管输煤浆提浓工艺运行总结.pdf

第46 卷第7 期2023年7 月化工工艺与工程管输煤浆提浓工艺运行总结煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.7Jul.2023陈恒1，邓环宇2（陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司，陕西渭南7 140 0 0）摘要：陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司首批高浓度气化水煤浆输送成功，标志着中浓度管输煤浆提浓至高浓度气化煤浆工艺成功实现工业化和产业化应用。作为中浓度煤浆脱水提浓工艺，运行过程可以借鉴传统的分级研磨煤浆提浓工艺，但在脱水煤水分控制、压滤煤制备煤浆浓度控制、浓缩池操作及后续水处理系统却有其独有的工艺控制要点。现对煤浆提浓运行情况进行总结说明，对后续工艺技术优化、相关规范确立提供借鉴。关键词：水煤浆提浓；管输煤浆；离心煤；压滤煤；优化改造中图分类号：TQ522文献标识码：B文章编号：2 0 9 5-59 7 9（2 0 2 3）0 7-0 140-0 5Summary of the operation of the process from pipe coalslurry thickening to gasification coal slurryChen Heng,Deng Huanyu?(Shaanxi Shenwei Coal Pipeline Transportation Corporation Ltd.,Weinan 714000,China)Abstract:The operation of medium-concentration pipe coal slurry thickening to high-concentration gasification coal slurryprocess was summaried.The success of the first batch of high-concentration gasification coal slurry transportation atShaanxi Shenwei Coal Pipeline Transportation Corporation Ltd.,marks the successful realization of industrialization andindustrial application of medium-concentration pipe coal slurry thickening to high-concentration gasification coal slurryprocess.As a medium-concentration coal slurry dewatering and thickening process,the operation process can learn fromthe traditional graded grinding coal slurry thickening process,but it has its own unique process control points in thedehydration coal moisture control,pressure filtration coal preparation coal slurry concentration control,thickener operationand subsequent water treatment system.The operation of coal slurry thickening were summarized and explained to providereference for subsequent process technology optimization and establishment of relevant specifications.Key words:coal slurry thickening;pipe coal slurry;centrifugal coal filter coal;optimization and modification高至6 5%，输送至陕西陕化煤化工集团有限公司。