煤化工工艺方法
1移动床气化
移动床气化是煤化工工艺的重要方式之一，它又被称为固定床气化，是一种非常有效的煤气化方法。移动床气化一般分为常压与加压两种。较为简单的是常压法，但是这种方法具有局限性，那些熔点较低的煤无法使用。加压法则是人们通过对常压法的局限性进行研究而出现的一种更为有效的方法。这种方法采用氧气和水蒸气进行气化，能够很好地将煤炭气化。
2流化床气化
除了移动床气化法外，流动床气化法也是较为普遍的煤气化方法。一般情况下，在进行流化床气化法对煤炭进行气化时，使用的是八毫米以下的煤颗粒，再加上助于催化的气化剂，使煤炭得以气化。
3气流床气化
气流床气化方法也是一种比较有效的煤气化方法。在运用该方法进行气化时，气化剂就会将要被气化的煤粉带入至气化炉内，进而实现流气化。这种气化方式的速度较快，采用的是较为普遍的氧气和水作为气化剂，操作较简便。但是，这种气化方法在常压下会出现很多问题，因此需要在加压的情况下使用。
煤气化工艺无法产业化的原因
虽然以上几种气化方法可以很好地实现煤气化，但是要将其产业化却是困难重重。首先，这些方法需要使用大量的氧气作为催化剂，氧气的成本高，使得煤气化的成本高，无法实现经济效益。其次，这些方法都有一定的局限性，对煤种的要求很高，并不能转化任何煤种，这极大地阻碍了煤气化产业化的发展。第三，这几种方法对熔炉的要求较高，其对炉灶的损害较大，无法长久性、大批量的进行气化。这些原因大大阻碍了煤气化产业化的发展，加上煤炭资源的运输量大、环境污染等因素，使我国的煤气化产业发展有着极大的挑战。
关键词 压滤机；二段脱水；一段脱水；脱水效果
中图分类号：TD946 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0141-01
1 项目背景
选煤是洁净煤技术的基础，也是煤炭深加工（焦化、汽化、液化和制作水煤浆）和洁净、高效利用的前提。自2012年初以来，煤炭行情持续走低，各精煤用户对于煤炭质量尤其是洗精煤产品水分过高的问题日趋重视。由于禹州地区原煤存在粒度细，煤泥含量大，优质煤主要存在于-0.5 mm的特性，导致选煤公司洗精煤水分长期偏高，稳定在21%左右，远超出客户水分要求，加之煤炭形势下滑，选煤公司精煤销售工作十分困难，因此如何减低精煤水分，满足客户要求，成为选煤公司迫在眉睫的问题。为降低精煤水分，我单位河南永锦选煤有限公司对浮选系统脱水工艺进行了改造，将原设计的浮选精煤二段脱水工艺改为一段脱水工艺，改造前后效果对比明显，能够很好的解决选煤公司精煤水分过高的问题。
2 项目的提出
选煤公司原设计脱水工艺流程采用的是：主洗精煤采用立式离心脱水机进行脱水，主要处理+0.5 mm精煤产品，水分根据入洗原煤不同，稳定在5%-9%，设备脱水效果良好；-0.5 mm浮选精煤产品脱水采用二段脱水工艺，即浮选精煤先经过沉降过滤式离心脱水机脱水，脱水后的产物作为粗精煤产品，产品水分在20%-22%，其离心液和滤液（0.045 mm颗粒含量达到40%以上）进入快开式压滤机进行脱水，滤饼水分在26%-27%左右，工艺流程图详见图1，两种脱水设备脱水效果不佳，产品水分均偏高，因此如何优化选煤公司脱水工艺，提高设备脱水效果成为降低选煤公司洗精煤水分的关键。
图1 改造前二段脱水环节工艺流程图
项目改造内容一：优化脱水系统工艺流程
根据实地了解其他选煤厂脱水工艺流程及脱水设备的应用情况，结合2013年4月份选煤公司工业化试验，最终我们提出了将原设计的浮选精煤二段脱水工艺改为一段脱水，即浮选精煤不通过沉降过滤式离心脱水机而直接进入快开式压滤机进行脱水。通过优化脱水改善快开式压滤机脱水工况及入料特性，提高压滤机处理能力，能够很好的解决选煤公司精煤水分过高的问题，改造后工艺流程图见图2。
