水煤浆气化装置布置和管道设计探究获奖科研报告

水煤浆气化装置布置和管道设计探究获奖科研报告【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