大型煤化工气化灰渣输送技术方案浅析

刘旭军  

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司 宁夏 银川 750000

摘要：对大型干煤粉加压气化技术气化炉灰渣（灰渣和滤饼）输送方式进行了深入探讨，并从技术可行性、经济成本可控性以及环保制约等方面详细比对，提出了大型煤化工气化灰渣输送的最优技术方案。

关键词：大型煤化工 气化炉 灰渣输送 技术方案

Brief Analysis of Technical Scheme for Conveying Ash and Slag in Large-scale Coal Chemical Gasification

Liu  Xujun

National Energy Group Ningxia Coal Industry Co.，Ltd.，Ningxia Yinchuan 750000

Abstract：In this paper，the conveying mode of ash （ash and filter cake） in gasifier of large dry pulverized coal pressurized gasification technology is discussed in depth.The technical feasibility，economic cost controllability and environmental protection constraints are compared in detail.The optimum technical scheme of ash and slag transportation in large coal chemical gasification is proposed.

Keywords：Large Coal Chemical Industry；Gasifier；Ash conveying；Technical scheme

干煤粉加压气化技术气化灰渣主要包括气化炉渣和滤饼2种，其中气化炉渣设计含水量40%，含碳量4.5%，状态为固体；滤饼含水量60%，含碳量3%，状态为固体。目前，国内各大型煤化工气化灰渣均采用传统的汽车运输方式，灰渣被运输至专用渣场经无害化填埋处理。以某大型煤制油项目煤气化为例，针对灰渣汽车运输、皮带运输和管道运输3种方式进行深入比对分析。灰渣运输运行成本相对可控、节约投资；灰渣运输过程无漏水现象，运输通畅，生产现场及路面卫生保持干净整洁；捞渣机内的渣及时送出去，设备保持长周期运行；气化炉不因灰渣运输问题进行降负荷操作；过滤系统正常运行，不跑水，不跑泥浆。3 三种典型灰渣运输方式介绍3.1 汽车运输进行改造

针对汽运存在的问题有2种改造方式，一是对灰渣（炉渣和滤饼）进行再脱水，脱水方式可采用自然静止脱水和新增设备脱水，经实际生产运行验证，灰渣含水量在30%以内时无沥水和渗水问题；二是将运输汽车改装为封闭式车厢，但是此方法仍无法解决汽运卸车及卸车过程存在的隐患。1 汽车运输灰渣的一系列问题

1.1 汽车运输成本高，二次装车费用高

目前汽车输送灰渣均通过招标方式外包，运输成本偏高，灰渣汽运价为0.75元/（t·km），运距约14km，年汽运灰渣费用约6000万元。当运输超载室滤渣或滤饼落地后需另行装车，并需要装载机辅助作业，增加额外成本。3.2 皮带运输方式

皮带运输方式要求灰渣含水量为40%，现有灰渣（炉渣和滤饼）混合后的含水量仍较高，还需增加相应脱水实施。该方式具有占地较小，有效提高排渣效率、缓解厂内交通环境、避免黑水外渗污染等优点，但其缺点仍然很明显，即转载皮带较多，维护量大，故障点多，需设计备用系统，折旧成本等投入较大。1.2 汽车运输效率低，导致气化系统被迫降负荷

原设计炉渣和滤饼含水量均较高，装车后容易产生车厢底部渗水和跑水，导致车辆所经路段黑色泥水洒水严重，造成路面卫生严重破坏，以及道路长期浸水下沉等隐患。为缓解该问题，装车前灰渣需静止沥水，沥水时间较长（1~2h），造成渣车不能及时卸渣，接渣与排渣无法相互匹配，造成捞渣机超负荷运行，现有车辆运输紧张，造成气化炉捞渣机出顶渣，损坏设备，严重时气化炉需要降负荷以缓解渣运输压力。3.3 管道运输方式

目前，国内有2种方式可借鉴，一种是采用管道+膏体干堆，一种是采用管道+脱水干燥，因膏体干堆对渣场面积要求高、对环境影响因素多，局部地区不适宜该方式。管道运输方式对目前灰渣含水量无要求，具有动设备少、维护量小、干净整洁、易操作和备用，可彻底解决厂区内装车运输存在的问题。同时可将脱水设施安装于管道运输的末端，根据渣场要求进行脱水操作，但是灰渣中固含量较高，对于管道材质耐磨要求和隐蔽施工后的放维护更换问题，虽然国内已有一批新材料出现，但是应用效果还需长期验证。1.3 汽车卸车困难，安全隐患高

由于灰渣水分过高，导致堆场料层松软，无法在渣场正常卸车，车辆有陷入、侧翻等危险，汽车周转效率低下，所经路段地面长久积水深入土壤中，导致地面下陷、道路损毁。4 三种典型灰渣运输方式对比分析

