煤化工工藝流程范文

導語：如何才能寫好一篇煤化工工藝流程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：甲醇 氣化 合成 空分

一、煤氣化制甲醇的重要意義

作為一種傳統的化工原料，甲醇在化工行業中一直扮演著極其重要的角色。隨著油價的日益上漲和甲醇應用領域的不斷拓展，甲醇及其衍生品的應用也越來越受到人們的重視。在市場需求的推動下，甲醇及其衍生物的生產迎來了發展的黃金時期。

在我國，80%以上的甲醇來源于煤炭轉化，充足的煤炭供應是甲醇經濟發展的基礎。據國有資產管理委員會的數據，我國累計探明可供建井的煤炭儲量多達2000多億噸，占全國已探明儲量的90%以上，按近些年平均20億噸/年的開采量計算，僅目前探明的儲量就可以開采一百年以上。

甲醇作為極其重要的一種化工原料，其下游衍生品也很豐富，這也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。傳統工藝上甲醇可以用來生產甲醛、合成橡膠、甲基叔丁基醚、對苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有機化工產品。

除了傳統應用，甲醇化工應用技術近期還取得了不少新的突破。中科院福建物質結構研究所和上海金煤化工合作研發的煤基甲醇制乙二醇技術處于世界領先地位，并成功應用于內蒙古通遼經濟開發區已開工的20萬噸/年乙二醇項目。神華集團的百萬噸級甲醇制烯烴項目運行平穩，兗礦集團國宏化工有限責任公司的甲醇制二甲醚的項目也將于近期開工。

除了化工應用外，甲醇作為替代燃料近年來發展也很迅猛，源于甲醇的替代燃料主要包括甲醇摻混汽油、甲醇制汽油和燃料電池等。 甲醇摻混汽油是指在汽油中摻入5%、15%、25%和85%等不同比例的甲醇。07年8月份，奇瑞甲醇燃料汽車的技術改造基本完成，由奇瑞研制的10輛M85高比例甲醇燃料樣車已在山西進入試用階段。而早在2005年10月至2006年6月，山西省已在陽泉、臨汾、晉城進行M15低比例甲醇汽油的試點封閉運作?，F在，兗礦集團國宏化工有限責任公司的甲醇汽油項目已經實現工業化，并且收益很高。

此外，甲醇制汽油（MTG）也是甲醇燃料應用的重要領域之一。除了?？松梨诠镜亩椒∕TG技術，中科院山西煤化所與化學工業第二設計院共同開發的一步法甲醇轉化制備汽油技術，已在其能源化工中試基地完成中試。與埃克森美孚公司的技術相比，國產技術具有汽油選擇性高，工藝流程短，單程壽命長和催化劑穩定性等優勢[1]。

二、煤制甲醇基本的工藝及設備介紹

1.煤炭的氣化

煤氣化技術是煤制甲醇工藝中的關鍵性。目前，國內外先進的煤氣化技術主要包括：荷蘭Shell公司的SCGP粉煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的GSP粉煤加壓氣化技術、美國Texaco公司德士古氣化工藝、德國Lurgi公司的Lurgi塊煤加壓氣化工藝等，本文以德士古氣化工藝為例進行氣化工藝的介紹。

1.1煤漿制備

由輸送系統送來的原料煤干基（

1.2氣化

在本工段，水煤漿與氧進行部分氧化反應制得粗合成氣。

煤漿由煤漿槽經煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒嘴進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧氣發生主要反應如下：

CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2S

CO+H2OH2+CO2

氣化反應在氣化爐反應段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。

離開氣化爐反應段的熱氣體和熔渣進入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。

氣化爐反應中生成的熔渣進入激冷室水浴后被分離出來，排入鎖斗，定時排入渣池，由扒渣機撈出后裝車外運。

1.3 灰水處理

將氣化來的黑水進行渣水分離，處理后的水循環使用。

1.4 CO變換

將氣體中的CO部分變換成H2。發生的的化學反應為變換反應，以下列方程式表示：

CO+H2OH2+CO2

2.合成氣的凈化

本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質和H2O。低溫甲醇洗工藝是使用物理吸收法的酸性氣體凈化技術，使用冷甲醇作為酸性氣體的吸收液，利用甲醇在零下60℃左右的低溫下對酸性氣體溶解度特別大的性質，分段選擇性地吸收原料氣中的CO2、H2S及各種有機硫等雜質，低溫甲醇洗工藝一般有林德和魯奇兩種，二者基本原理相同，并且技術都很成熟，只是在工程實施、工藝流程設計和設備設計上各有特點。

3.甲醇的合成

國內外使用的甲醇合成塔主要有冷管式、冷激式、固定管板列管式水管式和多床內換熱式合成塔。冷激式合成塔碳轉化率太低，能耗高，已基本淘汰：冷管式合成塔碳轉化率較高但副產的蒸汽僅為0.4MPa，大型裝置中很少采用；水管式合成塔傳熱系數較高，能更好地移走反應熱，縮小傳熱面積，并能多裝催化劑，同時可副產中壓蒸汽，是大型化較理想的塔型，在60萬t以上大型裝置應用較為廣泛；固定管板由于列管需用特種的不銹鋼，因而造價最高；多床內換熱式合成塔由大型氨合成塔發展而來，目前氨合成塔均采用三床（四床）內換熱式合成塔。

4.甲醇的精餾

甲醇的精餾工藝，主要有ICI的兩塔流程和Lurgi三塔流程兩種。ICI兩塔工藝雖然工藝流程簡單、裝置投資省，但是能耗相對較高；而Lurgi三塔精餾工藝流程雖然相對較長，但操作能耗較ICI兩塔工藝流程低。從投資和能耗等方面來綜合考慮，對大、中型甲醇精餾裝置，三塔精餾工藝優點更加明顯。主要原因在于三塔型工藝流程設置有一個加壓操作（壓力為0.6～0.7 MPa）的主精餾塔，加壓塔塔頂甲醇蒸汽冷凝熱可以用作常壓精餾塔塔底再沸器熱源，減少了水蒸汽和冷卻水消耗，從而使得精餾過程總的能耗可比二塔流程低20%～30%。

從清潔環保角度來講，也應該采取三塔精餾工藝。目前在原來三塔精餾的基礎上又增加了回收塔，這進一步提高回收常壓精餾塔塔底排出的含有少量甲醇的廢水的能力，提高了產品收率并減少廢水污染物產生量。

三、甲醇生產工藝的選擇

甲醇的生產現已大規模連續化，生產過程中要求合成氣中（H2+CO）含量高，要求煤氣化工藝更成熟可靠，效率更高。結合產品的質量要求、環境友好以及不同工藝設備的技術特點，煤制甲醇工藝的選擇應依據以下原則：

1.適用性，不同的煤氣化技術適用于不同的煤種，硬根據所用煤的質量、性質、品種等選擇合適的煤氣化工藝及后續工藝。

2.可靠性，技術必須成熟可靠，在保證產品質量和生產能力的前提下，設備裝置應能連續穩定運轉。

3.先進性，先進性體現在產品質量性能、設備水平和工藝水平等方面，先進性決定項目的市場競爭力，應全面研究工藝技術的現狀和發展趨勢，深入探討是否可以采用更為先進的工藝技術。

4.經濟性，要求所才用技術設備運行和維護成本低、投資省、消耗低。

5.安全環保性，煤化工生產過程容易產生大量煤粉、“三廢”等污染物，應選用安全環保的工藝進行安全、清潔生產[2]。

四、結語

甲醇用作燃料，排放氣中的一氧化碳，氮氧化物等含量降低，是一種環境友好的燃料，尤為重要的是，對于我國來說，能夠降低對石油的依賴程度，優化能源結構。但是在甲醇生產工藝選擇上，一定要根據實際情況，遵循適用、安全可靠、經濟環保、技術先進的原則。

參考文獻

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【關鍵詞】煤炭資源；煤制氣；工藝技術；發展前景

1.我國煤制氣發展前景

煤制氣項目是以煤炭為主要原料生產化工和能源產品，傳統煤化工主要包括合成氨、甲醇、焦炭和電石四種產品，現代煤制氣是指替代石油或石油化工的產品，目前主要包括煤制油、煤制烯烴、二甲醚、煤制天然氣等。煤制氣是非石油路線生產替代石油產品的一個有效途徑。從有關資料看，煤制氣的能源轉化效率較高，比用煤生產甲醇等其他產品高約13%，比直接液化高約8%，比間接液化項目高約18%。

煤制氣前景看好，相對于傳統煤化工已經日益明顯的“夕陽”特征，而在材料和燃料兩個新型煤化工發展方向上，煤質烯烴和煤質乙二醇等煤基材料的發展前景要好于煤制油等新型煤基清潔能源的煤基燃料方向。

2.煤制天然氣概述

煤制天然氣是以煤為原料，采用氣化、凈化和甲烷化技術制取的合成天然氣。天然氣（natural gas）又稱油田氣、石油氣、石油伴生氣。開采石油時，只有氣體稱為天然氣；石油和石油氣，這個石油氣稱為油田氣或稱石油伴生氣。天然氣的化學組成及其理化特性因地而異，主要成分是甲烷，還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。無硫化氫時為無色無臭易燃易爆氣體，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空氣輕。通常將含甲烷高于90%的稱為干氣，含甲烷低于90%的稱為濕氣。天然氣是一種優質、清潔能源，煤制天然氣的耗水量在煤化工行業中是相對較少，而轉化效率又相對較高，因此，與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優勢。此外，煤制天然氣過程中利用的水中不存在有無污染物質，對環境的影響也較小。

