煤化工工藝與設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)

克 誠

（內(nèi)蒙古安平科技咨詢有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010000）

人類社會的進步以及各國經(jīng)濟、科技、文化等層面發(fā)展，均需石油、煤炭、天然氣等能源資源提供支持。能源在社會發(fā)展過程中，起到了物質(zhì)基礎(chǔ)保障的鮮明作用。我國作為煤炭資源存儲量豐富，但石油、天然氣資源存儲量相對匱乏的國家之一，煤炭能源為我國社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了突出的貢獻。同時，在我國提出“發(fā)展經(jīng)濟不能以犧牲自然生態(tài)環(huán)境為代價”的理念的背景下，使煤炭資源對自然生態(tài)環(huán)境污染破壞問題逐步顯現(xiàn)，煤炭資源的利用率呈逐年降低的態(tài)勢[1]。目前，國內(nèi)石油與天然氣的開采量很難使國家經(jīng)濟發(fā)展的需求得到有效滿足，在此情況下便為我國煤化工產(chǎn)業(yè)帶來了全新的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)。而如何以保證自然生態(tài)環(huán)境不受污染為前提，靈活運用科學(xué)技術(shù)方法，有效開發(fā)、利用煤炭資源，是相關(guān)工作人員需重點思考的問題。由此可見，從我國煤化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)角度考慮，針對煤化工工藝與設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)展開分析研究具有重要的價值意義。

1 煤化工技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

基于我國循序漸進發(fā)展工業(yè)以來，煤炭資源在我國經(jīng)濟發(fā)展、國家社會建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。而進入21世紀(jì)以來，在石油與天然氣等資源的占比例持續(xù)增加的情況下，煤炭資源的使用量日益下降。與此同時，受國際油價逐步提升的影響，對以我國為代表需要進口天然氣與石油的國家的經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了較大程度的影響。并且，社會大眾將目光重新聚焦在世界能源儲備約占80%的煤炭資源，使煤化工理論、技術(shù)、相關(guān)設(shè)備設(shè)施得到較快進步與發(fā)展，不僅提升了煤炭資源利用的有效性，而且還能充分發(fā)揮氣化工藝的作用，使煤炭對外界環(huán)境造成的污染得到有效減小。然而，與西方發(fā)達國家相比，我國在煤化工技術(shù)與設(shè)備發(fā)展、投入應(yīng)用等方面，仍存在較大差距，對此需引起充分重視。

從煤氣化過程層面分析，究其本質(zhì)屬于熱化學(xué)反應(yīng)過程，即把煤炭當(dāng)做原料，將氧氣與水蒸氣當(dāng)作氣化劑，在高溫高壓條件下，使煤炭中相關(guān)可燃部分轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。同時，以煤粉、氣化劑在氣化爐內(nèi)的接觸方式為依據(jù)，煤化工氣化工藝技術(shù)可劃分為多項技術(shù)，主要包括：①GE水煤漿加壓氣化技術(shù)；②Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)；③GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)；④魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù)等。并且，上述各項煤化工氣化技術(shù)均被廣泛應(yīng)用在煤化工生產(chǎn)實踐中，能夠為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益，而且還能夠促進煤炭生產(chǎn)工藝的進步及發(fā)展[2]。此外，不同的煤化氣化工藝技術(shù)，自身具備相應(yīng)的特點與使用性能，需結(jié)合相關(guān)地區(qū)、煤田產(chǎn)出煤炭的相關(guān)特點，對以上相關(guān)煤化工氣化工藝技術(shù)合理科學(xué)應(yīng)用，確保能夠使各項煤化工氣化工藝技術(shù)的優(yōu)勢作用充分發(fā)揮出來。

