水煤浆化工行业论文

煤化工产业的发展自19世纪中叶，德国开发煤气发生炉至今，煤气化技术已有170余年历史，随着科技的进步，煤气化共形成了固定（移动）床、流化床和气流床三种技术流派，国内煤气化技术的研究和开发始于20世纪50年代，经历70余年的产业进步，我国的煤化工产业已处于国际领先水平。我国以煤为主的能源结构决定了必须大力发展煤化工产业。下面是小编整理的《水煤浆化工行业论文(精选3篇)》相关资料，欢迎阅读！

水煤浆化工行业论文 篇1：

水煤浆气化装置布置和管道设计探究

【摘  要】科学技术的快速发展推动了我国水煤浆气化等化工行业的飞快发展，与以前相比，这些化工行业的装置设备都有了很大的进步。先进的设备装置又提高了水煤浆气化等化工生产的效率。但是在看到这些好处的同时，我们也不能忽略其带来的问题。随着水煤浆气化等化工生产装置设备逐渐宏大复杂，其生产装置和管廊配管设计也变的繁琐，成为设计过程中必须要考虑的重点。因此本文从水煤浆气化生产工艺和其技术特点出发，就水煤浆气化装置布置和管道设计问题进行探讨。

【关键词】水煤浆气化;装置布置;管道设计;要点

1 概述

我国是世界上对煤炭使用比较早的国家，煤炭的使用从古代就已经开始了。早期古人对煤炭的使用是针对露天煤矿的开采，主要用于冶炼、照明、加热、取暖、以及其它工业方面的应用。但是这种粗放式的应用不仅煤炭的使用效率比较低，还是对环境的一种污染。我国的能源问题结构特点是富煤、少气、缺油，自二十世纪三十年代以来，就逐渐发展成为一种以煤炭、石油、天然气的消耗为主，再加上太阳能、风能、核能，等其它能源的综合利用为辅的崭新格局。但是尽管我国煤炭的储量比较丰富，占世界总储量的11%，但我国人口总数世界第一，煤炭人均占有量不足。再加上我国煤炭地域分布不均匀、石油和天然气的储量也不丰富、风能与太阳能的使用局限性比较大、以及核能的开发利用手段还不成熟等因素的影响。总的来说，我国还是以煤炭消耗为主的煤炭大国。

为了充分利用煤炭资源，以应对煤炭、石油、天然气等日益枯竭的能源问题，也为了减少环境污染，响应我国可持续发展和工业转型的基本国策。近年来，我国在能源多元化的发展上面持续投入，在煤炭的焦化、气化、液化等各方面的技术都取得了连续突破。尤其是水煤浆气化等煤炭气化技术上的突破，不仅大大提升了煤炭的利用效率，还减少了废气等污染物的排放。对我国绿色、健康、环保的可持续发展新策略起到了不可估量的作用。

2 水煤浆气化技术的生产工艺

煤炭的气化是指在特定的设备和条件下，通过一定的压力和温度等生产工艺，使煤中有机质和氧气等气化剂在设备内部发生剧烈的化学反应。将固体煤转化为含有一氧化碳、氢气等可燃气体，以及二氧化碳、氮气等非可燃气体的特殊工艺。作为煤炭气化技术中最重要的技术工艺之一。水煤浆的气化是指通过磨煤机等生产装备，使固体煤与石灰石和水形成水煤浆，然后通过煤浆泵送入汽化炉，与炉中氧气等气化剂发生一系列气化反应形成水煤气。再通过洗涤系统将水煤气洗涤成粗煤气，渣水分离后细渣送入渣池，废水送入废水池进行处理。

3 水煤浆气化装置布置和管道设计原则

对于水煤浆气化装置的布置和管廊管道设计，因为其设备的特点以及生产工艺的要求，在设备安装和管道设计时，根据相关文件的操作规范以及相关设计标准，必须要求符合以下几个原则：