3.煤制天然氣工藝流程

煤制SNG可以高效清潔地利用我國較為豐富的煤炭資源，尤其是劣質煤炭；還可利用生物質資源，拓展生物質的利用形式，來生產國內能源短缺的天然氣，然后并入現有的天然氣長輸管網；再利用已有的天然氣管道和NGCC電廠，在冬天供暖期間，將生產的代用天然氣供給工業和用作為燃料用于供暖；在夏天用電高峰時，部分代用天然氣用于發電；在非高峰時期，可以轉變為LNG以作戰略儲備；從而省去了新建燃煤電廠或改建IGCC電廠的投資和建立鐵路等基礎設施的費用，并保證了天然氣供應的渠道和實現了CO2的減排。由此可見，煤制SNG是一舉數得的有效措施，有望成為未來劣質煤炭資源和生物質資源等綜合利用的發展方向。本文以某廠煤制SNG項目為例，首先對總工藝流程進行了簡要描述，并對其中甲烷化技術進行了介紹。其次對流程進行了模擬計算，得出客觀可靠數據。最后對煤制SNG在節能減排方面的優勢進行了分析。

3.1工藝簡介

煤制SNG技術是利用褐煤等劣質煤炭，通過煤氣化、一氧化碳變換、酸性氣體脫除、高甲烷化工藝來生產代用天然氣。本文所研究項目的工藝流程如圖1所示，其中氣化采用BGL技術，并配有空分裝置和硫回收裝置。主要流程為：原煤經過備煤單元處理后，經煤鎖送入氣化爐。蒸汽和來自空分的氧氣作為氣化劑從氣化爐下部噴入。在氣化爐內煤和氣化劑逆流接觸，煤經過干燥、干餾和氣化、氧化后，生成粗合成氣。粗合成氣的主要組成為氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氫、油和高級烴，粗合成氣經急冷和洗滌后送入變換單元。

粗合成氣經過部分變換和工藝廢熱回收后進入酸性氣體脫除單元。粗合成氣經酸性氣體脫除單元脫除硫化氫和二氧化碳及其它雜質后送入甲烷化單元。在甲烷化單元內，原料氣經預熱后送入硫保護反應器，脫硫后依次進入后續甲烷化反應器進行甲烷化反應，得到合格的天然氣產品，再經壓縮干燥后送入天然氣管網。

圖1 煤制SNG總工藝流程示意圖

3.2甲烷化技術

煤制SNG工藝流程中主要包括煤氣化、變換、酸性氣體脫除、甲烷化等工藝技術，其中高甲烷化技術為關鍵技術之一。

3.2.1托普索甲烷化技術

丹麥托普索公司開發甲烷化技術可以追溯至20世紀 70年代后期，該工藝已經在半商業規模的不同裝置中得到證明，在真實工業狀態下生產200m3/h～3000m3/h的SNG。在TREMPTM工藝中，反應在絕熱條件下進行。反應產生的熱量導致了很高的升，通過循環來控制第一甲烷化反應器的度。TREMPTM工藝一般有三個反應器，第二和第三絕熱反應器可用一個沸水反應器（BWR）代替，雖投資較高，但能夠解決空間有限問題。另外，在有些情況下，采用四個絕熱反應器是一種優化選擇，而在有些條件下，使用一個噴射器代替循環壓縮機。除了核心技術外，因為生產甲烷的過程要放出大量的熱量，如何利用和回收甲烷化熱量是這項技術的關鍵。托普索工藝可以將這些熱量再次利用，在生產天然氣的同時，產出高壓過熱蒸汽。

3.2.2 Davy甲烷化技術

20世紀90年代末期，Davy工藝技術公司獲得了將CRG技術對外轉讓許可的專有權，并進一步開發了 CRG技術和最新版催化劑。Davy甲烷化工藝技術除具有托普索TREMPTM工藝可產出高壓過熱蒸汽和高品質天然氣特點外，還具有如下特點：催化劑具有變換功能，合成氣不需要調節H/C比，轉化率高。催化劑使用范圍很寬，在230℃～700℃范圍內都具有很高且穩定的活性。

3.2.3魯奇甲烷化技術

魯奇甲烷化技術首先由魯奇公司、南非沙索公司在20世紀70年代開始在兩個半工業化實驗廠進行試驗，證明了煤氣進行甲烷化可制取合格的天然氣，其中CO轉化率可達100%，CO2轉化率可達98%，產品甲烷含量可達95%，低熱值達8500kcal/Nm3，完全滿足生產天然氣的需求。

4.總結

煤制氣項目對工業快速發展具有一定的必要性；對于人們生活質量的提高也具有重要的意義。特別是煤制天然氣項目，它具有廣闊的發展空間和光明的發展前景。從技術上說：煤制氣技術中，KBR制氨技術效率高而且環保，在煤制天然氣技術上我國也有所突破。隨著市場油價的增長，煤制天然氣發展空間很大，同時國家政策又給予有利的鞭策及支持，這使煤制氣更“健康而茁壯成長”例如：2010年6月，國家發改委《關于規范煤制天然氣產業發展有關事項的通知》，進一步加強對煤制天然氣產業的規范和引導，促進煤制天然氣行業健康發展。所以發展煤化工的煤制氣項目具有發展前景。

【參考文獻】

[1]錢伯章，朱建芳.煤化工發展中的前景與問題[J].西部煤化工，2008，（2）

[2]王永煒.中國煤炭資源分布現狀和遠景預測[J].煤，2007，（05）.

[3]劉志光，龔華俊，余黎明.我國煤制天然氣發展的探討[J].煤化 工，2009，14（2）：1-5.

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如今不論是技術方面還是經濟方面，都為煤轉化技術生產取代石油燃料和化工品提供了有利條件。隨著天然氣和石油能源供應的日趨緊張，煤化工能源將會發展成為化工原料的主流。褐煤發展煤化工的優勢：第一，我國褐煤資源豐富，而且褐煤成本低下。在我國的很多褐煤地煤田，煤層都較淺，開采起來比較簡單，甚至有些地方還可以進行露天開采。因此褐煤的產出效率高，安全性高，成本較低。第二，有成熟的煤化工技術做后盾。相對來講，褐煤還屬于一種比較年輕的資源，不存在明顯的粘結性，而且化學性質活波，非常有利于實現綜合加工和能源轉換。當前應用較廣泛的煤化工技術有以下幾種：1.熱解提質技術；2.煤的氣化技術；3.煤的液化技術。第三，產區環境容量和水資源的有利條件。水是實現煤化工技術必不可少的條件，而出產褐煤的地方往往都是水資源豐富的邊遠地區，環境地廣人稀，是進行大規模煤化工基地建設的最佳位置。因此，開發以褐煤為原料的煤化工工藝技術成為現代煤化工的一種新的趨勢。

2褐煤在煤化工技術中的應用

煤化工就是利用多種化學加工技術把各種原料煤轉化為液態燃料、氣態燃料、固態燃料或者是化學品的工藝技術。我國褐煤資源豐富，再加上褐煤自身的多種資源優勢，將會在煤化工應用中得到廣泛應用。常用的褐煤煤化工技術包括褐煤的熱解提質技術、氣化技術以及褐煤液化技術。

2.1褐煤的熱解提質工藝技術

褐煤的熱解提質又稱干餾提質，是指對褐煤在非氧化環境下或者隔絕空間的情況下進行加熱，最后得到煤氣、焦油和半焦（又稱藍炭）。褐煤經過熱解后得到的煤氣可以作為燃料用氣，半焦具有固定碳高、低硫以及低灰的特點，在各種化工產業中的應用廣泛，如可作為進行活性炭生產的原料、化肥、鐵合金以及電石等行業的燃料等等。經熱解后的褐煤失去了大部分水分，但仍百分之十的揮發分，其熱值得到很大提高，不再容易發生揮發和自燃，有利于進行長途運輸，此時可作為電煤使用。因為褐煤不存在粘結性，沒有膠質層，經熱解后得到的低溫煤焦油和重油的性質及組成十分相近，具有很大的利用價值，如果經過深加工可以獲取具有更高經濟價值的酚類化學品。煤的熱解提質工藝有很多種，在加熱方法、加熱速度、熱載體類型等方面的技術要求都不相同，當前的熱解提質工藝技術主要有褐煤固體熱載體法快速熱解技術和褐煤低溫干餾改質技術。其中延長石油集團正在開發的CCSI技術就是低溫干餾改質技術的典型代表。