2 煤化工工藝關(guān)鍵技術(shù)要點分析

煤化工工藝性復(fù)雜，需根據(jù)煤化工企業(yè)的生產(chǎn)需求，合理選擇工藝技術(shù)。

2.1 GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)

對于GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)來說，其工藝流程比較復(fù)雜，需對煤炭通過細(xì)磨處理之后，烘干成為細(xì)而干的煤粉，然后把干煤粉加入氣化爐內(nèi)，經(jīng)氣化處理后，再由爐頂端進入，以此將氣化爐內(nèi)水冷壁的作用有效發(fā)揮出來，使單燒嘴下行制氣的總體流程得到有效完成。GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢顯著，適應(yīng)性較、污染小[3]。與此同時，該項技術(shù)普遍不生產(chǎn)有毒害氣體、產(chǎn)生的污水量較少，對周圍環(huán)境產(chǎn)生的污染較輕。此外，GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)的設(shè)備操作相對簡單便捷，設(shè)備穩(wěn)定性強，使用年限長，可以使設(shè)備維修費用極大減少。

2.2 Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)

從本質(zhì)角度來看，Shell與GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)均屬于同一種技術(shù)類別，但在氣化工藝流程上存在明顯差異。其中，Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)的工藝流程為把相關(guān)煤炭資源經(jīng)細(xì)磨處理，然后進行烘干后，成為較細(xì)的干煤粉，進一步將干煤粉添到氣化爐內(nèi)部，經(jīng)氣化處理之后，再由爐子的下部進入，最終使單燒嘴上行制氣的過程得到有效完成。同時，Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢集中體現(xiàn)在適用范圍廣方面，比如該項技術(shù)可氣化的煤炭類型相對較多，包括高灰熔點煤、煙煤等，并且該項技術(shù)的氣化量較大。除此之外，相關(guān)研究成果發(fā)現(xiàn)，目前全球范圍內(nèi)最大的單個氣化爐24h可處理煤炭高達2 000t。因此，有必要合理科學(xué)應(yīng)用Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)。

2.3 GE水煤漿加壓氣化技術(shù)

對于GE水煤漿加壓氣化技術(shù)，和上述提到的兩種氣化技術(shù)存在本質(zhì)層面的相似之處，即均屬于流床加壓氣化技術(shù)。其中，GE水煤漿加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：其一，加工工藝流程相對簡單，煤炭原材料能夠直接入爐，無需經(jīng)研磨以及烘干處理，具有操作簡單、便捷的特點。再者，GE水煤漿加壓氣化技術(shù)的煤炭適用范圍較廣，特別是與GSP、Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)相比，對煤炭種類的要求較低，各煤炭均可當(dāng)作氣化原材料[4]。除此之外，GE水煤漿加壓氣化技術(shù)的氣化系統(tǒng)效率很高，與GSP、Shell干煤粉加壓氣化技術(shù)相比，明顯更高，能夠在很大程度上提高作業(yè)效率。

3 煤化工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)要點分析

煤化工工藝關(guān)鍵技術(shù)較多，與此同時煤化工設(shè)備也具備相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，需了解煤化工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)要點，并合理選擇氣化設(shè)備，做好設(shè)備設(shè)施檢驗工作等。

3.1 煤化工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)要點

對于煤化工設(shè)備設(shè)施的關(guān)鍵性技術(shù)要點來說，主要涉及：

（1）需重視氣化設(shè)備對煤種的廣泛性與適應(yīng)性的提升，確保不同灰含量、灰熔點、黏度的煤種均具備氣化的效果。

（2）適當(dāng)增強氣化設(shè)備的氣化效率與處理能力，對不同的氣化機理進行深入分析研究，并合理改進設(shè)備設(shè)施的結(jié)構(gòu)，確保設(shè)備設(shè)施結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

（3）需選取合理科學(xué)的加壓氣化工藝，使能源浪費有效減少，并適當(dāng)增強氣化強度，使氣化后帶出物的損失得到有效減少。

（4）除此之外，需減輕對自然生態(tài)環(huán)境的污染，遵循保護自然生態(tài)環(huán)境的基本原則，使煤化工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮處理。

