煤化工項目工程創新設計須把握五個要點

文/韓云祥

煤化工項目工程創新設計須把握五個要點

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展。此類大型煤化工項目具有投資規模大，占地面積大，工藝路線長且復雜，水、電消耗量大，“三廢”排放量大、后續處理困難等特點，從實際情況來看，在建項目存在工藝選擇不當、系統配置水平較低等問題，這些問題一方面反映出在設計階段，項目選址、總圖布置困難，工程規劃設計復雜等棘手問題，另一方面反映出項目工程設計中的若干缺陷。

煤化工項目工程設計包括項目可研、項目環評、關鍵工藝技術選擇、項目工藝包設計、基礎設計、詳細設計等幾個重要階段。每一個階段都必須從全局角度出發，創新設計思路，把握關鍵因素，有效溝通協調，實現最佳優化設計。對此，煤化工項目工程創新設計要把握以下五個要點。

一、工程設計過程的順序控制

從項目獲得國家發改委批復同意開展前期工作之后，首先根據項目基本情況，確定一家總體設計單位，業主與總體院共同圍繞可行性研究規劃有關的前期設計工作。

一般情況下，由總體院提出一個大概的工藝技術路線。業主與總體院圍繞該工藝路線開展關鍵工藝技術與關鍵設備的技術交流，以選擇最佳工藝技術路線。待產品方案、工藝技術路線與總圖基本確定后，要啟動項目的環評報告編制工作。環評報告從數據收集到最后定稿，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，應立即開始此項工作。同時可開展選址、用地、節能評估、職業病危害預評價、安全預評價、地質災害、地震、文物保護、壓覆礦、自備電廠及上網、維穩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評的基礎與根本，若在項目可行性研究報告與環境影響評價報告書編制后期還在調整工藝路線，將導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境影響評價報告書獲得批復后，即可開展工藝包設計工作。在工藝包設計期間，業主應配合總體院編制約束項目工程設計的“工程設計統一規定”。大型煤化工項目設計一般要由多個設計單位共同完成，為保證項目順利實施與項目各個單元的一致性，設計必須遵循一個標準，同時也是項目設計質量的保證。

工藝包設計后期即可開展項目基礎設計工作，同時可開展長周期設備的設計與采購。一般情況下，工藝包交付后4個月內，項目基礎設計工作可以完成。基礎設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計工作。項目詳細設計工作一般需要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、產品方案、主要工藝技術、總圖布置、投資、經濟性分析等，需要依托社會處理的工業“三廢”部分。

1.項目選址

首先，項目建設地點距離主要原料煤的運輸距離，直接關系到工廠的運行成本及原料供應的穩定性，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在循環冷卻水蒸發的損失和外排污水的損失。目前，由于循環水冷卻方式和污水回用技術的進步，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，無論采用何種節水技術，煤化工企業仍然需要大量的水，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，同時，對項目運營后，原料進廠與產品出廠是否便利，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太近，或設在居住區的上風向。當項目有毒有害介質泄露，不會立即危及居住區人員安全。項目選址應選在居住區下風向并距離居住區在2公里以上，以便發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。

五是項目選址應遠離湖泊及河流，地下水豐富地區也不宜作為廠址。

2.工藝路線選擇

采用什么樣的工藝技術，將煤炭資源轉化為最終的目標產品，是可行性研究階段的重點，選擇不同的工藝技術產生的項目經濟性、技術可靠性、項目安全性、項目環保結果將完全不同。這項工作一般由委托編制可行性研究報告的設計單位來做，但是業主要高度重視，深度參與，對采用的每種工藝技術情況都要進行充分調研與交流。

一是依據項目所在地區的主要煤種和項目的目標產品，選擇是采用碎煤加壓氣化技術、水煤漿加壓氣化技術，還是干粉煤氣化技術，然后再對各種技術的工業應用成熟度、技術可靠性、關鍵設備和閥門及控制系統硬件的可靠性、能夠實現的運行周期、設備檢修的難易情況、啟動與停止的操作難易程度、原料消耗情況、投資及經濟性等方面進行充分比較，來選擇確定采用哪種技術。

二是充分考慮到每種工藝技術帶來的“工業三廢”的問題。對于大型煤化工項目，“工業三廢”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“工業三廢”。在選擇處理“工業三廢”的工藝技術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。

三是著重考慮每種工藝技術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化率意義重大；這也是項目能否順利通過國家核準的關鍵因素。

此外，項目估算與經濟性評價工作要做得扎實，此項內容對領導核心層決策和順利實施項目建設影響極大。

三、工藝包設計階段

業主會同總體院和工藝包供應商要確定好工藝包設計的輸入條件。設計輸入條件最好由總體院提出，經過三方討論確定。在設計過程中，變動設計輸入條件將直接導致設計進度受到影響。工藝包是開展項目基礎設計的基礎，工藝包內容是否齊全完整，必須得到總體院的認可。

四、基礎設計階段

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

在各設計單位開始基礎設計期間，業主與總體院即應編制完成適用于整個項目的“工程設計統一規定”。從業主與總體院對各個裝置基礎設計審查開始，就要應用“工程設計統一規定”對各裝置的基礎設計進行規范，以保證整個項目設計風格一致、設計高質量。

業主對裝置基礎設計文件的審查。工程設計一般分為工藝、設備、自控、電氣、電信、土建、結構、給排水、暖通、材控、管機等專業進行設計。業主作為項目建設與運營方，限于從長遠運營的考慮，技術主管部門不會設置門類齊全的專業工程師崗位。但這對工廠設計階段的管理很不利。在項目建設階段，可以與工程咨詢服務公司合作，請其派遣相關專業的人員，充實業主的技術管理隊伍，協助業主完成全方位的設計管理，以保證設計質量。

五、詳細設計階段

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

需要業主審查確認的，大致分為三個階段：

第一個審查階段。設計單位完成總圖布置、設備平立面布置時需要業主審查確認，相當于總設計任務的15%～20%。保證不會因為業主要求變化，導致大量的設計工作重復進行。

第二個審查階段。設計單位完成主要的工藝管道布置、所有設備布置、廠房和管廊布置、給排水設計，大約相當于總設計任務的40%，業主方要組織相關專業人員對設計進行審查，及時發現設計缺陷和不足，保證設計單位之后的設計不會出現大的調整。

第三階段的審查，主要是在基本完成設備、管道、儀表閥門、電動手動閥門、電氣橋架等設計后，大約相當于總設計任務的85%。在此階段，業主要組織專業齊全的審查隊伍進行全面審查，此階段審查目的是盡早發現各類對施工與投料試生產產生影響的缺陷。

要詳細設計第四階段的審查。在設計單位完成全部設計任務后，為了檢驗設計單位的設計是否有漏項及對生產運營有影響的隱患問題；同時，本次審查也是詳細設計工作結束前的一個重要節點標志。待設計單位按照本次審查意見修改完成設計后，詳細設計工作即結束。設計單位應馬上出版紙質版圖紙，發送施工現場給業主。在此之后發生的所有設計修改，將以設計變更的方式執行。業主與設計單位必須杜絕設計審查后還在不斷修改設計圖紙，導致終板詳細設計遲遲不能結束，這將給現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）

（責任編輯：劉宏偉張振林）