0引言经过一段时间的运行，在离心煤水分控制、离心机神渭输煤管道全线长7 2 7 km是亚洲第一条、回收率控制、压滤煤制浆浓度控制、细磨机处理量也是世界上输送距离最长的输煤管道，其北起神木调整、添加剂优化加入路径等方面进行了分析与总红柳林煤矿，南至渭南蒲城，纵贯榆林、延安和渭结，形成中浓度管输煤浆提浓的稳定运行方式。南3市16 县区。其华县站建设一套12 0 万t/a的水1管管输煤浆提浓工艺背景和流程煤浆提浓装置及配套水处理设施，主要负责接收上游输送53%的中浓度管输煤浆，通过离心脱水、压滤、细磨、超细磨等工艺处理管输煤浆，并加人水煤浆添加剂、掺配化工废水，最终将煤浆浓度提1.1管输煤浆提浓背景53%浓度煤浆由于具有紊流性、粘度低、磨蚀小、比较稳定的特性，适合进行长距离管道输送。责任编辑：杨超D0I:10.19286/ki.cci.2023.07.036作者简介：陈恒（19 8 7 一），男，陕西蒲城人，工程师。引用格式：陈恒，邓环宇.管输煤浆提浓工艺运行总结J.煤炭与化工，2 0 2 3，46（7）：140-144.140陈恒等：管输煤浆提浓工艺运行总结神渭管运公司为保障7 2 7 km的管道输送安全，控制管输煤浆输送浓度为53%55%。根据实验及输煤管线的工程经验，长距离管道输送的煤浆，要求浓度比管道顶部浓度管道中心浓度0.6。但是该浓度煤浆不能直接使用，需经脱水、再制浆等工艺处理后可以满足电厂、煤化工等用户的要求。所以该公司在中浓度管输煤浆接收终端站建设了不同规模的管输煤浆提浓系统。1.2管输煤浆提浓工艺流程多种离散粒径颗粒混合堆积时，小颗粒有可能充填到大颗粒堆积形成的空隙中，有利于提高粒群的堆积效率。管输煤浆提浓工艺采用的三峰粒度级配提浓工艺和中浓度脱水加超细研磨制浆工艺，制成气化浆粒度级配、稳定性、流动性好，提高了气2023年第7 期化浆的堆积率。同时设置两段浓缩可充分将煤泥水浓缩沉降，大大降低了后续煤泥废水的处理负荷，确保后续煤泥废水处理达标。两段浓缩工艺与单段浓缩相比，增加了煤泥水沉降的有效面积，满足了煤泥水处理的技术指标。53%浓度的管输煤浆通过脱水装置得到脱水粗煤和压滤细煤；压滤细煤同生产工艺水、添加剂强力捏混后制得50%55%左右浓度的煤浆；其中一部分压滤细煤制得的煤浆进人级配提浓系统制备细浆和超细浆。最后将脱水粗煤、部分压滤细煤制得的煤浆、细浆和超细浆、添加剂及生产水等进行强力捏混，可制得煤浆浓度6 5%以上的气化煤浆。主要分为以下3个系统物料进行捏混制备高浓度水煤浆。管输煤浆提浓工艺简图如图1所示。超细浆泵原煤浆离心机粗煤捏混机细浆槽超细浆槽细磨机粗浆泵粗浆槽生产水压滤细煤配浆蒙捏混槽图1管输煤浆提浓工艺简图Fig.1 Ininate coal slurry thickening process diagram1.2.1离心脱水系统离心脱水系统包括喂浆泵、原煤浆缓冲槽、卧脱入料泵、人料过滤缓冲槽、沉降过滤离心机。1.2.2浓缩沉降、压滤脱水制浆系统主要包括一段/二段浓缩机、一段/二段底流泵、压滤机人料槽、压滤机入料泵、压滤机、压滤细煤刮板机、压滤细煤皮带机、压滤细煤皮带秤、压滤细煤捏混机等。1.2.3细磨超细磨系统超细水煤浆制备方法能够实现由单种或多种不细浆泵超细磨机添加剂地下槽添加剂缓冲槽添加剂泵压滤细煤捏混机同性质物料为制浆煤原料制备超细水煤浆的过程。主要包括压滤细煤配浆泵、粗浆槽、粗浆泵、细磨机、细浆槽、细浆泵、超细磨机、超细浆槽、超细泵等。2管输煤浆提浓浓度和添加量配比2.1管输煤浆提浓配比计算2.1.1成品煤浆浓度计算公式（C)成品煤浆浓度计算公式如下：C=m(1-M)txP1C,+V*PexCtV,P,C,m,+V,p,+V,p,+V,p,+V,p4浆泵成品煤浆低压煤浆泵捏混泵外送(1)1412023年第7 期式中：mi为单位时间脱水粗煤质量，t/h；M i 为离心煤含水率，%；Vi为单位时间细浆超细浆体积，m/h；p i 为细浆/超细浆密度，t/m；Cs 为细浆/超细浆浓度，%；V为单位时间捏混槽来浆体积，m/h；p 2 为捏混槽来浆密度，t/m；C4为捏混槽煤浆浓度，%；V，为单位时间添加剂体积，m/h；P3为添加剂密度，t/m；C s 为添加剂浓度，%；V4为单位时间工艺水体积，m/h；p 4为水的密度，t/m。2.1.2捏混槽煤浆浓度(C捏)捏混槽煤浆浓度（C捏）公式如下：C a=mx(L-M)VxPixCatVaxpa C,m2+V,pi+V,p3+V4p4式中：m为单位时间压滤细煤质量，t；M 为压滤细煤含水率，%；Vi为单位时间细浆超细浆体积，m/h；p i 为细浆超细浆密度，t/m；Cs 为细浆/超细浆浓度，%；V，为单位时间添加剂体积，m/h；p s 为添加剂密度，t/m；Cs 为添加剂浓度，%；V4为单位时间工艺水体积，m/h；p 4为水的密度，t/m。