煤化工氣化工藝與設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

王鵬鵬 謝薛強(qiáng)

摘 要：煤炭資源是人類社會(huì)中使用的重要能源，但是煤炭能源屬于不可再生類型，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，為提高我國煤炭資源的再利用，應(yīng)加強(qiáng)煤化工氣化工藝和設(shè)備的利用，加強(qiáng)對(duì)煤炭資源的再加工，以促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：煤化工;氣化;工藝設(shè)備

我國雖然是能源大國，然而人均能源占有量?jī)H為世界人均水平二分之一。煤炭資源是地球上重要能源，具有不可再生性，且在使用過程中具有污染性。煤化工氣化工藝對(duì)煤炭資源進(jìn)行再次加工，提高煤炭的使用效率和環(huán)保性。為提高我國能源的可持續(xù)性發(fā)展，應(yīng)加強(qiáng)煤炭清潔和高效利用，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)煤化工氣化工藝和設(shè)備的研究和使用。

1 煤氣化原理

煤化工氣化是以煤為基礎(chǔ)原料，把煤炭中的燃燒成分和水蒸氣、氧氣通過高溫高壓進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，把煤炭轉(zhuǎn)化成可燃性氣體。氣化之后的煤氣稱為合成氣，進(jìn)行氣化的設(shè)備稱為煤氣發(fā)生爐或汽化爐。煤化工氣化是煤化工重要的工藝之一，氣化過程分為干燥、燃燒、熱解和氣化。干燥是煤炭的物質(zhì)制備過程，其他為化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過干燥、加溫燃燒之后，煤炭發(fā)生熱解反應(yīng)，形成氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮?dú)狻⑺葰怏w物質(zhì)，這些物質(zhì)經(jīng)過加熱再冷卻之后成為了合成氣。氣化的工藝選擇對(duì)企業(yè)的投資成本具有重要的影響。

2 煤化工氣化工藝和設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)

水煤漿加壓氣化是一種流床加壓氣化技術(shù)，水煤漿是把原煤、水和添加劑物理混合之后的流體燃料，這項(xiàng)技術(shù)可以直接使原料入爐，操作簡(jiǎn)單，通過處理去除了煤炭中的雜質(zhì)，提高了煤炭的燃燒效率，具有節(jié)約、安全的優(yōu)勢(shì)，適用于各種原料煤型。其氣化系統(tǒng)不需要輸送氣化用原料煤的二氧化碳或氮?dú)?，氣化的總熱有效率達(dá)96%。水煤漿技術(shù)可以有效減少對(duì)環(huán)境的污染，在煤炭化工行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，能夠制備出甲醇、烯烴和合成氨等物質(zhì)，是一項(xiàng)應(yīng)用較為成熟的工藝。

2.2 GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)

GSP 是由德國研制的一種氣化工藝，通過氣流床加壓形成。對(duì)原煤進(jìn)行干燥、研磨之后得到干煤粉，被投入爐中進(jìn)行加熱實(shí)現(xiàn)氣化，氣化后頂端進(jìn)入通過水冷壁冷卻進(jìn)行制氣。GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)操作比較方便，污染排量較小，具有操作彈性大、維護(hù)費(fèi)用低的特點(diǎn)，適用于化工生產(chǎn)行業(yè)。

2.3 Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)

適用于Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)的煤型較多，例如高灰熔點(diǎn)煤、無煙煤和煙煤等，這項(xiàng)技術(shù)和GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)同屬于氣流床加壓，干煤粉同樣經(jīng)過干燥、研磨，但通過下部進(jìn)入，燒嘴上進(jìn)行制氣。

2.4 常壓固定床間歇式氣化技術(shù)

常壓固定床間歇式氣化技術(shù)是氮肥行業(yè)中經(jīng)常使用的技術(shù)，一般應(yīng)用于無煙煤或焦煤，具有固定床空氣、蒸汽間歇制氣的特點(diǎn)。

2.5常壓固定床富氧連續(xù)氣化技術(shù)

連續(xù)氣化技術(shù)提高了間歇?dú)饣纳剩涮攸c(diǎn)在于采用較小顆粒的無煙煤或焦煤，使用富氧為氣化劑進(jìn)行連續(xù)的氣化。相對(duì)于常壓固定床間歇式氣化技術(shù)提高了原料的利用率，降低了設(shè)備的維護(hù)給予，減少了對(duì)環(huán)境大氣的污染，在無煙煤地區(qū)可得到適用，是在常壓固定床間歇式氣化技術(shù)基礎(chǔ)上的升級(jí)技術(shù)。

2.6 灰熔聚流化床煤粉氣化技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)是以直徑6毫米以下的煤粉顆粒為原料，把煤粉和水蒸氣從爐底連續(xù)加入，氣化之后制備的煤氣。收集系統(tǒng)收集之后進(jìn)行再次的氣化能夠提高煤氣的轉(zhuǎn)化效率，在燃料氣、合成氣的生產(chǎn)上得到廣泛的應(yīng)用。

3 煤化工氣化工藝和設(shè)備使用中的要點(diǎn)

3.1 設(shè)備安裝施工

在進(jìn)行煤化工氣化施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和工藝要求來進(jìn)行施工方案的設(shè)計(jì)，并且依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來施工，保證施工的質(zhì)量和安全。具體的施工流程要安裝從大到小、從內(nèi)到外的順序，結(jié)合成片吊裝規(guī)范來施工，有效的降低成本、節(jié)約時(shí)間，同時(shí)保證設(shè)備的安裝質(zhì)量和安全。另外在安裝設(shè)備時(shí)對(duì)構(gòu)件的涂刷油漆要在地面進(jìn)行，之后再根據(jù)設(shè)計(jì)要求來安裝構(gòu)件。如果出現(xiàn)構(gòu)件尺寸偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行矯正和更換。

3.2 鋼材檢驗(yàn)

相關(guān)人員要對(duì)氣化工藝設(shè)備所用的鋼材進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，必須具備相關(guān)的質(zhì)量保證書，檢測(cè)鋼材的性能是否符合設(shè)備的要求，應(yīng)根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行性能檢驗(yàn)，例如鋼材表面是否有疤痕，是否存在裂縫，如果鋼材具有輕微的銹跡或劃痕，應(yīng)保證其破損厚度小于負(fù)偏差值的一半。對(duì)于質(zhì)量不合格的鋼材應(yīng)及時(shí)更換，保證設(shè)備的質(zhì)量過關(guān)。

3.3 矯正偏差

在施工中鋼構(gòu)件的尺寸會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)尺寸存在偏差，應(yīng)及時(shí)采取措施矯正，一般矯正方法有熱矯正和冷矯正。在進(jìn)行氣化設(shè)備的組裝時(shí)，如果出現(xiàn)鋼梁尺寸偏小的問題，可以通過拼接鋼板來適當(dāng)?shù)慕娱L(zhǎng)。在拼接時(shí)要避開節(jié)點(diǎn)，保證鋼梁尺寸能夠符合要求。

綜上所述，不同的煤化工氣化技術(shù)都有不同特點(diǎn)，這些技術(shù)在發(fā)揮作用的同時(shí)也存在一定的局限，對(duì)不同煤型也有不同的適用效果。因此在選擇煤化工氣化工藝和設(shè)備時(shí)要了解不同工藝的特點(diǎn)，結(jié)合自身各行業(yè)的情況來進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)也要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行施工安裝，使工藝設(shè)備能夠順利運(yùn)行，發(fā)揮煤化工氣化工藝的作用，從而提高煤氣化的效益，促進(jìn)化工氣化行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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