水煤浆添加剂用量优化调整



水煤浆添加剂用量优化调整

何晓方孙少文

(万华化学〔宁波〕有限公司315812)

随着煤气化装置的稳定运行，节能降耗、精益生产成为各家企业的必然选择。万华化学(宁波)有限公司(以下简称万华化学公司)在不同的水煤浆浓度下，对水煤浆添加剂的控制比例进行了一定的探讨研究，摸索出不同条件下最佳添加剂加入量，对降低运营成本、提高员工的成本意识的意义重大。

1 基本情况介绍

本次试验用煤为神华的神优2号煤，其原煤分析数据为：灰熔点1 124 ℃，挥发分(空干基) 32.25%，w(全水分) 16.20%，w(固定碳) 52.76%，w(灰分) 7.05%(空干基)，w(水分) 7.94%(空干基)，低位发热量23.65 MJ/kg。元素分析(物质的量比)：氯 0.010 3%，硫 0.44%，氢4.17%。

水煤浆的粒度分布好坏对黏度影响比较大。在保证负荷一定的情况下，由于测试时间较短，近似认为水煤浆的粒度分析是一致的。试验前、中、后的水煤浆粒度分布情况见表1。

表1试验前、中、后的水煤浆粒度分布情况

项 目粒度分布/%(质量分数)<2.360mm<1.400mm<0.420mm<0.147mm<0.075mm<0.044mm试验前2014-09-10T08:01:07100.0099.9693.6766.1547.3837.97试验中2014-09-15T08:01:17100.0099.9392.4965.2846.0637.31试验后2014-09-18T08:01:0999.9999.8788.3860.6542.4334.00

万华化学公司所使用的添加剂是南京某公司生产的阴离子型水煤浆添加剂，原液浓度为40%(质量分数，下同)左右，在现场调配至5%～10%的浓度后进行添加。

2 试验方案及注意事项

2.1试验方案

(1)先保持水煤浆浓度不变，调整不同的添加剂加入量。记录水煤浆分析指标，查看水煤浆的现场流动性情况。根据试验数据及运行经验，水煤浆的黏度控制在(1 000±200) mPa·s，若是超过该范围或现场玻璃杯取样有分层等情况，水煤浆视为不合格。

(2)现场玻璃杯取样，采取目测法定性观察水煤浆流动性指标，分为A，B，C和D 4个等级，每个等级的划分如下：A级——稀流体，流动连续，平滑不间断；B级——稠流体，流动较连续，流体表面不光滑；C级——借助外力才能较好地流动；D级——泥状，不成浆，不能流动；并以“+”、“-”号表示等级间更细微的区别。

(3)找出某水煤浆浓度下最低添加剂添加量之后，将该水煤浆浓度在原基础上提高0.5%并且稳定运行2 h之后，根据分析数据调整水煤浆添加剂添加量。

(4)重复上一个步骤，找出水煤浆浓度在61.0%～63.5%(质量分数)时的最佳水煤浆添加剂添加量。

2.2注意事项

整个测试过程中保持煤种不变，使用同一台磨机进行测试，测试的负荷尽量保持不变，保证水煤浆的粒度分布一致。

添加剂的加入量和比例按照以下公式计算：

3 试验过程

3.1添加剂添加比例由0.25%降至0.20%

试验自2014年9月11日00:00开始，在维持水煤浆浓度在61.5%～62.0%不变的前提下，添加剂添加比例由原来的0.25%降低至0.20%。至9月11日20:00，各项指标无异常，水煤浆黏度控制在(1 000±200) mPa·s，现场水煤浆流动性为A级。添加剂添加比例由0.25%降低至0.20%试验结果见表2。

表2添加剂添加比例由0.25%降低至0.20%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-102014-09-1100:009.301.480.2447.6261.5103604:009.301.500.2546.8861.8106408:009.301.550.2547.8261.8109412:009.301.600.2648.1661.2102016:009.301.530.2646.3061.1112020:008.101.580.2347.5462.1101800:008.101.390.2047.3962.099004:008.101.330.1947.3360.798408:008.101.310.1848.6161.492612:008.101.460.2146.9961.8108216:008.101.340.1948.1261.984820:008.101.340.1948.5761.6840

3.2添加剂添加比例由0.20%降至0.15%

保持水煤浆浓度在61.5%～62.0%不变的前提下，继续降低添加剂添加比例，由0.20%降至0.15%，各项指标保持稳定，黏度控制在1 000～1 200 mPa·s，现场水煤浆流动性为A级。添加剂添加比例由0.20%降至0.15%试验结果见表3。

表3添加剂添加比例由0.20%降至0.15%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-122014-09-1300:006.201.340.1547.5761.796304:006.201.340.1547.1861.2103808:006.201.370.1548.0261.6102412:006.201.290.1545.9461.7107416:006.201.340.1547.6261.5113520:006.201.350.1448.7561.1108222:006.201.310.1448.9461.2101300:006.201.330.1547.3761.7120502:006.201.280.1448.2660.8103804:006.201.240.1348.4361.2107906:006.201.340.1448.1861.687608:006.201.350.1547.1461.31140

