碎煤加壓氣化工藝的設計優化

孫鵬

摘要：我國經濟發展的同時，能源消耗量逐年增大，據相關統計了解到我國煤炭消耗量占能源消耗的70%左右。針對這一能源消耗特征，加大節能減排，對促進煤炭能源可持續發展十分重要。因此，加強對煤加壓化工工藝研究與創新十分必要。煤加壓氣化工藝會產生大量廢水，廢水成分復雜，如何實現廢水無害化處理是煤加壓氣化工藝發展中的關鍵問題，對推進廢水處理技術創新有著重要意義。下面本文將對碎煤加壓氣化工藝展開詳細分析，旨在通過本文理論論述為碎煤加壓氣化的優化設計研究提供更多參考。

關鍵詞：碎煤；加壓氣化工藝；設計優化

隨著我國經濟發展轉型與環境保護政策實施，煤炭產業的改革也是勢在必行，為了尋求經濟與環境的平衡，發展煤化工成為煤炭企業的首選方向，碎煤加壓氣化工藝是進行煤氣化工生產的重要途徑，就目前而言，結合分析碎煤加壓氣化爐在運行中出現的故障和問題，然后根據各自不同的優缺點，提出優化設計方案舉措。

1煤鎖下閥傳動軸的設計優化

煤鎖下閥軸是煤鎖下閥工作的關鍵部位，下閥軸的傳動軸設計為液壓驅動裝置-外擺桿-傳動軸-內擺桿-閥桿，同步動作實現下閥的開關功能。安裝在煤鎖下閥傳動軸常壓端的軸承套、軸承、墊環等裝置與煤鎖本體通過螺栓連接，墊環與傳動軸的軸肩配合，通過墊環與軸承的相對運動來達到軸向固定和保護下閥軸正常使用的目的。由于煤鎖下閥傳動軸軸肩與墊環磨損嚴重，當磨損達到一定程度后軸承套、軸承、墊環的組合達不到軸向固定保護下閥傳動軸的作用，軸填料處發生泄漏，影響氣化爐的穩定運行。該裝置可以設計優化為在傳動軸最外端加裝止推軸承，止推軸承固定在軸承固定架上，軸承固定架與氣化爐下閥傳動軸的支撐架焊接，為方便定位及距離的調整將固定架設計為橫向開槽和縱向使用螺桿的可移動式固定法。這種設計可以有效減小橫向位移，減少軸填料泄漏。

2污水處理工藝

加壓氣化產生的粗煤氣中含大量粉塵、水蒸氣和碳化的副產物--輕油、焦油、萘、脂肪酸、酚、溶解的氣體和無機鹽類等，溫度也較高。因此，需冷卻和洗滌，以降溫和除去粗煤氣的有害物。在粗煤氣洗滌和冷卻時，這些雜質進入水中，形成氣、液、固三態存在的多成分煤氣水。煤加壓氣化過程中產生的廢水成分復雜，含焦油、氨、酚、塵等多種雜質，它們在水中含量高。煤種的不同導致各成分的含量也不同，但此種廢水用常規生化、過濾、反滲透等方法無法直接處理，須先將水中塵、油、酚、氨等進行分離、回收，這樣一方面回收廢水中有價物質，帶來一定經濟效益；另一方面也使廢水達到一般廢水處理方法的進水要求。根據煤加壓氣化工藝特點，廢水處理工藝中，經焦油、粉塵分離后的水大部分返回工藝裝置循環使用，多余水為工藝廢水，再逐步經過酚、氨回收，生化處理等工藝等過程，最終廢水達到國家排放標準后排放。