图2 改造后一段脱水环节工艺流程图
3 改造前后洗精煤综合水分效果评价
改造前后，根据各精煤组成部分比例计算，理论分析洗精煤综合水分变化如表1所示。
通过表1可以看出，根据改造后压滤机水分降至21.5%进行理论计算，洗精煤综合水分达到16.8%。但由于近期所入洗的二矿、一矿原煤煤质粒度组成较之前发生较大差异，以二矿为例，二矿原煤大筛分实验数据显示-0.5 mm含量达到了45%，较之前提高12%，一矿原煤-0.5 mm含量也较之前提高7%。而这种粒度变细的变化导致浮选精煤量较之前提高8%左右。我们通过测量计算得出，目前主洗精煤量占总精煤含量的22%，浮选精煤占到了78%，这样洗精煤理论综合水分为18.1%与选煤公司目前调试结果18.3%仅相差0.2%，同时我们统计了12月3号-12号商品销售精煤（均为当日生产落地精煤）综合水分为17.9%，与理论水分也相差0.2%。
综上所述，通过对浮选系统脱水工艺进行改造，将原设计的浮选精煤二段脱水工艺改为一段脱水工艺，能够很好的解决选煤公司精煤水分过高的问题，取得了很好的预期效果。
[关键词]采煤技术，采煤工艺，井下采煤
中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1、 采煤技术分析
1.1 综采工艺
综采工艺即综合机械化采煤工艺的简称，它是指在采煤工作面的全部生产工序都实现了机械化连续作业的工艺系统。 综采工艺作为目前最先进的采煤工艺，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了单产量及工人工作面的安全性，是采煤工艺一个重要的发展方向。综采工艺主要包括以下几点：
（1）割煤，割煤又分为破煤和装煤。割煤工序所用到的采煤机又包括滚筒采煤机和刨煤机两种，而其中的滚筒采煤机还可以分为单滚筒和双滚筒采煤机这两类。
（2）运煤，煤炭在被采煤机割下之后就进入刮板输送机，然后从工作面的运输巷中由桥式转载机或带式输送机运送到综采工作面中。如果输送机的运送能力与采煤机的生产能力能够相互匹配的话，那么将会是最好的情况，但一般来说，输送机的运送能力是高于采煤机的生产能力的。
（3）工作面的支护和采空区的处理，关于这一点无论是综采工艺还是炮采工艺等都必须要注意。其中工作面的支护方式有：及时支护方式、滞后支护方式这两种。两种支护方式相比的话，滞后支护方式对周期压力大和直接顶的稳定性好的顶板要更具有适应性一些，但滞后支护方式还不适用于稳定性差的直接顶。而采空区的处理方法主要还是采用全部垮落的方式，因为全部垮落的处理方式操作简单，费用不高。
1.2 普采工艺
普采，即普通机械化采煤工艺。普通机械化采煤工艺的特点是利用采煤机械同时完成落煤和装煤两道工序，另外的运煤、采空区处理和顶板支护选择的是与炮采工艺基本相同的方式。普采的工作方式是使用单双两种滚筒采煤机。其中单滚筒采煤机的滚筒一般在工作面的下端头，这样可以缩短工作面下缺口的长度，提升装煤效果。而双滚筒解决了工作面两头缺口的工作量，是有利于工作面的技术管理的。而采煤机的两种割煤方式分别是单向和双向两种，其中使用双向割煤的方式时，往返要进两刀。
1.3 炮采工艺
