水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)優(yōu)化的探討

梁彥輝

（陜西興化集團(tuán)，陜西咸陽 713100）

水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)優(yōu)化的探討

梁彥輝

（陜西興化集團(tuán)，陜西咸陽 713100）

水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的應(yīng)用，可以生產(chǎn)如合成氨、甲醇、氫氣、一氧化碳等多種有機(jī)和無機(jī)產(chǎn)品。通過不斷優(yōu)化水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)，多元料漿加壓技術(shù)和對置式噴嘴水煤漿加壓技術(shù)的應(yīng)用，提高了煤氣化裝置的運(yùn)行效率，進(jìn)一步促進(jìn)了煤化工生產(chǎn)的發(fā)展。

水煤漿；加壓氣化；工藝技術(shù)

1 水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的特點(diǎn)

水煤漿加壓氣化工藝，具有許多的優(yōu)點(diǎn)，對煤質(zhì)的要求不高，能夠適應(yīng)的原煤產(chǎn)品比較多，有利于尋找化工生產(chǎn)的水煤漿原料，更好地使其氣化，滿足煤化工生產(chǎn)的需求。

水煤漿氣化裝置能夠滿足合成氨，甲醇合成等工藝技術(shù)的要求，能夠保值連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。氣化系統(tǒng)的熱利用，可以采用廢熱鍋爐和水激冷器的方式，進(jìn)行熱能的變換，必須要額外的裝置和設(shè)備。

水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)措施屬于清潔的技術(shù)措施，能夠降低尾氣的排放，避免造成環(huán)境污染。缺點(diǎn)和不足是氣化率需要的煤必須是低灰的燃煤，否則需要加助熔劑。碳的轉(zhuǎn)化率比較低，有效成分低，有效氣體的消耗量大。氣化爐的耐火磚使用壽命短，工藝噴嘴需要及時(shí)進(jìn)行維修或者更換，給水煤漿氣化工藝技術(shù)措施的實(shí)施，帶來嚴(yán)重的危害。

在水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)實(shí)施過程中，優(yōu)選合適的耐火材料作為氣化爐的耐火磚，延長氣化爐的使用壽命，優(yōu)選合適的低灰的煤作為水煤漿的原材料，保證達(dá)到預(yù)期的氣化效果。

2 水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的優(yōu)化

水煤漿氣化工藝技術(shù)措施的應(yīng)用，是將水煤漿和氧氣充分混合，使其經(jīng)過燒嘴進(jìn)入到氣化爐，在一定的溫度和壓力條件下進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成以氫氣和一氧化碳為主的粗合成氣體，氣化爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，一般通過三個(gè)步驟完成，煤的裂解和揮發(fā)成分的燃燒、燃燒及氣化反應(yīng)、最終的氣化反應(yīng)。

2.1 影響水煤漿加壓氣化工藝的因素

水煤漿的制備是水煤漿加壓氣化工藝的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，必須加以重視，才能得到最佳的氣化效果。如果制備的水煤漿的濃度比較低，就會增加耗氧量。如果制備的水煤漿粒度過大，顆粒直徑比較大，霧化狀態(tài)不佳，氣化后的含碳量過高，引起耗氧的增加。水煤漿的粒度不合格，會引起各種設(shè)備的磨損加劇，降低設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備的故障率，無法保證水煤漿氣化工藝的正常進(jìn)行。由于水煤漿的儲存功能比較差，保持性能的時(shí)間短，給氣化工藝帶來更大的難度，因此，不需要提前制備水煤漿，只需要滿足氣化工藝的量即可。

影響高密度水煤漿制備的因素比較多，煤質(zhì)的特性，其中溶解的成分和顆粒直徑對水煤漿的濃度均有影響。要求具有較低的內(nèi)水含量，灰分含量低，品質(zhì)好的原煤才能制備出高濃度的水煤漿。優(yōu)選水煤漿添加劑，對提高水煤漿的濃度具有非常重要的意義。通過添加不同的表面活性劑，提高水煤漿溶液的濃度，增加原煤的溶解度，保證制備的水煤漿符合加壓氣化工藝的需要。

良好的制漿工藝技術(shù)措施，是保證高濃度水煤漿的重要手段。對原煤進(jìn)行分級研磨，才能保證顆粒直徑均勻可靠。在進(jìn)行研磨的同時(shí)，防止粗顆粒水煤漿的存在，減少粒度對水煤漿濃度的影響。優(yōu)選高效的破磨機(jī)，保證原煤的顆粒符合造漿的技術(shù)要求。

