煤化工氣化工藝與機(jī)電設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)探析

郝亞雄

摘 要：眾所周知，我國屬于傳統(tǒng)能源生產(chǎn)大國，在能源結(jié)構(gòu)中，煤占據(jù)著主要位置。在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，社會(huì)各個(gè)行業(yè)逐漸增強(qiáng)了對(duì)于能源的需求，盡管我國是資源大國，但在人口基數(shù)和經(jīng)濟(jì)體量的影響下，依然需要增強(qiáng)對(duì)能源的運(yùn)用效率。煤化工氣化工藝屬于煤炭資源在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，加強(qiáng)能源使用效率的主要技術(shù)方式，并能夠降低對(duì)環(huán)境造成的污染。

關(guān)鍵詞：煤化工;氣化工藝;機(jī)電設(shè)備;煤炭

雖然我國屬于能源大國，但人口基數(shù)過大，若平均分配到每個(gè)人的身上，數(shù)量并不多。和全球平均水平相比之下，我國只有50%，同時(shí)75%均屬于煤，由此可見，煤在我國能源結(jié)構(gòu)之中所占據(jù)的重要地位。同時(shí)，預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末期，我國能源結(jié)構(gòu)依然會(huì)以煤為主。所以，推動(dòng)煤氣化能源的發(fā)展，屬于我國未來很長一段時(shí)間內(nèi)的重點(diǎn)，也是能源和企業(yè)界的共識(shí)。

1 煤氣化原理

煤氣化過程指的是在高溫高壓的環(huán)境之中，讓煤炭中存在的燃燒成分與水蒸氣、氧氣等，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，把煤炭轉(zhuǎn)化成可燃性氣體的相關(guān)過程。通過氣化之后的煤氣通常被稱為合成氣，實(shí)施氣化反應(yīng)的設(shè)備為氣化爐，亦或是煤氣發(fā)生爐。煤在氣化方面的過程主要涉及干燥、燃燒、熱解以及氣化。煤炭干燥過程指的是物理制備工作，其他過程則為化學(xué)反應(yīng)。在氣化爐加熱作用下，煤炭會(huì)出現(xiàn)熱解反應(yīng)，生成二氧化碳、一氧化碳、甲烷、硫化氫以及氫氣等相關(guān)氣態(tài)物質(zhì)，以上物質(zhì)通過再次加熱反應(yīng)冷卻之后，可制成合成氣。

2 煤化工氣化工藝特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)特征

就氣化工藝設(shè)備而言，對(duì)于鋼質(zhì)量的要求較高，需要的鋼材料數(shù)量較多。通常情況下，工藝設(shè)備所需鋼量至少為2500t，各個(gè)部件組裝起來較為困難，尤其是氣化爐吊裝。對(duì)工藝設(shè)備予以具體組裝的過程中，通常會(huì)運(yùn)用箱型柱，并在不低于30m的混凝土結(jié)構(gòu)中實(shí)施安裝，此設(shè)備頂部高度超過50m。

2.2 氣化工藝特點(diǎn)

就氣化工藝系統(tǒng)而言，其屬于煤氣化裝置的核心，存在著諸多輔助子系統(tǒng)。同時(shí)，煤氣化工藝方式十分豐富，移動(dòng)床氣化、流化床氣化以及氣流床氣化，屬于較為常用的方式。

2.3 煤化工工藝步驟

3 煤化工氣化工藝與設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)

3.1 GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)

就GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)而言，主要運(yùn)用的是干燥與磨細(xì)之后的干粉進(jìn)煤的方式，然后在爐內(nèi)加入干煤粉，待到完全氣化之后從頂端進(jìn)入，因?yàn)闅饣癄t之中存在水冷壁，能夠在單燒嘴的情況下制氣。此技術(shù)在運(yùn)用過程中的優(yōu)點(diǎn)為：適應(yīng)性極強(qiáng)，石油焦、煙煤以及無煙煤等均能夠作為原料;操作彈性強(qiáng)，在70-110%負(fù)荷內(nèi)均能夠正常工作，設(shè)備使用壽命久，維修費(fèi)用低;安全、操作簡單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化;污水排放符合國家規(guī)定，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生過多的影響，也不會(huì)排放有害氣體。現(xiàn)階段，GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)的最大裝置，每天可一次性投入720t。

3.2 Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)

Shell和GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)相比之下，兩者較為相似，但前者在氣化煤種方面更多，涉及煙煤以及無煙煤等。在入爐工序方面，依然是將處理好的干煤粉放入爐內(nèi)，前者與后者的不同點(diǎn)在于，本技術(shù)干煤粉在入爐的過程中，屬于從下部進(jìn)入的。現(xiàn)階段，全球最大氣化爐，在處理量方面能夠?qū)崿F(xiàn)2000t/d煤爐內(nèi)氣化壓力值在3.0MPa。

3.3 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)

此技術(shù)在實(shí)際工作中的運(yùn)用十分廣泛，作用為制取氨、烯烴和甲醇等，還能夠聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，除了可以促進(jìn)發(fā)電效率實(shí)現(xiàn)有效提升之外，還可以對(duì)煤碳資源進(jìn)行清潔運(yùn)用。與其他技術(shù)相比之下，本技術(shù)存在著操作安全和入爐簡單的特點(diǎn)，把原材料直接投放到爐內(nèi)即可。并且，此技術(shù)在原料方面擁有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以作為氣化原料的煤型較多。同時(shí)，通過對(duì)此技術(shù)的正確運(yùn)用，氣化系統(tǒng)效率可實(shí)現(xiàn)96%，高于Shell與GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)的總和。