炮采工艺就是爆破采煤工艺，它的特点是通过爆破落煤，由工人装煤，最后采用机械化方式进行运煤。它是采用单体支柱来支护工作空间的顶板。炮采工艺又包括：1.打眼和放炮，由于落煤要求要保证规定的循环进度、工作面要平直、不能留有底煤或顶煤，这样才能减少爆破对顶板的破坏，降低炸药和雷管的消耗。所以，根据每层的厚度和硬度，节理和裂脱等发育状况和顶板条件来确定打眼爆破的参数，其中包括：炮眼的排列、角度、深度、放药量、炮眼数量和爆破的次序等。2.装煤与运煤，泡菜的工作面大都利用型号为SGW-40（或150）的可弯曲刮板输送机通过摩擦式的金属支柱、单体液压支柱以及铰接顶梁等构成的悬壁支架移近煤壁，从而进行爆破后的装煤与运煤。3.工作面的支护和采空区的处理。目前在我国的部分炮采工作面都是采用金属摩擦支柱和单体液压支柱来进行支护，这两种支柱的布置方式主要是：单柱、对柱、密集柱这三种布置。一般来说在最小空顶距离要保留三排支柱，而最大空顶距离的支柱不能保留超过五排，这样才能够保证足够的工作空间。由于采煤是不断向前推进的，所以工作面顶板选路的面积也会随着采煤的推进越来越大，为了保证正常的工作和安全生产，必须要时常进行采空区的处理。采空区的处理方法一般是由顶板特征和煤层厚度等条件决定的，其中最常用的采空区的处理方法是全部垮落法。
1.4 连采工艺
连采工艺即连续采煤工艺，是在采煤工作面通过连续采煤机来完成破煤和装煤两道程序，然后用梭车和可伸缩输送机来运煤，用来支护顶板的是锚杆，最后铲车清理工作面的采煤工艺。也就是说连采工艺在以上全部工艺过程都实现了机械化作业。实践证明，连采工艺只要具有了适宜的条件，就能取得良好的技术经济效果，并且当采煤在煤房中进行时，还可以根据顶板条件来回收一部分煤柱。
2、 采煤工艺选择
2.1 综采工艺适用条件
综采工艺的优点列举如下：高效高产、安全、低耗能、劳动条件好、强度小。而其缺点是：采煤设备价格高，其优点的发挥要依赖于矿井的生产系统、煤层赋存条件和操作水平管理水平的好坏高低。所以根据以上分析和我国目前综采的经验和技术水准，推敲出综采工艺适用于以下条件：煤层构造简单、赋存稳定，顶板、底板条件好，煤层倾斜角度还要低于55度。
2.2 普采工艺适用条件
普采工艺具有如下优点：采煤设备价格便宜，对地质变化条件适应性强，工作面搬迁较为便利，普采操作技术容易掌握，组织生产更加容易。所以经过分析比对，普采工艺在推进距离短、形状不规则、面积较小的地质构造复杂的工作面中能够发挥优于综采工艺的效果。
2.3 炮采工艺适用条件
炮采工艺具有的优点有：采煤技术装备投资低、适应性高、操作技术简单易掌握、生产技术管理简单等。但同时也具有单产量低、生产效率低、劳动条件差等缺点。根据我国在采煤方面的技术政策来看，理论上凡是条件不适用于机采的煤层都可以采用炮采工艺。就目前来看，我国的炮采工艺大豆应用于地质构造比较复杂的煤层以及急倾斜煤层。
2.4 连采工艺适用条件
连采工艺的优点主要是：投资少、出煤速度快、适应性强、机械化程度高、安全保障高等。其缺点是：通风条件差、资源回收率只比炮采工艺稍高。由于连续采煤机的房柱式开采对煤炭层的地质条件要求较高，所以连采工艺使用的条件也相对复杂：煤矿开采深度浅，构造简单，煤质要达到中硬或硬的程度，开采技术条件简单，煤层的倾角要低于15度，煤层厚度应该处于薄到中厚的厚度，最适宜煤层为出煤率较低的近水平煤层，而近距离煤层群是不适宜选用连采工艺进行开采的。就近年来我国连采工艺的应用可以知道，连采工艺最适宜在大中型矿井中作为辅助采煤方法运用。
3、结语
改革开放以来，由于矿井采煤逐渐引用高科技、新工艺，实现了采煤的高效、集约化发展，生产效益大大提高。但在追求生产效益的同时，必须坚持安全生产。并且要做到实事求是，具体问题具体分析，根据不同煤矿的具体情况，从以上工艺中选出最合适的开采方法。只有这样才能在提高煤炭回采率的同时节省人力物力，顺应环保趋势，走上可持续发展的道路。
参考文献
[1] 侯昭君.井下采煤技术及采煤工艺的选择[J].煤炭技术，2008，27（12）：65-67.
