煤化工气化工艺与机电设备的关键技术探析

郝亚雄

摘 要：众所周知，我国属于传统能源生产大国，在能源结构中，煤占据着主要位置。在新经济常态下，社会各个行业逐渐增强了对于能源的需求，尽管我国是资源大国，但在人口基数和经济体量的影响下，依然需要增强对能源的运用效率。煤化工气化工艺属于煤炭资源在实际运用时，加强能源使用效率的主要技术方式，并能够降低对环境造成的污染。

关键词：煤化工;气化工艺;机电设备;煤炭

虽然我国属于能源大国，但人口基数过大，若平均分配到每个人的身上，数量并不多。和全球平均水平相比之下，我国只有50%，同时75%均属于煤，由此可见，煤在我国能源结构之中所占据的重要地位。同时，预计到本世纪末期，我国能源结构依然会以煤为主。所以，推动煤气化能源的发展，属于我国未来很长一段时间内的重点，也是能源和企业界的共识。

1 煤气化原理

煤气化过程指的是在高温高压的环境之中，让煤炭中存在的燃烧成分与水蒸气、氧气等，实现化学反应，把煤炭转化成可燃性气体的相关过程。通过气化之后的煤气通常被称为合成气，实施气化反应的设备为气化炉，亦或是煤气发生炉。煤在气化方面的过程主要涉及干燥、燃烧、热解以及气化。煤炭干燥过程指的是物理制备工作，其他过程则为化学反应。在气化炉加热作用下，煤炭会出现热解反应，生成二氧化碳、一氧化碳、甲烷、硫化氢以及氢气等相关气态物质，以上物质通过再次加热反应冷却之后，可制成合成气。

2 煤化工气化工艺特点

2.1 结构特征

就气化工艺设备而言，对于钢质量的要求较高，需要的钢材料数量较多。通常情况下，工艺设备所需钢量至少为2500t，各个部件组装起来较为困难，尤其是气化炉吊装。对工艺设备予以具体组装的过程中，通常會运用箱型柱，并在不低于30m的混凝土结构中实施安装，此设备顶部高度超过50m。

2.2 气化工艺特点

就气化工艺系统而言，其属于煤气化装置的核心，存在着诸多辅助子系统。同时，煤气化工艺方式十分丰富，移动床气化、流化床气化以及气流床气化，属于较为常用的方式。

2.3 煤化工工艺步骤

3 煤化工气化工艺与设备关键技术

3.1 GSP干煤粉加压气化技术

就GSP干煤粉加压气化技术而言，主要运用的是干燥与磨细之后的干粉进煤的方式，然后在炉内加入干煤粉，待到完全气化之后从顶端进入，因为气化炉之中存在水冷壁，能够在单烧嘴的情况下制气。此技术在运用过程中的优点为：适应性极强，石油焦、烟煤以及无烟煤等均能够作为原料;操作弹性强，在70-110%负荷内均能够正常工作，设备使用寿命久，维修费用低;安全、操作简单，可实现自动化;污水排放符合国家规定，不会对环境产生过多的影响，也不会排放有害气体。现阶段，GSP干煤粉加压气化技术的最大装置，每天可一次性投入720t。

3.2 Shell干煤粉加压气化技术

Shell和GSP干煤粉加压气化技术相比之下，两者较为相似，但前者在气化煤种方面更多，涉及烟煤以及无烟煤等。在入炉工序方面，依然是将处理好的干煤粉放入炉内，前者与后者的不同点在于，本技术干煤粉在入炉的过程中，属于从下部进入的。现阶段，全球最大气化炉，在处理量方面能够实现2000t/d煤炉内气化压力值在3.0MPa。

3.3 GE水煤浆加压气化技术

此技术在实际工作中的运用十分广泛，作用为制取氨、烯烃和甲醇等，还能够联合循环发电，除了可以促进发电效率实现有效提升之外，还可以对煤碳资源进行清洁运用。与其他技术相比之下，本技术存在着操作安全和入炉简单的特点，把原材料直接投放到炉内即可。并且，此技术在原料方面拥有较强的适应性，可以作为气化原料的煤型较多。同时，通过对此技术的正确运用，气化系统效率可实现96%，高于Shell与GSP干煤粉加压气化技术的总和。