1）安全性原则。因为水煤浆气化装置通常框架较高，在对其装置和管道进行设计时，首先必须考虑安全上的问题，避免安全事故的发生。

2）规范性原则。管道设计和设备安装必须符合有关标准和技术规范的规定，避免原则性上低级错误的发生。

3）统筹性原则。在对水煤浆气化装置的设备布局和管道分布设计之前，必须先做好统筹规划，然后在统筹规划的基础上进行总体设计和各分部设计的工作。力求使水煤浆气化装置布置和管道设计科学、规范、合理以及美观。

4）科学性原则。水煤浆气化装置布置和管道设计必须要具有一定的科学性，比如使大直径管道靠近廊柱，小直径管道、公用工程管道放在中间，工艺管道宜布置在与管廊连接的一侧等。

5）技术性原则。管廊管道的设计和分布必须符合最基本的技术要求，同时要注意冷热管之间的间距，冷管、液化石油气管道和热管两者之间不宜靠的太近。

6）实用性原则。管道的设计和布置必须要能够满足日常生产、操作和维护等各方面工作的需求。

4 水煤浆气化装置布置和管道设计要点

4.1 氧气管道的设计

氧气管道的设计要求支管要从管道上端接入，在氧气管道和可燃气体共架敷设时，应将其置于下层或管架的外侧。同时因为氧气管道的材质为不锈钢，价格比较昂贵，所以氧气管道架设时要尽量要求简单、直接，并减少弯头的设计。同时氧气管道与其他管道的间距要控制在500mm以上，并将其置于管廊的最下层，并且还要对其进行防静电处理，通常采用 ≥6mm 铜芯软绞线与管廊立柱相连的方法将静电导入地下。

4.2 黑/灰水管道设计

作为运送含有一定量水煤浆细渣的黑/灰水管道，在进行管道设计时，必须要充分考虑堵塞的问题，因此黑/灰水管道宜置于总管上方。同时在靠近总管的一侧设有切断阀，以便于以后完成切断水流工作，清理管内污垢。另外对于黑/灰水管道的弯头，可以考虑使用三通加法兰和法兰盲板的形式代替，以减少堵塞及后期损坏管道的更换。

4.3 易磨损管道的设计

考虑到在水煤浆气化生产中管道正常工作时，流经管道的水流介质成分复杂、水流压力大、流速过快的问题，使管道极易发生磨损。因此对于闪蒸过滤后等含有汽、固、液三相介质的部分管道，因为水流流速过快，必须适当的安装减压阀，以控制水流流速，降低管道磨损。同時在管道的整体规划时，要尽量减少弯道的设置，如果根据实际需要必须设置弯道时，也要尽量增大弯道半径，以降低冲刷的产生。另外，对于水流流速过大，不易控制，极易产生腐蚀、磨损的部位，还可以考虑采用一些耐腐蚀较强材质的管道。

4.4 蒸汽管道的设计

因为水煤浆气化生产中所需要的蒸汽管道种类多、管径大且长度一般较长，因此对于蒸汽管道的布置通常必须设置固定点。固定点通常都是采用集中设置，且同一管道的两个固定点之间的距离不宜设置太远，否则管道无法支撑，极易发生断折。一般情况下，两个固定点之间的间距应控制在40-50米为宜，且同一种蒸汽管道之间固定点间距应保持相同。同时，考虑到蒸汽管道输送的蒸汽温度较高的问题，在蒸汽管道安装时，还要采用补偿器来补偿蒸汽管道产生的热位移。

结束语

总之，综上所述，水煤浆气化装置布置和管道设计首先要遵循安全性原则，根据相关标准和技术规范，在统筹全局的基础上进行总体设计和各分部工作的设计。同时还要充分考虑技术性原则和科学性原则，降低管道磨损，延长设备使用寿命。只有这样，才能使水煤浆气化装置布置和管道设计科学、合理，而又兼且实用、美观、规范。以达到降低生产成本，节能降耗的目的。这不仅是企业面对竞争环境日益激烈的化工行业市场发展的必然需求，还是我国日益枯竭的能源问题，以及绿色、环保、健康的可持续发展战略对水煤浆气化行业提出的必然要求。

参考文献：

[1]何中强.水煤浆气化装置布置和管道设计探讨[J].化工设计.2018.（06）：23-28.