3.2 氣化設(shè)備選擇要點

相關(guān)煤化工企業(yè)需嚴(yán)格貫徹實事求是的工作原則，加大對氣化設(shè)備選擇環(huán)節(jié)工作的重視程度，綜合考慮企業(yè)自身的生產(chǎn)規(guī)模與廠房規(guī)模，選擇出適宜的氣化設(shè)備類型。如果選擇的氣化設(shè)備規(guī)模小，則很難與企業(yè)原本的生產(chǎn)需求相符；倘若選取的氣化設(shè)備規(guī)模大，則易造成生產(chǎn)運行困難問題的發(fā)生，并為企業(yè)帶來很大程度的經(jīng)濟損失。除此之外，以我國大部分煤化工氣化企業(yè)規(guī)模層面分析，在實際生產(chǎn)過程中單臺氣化爐的生產(chǎn)規(guī)模可選擇1 000t/d，從而使企業(yè)正常、安全可靠的生產(chǎn)經(jīng)營得到有效保證，進而提升企業(yè)的經(jīng)濟運行效益。

3.3 設(shè)備設(shè)施檢驗要點

煤化工氣化設(shè)備通常是高溫高壓容器，屬特種設(shè)備。對此，相關(guān)煤化工企業(yè)需做好設(shè)備所用鋼材的檢驗工作，嚴(yán)格核對設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量、使用性能是否符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中，氣化設(shè)備采用的鋼材需與國家、行業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)相符，同時需出具質(zhì)量證書，且質(zhì)量證書中需明確標(biāo)注鋼材產(chǎn)品的使用性能，以此使相關(guān)技術(shù)人員能夠方便核對其技術(shù)規(guī)范是否符合氣化設(shè)備使用鋼材的要求。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員需以氣化設(shè)備使用的鋼材要求為依據(jù)，做好鋼材表面的檢查作業(yè)，保證鋼材表面無褶皺、裂紋、裂縫、疤痕等質(zhì)量隱患問題，如果鋼材出現(xiàn)銹蝕或劃痕，則需根據(jù)規(guī)定再進行認(rèn)真判斷，明確是否需要更換處理，以此保證煤化工設(shè)備后續(xù)投入生產(chǎn)運行作業(yè)期間的可靠性及安全性。

4 現(xiàn)代煤化工相關(guān)技術(shù)問題

雖然煤化工工藝與設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)要點較多，且作用優(yōu)勢顯著。然而，現(xiàn)代煤化工相關(guān)技術(shù)仍存在一些較為明顯的問題，問題的存在如果得不到及時有效的解決，則會影響現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)作業(yè)的質(zhì)量及安全性。

4.1 技術(shù)安全保障性有待強化

從經(jīng)濟學(xué)角度來看，煤化工產(chǎn)業(yè)在我國國民經(jīng)濟中占據(jù)極其重要的地位與作用，并在很大程度上影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展進程。立足于環(huán)保角度來看，在煤化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)期間，易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，特別是大量的化學(xué)試劑使用，會對周邊地區(qū)居民生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。與此同時，從安全角度來看，煤化工生產(chǎn)屬于化工生產(chǎn)的分支，需嚴(yán)格排查煤化工相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)，才能達到降低安全事故發(fā)生風(fēng)險的目標(biāo)。對此，地方政府及相關(guān)部門必須高度重視煤化工生產(chǎn)工作環(huán)節(jié)，做好操作儀器的檢查工作，避免出現(xiàn)各種技術(shù)層面的漏洞問題，進一步有效降低火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生風(fēng)險。

4.2 支撐設(shè)備與煤化工技術(shù)要求不符

隨著我國社會進步與經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，煤化工產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出持續(xù)變化的態(tài)勢，煤化工技術(shù)的應(yīng)用范圍也日趨廣泛，側(cè)面說明對化工生產(chǎn)使用的機械設(shè)備的要求也更為嚴(yán)格。為加快煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進程，需引進先進的生產(chǎn)設(shè)備，但是先進機械設(shè)備的造價與維修費用均相對昂貴。再者，當(dāng)下我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展進程相對滯后，其原因在于部分機械設(shè)備不符合相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，甚至使用的部分機械設(shè)備難以滿足全新的技術(shù)要求，存在相應(yīng)的安全隱患問題。因此，需及時更換全新的設(shè)備設(shè)施，并需要做好當(dāng)下所使用機械設(shè)備的日常檢查工作，對不合格、老化的機械設(shè)備采取及時維修、更換處理，進一步延長設(shè)備的使用年限，保證設(shè)備投入生產(chǎn)運行期間的可靠性及安全性。