2.2褐煤的液化工藝技術

褐煤的液化技術主要可以分為兩種，直接液化工藝技術以及間接液化工藝技術。直接液化：在催化劑以及氫氣的作用下，把煤經過加氫裂變反應后轉換成為液態燃料稱為直接液化。煤的直接液化工藝技術涉及到很多環節和流程，包括原料煤干燥過程、原料煤破碎過程、煤漿制備過程，到最后的態產物分餾以及精制加工過程。利用煤的直接液化技術可以生產出優質的液態石油氣、汽油、柴油以及氨和硫磺，而且還可以進一步萃取出炭素、二甲苯等化工原料。褐煤的液化活性較高，因為其相對來講碳含量較低，氫和碳的比例較高，結構中的羧基、氧橋、羰基以及亞甲基比較多，所以褐煤非常適合進行直接液化的。直接液化技術的典型代表有懸浮床加氫裂化技術（VCC），該技術最早起源于1913年德國Bergius-Pier煤液化技術，是通過煤化工與煉化的有效結合實現的。經過長期以來的不斷改進和完善，全球首套VCC裝置已于2015年初開車成功。VCC技術可以適用于塑料、低階褐煤、劣質重油以及減壓渣油等多種原料或者混合物。間接液化：先把煤氣化成氫氣和一氧化碳等氣體，然后在一定壓力和溫度環境下利用煤基合成氣原料將其催化轉化為烴類燃料油的技術過程叫做間接液化。該技術方案主要基于煤氣化工藝的產物，在催化劑作用下將合成氣中的一氧化碳和氫氣轉化為石腦油，柴油等油品。目前F-T合成技術是間接液化的主流工藝技術。

2.3褐煤的氣化工藝技術

煤炭液化以及其他煤化工應用的基礎技術就是煤的氣化技術，煤氣化技術是進行煤化工生產和能源轉換的主要途徑之一。煤氣化工藝技術是指在一定的壓力和溫度環境下，通過對水蒸氣、氧氣、空氣等氣化劑的作用下加熱煤炭，煤炭經過受熱發生分解，煤中含有的熾熱的碳轉化為游離碳，此時這些分解出來的游離碳和氣化劑中的游離的氧、氫和碳進行有機結合，最終成為氫氣、一氧化碳以及甲烷等可燃性氣體。采用的氣化劑不同的情況下就會形成不同熱值的煤氣。另外，煤的揮發分的差異也會給反應速度和產量造成直接影響。相比之下，褐煤的揮發分要低于具有較深變質程度的煙煤以及無煙煤，所以褐煤在進行氣化的過程中反應活性特別強，反應速度快、無粘結性、氣體產量高，是具有較大使用價值的的氣化用煤。當前，褐煤氣化在我國的化工產業中得到了廣泛應用。煤的氣化不同于熱解，煤的熱解過程只是把煤自身不到百分之十轉化為可燃氣體混合物，而氣化過程則是把煤所包含的所有碳氣化成為氣態。相比直接燃燒褐煤進行氣化表現出極大的優越性，因為氣態燃料的燃燒相對比較穩定，沒有環境污染，而且燃料的凈化和運輸都非常的方便，原料的配料控制簡單，很大程度上簡化了生產設備和生產工藝。另外，氣態燃料能夠適用于非均相催化的化工合成過程，而且氣化過程中得到的灰渣也有多種用途，如可以用來制造肥料、水泥、磚瓦、土壤改良劑以及絕熱材料等等。西門子的GSP氣化技術：西門子的GSP氣化技術是目前一種比較成熟的氣化技術，至上世紀八十年代之間已有三十多年的研發經驗，應用于煤化工也有二十多年的實際生產經驗。西門子的GSP氣化技術屬于一項氣流床氣化技術，該技術過程包括的主要工藝流程有干粉進料、純氧氣化、液態排渣、粗合成氣激冷工藝流程等。西門子的GSP氣化技術的適應范圍特別廣，如褐煤、無煙煤、石油焦等等。該技術的氣化溫度通常在1350-1750攝氏度，而且碳轉化率高達百分之九十以上。利用西門子的GSP氣化技術可以把一些直接燃燒會造成較大污染以及一些比較廉價的煤、垃圾或者是石油焦轉化為具有高附加值的清潔的氫氣和一氧化碳。氫氣和一氧化碳是化工產品生產過程中的基本原料，可以用于合成油、合成氨以及甲醇等化工產品的生產，另外也可以直接應用于城市煤氣或者用于發電。

3結語

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關鍵詞: 魯奇; 加壓氣化; 工藝流程；工藝條件; 優化控制

中圖分類號： TG453 文獻標識碼： A

近幾年, 隨著中國煤化工產業的蓬勃發展, 煤的氣化技術作為煤轉化利用的領先技術和核心技術, 得到越來越廣泛的應用。煤氣化單元在煤化工生產裝置投資中占有重要比例, 不同煤氣化技術投資差異巨大, 因而煤氣化技術的選擇對項目固定投資有重要影響。同時, 不同氣化技術的工藝特點、技術指標、設備結構等也存在較大差異,不同的煤種、產品方案和規模應選擇適宜的氣化技術, 從而做到技術和經濟均可行。魯奇（Lurgi）氣化技術是最早應用于工業化的氣化技術之一, 也是在加壓氣化工藝中應用最多的氣化技術。

1、魯奇氣化工藝流程及特點

魯奇氣化典型工藝流程如圖1所示。

5~50mm塊煤經煤溜槽、煤鎖進入氣化爐。水蒸氣和氧氣混合后從氣化爐底部經爐篦進入氣化爐, 在30MPa、1000 ℃的條件下, 與煤發生氣化反應。從氣化爐出來的粗煤氣, 溫度高達220～600℃ , 經噴冷器后溫度降至200～210 ℃左右, 進入廢熱鍋爐回收余熱, 溫度降至1800℃。左右, 粗煤氣經氣液分離后進入下游序。廢熱鍋爐可產生0.5MPa～0.6MPa的低壓蒸汽從噴冷器洗滌下來的含焦油和塵的煤氣水隨煤氣一起進入廢熱鍋爐底部分離器, 初步分離油和水。部分含塵煤氣水由循環泵返回到洗滌冷卻器, 其余送至煤氣水分離單元。氣化爐氣化產生的灰渣周期性通過灰鎖斗排出。

圖1魯奇氣化工藝流程圖

具體在用軟水水洗之前還需用油洗以去除煤氣中的輕油等雜質，由下圖知魯奇加壓氣化工藝主要分為四個階段，分別為氣化過程，冷凝冷卻過程，油洗過程以及水洗過程。氣化過程產生灰渣，冷凝冷卻過程產生焦油和酚水（含酚類的廢水），油洗過程產生了氛水和輕油，水洗過程則只產生了輕油，經過這四個過過稱，魯奇爐產生了不少的廢物，如何利用這些廢物，就成

了工程科學界的一個課題。

魯奇氣化工藝主要有以下特點:

1) 以碎煤為原料。一般采用5～50mm的塊煤進料, 且下限率不能過高。一般要求煤的反應性好、無粘結性和弱粘結性、機械強度較高、灰熔融性溫度較高。因此適宜的煤種為褐煤、次煙煤、貧煤和無煙煤, 對一些水分較高( 20%～30%)和灰分較高(如30%)的劣質煤也適用。與氣流床工藝相比, 魯奇爐采用碎煤為原料, 進入爐煤的處理費用低。

2) 耗氧率低。氣化為干法排灰, 使用純氧氣化, 為防止結渣, 采用較高汽氧比, 因此氧耗較低, 約為氣流床氧耗的70%, 可在空分制氧設備上節省大量投資。

3) 氣化后煤氣質量較好。氣化產生的煤氣中CH4 含量較高, 達10%左右, 適合于生產城市煤氣和代用天然氣(SNG), 將CH4轉化為CO和H2后也可以用于生產化工產品,比如甲醇和氨。

4) 煤氣成分有利。粗煤氣中H 2/CO為2.0, 不經變換或少量變換即可用于F-T合成、甲醇合成、天然氣合成等產品生產, 對比氣流床氣化減少了CO變換工序。

5) 汽氧比。該工藝最重要的工藝操作參數為汽氧比,與氣流床強調的氧煤比有一定區別, 但目的相同, 就是控制一定的氣化爐溫度。汽氧比的確定通常根據煤樣的ST溫度、反應活性、產生的灰渣狀態和煤氣組成質量。

6) 產物熱回收方便。固定床氣化氣、固兩相逆流接觸, 通過逆流操作實現高的冷煤氣熱效率, 逆流操作使粗煤氣和灰渣均以較低的溫度離開氣化爐, 與氣流床相比,在高溫煤氣和高溫液態渣的熱回收方面有優勢。

7) 氣化工藝成熟, 設備國產化率高、造價較低, 在投資上較氣流床占有較大優勢。

2、 魯奇氣化工藝條件的確定

加壓魯奇氣化必須在一定條件下才能反應，條件主要包括氣化壓力，溫度，氣化劑等，如下

圖2 魯奇氣化工藝溫度壓力曲線圖

2.1氣化溫度的確定

氣化溫度對過程熱力學和動力學產生決定性影響，溫度和壓力對生成產物成分的影響曲線如上圖.可知當溫度增加CH4生成反應直線下降,常壓1000℃時,幾乎沒有甲烷生成,，然而H2,CO生成反應卻直線上升,平衡產率達100%,在生產中不能只看到熱力學這方面,更重要的是反應動力學,要從最經濟出發,綜合各種條件得到最佳工藝條件。實踐證明,提高操作溫度是強化生產的最重要手段。

氣化操作溫度主要根據灰熔點和灰的品位來定。一般長渣煤,燃燒區最高溫度。選擇選擇T2操作短渣煤,最高溫度不能超過T2。 操作溫度高有如下好處。

（1）溫度高,氣化反應速度大大增加,投資減少,煤氣成本降低。

（2）水蒸汽/氧氣比可以降低,減少蒸汽消耗,蒸汽分解率提高,未分解蒸汽少了,從而帶走顯熱少了,減少了氧耗。水蒸汽/氧氣比低,煤氣水少了,處理煤氣水的投資費用相應減少。

