水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計探究獲獎科研報告【摘

要】科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展推動了我國水煤漿氣化等化工行業(yè)的飛快發(fā)展，與以前相比，這些化工行業(yè)的裝置設(shè)備都有了很大的進(jìn)步。先進(jìn)的設(shè)備裝置又提高了水煤漿氣化等化工生產(chǎn)的效率。但是在看到這些好處的同時，我們也不能忽略其帶來的問題。隨著水煤漿氣化等化工生產(chǎn)裝置設(shè)備逐漸宏大復(fù)雜，其生產(chǎn)裝置和管廊配管設(shè)計也變的繁瑣，成為設(shè)計過程中必須要考慮的重點。因此本文從水煤漿氣化生產(chǎn)工藝和其技術(shù)特點出發(fā)，就水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計問題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】水煤漿氣化;裝置布置;管道設(shè)計;要點

1概述

我國是世界上對煤炭使用比較早的國家，煤炭的使用從古代就已經(jīng)開始了。早期古人對煤炭的使用是針對露天煤礦的開采，主要用于冶煉、照明、加熱、取暖、以及其它工業(yè)方面的應(yīng)用。但是這種粗放式的應(yīng)用不僅煤炭的使用效率比較低，還是對環(huán)境的一種污染。我國的能源問題結(jié)構(gòu)特點是富煤、少氣、缺油，自二十世紀(jì)三十年代以來，就逐漸發(fā)展成為一種以煤炭、石油、天然氣的消耗為主，再加上太陽能、風(fēng)能、核能，等其它能源的綜合利用為輔的嶄新格局。但是盡管我國煤炭的儲量比較豐富，占世界總儲量的11%，但我國人口總數(shù)世界第一，煤炭人均占有量不足。再加上我國煤炭地域分布不均勻、石油和天然氣的儲量也不豐富、風(fēng)能與太陽能的使用局限性比較大、以及核能的開發(fā)利用手段還不成熟等因素的影響?？偟膩碚f，我國還是以煤炭消耗為主的煤炭大國。

為了充分利用煤炭資源，以應(yīng)對煤炭、石油、天然氣等日益枯竭的能源問題，也為了減少環(huán)境污染，響應(yīng)我國可持續(xù)發(fā)展和工業(yè)轉(zhuǎn)型的基本國策。近年來，我國在能源多元化的發(fā)展上面持續(xù)投入，在煤炭的焦化、氣化、液化等各方面的技術(shù)都取得了連續(xù)突破。尤其是水煤漿氣化等煤炭氣化技術(shù)上的突破，不僅大大提升了煤炭的利用效率，還減少了廢氣等污染物的排放。對我國綠色、健康、環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展新策略起到了不可估量的作用。

2水煤漿氣化技術(shù)的生產(chǎn)工藝

煤炭的氣化是指在特定的設(shè)備和條件下，通過一定的壓力和溫度等生產(chǎn)工藝，使煤中有機質(zhì)和氧氣等氣化劑在設(shè)備內(nèi)部發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。將固體煤轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳、氫氣等可燃?xì)怏w，以及二氧化碳、氮氣等非可燃?xì)怏w的特殊工藝。作為煤炭氣化技術(shù)中最重要的技術(shù)工藝之一。水煤漿的氣化是指通過磨煤機等生產(chǎn)裝備，使固體煤與石灰石和水形成水煤漿，然后通過煤漿泵送入汽化爐，與爐中氧氣等氣化劑發(fā)生一系列氣化反應(yīng)形成水煤氣。再通過洗滌系統(tǒng)將水煤氣洗滌成粗煤氣，渣水分離后細(xì)渣送入渣池，廢水送入廢水池進(jìn)行處理。

3水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計原則

對于水煤漿氣化裝置的布置和管廊管道設(shè)計，因為其設(shè)備的特點以及生產(chǎn)工藝的要求，在設(shè)備安裝和管道設(shè)計時，根據(jù)相關(guān)文件的操作規(guī)范以及相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，必須要求符合以下幾個原則：

1）安全性原則。因為水煤漿氣化裝置通常框架較高，在對其裝置和管道進(jìn)行設(shè)計時，首先必須考慮安全上的問題，避免安全事故的發(fā)生。

2）規(guī)范性原則。管道設(shè)計和設(shè)備安裝必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，避免原則性上低級錯誤的發(fā)生。