[2] 霍军鹏.浅谈井下采煤技术及采煤工艺的选择[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（19）：556-556.
【关键词】薄层煤；采煤工艺；应用
我国有着丰富的浅煤层资源，其占我国可采集煤炭资源总数的百分之二十，因此加大对浅薄煤层的开发，提高煤层矿产的产量是对于经济的发展有着巨大的影响。关注我国当前煤层开采工艺的现状，从实践出发，讨论当前传统采煤工艺的不合理之处，研讨正确的先进性的采煤工艺成为当今煤炭工作者的主要课题。本文就浅薄煤层矿井当前采集技术的纰漏和先进性采煤工艺的应用做了一一的归纳，总结如下。
一、浅薄煤层开采过程中的不利因素
浅薄煤层作为地标表层煤炭资源，由于接近地表，地理环境复杂。因此在采煤过程中存在着工作空间狭小、工作条件恶劣、一次性资金投入多、工作效率差、产出少投入产出不成比例。因此就当前传统的采煤工艺而言，提高采煤的机械化水平减少人工劳力，才是实现浅薄煤层高产高效的唯一出路。
二、几种主要的浅薄煤层现代化采煤工艺
目前，我国浅薄煤层的现代化采煤工艺是以综合机械化为主的采煤工艺技术，而根据机械化采煤工艺的种类，又可以分为：滚筒采煤机、刨煤机、连续采煤机（房柱式采煤）、螺旋钻采煤。下面对这几种机械化采煤方式一一而论：滚筒式采煤机主要型号有MIQ系列采煤机，如MIQ-64、MIQ-80、MIQ-100型等。装机功率60-100kW，采用钢丝绳或者链索牵引，用过液压调速加齿轮减速的传动方式工作。滚筒式采煤机的主要液压元件为叶片泵、叶片马达，正常运作状态下，牵引力为90kN，牵引速度为0-2.5m适用于采高0.8-1.5m的浅薄煤层，被我国广大的中小型浅薄层煤矿所欢迎。20世纪80-90年代为了满足开采较硬浅薄煤层的需要以及提高浅薄煤层滚筒采煤机的可靠性，研制了新一代的煤层滚筒采煤机。主要有MG150B型采煤机、5MG200-B型采煤机、MG344-PWD型强力爬底板采煤机，以及NLG375―AW型采煤机。后来伴随国家对浅薄煤层采煤的基本规范，对滚筒式采煤机在不同浅薄煤层的使用做了以下指导性规范。此外，要在采煤过程中注意以下几条。要坚持循环进尺的采煤工艺、明确采煤工序即采煤机割煤-移架-推溜的工序、正确安置采煤机的进刀方式、在合理的操作规程下牵引采煤机进行工作推进、注意注水软化地板等。
关键词：煤气化 课改 工艺
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2014）02（a）-0059-01
《煤炭气化工艺》是煤炭深加工与利用专业的核心课程，对该专业学生专业能力的培养起关键作用。为了提高学生在煤炭气化生产各岗位的操作技能，使其具备煤炭气化生产工艺过程参数调节控制的能力，提高学生的综合职业素质。现拟对《煤炭气化工艺》课程进行教学改革，打破传统的课堂教学模式，使学生专业技能和综合素质得到进一步的提高和拓展，为学生零距离上岗铺平道路。
1 课程设计思路
首先深入企业开展课程建设专项调研活动，主要了解煤气化生产技术与新技术应用、生产岗位知识能力需求、企业对毕业生专业知识能力和综合素养的信息反馈、专兼职教师教学协作共同完成教学过程的组织形式等[1]。通过对《煤炭气化工艺》课程的分析，将本课程分为煤炭气化、煤气净化、煤化工产品生产三个模块，每个模块进一步分解成若干个课程单元，如煤气化分解成煤气化原理、气化过程生产技术；煤气净化分解成除尘、变换、脱硫、脱碳单元；煤化工产品生产分解成合成氨、甲醇生产和二甲醚生产单元，每个课程单元包含若干知识点，如原理、生产方法、工艺条件、工艺流程、主要设备及操作控制等，这些知识点整合成本课程任务点。
本课程总体教学设计为：理论教学水煤浆气化仿真软件教学煤化工产品装置仿真实训煤化工教学工厂操作实训生产实习毕业设计顶岗实习职业资格取证考取等环节。
2 课程内容的制定