2.2氣化壓力的確定

提高氣化壓力最顯著的效果是

（1）節省動力,壓力越高,節省動力越多,因壓縮一體積的氧,隨煤質不同可得到體積同樣壓力的粗煤氣。

（2）提高氣化壓力,氣化反應速度加快,氣化強度隨氣化壓力的0.5次方增加,大大節省投資。

（3）提高操作壓力,粗煤中CO2含量迅速增加,如上圖活性越好的煤，操作壓力高，可得含CH4高的煤氣。

（4）提高操作壓力,減小了粗煤氣離開煤層的速度,減少了煤氣中的含塵量。

當然提高壓力操作,要求設備制造技術高。蒸汽分解率有所下降。但這都不是主要的,在技術可靠的條件下,制取合成氨,甲醇,代用天然氣時,盡可能提高壓力操作。

2.3氣化劑的確定

氣化劑及其各成分的比例影響過程熱力學、動力學。氣化劑不同,所得煤氣成分,熱值相差很大。氣化劑主要是根據煤氣的用途決定。如制取各種用途的合成氣,城市煤氣,應選蒸汽--氧為氣化劑。H2O,蒸汽/O2與煤的灰熔點、活性、粒度有關,一般H2O/O2=4.5~8kg/Nm3。若制得的煤氣用來合成油,可用部分CO2代替高壓蒸汽,CO2的加入量還可控制CO的生產量。H2也可用作作氣化劑,制得高濃度CH4的管道煤氣。

2. 4氣化強度確定

氣化強度是氣化壓力、溫度及煤的活性,粒度和灰中含碳量等決定的。氣化溫度高,活性好,粒度合適,在30kg/cm3氣化,生產強度為4000～5000Nm3/hm2灰熔點太低,活性差的煤,生產強度較低,灰中含碳量一般控制3～5%。對灰熔點高、活性好的煤,粒度更顯得重要,否則將限制生產強度的提高。

3、魯奇氣化工藝經濟優化控制

為了有效提高魯奇氣化爐經濟運行效果，對影響氣化爐能耗的原因進行分析就很必要了，從改善入爐煤煤質到節能技術的應用等方面對魯奇氣化工藝進行優化控制，提出根據灰熔點分類堆放，降低灰分，加強矸石清除能力，選擇合適汽氧比等氣化爐穩定經濟運行的措施 ，研究結果表明，通過改變原料煤煤質優化氣化爐工藝控制以及采用節能技術，可有效降低魯奇氣化爐的能耗指標。

3. 1根據灰熔點分類堆放

據魯奇氣化爐對煤的特殊要求，煤炭采購中應將灰熔點作為一項主要的控制指標，盡可能集中采購灰熔點相近的煤種并分類堆放。

3. 2降低灰分，加強清除能力

灰分和矸石無任何利用價值，增加了運輸成本煤炭采購中應根據價格合理控制灰分，灰分含量越低越好。

3 . 3根據生產負荷合理選擇發熱量，保證用煤粒度

根據生產負荷采購相應熱值的煤，可通過減少運行爐數量來提高生產負荷，根據生產負荷合理選取適合魯奇氣化工藝的煤，避免盲目追求過高固定碳含量或發熱量，造成原料成本過高，氣化爐運行不經濟。

3. 4選擇合適汽氧比

通過對氣化爐灰樣中殘碳含量和粗煤氣成分的分析，結合現場灰渣的顏色粒度下灰量等因素，在保證灰不熔融的情況下，根據固定碳含量調整汽氧比提高氣化反應溫度，降低粗煤氣中CO2含量，提高粗煤氣品質，以達到提升經濟效益的目的。

3. 5減少氣化爐開停車次數

加強設備檢修管理，根據氣化爐各部件的檢修周期，合理安排氣化爐的檢修計劃，減少爐子啟停次數。

3. 6三廢問題

從備煤和破碎中產生的煤粉要另加處理裝置。它們的最終處置辦法取決于每個裝置。從洗滌冷卻器和脫酚系統等排出來的廢水含有有機的和無機的雜質需要進行生化處理?；厥盏臒o機物可與灰渣混合后填地用。焦油、輕油、酚、石腦油、氨和硫是魯奇加壓氣化系統產生的副產品。這些副產品的數量是因原料煤種而變化的。如果沒有市場的話,所有這些均需專門處理。例如回收的有機物可以循環回氣化爐中。但其中含有高附加值的焦油、酚、氨等有用的化工產品, 當裝置規模較大時, 將有一定優勢。

4、魯奇氣化技術在中國煤化工行業應用前景

煤的氣化是現代煤化工技術的核心, 煤氣化可得到合成氣CO和H2, 再由合成氣可合成生產氨、甲醇、含氧化學品、油、天然氣等多種碳氫化工產品和能源產品。30多年來, 國內外煤氣化技術快速發展, 以氣流床氣化技術為代表現代煤氣化技術為煤化工的建設提供了強大的支持。應用于大型煤化工項目的可選氣化技術的典型煤氣組成見表3

煤化工的發展要受煤種條件的限制, 尤其在中國東北、云南等部分地區, 煤種為高水分的褐煤, 對于氣流床氣化存在干燥的技術和經濟問題,而魯奇爐不用干燥直接氣化褐煤已有成熟的應用經驗。在氣化裝置的投資上, 氣流床氣化裝置投資巨大, 包括干粉和水煤漿在內, 單臺氣化爐投資均在億元以上, 而單臺魯奇爐投資僅在3000萬～ 5000萬元之間, 若將空分制氧裝置計算在內, 則投資相差更大。在規模適應性上, 氣流床氣化爐適合于大型化。比如甲醇規模要在50萬t/a以上, 而魯奇爐產氣能力適

圖3典型煤氣化技術煤氣組成

圖4幾種煤氣化技術的氣化爐示意圖

中, 可靈活地適用于不同規模。在三廢排放上, 主要指氣化廢水, 氣流床氣化要略優于固定床氣化。但據報道, 在大平原和薩索爾廠, 氣化廢水經酚氨回收后進入生化處理, 處理后的水可作為循環水補充水, 循環水排污水經多效蒸發后, 濃縮液返回到氣化爐, 無廢水排放。從煤氣用途分析, 因魯奇爐粗煤氣含10%左右的CH4, 更適合于生產代用天然氣(城市煤氣)或聯產甲醇。

綜上所述, 魯奇加壓氣化是一項成熟的技術。根據煤的性質和氣化工藝分析, 我國水分含量高的褐煤, 更適合用于魯奇加壓氣化。近幾年來, 魯奇加壓氣化技術在我國正受到越來越多的重視, 因此, 在中國煤化工發展的大潮中, 該技術將具有廣闊的應用前景。

參考文獻:

[1］ 宿鳳明，劉江，米文真煤質對固定床氣化爐氣化性能影響的工業試驗研究［J］節能技術2010,28（1）:21—24

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關鍵詞：煤化工；CO2；減排

中圖分類號：

TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2013）17019401

，現在環境中的溫室氣體溶度顯著增加，全球變暖的趨勢變得明顯，各個國家正在采取防治措施，因為溫室氣體中最多的是CO2，所以要控制溫室效應就要先減少CO2的排放，要注重開發減排技術。目前我國的煤化工發展迅速，很多公司中的工藝流程是煤制甲醇和煤制油，但是這種工藝流程在運作的過程中會產生大量的CO2廢氣。煤化工的發展是符合我國煤炭多石油少的結構特點，煤化工的發展可以減輕我國對石油的依賴，使用非常先進的煤炭處理技術和污染治理技術，能夠降低廢氣對環境造成污染。但是在煤化工的發展過程當中，也出現了二氧化碳廢氣的排放問題。我國是一個能源消耗大國，因此就需要進行節能減排，煤化工在進行生產的同時也需要考慮如何減少CO2的排放。

1煤化工過程中CO2排放研究

1.1直接液化產生的CO2

煤直接液化就是把煤和氫氣放置在一起，加壓和高溫的條件下面發生反應，煤炭就會直接轉化為成品油。在煤炭當中含有氧，反應環境中含有很高純度的氫氣，反應生成了水，通過通道排除反應體系。直接液化過程當中產生的二氧化碳比較少，比如說上海神華公司PSU裝置上產生的二氧化碳不足百分之二，而該公司在美國的PSU裝置上產生的二氧化碳只有0.34%，這就意味著每生產一噸油就會產生兩噸的二氧化碳。

1.2間接液化產生的CO2

煤間接液化也就是需要分步進行，先是把煤氣化，然后再合成，最后進行精煉。在這三個過程當中，主要是氣化和合成這兩個步驟會產生二氧化碳，因為在進行氣化的時候需要加入氧氣和水蒸氣。煤炭和氧氣反應會生成CO2，CO和水蒸氣反應生成氫氣和CO2。在這兩個過程當中產生了大量的副產物CO2。通過計算可以知道大約每生產1噸的油就會附帶3噸的二氧化碳。