[2]罗左县等.优化我国能源结构的思考[J].天然气技术.2009（02）：6-8.

[3]杨柳.水煤浆汽化炉布置及管道设计[J].化工设计.2017.（03）：20-23.

[4]赵宏.水煤浆气化装置设计与改造探讨[J].《大氮肥》.20182.（02）：133-135.

[5]史伟.水煤浆管道设计[J].中国化工贸易.2014.（34）：125，126，128.

[6]张晓慧.多元料浆气化装置的设备布置及工艺配管设计[J].化肥设计.2009.（01）：35-37.

[7]崔意华.压力、煤浆浓度、氧煤比对水煤浆气化的影响.2010（05）：23-26.

（作者单位：中石化南京工程有限公司）

作者：王成志

水煤浆化工行业论文 篇2：

为我国煤化工产业增加源动力

煤化工产业的发展

自19世纪中叶，德国开发煤气发生炉至今，煤气化技术已有170余年历史，随着科技的进步，煤气化共形成了固定（移动）床、流化床和气流床三种技术流派，国内煤气化技术的研究和开发始于20世纪50年代，经历70余年的产业进步，我国的煤化工产业已处于国际领先水平。我国以煤为主的能源结构决定了必须大力发展煤化工产业。煤气化技术作为现代煤化工发展的龙头，决定了煤化工的先进性、经济性、环保性和能源转化效率。

水煤浆作为煤气化和现代煤化工主要原料，占全国化工用煤总量的70%以上。据不完全统计，全国煤化工企业以水煤浆为原料的GE、四喷嘴等气化炉共计300余台，年消耗水煤浆量达到1.5亿吨以上，主要用于生产合成气（CO+H2），进一步合成尿素、甲醇、烯烃、油品及天然气等清洁的煤化工产品。随着内蒙、新疆等地区煤制油、煤制天然气等大型煤化工项目的投产，未来5年，气化水煤浆用量可突破4亿吨以上。

公司简介

中煤科工清洁能源股份有限公司是中国煤炭科工集团有限公司为发展和壮大集团公司清洁能源、节能环保产业而成立的股份制有限公司，主要以合同能源管理、合同环境服务、BOT、BOO等模式开展清洁能源和节能环保业务。目前的主要业务包括煤基清洁热力供应、煤基清洁能源供应、煤基化工清洁原料供应和煤化工工业园区节能环保改造等，其中集中供热和热电联产项目与水煤浆提浓项目是公司的两大核心业务。

技术背景

我国低阶煤具有储量大，且具有反应活性好、灰熔点适中的显著特点，是水煤浆气化采用的主要原料。尤其是在大型煤化工项目聚集的新疆、宁夏、陕蒙地区，气化水煤浆制浆原料多以长焰煤、弱粘煤、不粘煤、老年褐煤为主，存在内水高（5～15%）、可磨指数高（60～120）、含氧官能团多及孔隙发达等问题，以其为原料采用常规棒磨机制浆水煤浆浓度普遍偏低。较低的煤浆浓度会导致水煤浆气化比煤耗、比氧耗偏高，气化效率偏低造成极大的能源和资源浪费。因此，开发低阶煤高浓度水煤浆制备技术，提高低阶煤水煤浆成浆浓度，是众多煤化工企业普遍存在的迫切需求。