2 预期灰渣输送方式实现的目标要求

（下转第30页）

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工业、生产3 拱顶罐改内浮顶储罐的制造过程简介

改造施工过程中为了避免交叉作业，其施工过程主要有以下几个步骤：2019年第10期3.1 罐内的除锈、防腐及罐壁的开口

在储罐吹扫清洗完成后，搭设罐内整体的脚手架，采用喷砂处理，对储罐内部进行整体全面的除锈，对焊缝及罐内壁的焊疤、焊瘤进行打磨处理，使其圆滑过渡，达到不影响密封组件的运行。然后对罐内顶、内壁、罐底内表面进行全面的防腐工作，罐内壁下部分（3m部分以下）以及罐底为了防止再次生锈以及在钢制内浮顶施工时会破坏其部分防腐层，仅做底漆处理。在喷砂处理完成的同时，罐体外部部分的开口如带芯人孔、通气窗开口等工作同时进行，制造完成后的焊缝均进行相应的打磨处理。同时根据钢制内浮顶的材料尺寸，在储罐的罐底部距离罐底板1.6m处开一个1.6m（高）*3m（宽）的施工口。外边缘板间距为220+50mm的要求。将钢制内浮顶的各个组件焊接完毕后，对各个隔舱及单盘板进行焊缝检测，然后安装密封组件的弹性元件以及罐壁施工通道的复原工作。安装检测完成后清理储罐的施工现场，进行充水做钢制内浮顶的水运实验。充水过程中，水位至高位人孔的高度时停止充水，通过高位人孔进入到罐内，对钢制内浮顶进行全面的检查，确定各个浮舱及单盘板均无泄漏后，封闭高位人孔继续充水，直至到最高液位。在水运过程中钢制内浮顶正常运行，没有卡盘或浮起不正常等现象。说明密封装置在运行中能起到密封作用且满足弹性元件的压缩比。水运实验结束后放水，放水完成后将罐内清理干净，等干燥后对剩下的罐壁板及罐底板进行处理及防腐等工作。待全部工作完成后封罐，该储罐开始投入使用。4 结束语

使用旧储罐改造，其投资少、见效快，短期就可以收回投资以及提高了资源的再利用，具有明显的经济效益和社会效益。把旧的拱顶储罐改成钢制内浮顶储罐，关键在于根据现有的罐体尺寸，确定好钢制钢制内浮顶的直径，根据罐容确定好通气孔（窗）的安装位置，严格控制钢制内浮顶的变形、安装及检验质量。这使的目前很多建设年代比较长远的罐区、石化厂等想将罐壁为搭接结构的拱顶罐改造成钢制内浮顶储罐，使其可以改变存储的介质提供了一个可行的例子。3.2 钢制内浮顶的施工

由于储罐的位置在罐区内，需要在厂外将钢制内浮顶的材料进行事先的预制，制造出成品件后进行初步的防腐（涂刷底漆），然后将各组件进行编号和整理后运至施工现场。等待防腐完成，撤掉罐内的脚手架后，通过罐底部的施工口将施工所需的材料按照施工的先后顺序运至罐内。在罐底部按照钢制内浮顶的单盘板的高度设置好脚手架平台。按照先焊接浮舱后单盘板的顺序对钢制内浮顶进行组焊。将一定数量的圆钢均布的焊接在罐内壁和钢制内浮顶之间，其间距为220mm，以避免浮舱的外边缘板焊接时引起的变形，使钢制内浮顶的外径变大。等待钢制内浮顶的浮舱外边缘板焊接完毕后，去掉此连接定位用的圆钢。在焊接钢制内浮顶的单盘板时采用是间断焊接的方法，尽量避免大的焊接应力，减少焊接变形。通过此类方法该储罐的钢制内浮顶在现场实际制造完成后，经过实测距离罐壁的距离的平均值为250mm左右，最小处为242mm，最大处为260mm。满足设计方要求的钢制内浮顶至浮舱的参考文献

[1] GB50160—2018. 石油化工企业设计防火规范[S].[2]中国石化股份有限公司荆门分公司特种设备检验检测站. 二区成品罐区1#罐检测报告[P]. 201805-27.

[3]GB50341—2014. 立式圆筒形钢制焊接油罐设计规范[S].[4]徐英.杨一凡.朱萍，等.球罐和大型储罐[M]. 北京：化学工业出版社，2004.11.

[5] GB50128—2014. 立式圆筒形钢制焊接储罐施工规范[S].

 作者简介

张金新（1986-），男，工程师，2008年毕业于武汉工程大学过程装备与控制工程专业，主要从事石油、化工设备及压力容器方面的设计工作。

（上接第27页）

4.1 技术成熟可靠性运输方式成熟应用管道运输+膏自然脱水+汽封闭汽车管道运输皮带运输体干堆车运输运输成熟成熟有类似业有类似业绩绩有类似业绩5 结束语

皮带运输和管道运输均能解决现阶段汽车运输的5大问题和生产运行的3类问题；从运行费用、干吨成本分析，汽车运输消耗极大，皮带方式次之，管道方式优势明显；从生产运行、日常维护保养和运行安全可靠性分析，管道方式具有更高的优势。通过各方案技术经济综合对比分析，为长远解决气化灰渣运输问题，推荐采用管道运输方式。然而，管道运输方式仍然存在一些问题还需在设计阶段进行解决：一是管道耐磨性问题无完全可借鉴的运行案例；二是管道新材料应用情况还需考察调研。4.2 投资及运行成本

方案内容总投资/亿元年运行费用/万元管道运输 

管道运自然脱水+封闭汽车皮带运

+膏体干

输汽车运输运输输

堆无增加52290.6579704814.1193.307217117.56113.9562912.216.54.51.72.00232394.54.86.520年周期运行费用10.46/亿元运行成本 元/kt14.1 30