李曉峰

(陽煤化工集團，山西 太原 030006)

引 言

能源資源是社會經(jīng)濟發(fā)展的基本物質(zhì)基礎(chǔ)，人類社會的生存和發(fā)展也離不開能源的幫助。我國煤炭資源雖然比一些國家豐富，但煤炭屬于不可再生的能源，大規(guī)模地使用煤炭資源也會對自然環(huán)境造成嚴重的不良影響。在此發(fā)展背景下，應(yīng)用先進的科學技術(shù)手段，對現(xiàn)有的資源能源進行合理開發(fā)和利用，可以最大限度提升煤炭的利用率，應(yīng)用煤化工等技術(shù)手段為人們提供更多的可利用的能源已成為發(fā)展的必然趨勢和時代的發(fā)展要求，為我國的經(jīng)濟快速發(fā)展提供有利幫助。除此之外，煤化工氣化工藝的選擇應(yīng)用在一定程度上對企業(yè)的生產(chǎn)投入成本起著決定性作用，是企業(yè)維持長期有效運行的重要影響因素，因此，研究煤化工氣化工藝和設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)意義重大[1]。

1 煤化工氣化工藝

1.1 工藝結(jié)構(gòu)

煤化工氣化工藝設(shè)備對于所用鋼材的質(zhì)量要求非常高，一般工程的工藝設(shè)備需要用到至少2 500 t的鋼材，鋼材消耗非常大且各個部件之間的組裝工作非常復雜，組裝難度也很大，尤其是氣化爐的吊裝難度更大。因此在煤化工氣化工藝設(shè)備的組裝現(xiàn)場，組裝進行時通常都需要借助箱型柱，并在不小于30 m的混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行安裝作業(yè)且設(shè)備高度要求必須超過50 m[2]。

1.2 氣化工藝的特點

氣化工藝系統(tǒng)是煤氣化裝置的核心內(nèi)容，包含了很多輔助的子系統(tǒng)。煤氣化有很多工藝方式，常見的包括移動床氣化、流化床氣化和流床氣化三種且都已經(jīng)完成了工業(yè)化的任務(wù)。

1.3 煤化工工藝的步驟

煤化工工藝主要分為3個工業(yè)化階段：

煤——合成氣——醇醚類(甲醇、DME)；碳氧化合物(醋酸)；烴類(烯烴、柴油、汽油、煤油)；其他(H2、H2/N2)——下游產(chǎn)品。

2 煤化工氣化工藝技術(shù)

2.1 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)

GE水煤漿加壓氣化技術(shù)就是流床加壓氣化技術(shù)，在煤化工氣化中的應(yīng)用比較廣泛，主要應(yīng)用于制取烯烴、甲烷以及氨等，同時還可以聯(lián)合循環(huán)以發(fā)電，其發(fā)電效率較高且實現(xiàn)了煤炭資源的清潔利用。GE水煤漿加壓氣化技術(shù)操作簡單，入爐工序簡單，只需要將原材料直接送入爐內(nèi)即可，操作安全有保障，節(jié)約環(huán)保。GE水煤漿加壓氣化技術(shù)對原材料的要求較寬松，適應(yīng)性很強，可接受多煤型的氣化原材料，除此之外，GE水煤漿加壓氣化技術(shù)的氣化系統(tǒng)效率很高，最高可達96%[3]。

2.2 GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)

GE水煤漿加壓氣化技術(shù)主要依靠氣流床加壓實現(xiàn)氣化操作。首先，干煤粉經(jīng)過干燥和細磨工序后成為原材料進入爐內(nèi)，在爐內(nèi)完成氣化后自頂端進入并在氣化爐的內(nèi)部有水冷壁作為內(nèi)件，在單燒嘴下行制氣?，F(xiàn)有規(guī)模最大的GSP干煤粉加壓氣化裝置可一次性投入約720 t的褐煤，裝置主要應(yīng)用水進行冷流程，投入成本低，有效節(jié)約化工生產(chǎn)資金。

2.3 Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)

Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)和GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)屬于同一技術(shù)類別，但 Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)的氣化煤種較多，包含諸如無煙煤、高灰熔點煤、煙煤等煤種。其入爐工序同樣是干煤粉經(jīng)過處理后進入爐內(nèi)，但和GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)不同的是Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)的干煤粉入爐是由下部進入的?，F(xiàn)存的世界上最大的氣化爐處理量是2 000 t/d煤。爐內(nèi)氣化壓力值為3.0 MPa[4]。