煤化工企业在生产阶段会产生大量化工废水，化工废水处理过程中产生的无机物沉渣、生化处理剩余污泥等统称为化工污泥，由于污泥成分复杂，含有较多有毒物质，已被国家列为危险废弃物。据不完全统计，2020年，我国化工污泥超过120万吨，且数量呈逐年增加趋势，现阶段对化工污泥的处理研究主要包括脱水、干化、流化床掺烧和与煤协同制浆后气化等。但由于污泥持水性强、絮状体难离散和絮凝剂难降解，污泥干化能耗大且容易造成环境污染，污泥直接掺混煤制备水煤浆存在制浆浓度低（≤60%）、污泥掺混量低（≤5%）的问题。

三峰级配制备高浓度水煤浆协同化工污泥处理成套技术

针对气化水煤浆浓度低以及化工园区污泥处置困难的问题，我公司开发了三峰级配制备高浓度水煤浆协同化工污泥处理成套技术与装备，经鉴定，达到国际领先水平，以目前实施效果来推算，当技术推广覆盖本领域50%，即干煤量为0.75亿吨/年时，污泥中的有机质再生利用9.50万吨/年，折合标煤为2.14万吨/年，危废污泥（含水88.5%）减排144.93万吨/年，减排污泥水316.67万吨/年；三峰级配提浓制浆技术可节约原煤和空分氧气共计标煤525.92万吨/年，节约水资源975万吨/年，减排CO2为391.33万吨/年。

典型应用案例

中煤陕西榆林能源化工有限公司年使用煤浆450万吨，使用三峰级配制备高浓度水煤浆技术和煤化工污泥与煤协同制浆技术后，全年煤浆浓度平均提高4.1个百分点，最高可达6个百分点，共循环利用污泥水11.4万吨/年，污泥中的有机质再生利用0.34万吨/年，折合标煤0.03万吨/年，危废污泥（含水88.5%）减排5.22万吨/年，提浓技术节约标煤11.17万吨/年，节约水资源19.08万吨/年，减排CO2共14.09万吨/年。用户新增利润22854.6万元/年。

中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司年使用煤浆150万吨，使用三峰级配制备高浓度水煤浆技术改造后煤浆浓度提高3.6个百分点，甲醇增产5万吨/年，CO增产4万吨/年”。节约标煤6.36万吨/年，节约水资源11.70万吨/年，减排CO2共4.70万吨/年。用户新增利润8900.3万元/年。

奖励与支持

2017年“首台套超大型高效节能分形研磨制浆专用设备研制与工业示范”被评为政府采购中关村新技术新产品—2017年度首台（套）重大技术装备示范项目；

2018年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国煤炭科工集团科技成果奖一等奖；

2018年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖；

2019年“三峰級配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国煤炭科工集团科技成果转化贡献三等奖；

2019年“化工污泥资源化急速利用项目”获中央企业熠星创新创意大赛创新类三等奖；

2020年“气化煤浆粒控提浓系列技术与装备研究及工业化”获中国煤炭工业科学技术奖一等奖；图4

2021年“一种制备气化水煤浆的方法”获得第二十二届专利奖优秀奖；

2020年“首台套超大型高效节能分形研磨制浆设备研制与示范”获中关村首台（套）、首购产品示范应用政府资金支持；

2021年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”被工信部列入石化化工行业鼓励推广应用的技术和产品目录；

2021年“三峰级配制备高浓度水煤浆及协同污泥制备污泥煤浆成套技术”应用工程获得中国环境科学学会生态环境创新工程环保性第三方审核与信息披露。

作者：何国锋 柳金秋

水煤浆化工行业论文 篇3：

煤气化技术在合成氨生产中的运用

摘要：目前我国经济水平和化工行业的快速发展，我国是以煤为主要能源资源的国家，煤炭资源丰富，油、气资源不足，高灰熔点及低质煤的转化效率低，废水难于处理等都严重违背了国家提倡的节能减排政策，发展现代煤化工既符合我国的资源禀赋特征，也有利于行业的结构调整，形成创新驱动发展的新格局，为从根本上解决我国石油紧缺、能源利用率低下和环境污染严重等问题，创新发展煤气化关键技术及装备，对推进煤炭清洁高效利用，保护生态环境、满足国家新的能源转化效率标准，保障国家能源安全，满足国家能源战略需求、促进全国现代煤化工的发展及经济转型发展具有重大意义。