1.3生產甲醇過程產生的CO2

煤制造甲醇是一個復雜的過程，其中包括了煤的氣化、凈化合成氣，還有合成甲醇等過程，當共同存在氧氣和水蒸氣的時候，煤會發生下面的反應：

在甲醇的生產過程當中需要嚴格控制原料的配比，而煤氣化過程當中獲得的氣體配比不符合需求配比，這就需要一部分的CO通過反應轉化為氫氣和二氧化碳，這樣就可以滿足甲醇生產的要求，但是出現了副產物CO2，大部分的副產物都是在對合成氣進行凈化的時候除去。

1.4生產烯烴產生的CO2

煤制造烯烴其實就是在制造甲醇的過程當中加入一個過程——甲醇制備烯烴。煤制備烯烴過程中主要是煤氣化和制備甲醇的過程會產生副產物CO2。因為生產烯烴的時候會產生甲醇，這樣就可以按照產生的甲醇來衡量排放的CO2，可以知道每產生1噸的甲醇就會產生2噸的CO2。

至2020年，我國煤制造業的產量能將是每年三千萬噸，通過煤生產的烯烴能夠達到800萬噸，每年通過煤生產的甲醇的產量為六千萬噸。通過對各條生產線進行統計分析，如果按照上面的產量計算，將會產生兩億噸的CO2。

2生產工藝改進減排

2.1煤氣化技術的選擇

煤氣化的過程中可以使用CO2來替代N2來進行傳輸，作為載體的二氧化碳就來自排放的廢氣，所以用二氧化碳作為載體能夠在一定程度上減少CO2的排放。煤和富含氫氣的氣體共同氣化可以提高合成氣中的氫碳比例，合成氣中的氫碳比例提高能夠降低工藝的能量消耗，從而降低CO2的排放。現在很多，煤化工廠把富含氫氣的氣體直接燃燒，這樣就大大浪費了氫氣資源，合氣技術能夠加大對富氫氣的利用效率，這樣就可以降低工藝流程中產生的CO2。

2.2工藝流程優化改進

對煤化工的工藝流程進行優化改進，充分利用多余的氫能源，這也可以減少CO2的排放。比如說在制備甲醇的過程當中，N2會積累在反應器中，這就會降低反應器的效率。在合成的過程當中還會形成一股馳放氣，這樣才能夠保證合成系統處于動態平衡中。馳放氣中含有很多的氫氣，一般是進行燃燒處理，這樣既浪費了大量的氫資源，可以用膜分離來回收氫氣，重復利用，這樣就能夠降低能耗，從而減少溫室氣體CO2的排放。

3二氧化碳的減排方法

目前減少CO2排放的方法主要有三種，分別是存儲、循環利用術和化學轉化。這三種方法中的存儲和循環利用并不能夠減少排放CO2的總量，只有通過化學方法轉化CO2才能夠減少排放量，這樣才能夠生產出附加值高的油代產品。

3.1存儲技術

存儲技術主要是收集CO2廢氣，然后進行分離和壓縮，然后把它們輸送到地下，存儲在地殼中，這樣就能夠和大氣隔絕，在一段時間里面減少排放的二氧化碳量。從理論上來說，CO2是可以在一段時間里面被存儲在地下，不會和大氣混合到一起。向油田里面注入CO2，這樣可以提高煤層氣的回采率?，F在世界上正在研究這種技術的項目有八十多個，目前世界上最大存儲CO2的量每年能達到100萬噸。這種方法可能帶來負面的影響，二氧化碳會形成一個酸性的環境，酸性環境會溶解重金屬和污染物，這樣水質就受到了嚴重的污染。

3.2循環利用

CO2的循環利用就是運用它的特性來進行它的循環使用，比如說制作干冰、滅火器等，這些制造技術也較為成熟，而且已經廣泛運用?，F在比較流行的一種技術是CO2超臨界萃取技術，這種技術簡單方便。二氧化碳用作超臨界萃取劑的時候比較容易獲得，而且十分穩定，安全無毒。使用超臨界的CO2來代替氟利昂，用二氧化碳制冷的效果要差一點，但是它的制熱效果比較好。現在車用二氧化碳空調的技術已經成熟，還有就是使用CO2來代替N2來進行煤粉的運輸，一些CO2還可以作為氣化劑，這樣合成氣就更加容易制備甲醇、烯烴等產品。還可以二氧化碳還可以制作煤漿，這是一種全新的能源。煤粉在CO2中的質量分數能夠達到百分之七十五，水煤漿中的煤粉含量只有百分之五十。這樣運送的煤變多，使用的管道就可以更加細，傳輸的動力就能夠更加少，而且還可以降低對水的需求。

3.3化學轉化

化學轉化意味著吧二氧化碳轉化為其它的物質再進行利用，這樣就能夠提高氫原子的經濟性。比如說通過植物的光合轉化CO2，還有把CO2作為原料來制備碳酸鹽和水楊酸等。光合作用的效果十分明顯，一年植物可以把三百萬噸的二氧化碳轉化為兩百萬噸的有機物。這樣就保護了大氣的環境。使用二氧化碳肥料來種植蔬菜，不僅可以消耗排放的CO2，而且還能夠使得植物旺盛生長?，F在較為熱門的是用二氧化碳制備可以降解的塑料，但是這種方法的效率比較低，這使得不太容易進行大規模生產。使用CO2來制備可以降解的塑料，這樣可以保護環境。除了制備可降解塑料，還有一些研究把二氧化碳轉變為甲醇、烴類等產品，這樣產品的附加值就會變高。

4總結

我國的經濟發展迅速，短時間里面排放的CO2變多。通過技術轉化CO2，能夠從根本上消耗排放的CO2，但是一些技術還存在一定的限制，所以現在還不能夠大規模依靠轉化技術來消耗排放的CO2。存儲技術則能夠在很短的時間里面存儲大量排放的CO2，而且技術也較為成熟。在煤化工生產的過程中，加大對二氧化碳排放的關注，多植樹造林吸收CO2。

參考文獻

[1]王健.煤化工產業面臨的CO2排放問題及對策[J].煤炭加工與綜合利用，2009，（6）：3437.

[2]勞旺梅.煤化工過程中CO2減排技術探討[J].煤炭技術，2013，32（4）：227229.

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關鍵詞：煤氣化 課改 工藝

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2014）02（a）-0059-01

《煤炭氣化工藝》是煤炭深加工與利用專業的核心課程，對該專業學生專業能力的培養起關鍵作用。為了提高學生在煤炭氣化生產各崗位的操作技能，使其具備煤炭氣化生產工藝過程參數調節控制的能力，提高學生的綜合職業素質。現擬對《煤炭氣化工藝》課程進行教學改革，打破傳統的課堂教學模式，使學生專業技能和綜合素質得到進一步的提高和拓展，為學生零距離上崗鋪平道路。

1 課程設計思路

首先深入企業開展課程建設專項調研活動，主要了解煤氣化生產技術與新技術應用、生產崗位知識能力需求、企業對畢業生專業知識能力和綜合素養的信息反饋、專兼職教師教學協作共同完成教學過程的組織形式等[1]。通過對《煤炭氣化工藝》課程的分析，將本課程分為煤炭氣化、煤氣凈化、煤化工產品生產三個模塊，每個模塊進一步分解成若干個課程單元，如煤氣化分解成煤氣化原理、氣化過程生產技術；煤氣凈化分解成除塵、變換、脫硫、脫碳單元；煤化工產品生產分解成合成氨、甲醇生產和二甲醚生產單元，每個課程單元包含若干知識點，如原理、生產方法、工藝條件、工藝流程、主要設備及操作控制等，這些知識點整合成本課程任務點。

本課程總體教學設計為：理論教學水煤漿氣化仿真軟件教學煤化工產品裝置仿真實訓煤化工教學工廠操作實訓生產實習畢業設計頂崗實習職業資格取證考取等環節。

2 課程內容的制定

依據職業崗位能力確定教學內容，以職業能力和專業知識的應用為目標，將課程內容與職業技能進行有效銜接。專業知識的講授安排在一體化專業教室、實訓室、車間進行現場教學，開發與實際生產結合的一體化教學案例，設置體現職業活動的教學項目，增強學生感知認識，讓學生在真實仿工廠情境化環境中學習，強化職業技能和職業素質的培養。

《煤炭氣化工藝》課程內容設計依托化工實訓基地、煤化工教學工廠、仿真實訓中心、煤化工反應實訓中心等實訓場所進行，確立基于工作過程的課程內容，充分體現教學過程的實踐性、開放性、職業性。按照以煤為原料的煤化工生產過程這一主線，并與企業生產技術人員合作，結合教學條件設計了該課程的教學內容如表1所示，把理論教學、實訓、實習環節融合成一個體系，以模塊的形式實施，突出工學結合的特色。

3 教學內容的組織與安排

教學內容的安排以煤為原料的氣化過程這一主線，將理論教學與仿真實訓、實踐教學有效穿插，對理論知識進行提升，再次進行煤化工裝置的仿真操作開、停車、事故處理過程，之后進入煤化工實訓基地進行甲醇生產過程的煤漿制備、德士古氣化爐氣化、低溫甲醇洗等工段現場實踐教學，最后與工廠實踐相結合，聯系以煤炭為原料生產化工合成氣的企業進行工廠生產實習。在教學的過程中，結合知識目標、能力目標、素質目標，逐步將學生培養成高技能型人才。

