煤化工項目工程創(chuàng)新設(shè)計須把握五個要點

文/韓云祥

煤化工項目工程創(chuàng)新設(shè)計須把握五個要點

文/韓云祥

上世紀九十年代以來，煤化工行業(yè)主要是煤焦化、煤制城市煤氣、煤制合成氨，近十年，大型煤制甲醇、煤制烯烴、煤間接或直接制油、煤制天然氣等項目蓬勃發(fā)展。此類大型煤化工項目具有投資規(guī)模大，占地面積大，工藝路線長且復(fù)雜，水、電消耗量大，“三廢”排放量大、后續(xù)處理困難等特點，從實際情況來看，在建項目存在工藝選擇不當、系統(tǒng)配置水平較低等問題，這些問題一方面反映出在設(shè)計階段，項目選址、總圖布置困難，工程規(guī)劃設(shè)計復(fù)雜等棘手問題，另一方面反映出項目工程設(shè)計中的若干缺陷。

煤化工項目工程設(shè)計包括項目可研、項目環(huán)評、關(guān)鍵工藝技術(shù)選擇、項目工藝包設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計、詳細設(shè)計等幾個重要階段。每一個階段都必須從全局角度出發(fā)，創(chuàng)新設(shè)計思路，把握關(guān)鍵因素，有效溝通協(xié)調(diào)，實現(xiàn)最佳優(yōu)化設(shè)計。對此，煤化工項目工程創(chuàng)新設(shè)計要把握以下五個要點。

一、工程設(shè)計過程的順序控制

從項目獲得國家發(fā)改委批復(fù)同意開展前期工作之后，首先根據(jù)項目基本情況，確定一家總體設(shè)計單位，業(yè)主與總體院共同圍繞可行性研究規(guī)劃有關(guān)的前期設(shè)計工作。

一般情況下，由總體院提出一個大概的工藝技術(shù)路線。業(yè)主與總體院圍繞該工藝路線開展關(guān)鍵工藝技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)交流，以選擇最佳工藝技術(shù)路線。待產(chǎn)品方案、工藝技術(shù)路線與總圖基本確定后，要啟動項目的環(huán)評報告編制工作。環(huán)評報告從數(shù)據(jù)收集到最后定稿，一般需要一年的時間。因此，在項目可研中基本工藝路線確定后，應(yīng)立即開始此項工作。同時可開展選址、用地、節(jié)能評估、職業(yè)病危害預(yù)評價、安全預(yù)評價、地質(zhì)災(zāi)害、地震、文物保護、壓覆礦、自備電廠及上網(wǎng)、維穩(wěn)報告等方面的論證工作。

在選定項目工藝路線時，一定要論證充分。工藝路線是編制可研與環(huán)評的基礎(chǔ)與根本，若在項目可行性研究報告與環(huán)境影響評價報告書編制后期還在調(diào)整工藝路線，將導(dǎo)致大量工作需要重新做，貽誤很多時間。

待可行性研究報告書與環(huán)境影響評價報告書獲得批復(fù)后，即可開展工藝包設(shè)計工作。在工藝包設(shè)計期間，業(yè)主應(yīng)配合總體院編制約束項目工程設(shè)計的“工程設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定”。大型煤化工項目設(shè)計一般要由多個設(shè)計單位共同完成，為保證項目順利實施與項目各個單元的一致性，設(shè)計必須遵循一個標準，同時也是項目設(shè)計質(zhì)量的保證。

工藝包設(shè)計后期即可開展項目基礎(chǔ)設(shè)計工作，同時可開展長周期設(shè)備的設(shè)計與采購。一般情況下，工藝包交付后4個月內(nèi)，項目基礎(chǔ)設(shè)計工作可以完成?；A(chǔ)設(shè)計工作完成至通過評審，一般需要2個月的時間，隨后即可開始項目詳細設(shè)計工作。項目詳細設(shè)計工作一般需要1年。

二、煤化工項目可行性研究階段

在項目可行性研究階段需要確定的主要事項為：項目選址、產(chǎn)品方案、主要工藝技術(shù)、總圖布置、投資、經(jīng)濟性分析等，需要依托社會處理的工業(yè)“三廢”部分。

1.項目選址

首先，項目建設(shè)地點距離主要原料煤的運輸距離，直接關(guān)系到工廠的運行成本及原料供應(yīng)的穩(wěn)定性，一般情況下，用汽車運輸不宜超過50公里，用火車運輸控制在50～200公里范圍內(nèi)最好。煤化工項目最好能夠擁有自備煤礦，或者周圍有多個產(chǎn)能300萬噸以上的煤礦。另外，項目選用的煤種必須是項目所在地主產(chǎn)煤種，可防止煤源更換影響裝置運行。