关键词：煤气化技术;合成氨;发展现状;具体应用。

引言

为了全面提升合成氨生产的质量水平，要结合应用环境和要求适当采取匹配的煤气化技术方案，进一步实现原料煤本地化处理目标，实现经济效益和环保效益的和谐统一。文章分析了目前煤气化技术的发展现状，并从固定床气化技术、流化床气化技术以及气流床气化技术三个方面着重探讨了煤气化技术在合成氨生产中的应用。

1煤气化产业现状及展望

我国煤质种类繁多、煤化工产品路线各异，煤气化过程中产生的合成气组分及占比根据气化时所用煤的性质、气化剂的类别、气化过程的条件以及气化反应器的结构不同而不同。煤气化技术正呈现出多元化以适应不同煤质、不同煤化工产品路线的发展趋势。查得 25 ℃水的焓为 104. 84 kJ/kg，945 ℃反应温度下蒸汽的焓为 4 507. 20 kJ/kg，进入气化炉的水达到反应温度需吸收热量4 402. 36 kJ/kg。如采取粉煤加压气化通用的做法。含水的煤进入气化炉，因水汽化，将发生剧烈膨胀，使煤在瞬间爆裂，影响热稳定性，并大幅增加粉化率，增加粉煤灰的后带，增加煤耗和粉煤灰处理难度。含水率为 21. 8% 的煤，在进入945 ℃ 炉 温 的 气 化 炉 后，在 1 s 内 体 积 膨 胀905 倍，使煤瞬间爆裂，产生大量细煤粉，随气流带入后工序。在除尘单元细煤粉被分离出来，大大增加了除尘和输灰的難度，同时也大幅增加了耗煤质量。因为这部分高温煤灰带热，又反过来需要碳和氧反应补充热量，增加耗煤质量和耗氧体积。目前，我国的煤气化工艺已逐渐完成了由传统的UGI炉块煤间歇气化向先进的固定床、气流床、流化床加压纯氧连续气化工艺的过渡，其中，国内自主创新的新型煤气化技术得到快速发展。

2煤气化技术发展现状

相较于发达国家，我国煤气化技术研究工作起步较晚，但对应的合成氨工艺匹配煤气化技术的研究，无论是开发工作还是应用工作都具有突出的优势。特别是在20世纪80年代引进的德士古水煤浆加压气化技术体系，配合自主研发的固定床无烟煤富氧气化技术等，建立了更加多元的煤气化应用平台，也维持合成氨工艺流程的规范性。与此同时，我国煤气化技术在合成氨中的应用范围也在扩大，将成为行业研究关注的重要课题。

3煤气化技术在合成氨生产中的具体应用

3.1压固定态连续气化技术

在技术应用过程中，要借助UGI炉建立“富氧-蒸汽”连续上吹的处理模式，这种操作手段能有效取代空气间歇气化制取合成氨所使用的原料气，满足节能降耗的基本要求和标准。最早使用这种技术是在20世纪60年代，借助过富氧连续气化制备水煤气的实验操作模式，配合化肥厂煤气炉完成生产试验，能有效验证技术的可控性和可操作性，发现技术方案的空气间歇气化过程对整个制气操作具有积极的作用。同时能减少对环境的污染，避免废气排放产生的问题。目前，黑龙江地区、吉林地区、安徽地区等多家化肥厂依旧沿用这种技术处理方式。