3.4 灰熔聚流化床煤粉氣化技術(shù)

就灰熔聚煤氣化技術(shù)而言，其在原材料方面為直徑低于6mm的煤粉，然后把水蒸氣作為氣化劑，在爐底持續(xù)加入煤粉以及氣化劑，以此來制取煤氣。運(yùn)用收集系統(tǒng)進(jìn)行再次氣化，以便于加強(qiáng)煤氣在轉(zhuǎn)化方面的效率。并且，該技術(shù)是我國獨(dú)立研發(fā)的技術(shù)，在合成氣以及燃料氣的生產(chǎn)方面，應(yīng)用空間十分寬泛。

3.5 水煤漿加壓氣化技術(shù)

水煤漿加壓設(shè)備指的是水和煤在設(shè)備中反應(yīng)，在催化劑的作用下生成化合物。此設(shè)備會(huì)先處理煤炭原料之中的雜質(zhì)，清除不能燃燒的部分，進(jìn)而提升燃燒率，并降低多余燃燒物造成的污染。煤炭屬于我國最為常見的資源之一，所以水煤漿技術(shù)若可以取代石油，那么將會(huì)節(jié)約許多的能源，對(duì)此應(yīng)對(duì)水煤漿加工技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，制備出和石油內(nèi)含量相似的化合物，諸如氨、烯烴以及甲醇等。現(xiàn)階段，我國煤化工企業(yè)結(jié)合煤炭質(zhì)地，構(gòu)建了能夠滿足我國規(guī)范的水煤漿化工合成公式與有關(guān)參數(shù)，因此該技術(shù)流程十分成熟，操作簡單，應(yīng)用范圍也正在不斷的拓寬。

4 煤化工氣化工藝與設(shè)備的技術(shù)要點(diǎn)分析

4.1 安裝施工要點(diǎn)

在安裝施工的過程中，需要根據(jù)煤化工工藝要求以及施工現(xiàn)場具體狀況，對(duì)安裝方案予以完善，并根據(jù)行業(yè)規(guī)章制度對(duì)各項(xiàng)安裝作業(yè)予以全面落實(shí)，促進(jìn)工程質(zhì)量以及安全性的提升。安裝時(shí)，需要根據(jù)從內(nèi)至外，從大到小的順序，并遵循預(yù)制、成片吊裝的相關(guān)要求開展安裝施工工作，減少工程建造成本，并縮短工程驗(yàn)收時(shí)間，進(jìn)而確保設(shè)備在安裝方面的質(zhì)量。對(duì)煤化工設(shè)備進(jìn)行安裝時(shí)，需要重視以下幾點(diǎn)：其一，需要在地面開展油漆涂刷;其二，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行安裝的過程中，需要秉承工程安裝設(shè)計(jì)規(guī)范要求;其三，安裝順利完成之后，應(yīng)結(jié)合梁柱表面開展防火層處理，同時(shí)立足于構(gòu)件規(guī)格存在的偏差予以矯正。

4.2 鋼材檢驗(yàn)

就煤化工氣化工藝而言，應(yīng)對(duì)工藝設(shè)備需要運(yùn)用到的鋼材予以科學(xué)檢驗(yàn)，對(duì)其質(zhì)量、性能等進(jìn)行深入分析。針對(duì)生產(chǎn)需要使用到的相關(guān)鋼材，需要擁有質(zhì)量證書，然后由檢驗(yàn)人員鑒別證書的真?zhèn)?，并根?jù)工程設(shè)計(jì)驗(yàn)證鋼材性能，若未通過驗(yàn)證，那么就不能夠進(jìn)入到施工現(xiàn)場之中，鋼材和安裝要求不符，可采取后期補(bǔ)救的方式予以完善。

4.3 偏差矯正

對(duì)于偏差值而言，其屬于工程鋼構(gòu)件尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸數(shù)據(jù)出現(xiàn)的差異。熱、冷矯正屬于較為常用的矯正方式。熱、冷矯正在結(jié)果方面，均需要確保鋼材在表面出現(xiàn)的劃痕厚度不高于0.5mm，避免產(chǎn)生鋼材損壞和不平整的情況。對(duì)于氣化設(shè)備安裝中出現(xiàn)的鋼梁尺寸偏小的狀況，需運(yùn)用鋼板拼接以及斜對(duì)接等措施，對(duì)其予以實(shí)時(shí)接長，需注意開展鋼板拼接的過程中，鋼構(gòu)件需要避開節(jié)點(diǎn)，且長度不能高于2.5m，若鋼構(gòu)件厚度不超過14mm，通過剪板機(jī)實(shí)施肋板剪切，進(jìn)而對(duì)工程要求進(jìn)行滿足。

5 結(jié)語

綜上所述，我國煤化工氣化工藝得到了較好的發(fā)展。對(duì)此，我們需要對(duì)煤炭運(yùn)用進(jìn)行深入的研發(fā)，促進(jìn)煤炭資源使用效率的不斷提升，確保我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的順利進(jìn)行。并且，在煤氣化過程中，需重視對(duì)設(shè)備維護(hù)以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)的總結(jié)，保證我國煤化工項(xiàng)目可以維持在正常、穩(wěn)定的運(yùn)行發(fā)展?fàn)顟B(tài)中。

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