2.4 魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù)

魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù)對于入爐原料的要求較高，對原料的熱穩(wěn)定性、化學活性等都有具體的要求標準，且該項技術(shù)的機械強度較高。主要應(yīng)用煤型是不粘或較弱粘結(jié)性的原料煤以及氣化褐煤，在城市的生產(chǎn)生常用于我國的氨肥產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中，其突出特點就是固定床空氣和蒸汽間歇制氣。

2.5 常壓固定床無煙煤(或焦炭)富氧連續(xù)氣化技術(shù)

常壓固定床無煙煤(或焦炭)富氧連續(xù)氣化技術(shù)的入爐原料通常采用粒度在8 mm～10 mm的無煙煤或者焦炭，通過富氧作為氣化方式進行連續(xù)氣化。該氣化技術(shù)對于入爐原料的利用率較高且氣化設(shè)備的維修力度最小，對于自然環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響，非常適合無煙煤地區(qū)的氣化工作。

3 煤化工氣化工藝與設(shè)備的技術(shù)要點分析

3.1 安裝施工要點

在安裝施工中必須要結(jié)合煤化工工藝的要求和施工現(xiàn)場的實際情況得出的制定最終的施工安裝方案，嚴格按照行業(yè)相關(guān)規(guī)則標準進行安裝作業(yè)，切實保證工程的質(zhì)量效率和安全。在安裝施工時要按照由內(nèi)到外、由大到小的順序進行，同時遵循預制、成片吊裝的要求進行安裝施工，確保最大限度降低工程建造成本，縮減工程后續(xù)驗收的時間，在此基礎(chǔ)上有效保證設(shè)備的安裝質(zhì)量。煤化工設(shè)備安裝需要注意以下幾點。首先，構(gòu)建的油漆涂刷要在地面進行。其次，構(gòu)件安裝要遵循工程安裝設(shè)計規(guī)范要求。最后，安裝工序完畢后，要對梁柱表面進行防火層處理，根據(jù)構(gòu)件大小不同的偏差進行規(guī)范矯正。

3.2 鋼材檢驗

在煤化工氣化工藝中，對工藝設(shè)備所需的鋼材必須經(jīng)過嚴格的檢驗，檢驗人員需要對鋼材的質(zhì)量、性能等進行詳細分析。生產(chǎn)所用鋼材必須具備相應(yīng)的質(zhì)量證書，檢驗人員需要對證書的真?zhèn)芜M行鑒別分析，同時結(jié)合工程設(shè)計對鋼材的性能進行驗證，未通過驗證的鋼材不允許進入施工現(xiàn)場，鋼材中不符合設(shè)計安裝要求的可通過后期的補救措施進行完善。設(shè)計安裝所用鋼材標準是表面無裂痕、無疤痕、沒有褶皺，在鋼材的破損厚度沒有超過負偏差值一半的情況下不需要對鋼材進行更換[5]。

3.3 偏差矯正

偏差值指工程鋼構(gòu)件尺寸數(shù)據(jù)與標準尺寸數(shù)據(jù)之間的差異。常用的矯正方式主要有兩種，熱矯正和冷矯正。冷、熱矯正的最終結(jié)果都要保證鋼材表面的劃痕厚度不能超過0.5 mm，不能出現(xiàn)明顯的鋼材破損和凹凸現(xiàn)象。針對氣化設(shè)備的安裝過程中常見鋼梁尺寸偏小等問題，可采取斜對接以及鋼板拼接的方式進行實時接長，同時在進行鋼板的拼接時，鋼構(gòu)件要避開節(jié)點且長度不能超過2.5 m，當鋼構(gòu)件的厚度小于14 mm時，可采用剪板機進行肋板剪切滿足工程要求。

4 結(jié)語

通過研究煤氣化工藝流程、方法以及相關(guān)特征進行了詳細介紹研究，對各個施工單位部門提出了針對性的意見建議，并對其應(yīng)具備的專業(yè)技術(shù)、如何確保鋼材質(zhì)量以及如何增強行業(yè)標準和規(guī)范的檢驗安裝都提出了具體要求，以提高現(xiàn)階段的煤化工氣化工藝和設(shè)備的技術(shù)水平，在保障能源戰(zhàn)略安全的大前提下最大限度提高煤氣化效益，滿足人們生產(chǎn)生活對清潔能源的需求。