5 煤化工發(fā)展的優(yōu)化對策

為了解決上述技術(shù)問題，促進煤化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，則需落實有效的優(yōu)化對策。

5.1 合理利用政策優(yōu)勢

煤化工的快速發(fā)展對我國國民經(jīng)濟的發(fā)展具有顯著的積極作用，且我國地方政府與相關(guān)部門對煤化工產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度較高，部分地區(qū)立足煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況，做出了一系列的規(guī)劃方案，在很大程度上為促進煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強有力的支持。但是，當(dāng)下社會面臨著各種發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)，煤化工產(chǎn)業(yè)也不無例外。因此，煤化工產(chǎn)業(yè)需緊跟時代發(fā)展潮流，逐步改變以往陳舊的經(jīng)濟發(fā)展模式，確保多個系統(tǒng)之間能實現(xiàn)有機結(jié)合的目標(biāo)。值得注意的是，截至目前，我國煤化工企業(yè)的經(jīng)營模式仍處于持續(xù)擴大的趨勢，且煤化工企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平日趨先進，這不僅是煤化工產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)作業(yè)的關(guān)鍵性要點，而且還是滿足與其他行業(yè)深度開發(fā)與合作的基本要求。對此，為了促進煤化工產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步可持續(xù)發(fā)展，則需合理利用國家及地方部門的相關(guān)政策優(yōu)勢。

5.2 合理利用區(qū)域資源

我國煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，雖然帶動了我國區(qū)域經(jīng)濟的騰飛，但是也在很大程度上對周圍自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染，且需投入大量的建設(shè)資金，作為綜合性較強的工程項目，面對現(xiàn)狀，顯然需要采取有效優(yōu)化改進對策。對此，在具體生產(chǎn)管理作業(yè)期間，煤化工企業(yè)方面需強化對各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的把控力度。與此同時，地方政府與相關(guān)部門需肩負(fù)引導(dǎo)性職責(zé)，特別是對極具發(fā)展前景的煤化工企業(yè)，需適當(dāng)擴大扶持與鼓勵力度，以此為促進煤化工企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展提供有效支持。與此同時，需重視部分小型產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，逐步形成多種行業(yè)相互聚集的局面，與煤炭企業(yè)之間有機結(jié)合，進一步為煤炭工藝水平的進步及發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。此外，可通過在煤炭資源豐富地區(qū)建造煤化工企業(yè)的方法，拉動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，進一步達到提升當(dāng)?shù)卮蟊娚钏降哪繕?biāo)。總之，需合理利用區(qū)域資源，使我國煤化工產(chǎn)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

6 結(jié)束語

煤化工氣化工藝的目標(biāo)關(guān)鍵在于降低煤炭對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的污染，進一步為促進國家經(jīng)濟發(fā)展提供能源方面的有效保障支持。與此同時，由于煤化工氣化工藝技術(shù)不同，使得在特點和使用性能方面也有所不同。對此，不同地區(qū)、煤田、層位產(chǎn)出煤炭期間，煤化氣化工藝技術(shù)與設(shè)備既能夠展現(xiàn)了相應(yīng)的應(yīng)用優(yōu)勢，但同時又暴露了技術(shù)層面的一些問題。因此，相關(guān)煤化工企業(yè)需嚴(yán)格貫徹“具體問題、具體分析”的基本工作原則，在對煤化工氣化工藝技術(shù)與配套設(shè)備進行選擇過程中，有必要對現(xiàn)有的煤化工氣化工藝技術(shù)進行全方位了解，然后以企業(yè)引進的煤炭品種和特點為依據(jù)，做到對工藝技術(shù)與設(shè)備合理、規(guī)范選擇。此外，還需嚴(yán)格遵循煤化氣化工藝流程進行規(guī)范施工作業(yè)，確保所有設(shè)備均能夠遵循相應(yīng)的設(shè)計要求完成安裝，并確保選用的工藝技術(shù)與設(shè)備能夠為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益及社會效益，進一步為煤化工企業(yè)穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。