碎煤加壓氣化工藝的設計優(yōu)化

孫鵬

摘要：我國經(jīng)濟發(fā)展的同時，能源消耗量逐年增大，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計了解到我國煤炭消耗量占能源消耗的70%左右。針對這一能源消耗特征，加大節(jié)能減排，對促進煤炭能源可持續(xù)發(fā)展十分重要。因此，加強對煤加壓化工工藝研究與創(chuàng)新十分必要。煤加壓氣化工藝會產(chǎn)生大量廢水，廢水成分復雜，如何實現(xiàn)廢水無害化處理是煤加壓氣化工藝發(fā)展中的關(guān)鍵問題，對推進廢水處理技術(shù)創(chuàng)新有著重要意義。下面本文將對碎煤加壓氣化工藝展開詳細分析，旨在通過本文理論論述為碎煤加壓氣化的優(yōu)化設計研究提供更多參考。

關(guān)鍵詞：碎煤；加壓氣化工藝；設計優(yōu)化

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)型與環(huán)境保護政策實施，煤炭產(chǎn)業(yè)的改革也是勢在必行，為了尋求經(jīng)濟與環(huán)境的平衡，發(fā)展煤化工成為煤炭企業(yè)的首選方向，碎煤加壓氣化工藝是進行煤氣化工生產(chǎn)的重要途徑，就目前而言，結(jié)合分析碎煤加壓氣化爐在運行中出現(xiàn)的故障和問題，然后根據(jù)各自不同的優(yōu)缺點，提出優(yōu)化設計方案舉措。

1煤鎖下閥傳動軸的設計優(yōu)化

煤鎖下閥軸是煤鎖下閥工作的關(guān)鍵部位，下閥軸的傳動軸設計為液壓驅(qū)動裝置-外擺桿-傳動軸-內(nèi)擺桿-閥桿，同步動作實現(xiàn)下閥的開關(guān)功能。安裝在煤鎖下閥傳動軸常壓端的軸承套、軸承、墊環(huán)等裝置與煤鎖本體通過螺栓連接，墊環(huán)與傳動軸的軸肩配合，通過墊環(huán)與軸承的相對運動來達到軸向固定和保護下閥軸正常使用的目的。由于煤鎖下閥傳動軸軸肩與墊環(huán)磨損嚴重，當磨損達到一定程度后軸承套、軸承、墊環(huán)的組合達不到軸向固定保護下閥傳動軸的作用，軸填料處發(fā)生泄漏，影響氣化爐的穩(wěn)定運行。該裝置可以設計優(yōu)化為在傳動軸最外端加裝止推軸承，止推軸承固定在軸承固定架上，軸承固定架與氣化爐下閥傳動軸的支撐架焊接，為方便定位及距離的調(diào)整將固定架設計為橫向開槽和縱向使用螺桿的可移動式固定法。這種設計可以有效減小橫向位移，減少軸填料泄漏。

2污水處理工藝

加壓氣化產(chǎn)生的粗煤氣中含大量粉塵、水蒸氣和碳化的副產(chǎn)物--輕油、焦油、萘、脂肪酸、酚、溶解的氣體和無機鹽類等，溫度也較高。因此，需冷卻和洗滌，以降溫和除去粗煤氣的有害物。在粗煤氣洗滌和冷卻時，這些雜質(zhì)進入水中，形成氣、液、固三態(tài)存在的多成分煤氣水。煤加壓氣化過程中產(chǎn)生的廢水成分復雜，含焦油、氨、酚、塵等多種雜質(zhì)，它們在水中含量高。煤種的不同導致各成分的含量也不同，但此種廢水用常規(guī)生化、過濾、反滲透等方法無法直接處理，須先將水中塵、油、酚、氨等進行分離、回收，這樣一方面回收廢水中有價物質(zhì)，帶來一定經(jīng)濟效益；另一方面也使廢水達到一般廢水處理方法的進水要求。根據(jù)煤加壓氣化工藝特點，廢水處理工藝中，經(jīng)焦油、粉塵分離后的水大部分返回工藝裝置循環(huán)使用，多余水為工藝廢水，再逐步經(jīng)過酚、氨回收，生化處理等工藝等過程，最終廢水達到國家排放標準后排放。