配煤技術(shù)措施的實(shí)施，改變原料煤的性能，提高適應(yīng)性，通過各種工藝技術(shù)的優(yōu)選，合理配煤，才能確保水煤漿的配制達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為了提高生產(chǎn)能力，進(jìn)行配煤工藝技術(shù)，提高原煤的轉(zhuǎn)化率，制備合格的水煤漿。通過加入煤漿添加劑的方式，提高水煤漿的流動(dòng)特性，使其性能穩(wěn)定，對水煤漿的制備產(chǎn)生有利的影響。合理控制水煤漿的pH值，提高原料煤的成漿性能，增加水煤漿的數(shù)量和質(zhì)量，避免更多原煤的浪費(fèi)，引起原煤性能的改變。經(jīng)過現(xiàn)場的實(shí)踐檢驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)水煤漿的制備工藝技術(shù)措施，盡可能提高原煤的轉(zhuǎn)化率，才能達(dá)到氣化的條件，為后續(xù)的生產(chǎn)過程提高可靠的水煤漿。

合理控制氧氣和多元料漿的體積比，才能保證氣化反應(yīng)的正常進(jìn)行?？梢蕴岣咛嫉霓D(zhuǎn)化率，提高冷煤氣的生產(chǎn)效率。氣化爐的溫度控制是加壓氣化的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，合理的爐溫，能夠保證氣化反應(yīng)的正常發(fā)生，得到需要的產(chǎn)物，滿足水煤漿加壓氣化工藝的需求。碳的燃燒釋放出的熱量，供給甲烷、二氧化碳等成分燃燒氣化需要的熱能，反應(yīng)的溫度是由水煤比決定的，因此，合理的水煤比能夠提高氣化的效率。

如果灰熔點(diǎn)高，整個(gè)氣化的操作溫度就需要提高，氧氣的消耗量也會隨著增多，才能達(dá)到氣化的條件，因此，對水煤漿的灰熔點(diǎn)進(jìn)行控制，降低灰熔點(diǎn)加入助熔劑，合理控制助劑的加注量，保證達(dá)到提高水煤漿氣化效率的效果。

氣化反應(yīng)的過程是氣體體積增大的過程，因此，有效地控制反應(yīng)的壓力，依靠加壓操作，有利于達(dá)到氣化的效率。加壓氣化使反應(yīng)物的濃度提高，加快反應(yīng)速度。同時(shí)能夠提高多元料漿的氣化速度，提高生產(chǎn)效率。加壓氣化能夠提高壓縮的效率，減少生產(chǎn)設(shè)備的體積，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高水煤漿氣化的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的優(yōu)化

為了提高水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的效率，有必有分析氣化工藝的影響因素，采取必要的技術(shù)措施，對加壓氣化的過程進(jìn)行控制和管理，以最少的投入，得到最佳的產(chǎn)品收率。2.2.1 對原煤質(zhì)量的優(yōu)化

對煤進(jìn)行加壓處理，需要高質(zhì)量的原煤，采取高效清潔的煤處理技術(shù)措施，提高原料煤的適應(yīng)性。煤中的灰分含量越低，氣化的效果越好。要求操作條件下灰在黏度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)水含量低，才能制備合格的水煤漿，為后續(xù)的生產(chǎn)工藝提供高效的原料。

加壓氣化工藝技術(shù)要求碳的轉(zhuǎn)化率比較高，才能形成穩(wěn)定的水煤氣，滿足化工企業(yè)生產(chǎn)的需求。提高有效氣的效率，降低氧的消耗和煤的消耗，最大限度地發(fā)揮水煤漿氣化的優(yōu)勢，得到更高的產(chǎn)品收率。

水煤漿制造工藝簡單，水煤漿儲運(yùn)成本低，方便應(yīng)用，生產(chǎn)出更多的合成氣體，為后續(xù)的工序提供原料，是化工企業(yè)不可多得的原料。水煤漿氣化工藝技術(shù)對煤種有一定的適應(yīng)性，氣化工藝技術(shù)比較成熟，氣化的壓力高，合成氣的質(zhì)量后，對環(huán)境污染小。