2.2成品煤浆各介质配比量计算公式2.2.1高离心煤用量(Q离)离心煤用量（Q离）公式如下：Q w=LexPexCxPL1-M,式中：V。为目标制浆量（成品煤浆），m/h；M i 为离心煤实测含水率，%；C为成品煤浆目标浓日离心煤量离心煤干捏混浆捏混浆干基超细浆超细浆添加剂水量浓度制浆量期/th-1)2022-08-02452022-08-03302022-08-04502022-08-05302022-08-06302022-08-07302022-08-08302022-08-09302022-08-10332022-08-11502022-08-12702022-08-13703管输煤浆提浓开停机运行方式3.1管输煤浆提浓操作原则3.1.1原则性开机顺序为逆煤流每次开机前先分析化验捏混槽、粗浆槽、细浆142煤炭与化工度，%；P为成品煤浆密度，t/m；Pi 为离心煤干煤占比，%。2.2.2压滤细煤煤浆用量(Q压)压滤细煤煤浆用量（Q压）公示如下：C4xPs式中：V。为目标浆量（成品煤浆），m/h；C4为捏混槽煤浆浓度，%；C为成品煤浆目标浓度，%；P为成品煤浆密度，t/m；P2 为压滤细煤干煤比例，%；ps为捏混槽来浆密度，t/m。细浆超细浆、添加剂、生产工艺水的配比方式均为成品煤浆干煤占比进行计算。(2)2.3工业化实践过程配比方式及浓度提供了一种提高管道运输水煤浆终端产品浓度的方法，将部分管输煤浆与水和添加剂混合进行细磨，得到第一浆料，将部分管输煤浆、部分第一浆料、水和添加剂混合后进行超细磨，得到第二浆料，将剩余第一浆料与第二浆料混合得到第三浆料，将原煤与剩余管输煤浆、部分第三浆料、水和添加剂混合，进行湿法磨矿后得到第四浆料，将第四浆料与剩余第三浆料混合，筛分除杂后得到成品煤浆。优化煤浆粒度级配,与管道输送终端产品相比使浓度至少提升8%2 0%，且煤浆流动性、稳定(3)性和雾化性能均有大幅改善。根据华县站生产运行方式总结出不同生产工艺状况下的配比。生产过程中实际配比见表1。表1生产过程中实际配比Table 1 Actual ratio in the production process基/7 9%/(mh-)35.552723.701639.503023.701723.701623.7017.6323.7017.0923.7016.3526.0716.1839.5029.355.305055.3042第46 卷(4)471%/(mh-l)干基/40%(mh-l)/(mh-)13.9608.27015.512.68.7908.2709.1108.8408.4508.37015.153.6825.85021.714.04槽及超细浆槽现有物料浓度。确认公辅系统启动正常管线畅通后，依次启动细磨机、超细磨机及相应进料泵，捏混槽、粗浆槽、细磨机、细浆槽、超细磨机、超细浆槽建立循环。浓缩、压滤机、螺旋接料仓、压滤细煤捏混机启动，配置捏混浆。启动喂1%(mh-l)00.500.41.248000.300.200.2100.2100.2200.221.766 40.5800.71.93921.2000.500.000.000.000.000.000.000.000.0065.8466.6165.1466.3066.8966.1566.3966.7067.5064.9564.5664.8061.1439.0270.2139.8438.8640.3339.8439.1941.4870.62102.2099.06陈恒等：管输煤浆提浓工艺运行总结浆泵、离心机、离心机进料泵等，离心机进料，同时将捏混浆按比例备一定量且经化验合格后，启动低压煤浆泵。3.1.2原则性停机顺序为顺煤流首先停喂浆泵并冲洗管线。随后原煤浆缓冲槽清空后，离心机物料切出，停止进料，同时停止捏混泵。冲洗离心机入料泵及管线。停压滤机、浓缩底流泵等。清空螺旋接料仓，并停止下料，捏混槽、粗浆槽、细磨机、细浆槽、超细磨机、超细浆槽暂打循环。依次停细磨机进料、超细磨机进料，细磨机和超细磨机空转2 0 30 min。依次冲洗捏混泵、粗浆泵、细浆泵、超细浆泵及相应管线并停泵。3.2管输煤浆提浓工艺运行要点（1）低压煤浆槽控制煤浆浓度6 4%6 6%。由于神渭管运华县站提浓制浆的用户为陕化煤化集团，该公司煤浆气化工艺在德士古气化炉(Texaco）内进行，原料消耗、水煤浆的输送及雾化等均有很大影响。因此，水煤浆浓度既不能太高，也不能太低。煤浆质量分数均在6 0%6 5%，确保了装置的稳定运行。在管输煤浆提浓生产过程中优化气化煤浆配比方式，从源头上降低用户各项能耗，增加气化炉有效气含量。