依据职业岗位能力确定教学内容，以职业能力和专业知识的应用为目标，将课程内容与职业技能进行有效衔接。专业知识的讲授安排在一体化专业教室、实训室、车间进行现场教学，开发与实际生产结合的一体化教学案例，设置体现职业活动的教学项目，增强学生感知认识，让学生在真实仿工厂情境化环境中学习，强化职业技能和职业素质的培养。
《煤炭气化工艺》课程内容设计依托化工实训基地、煤化工教学工厂、仿真实训中心、煤化工反应实训中心等实训场所进行，确立基于工作过程的课程内容，充分体现教学过程的实践性、开放性、职业性。按照以煤为原料的煤化工生产过程这一主线，并与企业生产技术人员合作，结合教学条件设计了该课程的教学内容如表1所示，把理论教学、实训、实习环节融合成一个体系，以模块的形式实施，突出工学结合的特色。
3 教学内容的组织与安排
教学内容的安排以煤为原料的气化过程这一主线，将理论教学与仿真实训、实践教学有效穿插，对理论知识进行提升，再次进行煤化工装置的仿真操作开、停车、事故处理过程，之后进入煤化工实训基地进行甲醇生产过程的煤浆制备、德士古气化炉气化、低温甲醇洗等工段现场实践教学，最后与工厂实践相结合，联系以煤炭为原料生产化工合成气的企业进行工厂生产实习。在教学的过程中，结合知识目标、能力目标、素质目标，逐步将学生培养成高技能型人才。
3.1 教学方法
（1）理论教学（板书和PPT相结合）：原料气制备的方法、原料气制备的原理、设备及工艺；原料气净化的方法、原理、设备及工艺；甲醇合成的原理、设备及工艺。
（2）仿真教学（仿真软件）：离心泵、压缩机、精馏塔、吸收解析、换热器、管式加热炉等单元操作，德士古水煤浆加压气化、一氧化碳变换、低温甲醇洗、甲醇合成等工艺过程的开车、停车、事故处理。
（3）现场教学（参观）：煤化工教学工厂水煤浆制备的展板教学。
（4）实操教学（实训设备）：流体输送、吸收解析、传热、过滤、干燥等的单元操作过程；固定床反应器、流化床反应器、釜式反应器、纯水制备等工艺过程的开车、停车、产品的分析。
（5）生产教学（校内教学工厂、校外实训基地）：煤化工教学工厂煤浆制备、耐硫变换、低温甲醇洗、甲醇合成、甲醇精制等过程开、停车、事故处理；校外实训基地顶岗实习。
3.2 教学组织
（1）每个模块“理论与实践相结合”、实现“教、学、做”一体化。
（2）每个模块由一组教师负责，理论、仿真和实践操作分工进行。
关键词: 《煤化工》 教学改革 教学方法
一、概述
《煤化工》课程是涵盖煤化学、化工原理、反应工程等内容的综合性学科。此门课程通过对煤化工产品开发的生产原理、生产方法、工艺计算、设计、操作条件及主要设备等的介绍,使学生具备煤化工专业的坚实基础,对煤化学工业的原料选择、工艺路线设计优化、典型单元操作及化工工艺的实现有深刻的认识和理解,具备对煤化工工艺流程进行分析、设计、改进及开发新工艺和新产品的能力,从而更好地服务于煤炭行业。淮北市是全国五大煤炭生产基地之一,地质储量100亿吨,远景储量350亿吨。2011年原煤产量达3373万吨,居全国第四位。淮北师范大学(以下简称“我校”)坐落在淮北市,发展煤化工专业有着得天独厚的地理优势。为了满足淮北及周边矿业集团对煤化工专业人才的需要,我校化学与材料科学学院在化学工程与工艺专业开设了《煤化工》专业必修课程。但是,在教学实践中作者发现学生对这门课程的学习疏于对课堂内容的理解和思考、学习兴趣不高。为了充分调动学生积极性和主观能动性,使我校学生在将来的工作岗位上更有竞争力,作者对《煤化工》课程的教学大纲、教学内容安排、教学方法和手段进行了一系列的探索和改革。
1.教学内容的相应调整