其次是水源情況。煤化工項目都是消耗水資源較大的項目。在煤化工項目中，對水的消耗主要體現(xiàn)在循環(huán)冷卻水蒸發(fā)的損失和外排污水的損失。目前，由于循環(huán)水冷卻方式和污水回用技術(shù)的進步，水消耗會不斷降低；但是，要想獲得更低的水消耗就必須增加投資。在投資與水消耗方面尋找到企業(yè)能夠接受的平衡點，是此階段需要考慮的。目前，無論采用何種節(jié)水技術(shù)，煤化工企業(yè)仍然需要大量的水，因此充足的水源是煤化工項目必須要考慮的。

三是項目周圍的交通情況。交通是否便利不僅影響到項目建設(shè)，同時，對項目運營后，原料進廠與產(chǎn)品出廠是否便利，即運費的影響極大。項目選址，必須考慮靠近高速公路和鐵路。

四是項目不能距離居住區(qū)太近，或設(shè)在居住區(qū)的上風(fēng)向。當項目有毒有害介質(zhì)泄露，不會立即危及居住區(qū)人員安全。項目選址應(yīng)選在居住區(qū)下風(fēng)向并距離居住區(qū)在2公里以上，以便發(fā)生緊急情況時為疏散人員贏得時間，防止事故擴大，造成社會影響。

五是項目選址應(yīng)遠離湖泊及河流，地下水豐富地區(qū)也不宜作為廠址。

2.工藝路線選擇

采用什么樣的工藝技術(shù)，將煤炭資源轉(zhuǎn)化為最終的目標產(chǎn)品，是可行性研究階段的重點，選擇不同的工藝技術(shù)產(chǎn)生的項目經(jīng)濟性、技術(shù)可靠性、項目安全性、項目環(huán)保結(jié)果將完全不同。這項工作一般由委托編制可行性研究報告的設(shè)計單位來做，但是業(yè)主要高度重視，深度參與，對采用的每種工藝技術(shù)情況都要進行充分調(diào)研與交流。

一是依據(jù)項目所在地區(qū)的主要煤種和項目的目標產(chǎn)品，選擇是采用碎煤加壓氣化技術(shù)、水煤漿加壓氣化技術(shù)，還是干粉煤氣化技術(shù)，然后再對各種技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用成熟度、技術(shù)可靠性、關(guān)鍵設(shè)備和閥門及控制系統(tǒng)硬件的可靠性、能夠?qū)崿F(xiàn)的運行周期、設(shè)備檢修的難易情況、啟動與停止的操作難易程度、原料消耗情況、投資及經(jīng)濟性等方面進行充分比較，來選擇確定采用哪種技術(shù)。

二是充分考慮到每種工藝技術(shù)帶來的“工業(yè)三廢”的問題。對于大型煤化工項目，“工業(yè)三廢”的排放量都非常大，在編制可研報告時，必須妥善考慮如何處理“工業(yè)三廢”。在選擇處理“工業(yè)三廢”的工藝技術(shù)與裝備方面要舍得投資，一方面保證項目通過核準，另一方面也是對社會負責(zé)。

三是著重考慮每種工藝技術(shù)的能源利用效率問題。煤化工項目本身屬于高耗能項目，盡可能地提高煤炭能源轉(zhuǎn)化率意義重大；這也是項目能否順利通過國家核準的關(guān)鍵因素。

此外，項目估算與經(jīng)濟性評價工作要做得扎實，此項內(nèi)容對領(lǐng)導(dǎo)核心層決策和順利實施項目建設(shè)影響極大。

三、工藝包設(shè)計階段

業(yè)主會同總體院和工藝包供應(yīng)商要確定好工藝包設(shè)計的輸入條件。設(shè)計輸入條件最好由總體院提出，經(jīng)過三方討論確定。在設(shè)計過程中，變動設(shè)計輸入條件將直接導(dǎo)致設(shè)計進度受到影響。工藝包是開展項目基礎(chǔ)設(shè)計的基礎(chǔ)，工藝包內(nèi)容是否齊全完整，必須得到總體院的認可。

四、基礎(chǔ)設(shè)計階段

在工藝包設(shè)計時，為便于盡早開始基礎(chǔ)設(shè)計工作和長周期設(shè)備采購工作，業(yè)主與總體院可以與工藝包供應(yīng)商約定，工藝包設(shè)計文件分階段提交，以便縮短整體設(shè)計與項目建設(shè)時間。對于煤化工項目主要生產(chǎn)裝置必須依據(jù)《石油化工裝置基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》要求的內(nèi)容深度進行設(shè)計，熱動力裝置及其他輔助單元的基礎(chǔ)設(shè)計可依據(jù)相關(guān)行業(yè)的初步設(shè)計要求進行。足夠的設(shè)計深度是下一步詳細設(shè)計的良好基礎(chǔ)，可以使各裝置詳細設(shè)計不會出現(xiàn)較大的原則偏差。