3煤鎖和灰鎖的優(yōu)化

煤鎖是確保煤倉內(nèi)部間歇的容器，也是汽化爐上重要的零部件之一，一旦發(fā)生損壞，在維修過程中要消耗掉大量的人力物力；煤鎖的位置比較特殊，質(zhì)量過大，采用起重機的方式吊起維修，不僅費時費力，還很容易造成設備損毀和人員傷害事物。對煤鎖檢修的優(yōu)化，可以從設備兩側(cè)支耳處加上千斤頂，利用支撐梁體的滑道，千斤頂?shù)淖饔孟旅烘i就會升起，從滑道上將其移動出來，就可以進行檢修作業(yè)。煤鎖的下閥門軸也是容易損壞的部位，下閥軸的轉(zhuǎn)都皺設計是為了同步實現(xiàn)開關(guān)功能，由于煤鎖下閥門傳動軸的磨損，導致軸承、墊環(huán)等方位日漸脫落，這一裝置設計優(yōu)化在傳動軸的外端固定起來，方便長距離的調(diào)整。

4點火方式的優(yōu)化

碎煤加壓氣化過程是一個在高溫和（高）壓力下進行的復雜多相的物理化學反應過程，主要是煤中的碳與氧和水蒸氣等氣化劑之間的反應。煤的燃燒過程，其實質(zhì)就是煤中元素發(fā)生劇烈氧化反應的過程，其中最主要是碳的燃燒，并且伴以揮發(fā)分的燃燒。煤的有機質(zhì)是復雜的碳氫化合物，其氧化與烴類氧化相似，可用自由基連鎖反應機理解釋。煤中富氫的脂肪結(jié)構(gòu)與氧易形成自由基，當氫化過氧化物積累到一定濃度又有一定溫度時，氧化自動加速。當放出的熱量不斷積累，達到煤的著火溫度就會引起燃燒。

5操作、控制方式的優(yōu)化

碎煤加壓氣化爐實際運行的煤鎖、灰鎖在現(xiàn)場就地控制室操作，控制室只能實現(xiàn)監(jiān)控煤、灰鎖操作?？蓛?yōu)化設計為在氣化控制室（控制室操控又分為全自動、半自動、手動）為主要控制方式，設置一套控制系統(tǒng)對裝置進行監(jiān)視、控制、聯(lián)鎖、報警及記錄，該套系統(tǒng)能實現(xiàn)緊急停車聯(lián)鎖和保護。中控室實現(xiàn)自動加煤、排灰操作。為滿足后工序?qū)Ψ€(wěn)定供氣的需求，一般氣化裝置都在出口工序煤氣總管上設置氣化爐自動調(diào)節(jié)裝置，以達到穩(wěn)定供氣的目的。但生產(chǎn)負荷和粗煤氣總管壓力的比例調(diào)節(jié)單一，沒考慮生產(chǎn)工況的操作影響。優(yōu)化設計為氣化爐的負荷與氣化爐工況特性，如出口溫度、氣化爐壓力、灰鎖溫度、煤質(zhì)成分等一起進行串級比例調(diào)節(jié)，實現(xiàn)裝置的自動化和現(xiàn)代化。分析取樣的優(yōu)化，現(xiàn)碎煤加壓氣化爐粗煤氣化驗分析用奧式分析儀，手動操作，存在分析時間長、勞動量大、分析結(jié)果人為因素影響大等問題。優(yōu)化設計為自動取樣分析，增設在線分析儀表，由預處理和儀表系統(tǒng)兩部分組成。其中預處理由減壓、水洗、分離、冷卻與干燥組成，放在取樣管道最近的現(xiàn)場；儀表系統(tǒng)由過濾、流量控制與分析儀表組成，放在分析室內(nèi)。預處理能解決煤氣除塵脫焦油難題和干燥除去氣樣中的水分。

6結(jié)束語

低熱穩(wěn)定性下的低階煤具備良好的反應活性，能夠充當碎煤的加壓氣化原料。對磨煤干燥系統(tǒng)的設計以及對污水處理提出了一些優(yōu)化建議，同時低熱穩(wěn)定性下的低階煤相應單臺氣化爐的氧負荷相對比較低，利用明確碎煤的加壓氣化相應入爐煤的下限粒度，嚴格控制下限粒徑，使相應氣化爐在一定程度上有效降低破碎過程形成的煤粉量，上述措施可以明顯提高碎煤加壓氣化的效果。以上論述具有較強的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟意義。同時該優(yōu)化改進是氣化爐功能的又一次提升，對未來氣化爐爐型改進具有指導作用。

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（作者單位：內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司）