3.2升型固定床间歇气化技术

在提升型固定床间歇气化技术应用控制工作中，要将块状无烟煤作为整个技术应用的基本原料，并且匹配空气、水蒸汽等气化剂，维持常温常压状态下原料气和燃烧气的控制。技术无论是经济效益还是环保效益都较为突出，因此是目前应用最为广泛的煤气化技术方案之一。第一，技术方案的操作过程在不断升级，传统的停炉加煤直到系统出灰过程已经逐渐被机械上煤匹配不停炉自动加煤出灰转型，能更好地提升资源利用效率，减少资源浪费。第二，应用的设备无论是体型还是出气口的实际应用方位都呈现出多元发展的趋势。第三，传统的技术方案中“四通考克”到水压自动机被取代。目前最为常见的技术应用DCS油压自动控制系统，并且配置炉矿寻优控制方案，能更好地提升设备监督管理的规范性。第四，高效余热锅炉成为了替代传统炉锅塔模式，借助高效余热锅炉等设备打造更加匹配的工艺流程，并且维持工艺设备配置的规范性。最关键的是，在技术应用中有效降低了系统产生的阻力作用，并且提高余热回收率，避免冷却水量和污水处理量的增多，减少环境负荷。第五，提升型固定床间歇气化技术相较于传统技术，蒸汽分解率上升到50%，气化强度提高到1300Nm3/（m2·h），相较于传统技术提升了2-3倍。第六，提升型固定床间歇气化技术中，将热值低的炉渣二次利用提高利用率，全面维持循环流化床锅炉应用的规范性，提升原料煤的利用率。并且充分利用回收热量，制备水泥、粉煤等，打造多元资源利用体系。

3.3废锅流程技术

国内首台套拥有自主知识产权的带热回收合成气蒸汽联产气化炉（晋华炉）于2016年4月1日在阳煤丰喜肥业（集团）有限公司一次开车、点火、投料成功，打破了国外煤气化公司带热回收技术在国内的垄断，是世界煤气化技术的重大突破，整体技术达国际领先水平。目前4套热回收装置工业运行良好，经济效益显著，随着设备的长期工业运行，如何保证废锅流程热回收的稳定性及防止废锅积灰堵塞，使实现装置长周期稳定运行的重要因素，目前，研发人员正在开展废锅材料的研究，采用喷涂、复合或熔敷技术，解决材料的耐高温、耐腐蚀及管壁上的积灰难题，影响热回收的稳定性，实现节能降耗;对废锅流程合成气的多相流空间流动机理进行研究，实现最大化反应空间，提高煤粒的二次燃烧，掌握煤的反应活性、灰分高低、灰成分、灰熔点、半焦的热强度、灰渣与管壁的黏度-温度特性，实现装备的长周期满负荷稳定运行。

3.4流化床煤气化技术进展

目前，流化床气化技术的典型干煤气成分（体积分数）：CO38%-45%、H232-45%、CO212-18%。气化技术关键指标：全系统碳转化率≥96%，冷煤气效率70%-76%，比氧耗210m3/1000m3（CO+H2）-300m3/1000m3（CO+H2），比煤耗550kg/1000m3（CO+H2）-610kg/1000m3（CO+H2）。其技术应用最新进展：加压循环流化床煤气化技术已在中小型合成氨气头改造领域、煤制氢领域得到应用。

结语

总而言之，在合成氨生产中应用煤气化技术，要结合实际情况综合分析技术要点，并且重视合成氨作为氮肥等基础原料的价值，最大范围内替代无烟煤，为原料煤本地化发展提供支持，促进合成氨行业的可持续健康发展，实现环保效益和经济效益的和谐统一。

参考文献：

[1]曹军锋.煤气化技术在合成氨生产中的应用情况[J].化工管理，2019（14）：100-101.

[2]王国祥.煤气化技术在合成氨生产中的应用情况[J].氮肥技术，2016，37（2）：12-19.

[3]杜晓杰，于清.粉煤气化制合成氨变换工艺的对比[J].化工设计，2021，31（3）：3-5，40.

作者：袁丽华 贾思彬