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我国煤化工气化工艺与设备的关键技术分析王康乐

发表时间：2020/11/11 来源：《基层建设》2020年第22期作者：1.王康乐 2.井晓冬

[导读] 摘要：煤炭资源属于一般的资源，并且在很多领域中的应用范围都比较广泛。

        陕西长青能源化工有限公司陕西宝鸡 721400
        摘要：煤炭资源属于一般的资源，并且在很多领域中的应用范围都比较广泛。实际上，我国的煤化工技术已经逐渐从落后向成熟转变，相关技术也逐渐得到了改善，并且朝着国产化的方向发展。鉴于此，文章就煤化工工艺与设备的关键技术展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
        关键词：煤化工；气化工艺；设备；关键技术
        引言
        能源资源是社会经济发展的基本物质基础，人类社会的生存和发展也离不开能源的帮助。我国煤炭资源虽然比一些国家丰富，但煤炭属于不可再生的能源，大规模地使用煤炭资源也会对自然环境造成严重的不良影响。在此发展背景下，应用先进的科学技术手段，对现有的资源能源进行合理开发和利用，可以最大限度提升煤炭的利用率，应用煤化工等技术手段为人们提供更多的可利用的能源已成为发展的必然趋势和时代的发展要求，为我国的经济快速发展提供有利帮助。除此之外，煤化工气化工艺的选择应用在一定程度上对企业的生产投入成本起着决定性作用，是企业维持长期有效运行的重要影响因素，因此，研究煤化工气化工艺和设备的关键技术意义重大。
        一、煤化工气化技术简介
        1.原理
        煤化工气化技术，主要是用来进行煤气燃料的生产。通过多种气化方式，能够满足多种行业的生产需求，如电力行业、化工行业等，其价值与作用非常深远。在煤化工气化工艺与设备的研究中，国外的技术与理念相对成熟，也具有代表性。如美国与德国，经过多年的实践与摸索，我国研发出了高效的气化技术。煤化工气化过程，是一个物化反应，其整个过程非常复杂繁琐。主要是水煤浆和氧气进入气化炉后，在高温的环境下，煤炭等材料就会瞬间升温发生反应，进而生成水分、残渣等，最终生成一氧化碳和氢气。
        2.特点
        煤化工气化技术的应用范围比较广，能够适用于各种材料与资源，比如煤炭、沥青等。其进料方法分为干粉与水煤浆两种，每种都有着其独特的价值。使用煤化工气化技术，不仅可以提高生产效率，保障生产安全，还具有操作简单、灵活，可达到节能环保的目的。在气化中，经过高温的作用，还可以降低产物的有害物质，只需经过简单的处理，就可以进行排放，保护了生态环境。
        然而，不同的气化技术有着不同的优势与缺点，因此也有着相应的劣势。比如整个气化过程必须在高温的环境下，因此，炉膛内部就会长期受到高温的侵蚀，导致使用时间较短，需要定期进行检修更换，增加了成本。再加上多喷嘴对置式水煤浆气化技术的喷嘴属于消耗物品，需要经常更换。其寿命在两个月左右，增加了维护成本。此外，水煤浆的含量还必须得到有效控制，否则就会出现材料与资源浪费严重的现象，对大气污染的力度也比较大。每一种技术都有着其优势与不足，在实际应用中，必须做到具体问题具体分析，加大研发与投入力度，才能加快更新改革的速度，推动煤化工行业的高速发展。
        二、煤化工气化工艺技术
        1.GSP干煤粉加压气化技术
        GSP被称为“黑水泵气化技术”，是德国研制的一种煤炭气化工艺。GSP干煤粉加压气化技术的工艺流程是把煤炭经过细磨，然后烘干变成又细又干的干煤粉，把干煤粉加入到气化炉炉内，气化之后再由炉的顶端进入，在气化炉内水冷壁的作用下，实现了单烧嘴下行制气的一整个流程。GSP干煤粉加压气化技术优势主要体现为：一是适应能力强，从无烟煤到石油焦都可以作为此项技术的原材料；二是该技术基本上不产生有毒有害气体以及产生的污水量较少，对环境带来的污染较小；三是该技术所使用设备操作简单方便，设备稳定性好、使用寿命长，而且设备维修费用低廉。

