煤化工氣化工藝與設備的關鍵技術

王鵬鵬 謝薛強

摘 要：煤炭資源是人類社會中使用的重要能源，但是煤炭能源屬于不可再生類型，同時還會對環境造成污染，為提高我國煤炭資源的再利用，應加強煤化工氣化工藝和設備的利用，加強對煤炭資源的再加工，以促進能源的可持續發展。

關鍵詞：煤化工;氣化;工藝設備

我國雖然是能源大國，然而人均能源占有量僅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。煤化工氣化工藝對煤炭資源進行再次加工，提高煤炭的使用效率和環保性。為提高我國能源的可持續性發展，應加強煤炭清潔和高效利用，因此應加強對煤化工氣化工藝和設備的研究和使用。

1 煤氣化原理

煤化工氣化是以煤為基礎原料，把煤炭中的燃燒成分和水蒸氣、氧氣通過高溫高壓進行化學反應，把煤炭轉化成可燃性氣體。氣化之后的煤氣稱為合成氣，進行氣化的設備稱為煤氣發生爐或汽化爐。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。干燥是煤炭的物質制備過程，其他為化學反應，經過干燥、加溫燃燒之后，煤炭發生熱解反應，形成氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氮氣、水等氣體物質，這些物質經過加熱再冷卻之后成為了合成氣。氣化的工藝選擇對企業的投資成本具有重要的影響。

2 煤化工氣化工藝和設備的關鍵技術

2.1 GE水煤漿加壓氣化技術

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

2.2 GSP干煤粉加壓氣化技術

GSP 是由德國研制的一種氣化工藝，通過氣流床加壓形成。對原煤進行干燥、研磨之后得到干煤粉，被投入爐中進行加熱實現氣化，氣化后頂端進入通過水冷壁冷卻進行制氣。GSP干煤粉加壓氣化技術操作比較方便，污染排量較小，具有操作彈性大、維護費用低的特點，適用于化工生產行業。

2.3 Shell干煤粉加壓氣化技術

適用于Shell干煤粉加壓氣化技術的煤型較多，例如高灰熔點煤、無煙煤和煙煤等，這項技術和GSP干煤粉加壓氣化技術同屬于氣流床加壓，干煤粉同樣經過干燥、研磨，但通過下部進入，燒嘴上進行制氣。

2.4 常壓固定床間歇式氣化技術

常壓固定床間歇式氣化技術是氮肥行業中經常使用的技術，一般應用于無煙煤或焦煤，具有固定床空氣、蒸汽間歇制氣的特點。

2.5常壓固定床富氧連續氣化技術

連續氣化技術提高了間歇氣化的生效率，其特點在于采用較小顆粒的無煙煤或焦煤，使用富氧為氣化劑進行連續的氣化。相對于常壓固定床間歇式氣化技術提高了原料的利用率，降低了設備的維護給予，減少了對環境大氣的污染，在無煙煤地區可得到適用，是在常壓固定床間歇式氣化技術基礎上的升級技術。

2.6 灰熔聚流化床煤粉氣化技術

這項技術是以直徑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加入，氣化之后制備的煤氣。收集系統收集之后進行再次的氣化能夠提高煤氣的轉化效率，在燃料氣、合成氣的生產上得到廣泛的應用。

3 煤化工氣化工藝和設備使用中的要點

3.1 設備安裝施工

在進行煤化工氣化施工時，應根據現場情況和工藝要求來進行施工方案的設計，并且依據相關標準來施工，保證施工的質量和安全。具體的施工流程要安裝從大到小、從內到外的順序，結合成片吊裝規范來施工，有效的降低成本、節約時間，同時保證設備的安裝質量和安全。另外在安裝設備時對構件的涂刷油漆要在地面進行，之后再根據設計要求來安裝構件。如果出現構件尺寸偏差，應及時進行矯正和更換。

3.2 鋼材檢驗

相關人員要對氣化工藝設備所用的鋼材進行質量檢測，必須具備相關的質量保證書，檢測鋼材的性能是否符合設備的要求，應根據國家行業標準來進行性能檢驗，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，應保證其破損厚度小于負偏差值的一半。對于質量不合格的鋼材應及時更換，保證設備的質量過關。

3.3 矯正偏差

在施工中鋼構件的尺寸會和標準尺寸存在偏差，應及時采取措施矯正，一般矯正方法有熱矯正和冷矯正。在進行氣化設備的組裝時，如果出現鋼梁尺寸偏小的問題，可以通過拼接鋼板來適當的接長。在拼接時要避開節點，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都有不同特點，這些技術在發揮作用的同時也存在一定的局限，對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備時要了解不同工藝的特點，結合自身各行業的情況來進行生產，同時也要嚴格按照規范標準來進行施工安裝，使工藝設備能夠順利運行，發揮煤化工氣化工藝的作用，從而提高煤氣化的效益，促進化工氣化行業的發展。

參考文獻：

[1]喬亞麗.煤化工氣化工藝與設備的關鍵技術[J].建筑工程技術與設計，2018（22）：5577.

[2]楊濤.煤化工氣化工藝與設備的關鍵技術[J].化工管理，2018（13）：193.