由于我校仅开设了煤化工课程,学生对煤化学相关的名词概念不了解,对于教学内容备感生疏。因此,我及时调整教学内容,制定适宜的教学大纲,首先穿插介绍一些煤化学相关内容,包括:煤的生成、煤的结构、煤岩学、煤的物理性质、煤的化学性质等内容。着重强调煤的分子结构理论,探究煤的结构与组成和性质之间的关联性,寻找组成和性质的变化规律。同时在教学中总结煤化学理论与煤化工的相关知识之间的联系,使学生对煤化工的相关知识有了深刻的认识,从而增强了对本课程的兴趣。其次是,对于煤化工课程的重点内容,如:煤焦化、煤的液化和煤的气化,做重点介绍。尤其对工艺原理,流程,以及设备装置的结构特点,结合图片和实例做细致具体讲述,使得学生对煤化工的重点知识有更加深刻的认识。既增加了学生学习的兴趣,又提高了其学习的积极性。
2.课堂教学方法多样化
考虑到三年级学生已经完成了对化学基础课程的学习,对于化学理论知识已经有了一定的认知。因此,在教学方法上,我将传统的以教师讲述为主的单一课堂教学模式,转变为讨论式、启发式的新型教学模式,让学生参与到课程的讨论中来。通过布置专业课题或就自己感兴趣的课题,让学生课下查阅相关资料,课上积极参与互动讨论,大胆提出自己的见解,突出学生的主体作用,发挥教师的导向作用,从而调动学生的学习积极性,提高学习效率,促进学生技能的全面提高。同时要强调的是,学生为查阅资料,准备材料花费了不少精力,教师须及时跟踪,认真批阅和讲评,从而提高学生的积极性。
3.充实并更新教材内容
现今,国际煤化工行业发展迅速,许多新技术、新成果不断被应用于生产之中。老的流程工艺逐渐被自动化程度更高的新工艺、新设备所取代。因此,在介绍教材上成熟老工艺流程的同时,要适当穿插与当今煤化学和煤化工发展前沿相关的内容,增加关于当今世界上的最新工艺、设备的讲述,使学生对当今新的工艺流程有更多的认识。因此对于教师而言,仅仅掌握教材上的内容是远远不够的,还需要时时跟踪当今煤化工发展的前沿理论,更好地充实自身理论水平,这样才能更好地激发学生学习的兴趣。另外,由于《煤化工》具有实践性较强的特点,教学过程中必须注意理论联系实际,把教学和实际生产过程有效结合起来,使学生既能在实践中加深对书本知识的理解,又能提高动脑、动手的能力。为此,根据学校周边厂矿企业生产实际,我们走访焦化厂,了解其生产工艺(备煤工艺,炼焦工艺,化产工艺,甲醇工艺,干熄焦工艺),并将具体生产工艺流程的相关知识增加到教学活动中,理论联系实际,使学生对实际工业生产有了更深刻的认知。既增加了学生的学习兴趣,又使学生对企业的生产流程有了更加清晰的认识,得到了用人单位的一致好评。
4.传统教学与多媒体教学相结合
煤化工课程内容涉及大量的设备图和工艺流程图,采用常规的板书,在黑板上画流程图耗时耗力,不能满足现代化教学的需要。此外,板书绘制的流程图为二维平面图,学生对设备构件的立体构型、工艺流程中原料和产品流向等没有完整的概念。学生理解起来非常吃力,教师讲授过程同样费力。引入多媒体教学可以有效地解决上述问题,实现教学目的。借助多媒体辅助教学软件,开发了煤化工多媒体辅助教学课件,尤其是工艺原理图、设备示意图,可以借助专业绘图软件直观、形象地向学生展现,可以帮助学生理解复杂的装置立体结构和工艺流程图,增加学生的学习兴趣及理解程度。此外,借助于网络上丰富的教学资源来充实课堂教学内容,在教学过程中根据具体需要,及时地向学生介绍国内外最新的煤化工生产工艺流程和技术等,并对国内外知名煤化工企业的最新动态、发展趋势需求等进行信息传递,使学生不仅加强和巩固了理论知识,增加了学习的积极性和主动性,而且提高了学生再就业环节中的适应能力和解决实际问题的能力,从而更好地服务于企业和社会。
总之,通过激发学生的学习兴趣、调整教学内容、结合煤化工研究的前沿理论、传统教学与多媒体教学相结合,能提高煤化工教学的质量,满足经济日益发展对创新型人才的需求。教师要想取得更好的教学效果,就要有创新意识和科研进取精神,不断完善教学内容,调整教学方式更好地为学生服务,提高教学质量。
参考文献:
[1]张香兰,王启宝.《煤化工工艺学》教学中问题启发式教学方法初探[J].化工时刊,2011,25(10):64.
