北方煙煤配比為5︰5和6︰4時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益最高。通過數(shù)學(xué)分析，建立了水煤漿經(jīng)濟(jì)配比與煤耗成本的數(shù)學(xué)關(guān)系式，用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。

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作者：付國(guó) 單位：貴州赤天化桐梓化工有限公司