3）統(tǒng)籌性原則。在對水煤漿氣化裝置的設(shè)備布局和管道分布設(shè)計之前，必須先做好統(tǒng)籌規(guī)劃，然后在統(tǒng)籌規(guī)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體設(shè)計和各分部設(shè)計的工作。力求使水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計科學(xué)、規(guī)范、合理以及美觀。

4）科學(xué)性原則。水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計必須要具有一定的科學(xué)性，比如使大直徑管道靠近廊柱，小直徑管道、公用工程管道放在中間，工藝管道宜布置在與管廊連接的一側(cè)等。

5）技術(shù)性原則。管廊管道的設(shè)計和分布必須符合最基本的技術(shù)要求，同時要注意冷熱管之間的間距，冷管、液化石油氣管道和熱管兩者之間不宜靠的太近。

6）實用性原則。管道的設(shè)計和布置必須要能夠滿足日常生產(chǎn)、操作和維護(hù)等各方面工作的需求。

4水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計要點

4.1氧氣管道的設(shè)計

氧氣管道的設(shè)計要求支管要從管道上端接入，在氧氣管道和可燃?xì)怏w共架敷設(shè)時，應(yīng)將其置于下層或管架的外側(cè)。同時因為氧氣管道的材質(zhì)為不銹鋼，價格比較昂貴，所以氧氣管道架設(shè)時要盡量要求簡單、直接，并減少彎頭的設(shè)計。同時氧氣管道與其他管道的間距要控制在500mm以上，并將其置于管廊的最下層，并且還要對其進(jìn)行防靜電處理，通常采用≥6mm銅芯軟絞線與管廊立柱相連的方法將靜電導(dǎo)入地下。

4.2黑/灰水管道設(shè)計

作為運送含有一定量水煤漿細(xì)渣的黑/灰水管道，在進(jìn)行管道設(shè)計時，必須要充分考慮堵塞的問題，因此黑/灰水管道宜置于總管上方。同時在靠近總管的一側(cè)設(shè)有切斷閥，以便于以后完成切斷水流工作，清理管內(nèi)污垢。另外對于黑/灰水管道的彎頭，可以考慮使用三通加法蘭和法蘭盲板的形式代替，以減少堵塞及后期損壞管道的更換。

4.3易磨損管道的設(shè)計

考慮到在水煤漿氣化生產(chǎn)中管道正常工作時，流經(jīng)管道的水流介質(zhì)成分復(fù)雜、水流壓力大、流速過快的問題，使管道極易發(fā)生磨損。因此對于閃蒸過濾后等含有汽、固、液三相介質(zhì)的部分管道，因為水流流速過快，必須適當(dāng)?shù)陌惭b減壓閥，以控制水流流速，降低管道磨損。同時在管道的整體規(guī)劃時，要盡量減少彎道的設(shè)置，如果根據(jù)實際需要必須設(shè)置彎道時，也要盡量增大彎道半徑，以降低沖刷的產(chǎn)生。另外，對于水流流速過大，不易控制，極易產(chǎn)生腐蝕、磨損的部位，還可以考慮采用一些耐腐蝕較強材質(zhì)的管道。

4.4蒸汽管道的設(shè)計

因為水煤漿氣化生產(chǎn)中所需要的蒸汽管道種類多、管徑大且長度一般較長，因此對于蒸汽管道的布置通常必須設(shè)置固定點。固定點通常都是采用集中設(shè)置，且同一管道的兩個固定點之間的距離不宜設(shè)置太遠(yuǎn)，否則管道無法支撐，極易發(fā)生斷折。一般情況下，兩個固定點之間的間距應(yīng)控制在40-50米為宜，且同一種蒸汽管道之間固定點間距應(yīng)保持相同。同時，考慮到蒸汽管道輸送的蒸汽溫度較高的問題，在蒸汽管道安裝時，還要采用補償器來補償蒸汽管道產(chǎn)生的熱位移。

結(jié)束語

總之，綜上所述，水煤漿氣化裝置布置和管道設(shè)計首先要遵循安全性原則，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，在統(tǒng)籌全局的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體設(shè)計和各分部工作的設(shè)計。同時還要充分考慮技術(shù)性原則和科學(xué)性原則，降低管道磨損，延長設(shè)備使用壽命。只有這樣