[2]沈扑.《煤化工工艺学》课程的教改实践与探索[J].新课程研究,2010,177:37.
关键词：煤制天然气；水资源论证；取用水合理性
中图分类号：TV213文献标志码：A文章编号：
1672-1683（2015）001-0249-03
Analysis on rationality of water use for water resources argument of Coal-based synthetic natural gas
SHI Rui-lan，LIU Yong-feng，LI Rui，YAN Hai-fu，CAO Yuan
（Yellow River Water Resources Protection Institute，Zhengzhou 450004，China）
Abstract：The rationality of water intake and use is one of the key aspects in water resources argumentation of construction project.With the rapidly growth of demand of natural gas，China′s coal Cbased synthetic natural gas industry will soon reach the industrialized production stage，as an industry with large volume water consumption ，the rationality of water intake and use is even more bined with request of the most strict water resources management system and the rule of "Three Red Lines"，key and difficult point of the？rational analysis of water intake are analyzed for coal based synthetics natural gas project，such as industrial policies，technology rationality，consistency of water resources management，water consumption index of unit product，feasibility and reliability of waste water zero discharge and water saving measures etc.
Key words：coal based synthetic natural gas；water resources justification；rationality of water intake and use
煤制天然气是以煤为原料，采用气化、净化和甲烷化技术制取合成天然气。近年来发展煤制天然气成为解决我国油气资源不足，实现能源供应安全的重要途径之一。截至目前，国家发改委共核准4个示范项目：大唐发电内蒙古赤峰克旗40亿m3/a和辽宁阜新40亿m3/a项目、内蒙汇能鄂尔多斯40亿m3/a项目、新疆庆华伊犁55亿m3/a项目[1]。其中，大唐克旗一期13亿m3/a和庆华伊犁一期135×108m3/a工程均已于2013年底建成投产。2013年，国家发放了13个煤制天然气项目的“路条”，鉴于煤制天然气项目的建设周期较长，预计未来几年内国内煤制天然气产能届时将出现爆发性增长。