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        2.GE水煤浆加压气化技术
        该技术是流床加压气化技术，且应用较为广泛，主要用来制取烯烃、甲醇以及氨等，还可联合循环发电，不仅能提升发电效率，还能实现对煤碳资源的清洁利用。和其他技术相比而言，GE水煤浆加压气化技术，入炉简单，且操作安全，保证节约，只需直接将原材料入炉就行。同时该技术对原料具有较广的适应性，用于气化的原料可以是多种煤型，相比Shell干煤粉加压气化技术，对原料煤拥有更加广泛的适用性。而且使用该技术，气化系统的总有效率可高达96%，比Shell干煤粉加压气化技术和GSP煤粉加压气化技术的总有效都要高。煤浆的加压气化技术使用相对简单，是现在煤化工气化工艺中较为成熟的技术。
        3.灰熔聚流化床煤粉气化技术
        灰熔聚煤气化技术是以直径小于6mm的煤粉颗粒为原材料，利用水蒸气为气化剂，将煤粉和气化剂从炉底连续加入制取的煤气。通过收集系统的收集再次气化，提升了煤气的转化效率。这种技术是我国自主研发的煤气化技术，在生产燃料气、合成气方面具有广泛的应用空间。
        三、煤化工气化工艺与设备关键技术控制要点
        1.设备关键技术要点分析
        煤炭化工设施设备的关键技术主要体现在以下层面：（1）强化气化设备广泛适应煤种的能力，使不同灰熔点、不同黏度并且不同韩阿玲的煤种都有可能实现气化；（2）增加气化设备的处理能力以及气化效率，并且加大对不同气化机理的研究力度，确保各项设备结构的改进更具针对性与合理性；（3）运用科学合理的气化加压工艺，从而在一定程度上降低出现能源浪费现象的几率，与此同时，强化气化强度，最大限度控制气化后带出物的受损量；（4）将减少或者降低环境污染作为主要目标，为落实环境保护工作奠定良好的基础。
        2.钢材检验过程中的主要要点
        在煤化工气化工艺中，对工艺设备所需的钢材必须经过严格的检验，检验人员需要对钢材的质量、性能等进行详细分析。生产所用钢材必须具备相应的质量证书，检验人员需要对证书的真伪进行鉴别分析，同时结合工程设计对钢材的性能进行验证，未通过验证的钢材不允许进入施工现场，钢材中不符合设计安装要求的可通过后期的补救措施进行完善。设计安装所用钢材标准是表面无裂痕、无疤痕、没有褶皱，在钢材的破损厚度没有超过负偏差值一半的情况下不需要对钢材进行更换。
        3.设备设施检验要点分析
        煤化工气化设备设施属于特种设备，是高温高压容器。因此，要去企业相关工作人员需要严格控制设备所用的钢材质量，并且检验其性能，确保气化设备所用的钢材都能够满足国家以及行业的相关标准要求，同时还需要附带正规的质量检验证书。此外，应该确保标注清楚钢材产品性能书中的相关注意事项，认真对各项技术是否能够满足气化设备所用钢材的需求进行仔细核对。除此之外，工作人员还应该立足于气化设备所用钢材的需求，仔细检查钢材的表面，确保在钢材的表面中不会出现裂缝、疤痕、褶皱以及裂纹等，一旦钢材出现了划痕或者锈蚀现象，需要立足于相关规定对其进行判断，必要的时候还应该将其更换掉。
        结束语：综上所述，煤化工产业采用一定的化工工艺将煤炭资源转化成其他资源，其气化工艺与设备的关键技术为水煤浆加压气化与干粉煤加压气化，不同的进料方式，又可以细化为很多种工艺技术。在实际应用中，可以根据实际需求，进行合理运用。此外，在设备的安装中，还要优化安装流程，注重矫正偏差，这样才能提高设备的使用寿命与生产效率，提升煤化工气化生产的质量以及效率，减少煤炭燃烧造成的环境问题，保障气化工艺的有效进行，从而推进我国煤化工气化行业的发展进程。
        参考文献：
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        【3】刘凯，刘海菊，郭琦.煤化工气化工艺与设备的关键技术[J].化工设计通讯，2019，45（4）：21-22
        【4】梅树雄.煤化工工艺过程CO2排放分析及减排技术要点[J/OL].云南化工,2019(12):18-19[2020-01-09].