2.2.2 對氣化裝置存在的問題進(jìn)行優(yōu)化處理

合理解決氣化裝置存在的問題，不斷提高水煤漿氣化的效率。通過對氣化爐托板磚超溫問題的處理，將托板磚進(jìn)行改造處理，更換托板磚的熱電偶，加強(qiáng)水質(zhì)的管理。解決了托板磚溫度過高的問題。

為了減少激冷室內(nèi)件的損壞，對激冷環(huán)實(shí)施結(jié)構(gòu)改造措施，增加置換水量，及時(shí)清洗激冷環(huán)，避免損壞內(nèi)件，延長激冷環(huán)的使用壽命，才能提高氣化裝置的運(yùn)行效率。解決高溫?zé)崴骱偷蜏責(zé)崴鞣蛛x效果差的問題，主要對飛灰的分離效果差，因此，需要合理除去飛灰，防止水煤漿中的灰分含量過高，可以從水煤漿的原料煤的處理開始，在形成水煤漿以前，去除其中的灰分，使其滿足水煤漿氣化工藝的需要。

在水煤漿加壓氣化工藝生產(chǎn)過程中，各種泵機(jī)組的損壞，嚴(yán)重影響到氣化的效率?；宜h(huán)泵及渣漿泵的葉輪需要優(yōu)選高強(qiáng)度耐磨的部件，保證在工藝流程中的應(yīng)用效果。在耐磨的同時(shí)保證不破碎，否則會失去泵輸?shù)囊饬x。

減少高壓煤漿泵出口的排量波動(dòng)次數(shù)，優(yōu)選三柱塞隔膜泵能夠解決出口流量波動(dòng)的問題。對除氧水泵，進(jìn)行軸向力的平衡方式，減少泵的磨損和振動(dòng)，才能延長泵機(jī)組的使用壽命。對灰水管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采取防腐絕緣的材料，可以優(yōu)選陶瓷管，降低腐蝕率，延長管線的使用壽命，降低水煤漿氣化工藝的生產(chǎn)加工成本，才能達(dá)到生產(chǎn)效益指標(biāo)。

對于水煤漿氣化工藝中閥門的優(yōu)化，由于各個(gè)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)均需要閥門控制，優(yōu)先合適的閥門制造材料，并增強(qiáng)閥門的啟閉特性，保證對每個(gè)生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的控制作用。優(yōu)選軌道球閥效果比較突出。適當(dāng)延長閥門的使用壽命，避免水煤漿加壓工藝技術(shù)中，頻繁更換閥門，而增加生產(chǎn)的成本。

對氣化爐頂部的易損件進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，實(shí)時(shí)檢查驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)進(jìn)行處理。防止水煤漿加壓氣化過程中，壓力的散失，而增加能量的消耗。加強(qiáng)對氣化爐燒嘴的維護(hù)，延長燒嘴的使用壽命。實(shí)際上在水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)中，燒嘴的損壞率最高，將擴(kuò)口磚的開口變大后，防止窩火的現(xiàn)象出現(xiàn)，減少對燒嘴的侵害，提高了燒嘴的使用效率。

2.2.3 對水煤漿氣化工藝技術(shù)的優(yōu)化

水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)措施的優(yōu)化，經(jīng)過現(xiàn)場的實(shí)踐，國產(chǎn)化的程度有所提高。降低了氣化裝置的購置和維修成本，從設(shè)備的角度節(jié)約了生產(chǎn)成本。對水煤漿的質(zhì)量進(jìn)行控制和管理，優(yōu)選合適的原煤，對其中的灰分進(jìn)行處理，減少灰分對氣化的不利影響。

優(yōu)化水煤漿加壓氣化工藝流程，采取激冷流程，工藝設(shè)備最簡單，生產(chǎn)出的粗煤氣中具有較高的水氣比，對合成氨工業(yè)生產(chǎn)提供原料。而廢鍋流程的應(yīng)用，能夠?qū)⒏碑a(chǎn)品的蒸汽作為發(fā)電的原料使用。廢鍋激冷流程的應(yīng)用，可以將一氧化碳部分轉(zhuǎn)化，能夠滿足甲醇的生產(chǎn)工藝技術(shù)的要求。依據(jù)化工生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際情況，優(yōu)選合適的水煤漿氣化工藝流程，通過流程的設(shè)計(jì)，優(yōu)選合適的生產(chǎn)設(shè)備，不斷提高水煤漿氣化的效率。