在各設(shè)計單位開始基礎(chǔ)設(shè)計期間，業(yè)主與總體院即應(yīng)編制完成適用于整個項目的“工程設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定”。從業(yè)主與總體院對各個裝置基礎(chǔ)設(shè)計審查開始，就要應(yīng)用“工程設(shè)計統(tǒng)一規(guī)定”對各裝置的基礎(chǔ)設(shè)計進行規(guī)范，以保證整個項目設(shè)計風(fēng)格一致、設(shè)計高質(zhì)量。

業(yè)主對裝置基礎(chǔ)設(shè)計文件的審查。工程設(shè)計一般分為工藝、設(shè)備、自控、電氣、電信、土建、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、材控、管機等專業(yè)進行設(shè)計。業(yè)主作為項目建設(shè)與運營方，限于從長遠運營的考慮，技術(shù)主管部門不會設(shè)置門類齊全的專業(yè)工程師崗位。但這對工廠設(shè)計階段的管理很不利。在項目建設(shè)階段，可以與工程咨詢服務(wù)公司合作，請其派遣相關(guān)專業(yè)的人員，充實業(yè)主的技術(shù)管理隊伍，協(xié)助業(yè)主完成全方位的設(shè)計管理，以保證設(shè)計質(zhì)量。

五、詳細設(shè)計階段

一般情況下，工程項目詳細設(shè)計工作可根據(jù)現(xiàn)場施工順序要求，分階段實施設(shè)計，分階段提供設(shè)計文件，以便于現(xiàn)場施工早日進行。同時，可以縮短工程設(shè)計與現(xiàn)場建設(shè)時間。詳細設(shè)計開始之前，業(yè)主一定要與設(shè)計單位充分溝通，確定詳細設(shè)計階段劃分、工作進度安排，設(shè)置關(guān)鍵時間點，并確定要提交業(yè)主審查的時間點；提出每個階段需要業(yè)主提前配合完成的事項。

需要業(yè)主審查確認的，大致分為三個階段：

第一個審查階段。設(shè)計單位完成總圖布置、設(shè)備平立面布置時需要業(yè)主審查確認，相當于總設(shè)計任務(wù)的15%～20%。保證不會因為業(yè)主要求變化，導(dǎo)致大量的設(shè)計工作重復(fù)進行。

第二個審查階段。設(shè)計單位完成主要的工藝管道布置、所有設(shè)備布置、廠房和管廊布置、給排水設(shè)計，大約相當于總設(shè)計任務(wù)的40%，業(yè)主方要組織相關(guān)專業(yè)人員對設(shè)計進行審查，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷和不足，保證設(shè)計單位之后的設(shè)計不會出現(xiàn)大的調(diào)整。

第三階段的審查，主要是在基本完成設(shè)備、管道、儀表閥門、電動手動閥門、電氣橋架等設(shè)計后，大約相當于總設(shè)計任務(wù)的85%。在此階段，業(yè)主要組織專業(yè)齊全的審查隊伍進行全面審查，此階段審查目的是盡早發(fā)現(xiàn)各類對施工與投料試生產(chǎn)產(chǎn)生影響的缺陷。

要詳細設(shè)計第四階段的審查。在設(shè)計單位完成全部設(shè)計任務(wù)后，為了檢驗設(shè)計單位的設(shè)計是否有漏項及對生產(chǎn)運營有影響的隱患問題；同時，本次審查也是詳細設(shè)計工作結(jié)束前的一個重要節(jié)點標志。待設(shè)計單位按照本次審查意見修改完成設(shè)計后，詳細設(shè)計工作即結(jié)束。設(shè)計單位應(yīng)馬上出版紙質(zhì)版圖紙，發(fā)送施工現(xiàn)場給業(yè)主。在此之后發(fā)生的所有設(shè)計修改，將以設(shè)計變更的方式執(zhí)行。業(yè)主與設(shè)計單位必須杜絕設(shè)計審查后還在不斷修改設(shè)計圖紙，導(dǎo)致終板詳細設(shè)計遲遲不能結(jié)束，這將給現(xiàn)場施工與工程管理帶來極其不利的影響。

（作者單位：中煤陜西榆林能源化工有限公司）

（責(zé)任編輯：劉宏偉張振林）