3.1 教學方法

（1）理論教學（板書和PPT相結合）：原料氣制備的方法、原料氣制備的原理、設備及工藝；原料氣凈化的方法、原理、設備及工藝；甲醇合成的原理、設備及工藝。

（2）仿真教學（仿真軟件）：離心泵、壓縮機、精餾塔、吸收解析、換熱器、管式加熱爐等單元操作，德士古水煤漿加壓氣化、一氧化碳變換、低溫甲醇洗、甲醇合成等工藝過程的開車、停車、事故處理。

（3）現場教學（參觀）：煤化工教學工廠水煤漿制備的展板教學。

（4）實操教學（實訓設備）：流體輸送、吸收解析、傳熱、過濾、干燥等的單元操作過程；固定床反應器、流化床反應器、釜式反應器、純水制備等工藝過程的開車、停車、產品的分析。

（5）生產教學（校內教學工廠、校外實訓基地）：煤化工教學工廠煤漿制備、耐硫變換、低溫甲醇洗、甲醇合成、甲醇精制等過程開、停車、事故處理；校外實訓基地頂崗實習。

3.2 教學組織

（1）每個模塊“理論與實踐相結合”、實現“教、學、做”一體化。

（2）每個模塊由一組教師負責，理論、仿真和實踐操作分工進行。

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關鍵詞：煤 化工 能源 發展

我國快速的經濟發展在很大程度上依賴于能源，雖然我國的石油儲量較豐富，但是為部分周邊國家所窺視，甚至是公然盜取，我國石油開采技術也稍顯落后，不能快速的進行深海開采，這就使我國的石油面臨緊缺的危險。日益上漲的油價便是最好的佐證。如果不能找到適當的能源替代品，我國的經濟發展勢必深受影響。能替代石油的能源在目前來看只有兩種：煤和可燃冰?？扇急膬α渴遣淮嬖跔幾h性的，然而可燃冰在現階段還處于試驗階段，開采技術尚未解決，使用技術的研究更是沒有開展，可見可燃冰只能作為未來的主要能源，短期內沒法替代石油。而我國是煤儲量相對于石油儲量豐富，開采技術和使用技術都比較發達，可以作為主要能源從石油到可燃冰的中間替代品。

我國既是煤炭資源的生產大國也是煤炭資源的消耗大國，對于煤炭資源的合理、高效、經濟的利用具有很重大的現實意義和戰略意義。煤化工是以煤為基本原理，經焦化、氣化、液化以及化學合成等技術將煤轉化為氣體或者液體以及其他化學生產的過程。未來我國的煤化工將向煤新型材料和煤制油和煤制天然氣等新型清潔能源方面發展。

一、煤化工技術的現狀

世界進入能源緊缺時代后，各國競相加快提高能源利用率。由于儲量等原因，對煤化工技術的研究已經成為了主要研究方向，煤化工技術主要指以下幾個方面：

1.煤液化

煤炭液化技術包括煤炭的直接液化和間接液化。對于煤炭的液化技術，我國尚處于初級階段，但是其液化產品豐富，市場潛力巨大，煤化工技術的一個重要發展方向。直接液化法是指在一定溫度壓強條件下，直接從液化煤中提前液態產品的技術。我國煤炭階級液化產業已經得到了突破性發展，相關單位已經開始建設投產。煤間接液化法是指先在一定條件下對煤氣化生產合成氣，然后在一定溫度壓強和相應的催化劑作用下將合成氣轉化為其他液態產品。這項技術相較于直接液化法稍顯落后。但是其發展空間仍然寬廣。我國也將加快煤的直接液化法和間接液化法的研究步伐，使煤的液化技術趨于成熟。

2.煤焦化

煤焦化技術相對于其他技術更加成熟，其主要研究方向是從煤中提取冶金用的焦炭以及其他化學化工產品。煤炭焦化技術是在隔絕空氣的條件下，在焦爐中對煉焦煤進行加熱，生產焦炭、干餾煤氣、煤焦油以及其他化學化工產品的技術。煤焦化技術在化學化工中占有重要比重，如干餾煤是生產甲醇、合成氨的主要原料；焦炭用于高爐煉鐵、機械鑄造、電石生產、價格鐵合金以及高新科技方面。為解決焦炭和干餾煤供應緊張的問題，煤焦化技術正在朝著大面積、全方位、高效益方向發展。干法熄焦技術、煤氣脫硫技術、煤焦化廢水處理等技術將被大力推廣。一大批的煤焦化工程已經開始投資建設。

3.煤氣化

煤氣化技術是對煤炭深度轉化的技術，在煤化工技術中占有重要比重，也是衡量一國煤化工技術的重要標準。煤氣化的主要幾種方式有以下幾種：

3.1 shell煤氣化

Shell煤氣化技術于20世紀70年代，屬于氣流床技術，工藝流程包括原料煤的預處理、煤的加壓和投料、煤的氣化、除塵脫硫等。該技術具有適應性強，對原料要求低，適用于大型化生產等優點。但是shell煤氣化法裝置建設周期長，煤轉化率較低等缺點也是不容忽視的，目前我國只有部分煤氣化工廠采用此技術。

3.2 兩段式干煤粉加壓氣化

西安熱工研究院早在1994年就開始對干煤粉氣流床氣化技術精心研究，在相關單位和部門的支持下，西安熱工研究院于1997年建成了我國第一套干煤粉加壓氣化試驗裝置并進行了試驗研究。在此研究基礎之上，西安熱工研究院提出了兩段式干煤粉加壓氣化工藝，在我國科技部“十五”863計劃的支持下完成了研究，并通過國家科技部的驗收。兩段式干煤粉加壓氣化技術是具有自主知識產權的加壓氣流床氣化技術，其在國內的應用不受國際的干擾，應用前景廣闊。

3.3 高灰熔點（粉）煤加壓氣化

目前，全國絕大部分小化肥和化工企業仍在采用固定床氣化爐，其技術深受原料的限制，企業的效益也受到較大影響。采用灰熔聚循環流床粉煤氣化技術能很好的解決原料和運輸費用的問題，能在中小企業中大力推廣?；胰劬哿骰卜勖杭夹g具有煤種適用性廣，操作溫度適中，操作穩定，工藝流程簡單等優點。

此外還有航天爐煤氣化、恩德爐煤氣化、多元料漿煤氣化等煤氣化技術。

二、合成甲醇技術

煤制甲醇是在煤氣化的基礎之上進行的，通過煤氣化得到CO、H2為主的合成氣，在一定的穩定、壓強以及催化劑的作用下合成甲醇。甲醇在化學化工技術方面也占有重要地位，在國外主要利用天然氣為原料制作甲醇，考慮到我國的資源問題，我國主要采用煤為原料制作甲醇。目前，煤制甲醇技術在我國技術較成熟，正向大規模和高效率方向發展。未來的研究將使煤制甲醇技術更趨環保、高效。

三、煤化工技術的意義

由于煤是固體燃料，它與空氣接觸比液體和氣體少，容易產生CO等有毒氣體，不利于煤的充分利用，另外，由于煤中含義部分硫、硝等元素，這部分元素與空氣的反應所生成的氣體大都有毒，對環境有很強的破壞性。對煤化工的研究能提高煤的利用率，降低對環境的破壞，同時也能利用煤中的硫硝等化學元素，做到煤資源的充分利用。使煤成為清潔、高效的能源。對煤化工產品的發展也能更低成本地生產化學化工原料，進而推動經濟發展。

四、煤化工的發展趨勢

煤化工以及有近百年的發展歷史了，由上世紀的煉焦技術到本世紀的液化技術與氣化技術，煤化工技術由簡入難，由單一到復雜。煤化工技術緊隨世界是經濟發展而發展，推動著世界經濟的進步。在未來一段時間內，煤化工技術主要集中在以下幾個方面：（1）繼續開發煤炭潔凈氣化技術，為煤炭化工發展提供基礎原料，煤化工技術在現代煤化工技術中占有核心地位，世界各國也將主要研究煤氣化技術；（2）能源安全與環境保護將成為影響煤化工產業的重點。隨著世界各國環境問題的日益嚴重，世界對經濟發展中影響環境的因素也將重點關注，煤化工技術對環境的影響尤為大，社會將重點關注煤化工產業在環境中的影響。（3）煤化工將向以煤化學為產業鏈的化工產業深度發展。新世紀由于石油的枯竭，煤勢必將取得石油在化學方面的地位。

五、總結

煤化工產業在我國經濟發展中占有重要比重，在我國建設社會主義和諧社會，堅持科學發展觀的口號下，煤化工將進行一次新的蛻變。將在我國的經濟發展中起到更重要的作用。煤化工將朝著效益、環保方向發展。

參考文獻

[1]汪家銘.shell煤化氣技術在我國的應用及前景展望.《氮肥技術》.2009年第02期

篇8

關鍵詞：煤化工工藝 生產 壓縮機 指標 操作規范 溫度控制 記錄

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（b）-0053-02

壓縮機是各類煤化工工藝必需的功能型設備，對于煤化工工藝壓縮氣體體積，提高氣體純度，提高工藝質量，提升煤化工生產效率有著直接的作用。新時期，煤化工工藝正在朝著自動化、大型化和智能化方向發展，這就給壓縮機的應用帶來了特殊要求。要緊跟煤化工工藝的要求，科學進行壓縮機的系統設計和應用設計，取得壓縮機在煤化工工藝體系中深層次的應用成果，通過縮機壓功能提升、節點調整和結構優化，使壓縮機在煤化工工藝中的價值進一步得到提升，在促進煤化工工藝自動化、高效化的同時，科學進行壓縮機的實際應用和實踐生產。