水煤漿制備的工藝流程是氣化工藝的重要組成部分，從制漿開始，合理組織原料煤的轉(zhuǎn)化，使其形成高濃度的水煤漿，滿足后續(xù)氣化工藝的要求。制漿系統(tǒng)中經(jīng)過對原料煤的水洗、研磨后，與一定的水混合形成水煤漿，再經(jīng)過過濾等方式，保證水煤漿的粒度符合工藝的要求，需要添加劑的支撐，提高每種的成漿效果，達(dá)到水煤漿氣化工藝的技術(shù)要求。

經(jīng)過粗煤氣系統(tǒng)的運(yùn)行，然后如果漏斗進(jìn)行篩選，將粗煤氣洗滌，對燒嘴進(jìn)行冷卻處理，延長氣化爐燒嘴的使用壽命。經(jīng)過閃蒸和水處理，對水煤漿氣化工藝技術(shù)的尾氣進(jìn)行分離處理，使其達(dá)到環(huán)保的技術(shù)要求。

為了防止水煤漿管線的堵塞，合理控制水煤漿體系的粒度，避免大的顆粒進(jìn)入到水煤漿系統(tǒng)，而堵塞管路，引起設(shè)備的研制磨損，降低生產(chǎn)的效率，增加了設(shè)備的維修費(fèi)用，使水煤漿氣化工藝的生產(chǎn)成本增加。而對于單噴嘴的氣化爐設(shè)計(jì)，優(yōu)先考慮的是熱膨脹的問題，需要合理設(shè)計(jì)管線的直徑，防止熱膨脹對管線造成危害，引起管線的泄漏，影響的氣化工藝的順利進(jìn)行。

在水煤漿氣化工藝流程中，對于黑水管線的設(shè)計(jì)和管理非常重要，避免過多的彎頭引起流體流通不暢，導(dǎo)致生產(chǎn)工藝堵塞，影響到水煤漿氣化的正常進(jìn)行。對水煤漿氣化工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從水煤漿的制備開始，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要提高水煤漿的性能，保證密閉的工藝流程，促進(jìn)加壓氣化的順利進(jìn)行。優(yōu)選合適的水煤漿氣化設(shè)備，并對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證各種設(shè)備正常運(yùn)行，才能達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效果，得到粗合成氣經(jīng)過閃蒸分離處理，得到需要的產(chǎn)品氣。并對生產(chǎn)工藝的尾氣進(jìn)行處理，避免直接排放到大氣中，而污染環(huán)境。

3 結(jié)論

通過對水煤漿加壓氣化工藝技術(shù)的探討，解決了水煤漿加壓氣化的問題。通過對影響水煤漿氣化的因素分析，強(qiáng)化水煤漿的制備，作為氣化工藝的基礎(chǔ)，使制備的水煤漿顆粒均勻，以免造成生產(chǎn)工藝管線的堵塞，而影響到氣化工藝的順利進(jìn)行。在水煤漿氣化工藝中，必須采取有效的技術(shù)措施，解決影響氣化效率的因素，不斷提高水煤漿加壓氣化的生產(chǎn)效率，得到更多水煤氣產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，滿足石化企業(yè)生產(chǎn)的需要。

[1] 張 蕾 .論煤 的適 應(yīng)性對水煤漿加壓氣化工 藝的 影響 [J].化工管理，2015，（25）：208-208.

[2] 劉鑫，朱玉琴 .芻議德士古水煤漿加壓氣化廢熱鍋爐流程的探究 [J].中小企業(yè)管理與科技，2017，（3）：179-180.

[3] 劉遠(yuǎn)園，馬少龍，秦敏建 .德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)存在問題探析 [J].化工管理，2016，（21）.

Discussion on Optimization of Pressurized Gasification Technology for Coal-Water Slurry

Liang Yan-hui

The application of coal-water slurry pressurized gasification technology can produce various organic and inorganic products such as synthetic ammonia，methanol，hydrogen，carbon monoxide and so on.Through the continuous optimization of coalwater slurry pressurized gasif i cation technology，multi-slurry technology and the opposing nozzle coal-water slurry pressure technology to improve the operation eff i ciency of coal gasif i cation device，and further promote the development of coal chemical production.

coal water slurry ；pressurized gasif i cation ；process technology

TQ546

：B

：1003–6490（2017）07–0013–02

2017–05–22

梁彥輝（1967—），男，陜西咸陽人，工程師，主要從事煤化工方面工作。