（2）捏混槽控制煤浆浓度45%55%。根据压滤煤总量调整其具体浓度进行添加量。捏混槽内煤浆来源路径为：离心液、压滤液经浓缩沉降后进人压滤机人料槽，由压滤机人料泵送入隔膜式板框压滤机内，最后落入螺旋接料仓中。压滤煤经皮带秤计量在细煤捏混机内与细浆超细浆、添加剂、生产水进行捏混，制备成捏混浆。捏混槽内煤浆去向分别是粗煤捏混机和粗浆槽。因此浓度的控制首先需要考虑来源的总量即离心液中煤浆含量，通过离心机回收率不断进行分析判断和调整。借鉴美国黑迈萨管道输煤终端脱水使用沉降过滤式离心机的成功经验，该脱水厂沉降过滤式离心机矿浆人料性质与本工程类似，回收率8 0%左右，产品外水分13%左右。还有少部分压滤机进料过程中，滤饼形成前期滤液流出部分进入浓缩池。最终根据浓缩池底流液浓度来确定捏混浆配比浓度。（3）粗浆槽、细浆槽、超细浆槽控制煤浆浓度 38%42%。粗浆槽内煤浆来源于45 55%的捏混浆，通过添加生产水和添加剂制得38%42%的粗浆，粗浆槽内煤浆消耗只有通过细磨机进行。细磨机工作原理限制了粗浆槽内的煤浆浓度，如进入细磨机浓度2023年第7 期如过高，则会出现磨机溢流口煤浆、研磨陶瓷珠溢出。煤浆浓度过低时研磨陶瓷珠沉降过多煤浆粒度不能保证，也影响后续设备超细磨机的正常运行。（4）离心煤回收率。根据离心机回收率不断调整捏混浆浓度及添加量，离心煤回收率(R)：R=(L-M)x(CC)C,(1-M,-C,)式中：Ci为原煤浆缓冲槽实测浓度，%；Mi为离心煤含水率，%；C2为离心液浓度，%。因滤网筛缝的宽度也是影响过滤效果的一个重要参数，筛缝过大有可能跑粗使产品回收率降低，筛缝过小，则增大过滤比阻，增加产品的水分。离心煤水分以及离心机回收率高低决定了离心液的浓度与产量，当离心机回收率较高时则产生离心液中固含量降低，导致浓缩池底流浓度不高。最终压滤煤产量降低，部分压滤煤还需进入细磨超细磨系统，制备粒度4 2 0 um煤浆，进入离心粗煤中进行填充后捏混制备合格浆。因此需要降低捏混浆浓度和添加量，通过配比部分生产工艺水来控制成品煤浆浓度和产量，反之则需提高捏混槽浓度和添加量，来保证整体生产流程畅通，进人系统管输煤浆都被提浓至合格的高浓度气化煤浆。4工艺操作优化运行控制4.1调整超细煤浆配比路径通过现场基础数据和原始经验积累在不降低高浓度煤浆浓度、不提高煤浆粘度的前提下，超细浆不直接加入粗煤捏混机，增强细浆超细浆在系统内的捏混效果和停留时间。减少超细浆直接加人在粗煤捏混机内，增加细浆超细浆在细煤捏混机添加量，使细浆、超细浆、捏混浆在整个系统充分混合，最终与离心煤进行填充捏混，增加了煤浆的堆积率，优化了煤浆粒度分布和级配。4.2优化添加剂加入通过减少添加剂添加点2 处，将添加剂加入压滤细煤捏混机中进行补充，添加剂由分段添加改变为源头添加，提高添加剂在煤浆系统内停留时间，加强煤浆的捏混效果，大幅降低添加剂用量。优化后工艺流程如图2 所示。4.3其他工艺流程优化如废浆不再通过粗煤捏混机加人、改变生产工艺水的添加，杜绝了成品煤浆浓度不稳定的因素。将化工废水和煤泥水通过细磨机研磨，有助于解决化工企业废水处置的难题。143100%(5)2023年第7 期5 结 语陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司作为中浓度管输煤浆提浓系统的实验者成功的应用了一种长距离管输煤浆制备气化煤浆系统及方法，实现了工业化实践。制备性能优良的水煤浆是水煤浆加压气化工艺的核心，而制浆技术的核心是在保持合适的流动性、稳定性和黏度的基础上，尽量提高煤浆浓度。通过改变和调整系统配比方式，不断完善和优化该系统，提高煤浆整体稳定性和流态，也有效的降低了添加剂消耗。参考文献：1 郑彬.输煤管道隧道工程施工关键点探析J.山西建筑，2015(5):22-25.2马妍，陈家琪，门著铭，等.管道输煤参数优化研究J煤炭工程，2 0 17（5）：10 8-10 9.（上接第139 页）24蒙文媛，李丽华，吴限，等.新型疏水改性阳离子聚丙烯酰胺的制备及表征J.辽宁石油化工大学学报，2 0 2 1，41(3):43 47.25王春晓，陈平清，张小凤.疏水改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂的制备及絮凝性能测试J1.净水技术，2 0 2 1，40（5）：92-96.26曹政，张怡然，赵宇，等.阴离子聚丙烯酰胺对净水厂污泥浓缩性影响的试验研究J供水技术，2 0 2 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