1 壓縮機在煤化工生產工藝的應用

壓縮機是煤化工工藝的關鍵部件，壓縮機一般包括壓縮葉輪、冷凝器、密封件、轉子、機殼和交換器等核心性系列單元，通過電力和動力實現對氣體的壓縮，起到提高氣體純度，提升煤化工生產效率等目的和作用。當前現代化煤化工工藝生產中應用的壓縮機一般以離心式壓縮機為主，離心式壓縮機轉子具有系統穩定性，通過有效整合可以提升壓縮機低振動和平穩運行的性能，是現代化煤化工工藝和智能化煤化工生產最為主要的氣體壓縮設備。離心式壓縮機基于葉輪二次流動控制技術與葉輪/回流器耦合設計技術的高效小流量基本級技術，大大提升了壓縮機的功能和效能，優化了煤化工工藝的基礎性環節，讓煤化工裝置用相關壓縮效率提高了4%以上。同時離心式壓縮機還具有耐高溫、耐腐蝕、低泄漏量等一系列優勢，滿足了煤化工工藝生產條件中高溫、腐蝕的需要，通過離心式壓縮機的使用，不但可以優化煤化工工藝的基礎性結構，也在煤化工工藝的成本上獲得了降低40%的佳績。高強度、高抗應力腐蝕葉輪材料及強約束條件下閉式窄流道三元葉輪等特殊結構使離心式壓縮機的功能和運行得到強化與保障，滿足了煤化工工藝生產中葉輪材料在硫化氫腐蝕環境下強度要求和使用壽命要求。在離心式壓縮機的結構中有耐高溫、耐固體顆粒沖刷的鎳基合金材料，同時主要壓縮核心部位表面應用了滲硼技術，這不僅大大提高了壓縮機的使用壽命，而且實現了大型煤化工裝置用離心壓縮機組整體技術方案優化和設計制造，提高了煤化工工藝的效率，進而提高了煤化工產業的產出和效能。

2 壓縮機在煤化工生產實踐中的運行與維護

壓縮機在煤化工生產實踐中必須做好維護工作和實際運行工作，要建立以煤化工工藝流程為基礎的壓縮機運行與維護新體系，從操作、管理、環節等方面入手，將壓縮機的功能與煤化工工藝的實際相互整合，建立起適應煤化工工藝生產的壓縮機運行機制，優化煤化工工藝生產過程中壓縮機維護系統，在制度、規范和操作的綜合層面上建立起確保壓縮機運行，確保煤化工工藝實施的新體系。

2.1 立足煤化工工藝，完善壓縮機操作規范

煤化工壓縮機需要嚴謹而完善的規范作為基礎，進而確保煤化工壓縮機能夠在科學的規范約束下穩定、連續、高效地工作。要結合煤化工生產工藝和壓縮機自身運行要求，建立起適應生產和運行的操作規范體系，約束和控制煤化工壓縮機的運行過程，調整和規范煤化工壓縮機運行的細節，形成煤化工壓縮機的操作規范體系，以便更好地促進煤化工壓縮機的安全、高效率運行。

2.2 根據煤化工工藝，制定壓縮機控制指標

煤化工核躉的運行需要結合煤化工的生產工藝，要結合煤化工生產工藝的基本需要和特點，進行煤化工壓縮機運行指標的確定、調整和控制工作。要在煤化工壓縮機安全運行的基礎上，確保煤化工工藝的規范全面實施，有效提升煤化工壓縮機的運行水平，延長包括壓縮機在內煤化工生產工藝設備的使用壽命，提高煤化工生產的效率和效益。此外，要尊重制定的煤化工壓縮機運行指標的穩定性，一旦做出相關規范和指標，一般不能任意修改，以避免煤化工工藝產生連鎖式反應，影響煤化工的生產和壓縮機的穩定運行。

2.3 做好煤化工壓縮機的管理

煤化工壓縮機在運行時需要高質量的油來降低摩擦和磨損，控制溫度的提升。要選用煤化工壓縮機專用的油品種，確保油質量合格。同時要建立檢查煤化工壓縮機過濾裝飾的制度，通過例行檢驗和抽檢有效確保油的純凈、溫度和油壓處于良好的工作狀態。此外要嚴格規范煤化工壓縮機的過程和細節，實現煤化工壓縮機得到良好的效果。

2.4 做好煤化工壓縮機的溫度控制

煤化工壓縮機需要冷卻系統作為溫度控制和功能控制的基礎，因此，要在煤化工壓縮機運行中確保冷卻劑的質量、壓力，以便有效控制煤化工壓縮機的溫度。同時，要做好煤化工壓縮機用水的水質管理，確保水的純凈度和比熱容，以便煤化工壓縮機精準的溫度控制。此外，要做好煤化工壓縮機冷卻油品的質量控制，使煤化工壓縮機能夠快速實現熱交換，有效控制煤化工壓縮機的溫度。

2.5 強化煤化工壓縮機的運行管理

運行管理要立足于煤化工壓縮機的實際生產，要強化一系列問題和隱患的防范，這樣才能在運行中確保煤化工壓縮機的狀態和效率。要規范煤化工壓縮機的啟動過程，預防啟動中動力不穩定產生的液擊和抽負問題。要規范煤化工壓縮機的壓力控制，預防因壓力不穩定引起的高低壓竄動和安全閥起跳等問題發生。要調整煤化工壓縮機的壓縮比，控制煤化工壓縮機的受力形式，提高煤化工壓縮機受力均衡性。要規范煤化工壓縮機的觸酶置換環節，規避煤化工壓縮機因觸酶中毒而產生的效率低下和物料浪費。

2.6 加強煤化工壓縮機運行記錄管理

要根據煤化工工藝的要求對壓縮機進行運行信息管理，特別要對煤化工壓縮機的運行數據加以科學全面地記錄，明確煤化工壓縮機日常維護工作和體系，覆蓋煤化工壓縮機的安裝過程，重點對煤化工壓縮機維修、運行和試車等關鍵環節做到完整記錄，形成煤化工壓縮機運行的數據庫，進而為解決煤化工壓縮機運行問題，更好地維護煤化工壓縮機提供信息與數據的支持。

3 結語

工藝是煤化工生產的前提，為了更好地發揮煤化工的發展戰略地位和產業基礎地位，要進一步做到煤化工工藝的優化，在煤化工中引入更多、更先進的壓縮設備，提高煤化工工藝的現代化水平，提高煤化工工藝的功能性，縮短煤化工生產與世界發達國家的質量與速度差別，形成優化煤化工生產，改進煤化工工藝的基礎性支持，將工藝的創新形成推動煤化工發展的動力。

參考文獻

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關鍵詞：煤化工 二氧化碳 排放 綜合利用

前言

煤炭、石油、天然氣是我國能源結構中主要的資源。煤炭資源在能源總量中占有很大比重。我國煤炭蘊藏數量位居世界的第三位。在工業和農業生產中，煤炭資源成為主要被利用的能源。我國屬于煤炭大國，也屬于煤炭使用的大國。煤化工自興起以來帶動了經濟的快速發展，但是，煤化工產生的直接損害就是二氧化碳排放量的增多。今后的煤化工行業，不僅要注意減少二氧化碳的排放量，更要研究二氧化碳的利用問題。二氧化碳的綜合利用是煤化工發展中必須要解決的實際問題。

一、煤化工行業對我國經濟發展的重要作用

隨著我國工業和農業的快速發展，我國各行各業對資源的需求空前強大。我國能源儲備中，煤炭資源較為豐富，石油和天然氣儲備較少，多數工業能源都依靠于煤炭資源。我國煤炭保有存儲量超過1萬億t。煤化工一直是我國能源化工行業的重點，我國政府始終致力于發展煤化工工業。國家發改委在2006年編制了《煤化工產業中長期發展規劃》，規劃中明確指出我國要建成七個大型煤化工產業區，到2020年末，我國對煤化工投資將超過一萬億人民幣。發展煤化工行業是我國良好利用能源的必然選擇。大力發展煤化工可以有效緩解我國對石油進口的依賴程度，可以有效延伸開發新能源的時限。發展煤化工行業符合我國當前的國情。

二、煤化工中二氧化碳的排放問題

發展煤化工具有明顯優勢，同時，也會帶來一些弊端，其中，二氧化碳的排放問題是難以解決的重點問題。研究煤化工中CO2的綜合利用，就是要將減少排放和合理利用統一協調起來，減少CO2 對環境的污染程度。

1.煤制甲醇和烯烴過程中的CO2 排放。煤制烯烴過程是指煤氣化，合成氣凈化，甲醇合成，甲醇制烯烴四個流程。在這一階段的CO2 主要源自煤氣化的過程。煤氣化過程中產生的CO2 數量大。原理就是煤在氧氣和水蒸氣同時存在的條件下，發生的反映。

2.煤液化過程中的CO2 排放。煤的液化主要是指把固體狀態的煤，正在高壓和溫度控制下，直接與氫氣反應，從而轉化成液體油品的技術。煤液化過程是一個工藝技術較為復雜的過程，反應中的氧和氫的純度都很高，反應后以水中氧的形式排出，CO2 的產率比較低，