3煤鎖和灰鎖的優化

煤鎖是確保煤倉內部間歇的容器，也是汽化爐上重要的零部件之一，一旦發生損壞，在維修過程中要消耗掉大量的人力物力；煤鎖的位置比較特殊，質量過大，采用起重機的方式吊起維修，不僅費時費力，還很容易造成設備損毀和人員傷害事物。對煤鎖檢修的優化，可以從設備兩側支耳處加上千斤頂，利用支撐梁體的滑道，千斤頂的作用下煤鎖就會升起，從滑道上將其移動出來，就可以進行檢修作業。煤鎖的下閥門軸也是容易損壞的部位，下閥軸的轉都皺設計是為了同步實現開關功能，由于煤鎖下閥門傳動軸的磨損，導致軸承、墊環等方位日漸脫落，這一裝置設計優化在傳動軸的外端固定起來，方便長距離的調整。

4點火方式的優化

碎煤加壓氣化過程是一個在高溫和（高）壓力下進行的復雜多相的物理化學反應過程，主要是煤中的碳與氧和水蒸氣等氣化劑之間的反應。煤的燃燒過程，其實質就是煤中元素發生劇烈氧化反應的過程，其中最主要是碳的燃燒，并且伴以揮發分的燃燒。煤的有機質是復雜的碳氫化合物，其氧化與烴類氧化相似，可用自由基連鎖反應機理解釋。煤中富氫的脂肪結構與氧易形成自由基，當氫化過氧化物積累到一定濃度又有一定溫度時，氧化自動加速。當放出的熱量不斷積累，達到煤的著火溫度就會引起燃燒。

5操作、控制方式的優化

碎煤加壓氣化爐實際運行的煤鎖、灰鎖在現場就地控制室操作，控制室只能實現監控煤、灰鎖操作。可優化設計為在氣化控制室（控制室操控又分為全自動、半自動、手動）為主要控制方式，設置一套控制系統對裝置進行監視、控制、聯鎖、報警及記錄，該套系統能實現緊急停車聯鎖和保護。中控室實現自動加煤、排灰操作。為滿足后工序對穩定供氣的需求，一般氣化裝置都在出口工序煤氣總管上設置氣化爐自動調節裝置，以達到穩定供氣的目的。但生產負荷和粗煤氣總管壓力的比例調節單一，沒考慮生產工況的操作影響。優化設計為氣化爐的負荷與氣化爐工況特性，如出口溫度、氣化爐壓力、灰鎖溫度、煤質成分等一起進行串級比例調節，實現裝置的自動化和現代化。分析取樣的優化，現碎煤加壓氣化爐粗煤氣化驗分析用奧式分析儀，手動操作，存在分析時間長、勞動量大、分析結果人為因素影響大等問題。優化設計為自動取樣分析，增設在線分析儀表，由預處理和儀表系統兩部分組成。其中預處理由減壓、水洗、分離、冷卻與干燥組成，放在取樣管道最近的現場；儀表系統由過濾、流量控制與分析儀表組成，放在分析室內。預處理能解決煤氣除塵脫焦油難題和干燥除去氣樣中的水分。

6結束語

低熱穩定性下的低階煤具備良好的反應活性，能夠充當碎煤的加壓氣化原料。對磨煤干燥系統的設計以及對污水處理提出了一些優化建議，同時低熱穩定性下的低階煤相應單臺氣化爐的氧負荷相對比較低，利用明確碎煤的加壓氣化相應入爐煤的下限粒度，嚴格控制下限粒徑，使相應氣化爐在一定程度上有效降低破碎過程形成的煤粉量，上述措施可以明顯提高碎煤加壓氣化的效果。以上論述具有較強的現實意義和經濟意義。同時該優化改進是氣化爐功能的又一次提升，對未來氣化爐爐型改進具有指導作用。

參考文獻：

[1]王二成.碎煤加壓氣化工藝的設計優化[J].中國化工貿易.2018（09）.

[2]孫秀妮.碎煤加壓氣化工藝的設計優化[J].化工管理.2015（15）.

[3]張博.碎煤加壓氣化工藝的設計優化[J].城市建設理論研究（電子版）.2015（20）.

（作者單位：內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司）