3.3添加剂添加比例由0.15%降至0.10%

保持水煤浆浓度在61.5%～62.0%不变的前提下，再继续降低添加剂添加比例，由0.15%降低至0.10%左右。添加剂添加比例由0.15%降至0.10%试验结果见表4。

添加剂添加比例降至0.10%左右后，水煤浆黏度超过了1 200 mPa·s，现场水煤浆流动性变差，在B+级至B级。

3.4添加剂添加比例恢复至0.15%

为了确保装置稳定运行，在保持水煤浆浓度为61.5%～62.0%不变的前提下，提高添加剂添加比例至0.15%，使黏度恢复至正常范围内，现场水煤浆流动性恢复到正常状态(A级)。添加剂添加比例恢复至0.15%试验结果见表5。

表4添加剂添加比例由0.15%降至0.10%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-1310:006.200.850.0948.363.0121012:006.200.880.0948.561.2127914:006.200.830.0947.561.9130716:006.200.810.0949.261.31322

表5添加剂添加比例恢复至0.15%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-1318:006.201.350.1548.663.084820:006.201.430.1547.261.2112222:006.201.290.1548.361.91116

3.5水煤浆浓度提高至62.0%～62.5%

在维持添加剂添加比例0.15%不变的前提下，适当提高水煤浆浓度至62.0%～62.5%，试验结果见表6。

表6水煤浆浓度提高至62.0%～62.5%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-1400:006.201.350.1448.462.5126004:006.201.400.1549.562.4123008:006.201.360.1449.162.0125012:006.201.430.1550.362.51354

提高水煤浆浓度至62.0%～62.5%后，水煤浆黏度超过了1 200 mPa·s，现场水煤浆流动性为B+级。

3.6添加剂添加比例由0.15%调整至0.20%

为了保证系统的稳定性，及时调整了添加剂添加比例至0.20%，水煤浆黏度等指标又恢复正常，现场水煤浆流动性为A-。添加剂添加比例由0.15%调整至0.20%试验结果见表7。

表7添加剂添加比例由0.15%调整至0.20%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-142014-09-1516:006.201.790.1949.461.7108220:006.201.900.2147.262.896400:006.201.990.2345.462.5112004:006.201.740.1947.162.1118008:006.201.800.1950.361.9142811:006.201.900.1952.661.6111012:006.201.830.1951.261.41052

3.7水煤浆浓度提高至63.5%

维持添加剂添加比例在0.20%不变，继续提高水煤浆浓度至63.5%,试验结果见表8。

水煤浆浓度提高至63.5%后，水煤浆黏度波动偏大，现场水煤浆流动性明显变差(B-级降至B级)。

表8水煤浆浓度提升至63.5%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-152014-09-1616:006.502.070.2250.2362.00119320:006.501.930.2247.3862.90130600:006.501.760.2048.6762.80125804:006.501.940.2149.1963.80128208:006.501.960.2151.4263.80132711:006.501.890.2150.0063.40125312:005.801.970.2047.5462.50119816:005.802.030.2048.9563.40133920:005.801.940.1949.8963.201281

3.8添加剂添加比例提高至0.25%

维持水煤浆浓度在63.5%不变，添加剂添加比例提高至0.25%，试验结果见表9。

水煤浆添加剂添加比例提高至0.25%后，水煤浆黏度及各项指标又恢复正常，现场水煤浆流动性为A-。

表9添加剂添加比例提高至0.25%试验结果

取样时间添加剂浓度/%加入量/t比例/%磨机负荷/(t·h-1)水煤浆浓度/%水煤浆黏度/(mPa·s)2014-09-172014-09-1800:005.802.460.2548.4762.776404:005.802.620.2548.7564.196908:005.802.540.2449.2363.183612:005.802.390.2450.2463.396016:005.802.490.2448.0763.6108620:005.802.410.2449.5563.2107900:005.802.380.2448.9363.6111104:005.802.520.2447.7963.5108508:006.102.550.2648.7763.6972

通过观察现场的水煤浆流动性及比较黏度数据，认为在该水煤浆浓度下，添加剂的用量比较合适。

4 试验结论

从当前的水煤浆分析数据和各项指标来分析，可以得出不同水煤浆浓度对应的最佳添加剂添加比例。水煤浆浓度与最低的添加剂添加比例关系见表10。

表10水煤浆浓度与最低的添加剂添加比例关系

水煤浆浓度/%添加剂添加比例/%61.5～62.00.1562.0～63.00.2063.0～63.50.25

万华化学公司日投煤量2 400 t，平均吨干基煤的添加剂添加比例为0.25%左右。通过试验得出，在同样的水煤浆浓度下，水煤浆添加剂添加比例能减少0.10%。按40%浓度的添加剂原液市场价2 000元计算，全年能节约水煤浆添加剂费用300万元以上。

由于煤种和添加剂具体的成分不一样，水煤浆的粒度分布也不尽相同，万华化学公司的试验数据可能与实际的数据有一定差别，但是仍然可以作为一个趋势参考。

下一步将针对不同的煤种进行添加剂添加比例的数据分析和研究，保证在水煤浆稳定性和流动性的前提下，找出各个煤种最低的添加剂添加比例，并对不同煤种的最佳的粒度分布情况进行研究和分析。

(收到修改稿日期2015- 09- 22)