3.煤間接液化過程中的CO2 排放。煤的液化過程分為直接液化和間接液化。煤的間接液化分為三個主要步驟，分別為氣化過程，合成過程和精煉過程。在煤間接液化過程中氣化和合成步驟中，會產生CO2。這個階段的每噸液化產品中CO2 排放量大約為3.3t。

三、煤化工中二氧化碳的綜合利用

1.應用的主要技術

1.1CO2轉化與固定化技術。CO2轉化與固定化技術主要是利用CO2的化學性質，對其進行轉化，成為其他物質或者固定到其他物體中，實現資源再利用。這種技術的應用范圍很廣。主要包括第一，將CO2當做大棚種植中的氣體肥料，這種做法能夠促進蔬菜的生長，植物吸收CO2的量超過平時的數量，可以增產增收。第二，利用CO2制造降解塑料，用于一次性包裝材料，如餐具或者保鮮材料，醫用材料，地膜等物質。這項技術可以實現自然環境中的完全降解，減少了塑料制品的污染，對于環保具有重要意義。第三，CO2經過催化可以轉換成甲醇、合成氣或者烴類的化工原料，可以產生多種高附加值的產品，如脂類、羧酸等物質。

1.2CO2的循環利用技術。CO2的循環利用技術是依靠CO2的物理特性來實現的，屬于資源化的技術應用。這種循環利用技術主要包括第一生產超臨界的CO2，超臨界CO2具有壓縮性和流動性，液體具有高密度、高比熱的特點，具有高滲透性和低粘度的特性，超臨界CO2是非常好的萃取介質，操作簡潔，工藝時間短。目前已經廣泛應用。第二，把CO2作為食品的保鮮劑和添加劑，用于食品的保鮮冷卻、冷藏。特別是在碳酸飲料的加工過程中，二氧化碳的需求量很大。第三，用于空調制冷的介質。CO2用于空調制冷介質主要是利用跨臨界CO2取代氟利昂。第四，制造干冰。CO2的固態形式稱之為干冰，干冰一般用于食品工業領域，文藝產業領域，而且干冰可以用于人工降雨。第五，氣體焊接方面。CO2在氣體保護焊接、煉鋼、油氣井等方面應用廣泛。

2.采用的主要設備

煤化工排放的CO2 是在混合氣體中，要從混合氣體中提純CO2 需要對氣體進行必要的壓縮。無論是提純還是綜合利用，都要對氣體進行壓縮，所以，煤化工二氧化碳的利用的主要設備就是壓縮機。

3.回收、儲存和運輸過程

CO2 的綜合利用需要進行回收、儲存和運輸。這三個環節中要做好CO2 形態的轉變，在儲運過程中，采用低溫儲運技術，最好采用儲罐充裝，運輸過程要掌握好設備的平衡和循環。保證回收、儲存和運輸過程的工藝流程。

結語

我國的能源結構決定了在今后一段時期內，煤炭資源仍然是堅持使用的能源種類。在這樣的形勢下，做好煤炭資源的利用具有重要的社會意義。煤化工行業給經濟發展帶來了巨大的效益，對社會的貢獻是顯而易見的。做好煤化工二氧化碳的綜合利用，就是從根本上解決了煤化工的使用弊端，使煤化工的危害逐步減低，更好的服務于社會主義生產活動。在倡導資源與環境協調發展的今天，做好煤化工行業的二氧化碳排放問題，具有十分重要的現實意義，是經濟與社會和諧共贏的體現。

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[關鍵詞]管輸煤漿制備；定量給料系統；棒磨機磨煤系統；給水系統；返料系統；工藝流程

1前言

管道輸煤作為一種新的物料運輸方式已被廣泛應用于很多部門和領域且近年發展勢頭良好，它是將固體燃料煤以水為載體用管道長距離輸送到用戶的一種技術，而煤漿制備是管道輸煤的第一道工序，它包括固體燃料煤進入管道輸送前的所有加工工藝過程。管輸煤漿制備的工藝流程設計取決于所輸送的煤漿特性要求，包括煤漿的濃度、粒度級配等，該工藝制備的煤漿應符合管道輸送的相關水力特性，因而與常規的水煤漿制備工藝存在較大的差異。本文結合中煤科工集團武漢設計研究院有限公司多年的管輸煤漿試驗研究，針對所輸送的煤漿特性，設計一套新型的煤漿制備工藝流程，以制備出符合管道輸送的煤漿產品，并實現工程應用。

2管輸煤漿制備工藝流程簡介

根據中煤科工集團武漢設計研究院有限公司多年的管輸煤漿試驗研究結果，適合管道輸送的煤漿重量濃度范圍一般為49%~55%，煤漿粒度級配范圍應該煤漿粘度值大小來確定，通常要求煤漿粘度值不應超過100mPa•s，這與煤化工用水煤漿產品的濃度以及粒度級配存在較大區別，通常煤化工用水煤漿的重量濃度超過60%，粘度值也在100mPa•s以上。因此管輸煤漿的制備工藝特殊性取決于上述管輸煤漿的特性[5-6]。管輸煤漿制備是以棒磨機為主工藝設備、輔以其他配套設備形成的工藝系統，其包括定量給料系統、棒磨機磨煤系統、給水系統以及返料系統四個子系統，其工藝流程簡圖見圖1。定量給料系統：主設備為定量給料機，輔以水分測定儀器、稱重儀器和變頻控制電機等，可以實現對棒磨機入煤量的精確控制。給水系統：主設備為離心泵，輔以流量測定儀器、流量調節閥等，可以實現對棒磨機給水量精確控制；同時，配合定量給料系統，使棒磨機出漿的濃度得以精確控制。棒磨機磨煤系統[7]：主設備為棒磨機，主要通過筒體內磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間的調節，實現對棒磨機出漿的粒度級配控制，制備符合管道輸送要求的煤漿產品。返漿系統：主設備為離心泵，輔以分級篩、流量測定儀器和流量調節閥，主功能為配合棒磨機磨煤系統，實現對棒磨機出漿中大顆粒的控制，并返回煤漿中大顆粒組分至棒磨機進行再磨。

3管輸煤漿濃度控制工藝系統設計

定量給料系統與給水系統工藝設計是管輸煤漿制備中煤漿濃度控制的關鍵性工藝環節，其中進入定量給料機的精煤必須經過水分測定，并換算成干煤基量參數輸入到定量給料機控制系統中，控制系統經過數據轉化再控制定量給料機為棒磨機均勻且定量的給料；給水系統則根據定量給料機的給煤量和測定的精煤水分參數，通過流量計和流量調節閥來控制向棒磨機系統加水量的多少。以每小時制備重量濃度為50%的管輸煤漿10000kg為例。通過上述試驗結果可以看出，當充棒量為14%、大中小棒配比為1∶1.1∶1.1時，棒磨機煤漿產品的粘度值和粒級都符合要求，可作為棒磨機系統工藝設計的參考。棒磨機筒體內磨煤鋼棒充棒量、配比等參數一般無法實現生產時在線調節，故其設計參數一般不進入控制系統，但棒磨機的磨煤時間可以通過調節電機和筒體轉速來實現在線調節。返料系統的主要是通過分級篩來控制棒磨機的跑粗顆粒(+1mm粒級)，并通過返料泵將跑粗顆粒返回到棒磨機系統進行再磨。因此，返料系統的工藝設計一方面是保證粗顆粒不進入到管道輸送系統，另一方面是通過流量計和流量調節閥來實現返料系統的流量平衡。

4管輸煤漿粒度控制工藝系統設計

管輸煤漿粒度的控制對煤漿管道輸送過程中堵管風險的防范具有重要意義，而粒度的控制主要通過棒磨機系統與返料系統得以實現。中煤科工集團武漢設計研究院有限公司管輸煤漿試驗結果一方面要求管輸煤漿的粘度值不宜超過100mPa.s，另一方面要求制備的煤漿穩定性較好，綜合上述兩方面因素，棒磨機制備的管輸煤漿-0.043mm粒級占比不宜少于20%，+1mm粒級占比不宜多余1%。其中，煤漿產品-325粒級的占比主要通過棒磨機筒體內磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間來調節，而+1mm粒級占比則通過返料系統來進行控制。棒磨機系統的工藝設計中，棒磨機是主體設備，其筒體內磨煤鋼棒充棒量、配比等和磨煤時間均需通過試驗來確定。試驗采用φ420×600溢流型棒磨機，磨煤介質為鋼棒，磨筒容積為80L。

5結語

(1)棒磨機制備管輸煤漿工藝系統主要有定量給料系統、給水系統、棒磨機磨煤系統和返料系統四部分組成；

(2)通過定量給料系統與給水系統的控制邏輯設計，可以實現對管道輸煤濃度的控制，保證制備的管道煤漿濃度在49%~55%之間；

(3)經過棒磨機磨煤系統的磨煤試驗，摸索出筒體內磨煤鋼棒充棒量、配比等參數，同時通過磨煤時間與返料系統的控制邏輯設計，保證了制備的管道煤漿+1mm粒級不超過1%、-0.045mm粒級不低于20%，同時控制煤漿粘度值不超過100mPa•s；

(4)該棒磨機制備管輸煤漿工藝系統已應用于陜西神渭輸煤管道工程首端煤漿制備系統。

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