3.4 灰熔聚流化床煤粉气化技术

就灰熔聚煤气化技术而言，其在原材料方面为直径低于6mm的煤粉，然后把水蒸气作为气化剂，在炉底持续加入煤粉以及气化剂，以此来制取煤气。运用收集系统进行再次气化，以便于加强煤气在转化方面的效率。并且，该技术是我国独立研发的技术，在合成气以及燃料气的生产方面，应用空间十分宽泛。

3.5 水煤浆加压气化技术

水煤浆加压设备指的是水和煤在设备中反应，在催化剂的作用下生成化合物。此设备会先处理煤炭原料之中的杂质，清除不能燃烧的部分，进而提升燃烧率，并降低多余燃烧物造成的污染。煤炭属于我国最为常见的资源之一，所以水煤浆技术若可以取代石油，那么将会节约许多的能源，对此应对水煤浆加工技术进行改进，制备出和石油内含量相似的化合物，诸如氨、烯烃以及甲醇等。现阶段，我国煤化工企业结合煤炭质地，构建了能够满足我国规范的水煤浆化工合成公式与有关参数，因此该技术流程十分成熟，操作简单，应用范围也正在不断的拓宽。

4 煤化工气化工艺与设备的技术要点分析

4.1 安装施工要点

在安装施工的过程中，需要根据煤化工工艺要求以及施工现场具体状况，对安装方案予以完善，并根据行业规章制度对各项安装作业予以全面落实，促进工程质量以及安全性的提升。安装时，需要根据从内至外，从大到小的顺序，并遵循预制、成片吊装的相关要求开展安装施工工作，减少工程建造成本，并缩短工程验收时间，进而确保设备在安装方面的质量。对煤化工设备进行安装时，需要重视以下几点：其一，需要在地面开展油漆涂刷;其二，对构件进行安装的过程中，需要秉承工程安装设计规范要求;其三，安装顺利完成之后，应结合梁柱表面开展防火层处理，同时立足于构件规格存在的偏差予以矫正。

4.2 钢材检验

就煤化工气化工艺而言，应对工艺设备需要运用到的钢材予以科学检验，对其质量、性能等进行深入分析。针对生产需要使用到的相关钢材，需要拥有质量证书，然后由检验人员鉴别证书的真伪，并根据工程设计验证钢材性能，若未通过验证，那么就不能够进入到施工现场之中，钢材和安装要求不符，可采取后期补救的方式予以完善。

4.3 偏差矫正

对于偏差值而言，其属于工程钢构件尺寸与标准尺寸数据出现的差异。热、冷矫正属于较为常用的矫正方式。热、冷矫正在结果方面，均需要确保钢材在表面出现的划痕厚度不高于0.5mm，避免产生钢材损坏和不平整的情况。对于气化设备安装中出现的钢梁尺寸偏小的状况，需运用钢板拼接以及斜对接等措施，对其予以实时接长，需注意开展钢板拼接的过程中，钢构件需要避开节点，且长度不能高于2.5m，若钢构件厚度不超过14mm，通过剪板机实施肋板剪切，进而对工程要求进行满足。

5 结语

综上所述，我国煤化工气化工艺得到了较好的发展。对此，我们需要对煤炭运用进行深入的研发，促进煤炭资源使用效率的不断提升，确保我国经济建设的顺利进行。并且，在煤气化过程中，需重视对设备维护以及经济技术的总结，保证我国煤化工项目可以维持在正常、稳定的运行发展状态中。

参考文献：

[1]刘志军，李文虎.探析碎煤加压气化煤气水分离工艺存在的问题及改进措施[J].清洗世界，2019：85-86.

[2]郭遵广.浅谈煤化工工艺与设备的关键技术[J].化工管理，2019（35）：96-97.

[3]王振西.煤气化工艺技术现状及发展趋势[J].化工设计通讯，2019（10）：86-87.