煤、水是煤化工的的两大资源要素，煤制气属于高耗水的行业，水资源需求量大[2]，我国煤炭资源和水资源总体呈逆向分布，由于产业布局受煤炭资源主导，使得煤制天然气发展中水资源配置的问题尤为突出[3]。2011年中央一号文件提出实行最严格的水资源管理制度，至目前国家对水资源问题空前重视，已全面开始实施水资源管理“三条红线”。水资源论证作为水资源管理的重要前置决策关口，为水行政主管审批取水许可提供了技术保障。我国煤制气产业处于发展初期，大型煤制天然气项目在我国属于新兴产业[4-6]，国家还未出台该行业相关的用水定额，因此在煤制气项目水资源论证工作中如何进行取用水合理性分析、确定项目的合理取用水量尤为重要，是建设项目水资源论证的核心内容之一。笔者结合近几年完成煤制气项目水资源论证工作的经验，依据《建设项目水资源论证导则》（SL322-2013），对煤制天然气项目水资源论证取用水合理性分析的重点和难点进行简要分析，以期为煤制天然气项目水资源论证的编制提供参考和借鉴。
1取水合理性分析
1.1国家产业政策和准入门槛
根据《石化产业调整和振兴规划》，煤制甲烷气属于重点抓好的五类示范工程之一；2012年国家出台了指导和规范“十二五”时期煤化工行业发展的纲领性文件―《煤炭深加工示范项目规划》，该规划确定了15个示范项目，其中分布在新疆、内蒙古、安徽等地的示范项目均以煤制天然气为主，投资主力涵盖神华、中海油、华能、华电、大唐、国电、中电投、新奥集团、庆华集团、新汶、兖矿、潞安、中煤等大型能源企业。
煤制气项目建设应符合《煤炭法》《节约能源法》《循环经济促进法》《国家“十二五”规划纲要》《西部大开发十二五规划》《能源发展“十二五”规划》《煤炭产业政策》《煤炭工业发展“十二五”规划》《天然气发展“十二五”规划》及《产业结构调整指导目录（2011年本）（修正）》等国家法律法规及产业政策。2011年3月，国家发改委《关于规范煤化工产业有序发展的通知》更是明确规定，禁止建设年产20亿m3及以下煤制天然气项目，年产20亿m3以上项目须报经国家发改委核准[7]。
1.2工艺技术
煤制气工艺技术主要涉及煤气化、CO变换和合成气净化及CH4化反应4个过程[8]，其中关键是气化和甲烷化技术的选择。
现代煤化工气化技术经过近30年发展，出现德士古、壳牌、西门子GSP等多种成熟工艺，但应用于煤制天然气行业的还只有固定床加压气化方式，虽然这种气化方式会产生大量的煤气水，增加水处理难度，但从技术成熟度、经济性等综合分析，还是国内煤制天然气项目的首选，大唐克旗、阜新项目、新疆汇能、新疆庆华等项目均选择国内碎煤加压气化固定床技术[9]。
甲烷化技术目前已经得到应用的包括丹麦托普索循环技术、鲁奇/巴斯夫技术和戴维CRG技术。目前国内大唐克旗、阜新和新汶新天项目采用戴维工艺，新疆庆华采用丹麦托普索工艺。
1.3水资源管理要求
针对目前的水资源管理“三条红线”，煤制气项目由于高耗水，在项目设计时应充分考虑各种废污水的处理及重复回用等，项目用水效率较高，正常工况下废污水一般要求零排，在用水合理性分析时需在分析项目用水指标的基础上，以用水效率控制为依据，论述项目各用水指标的先进性和合理性等。其与水资源管理要求的相符性重点在于与区域用水总量控制目标的相符性[10]。
国家已经明确了2015年、2020年、2030年全国用水总量控制目标，根据我国《实行最严格水资源管理制度考核办法》，各省区市用水总量控制目标已经明确。水利部积极推动省级以下指标分解工作，截至2014年初，已有29个省区市完成地市级指标分解，其中7个省市完成市县两级指标分解，已覆盖95%的地级行政区和近700个县级行政区。
适应最严格水资源管理制度用水总量控制的需要，由于受到区域用水总量的限制，高耗水的煤制气项目水资源论证不但要考虑本项目取用水量的可行性，还要考虑在区域用水总量增量上的可行性。因此，煤制气项目水资源论证应当在分析确定分析范围内用水总量的基础上，结合区域用水总量控制指标要求，分析区域用水总量指标剩余情况，论证项目取水是否符合相关水量分配方案及水量分配是否在区域用水总量控制指标之内[11]。
2用水合理性分析
煤制气项目用水合理性应参照国家及行业有关标准规范要求、先进用水工艺、节水措施及用水指标，结合项目所处区域水资源特点，针对可研提出的取用水方案及回用水工艺，论证项目用水的合理性。由于煤制气属新兴产业，项目具有工序较长、用排水环节繁多的特点，其用水合理性分析重点是分析其单位产品用水指标是否符合行业先进水平、废污水处理回用达到零排的可行性和可靠性等。
2.1单位产品用水指标
据调查，目前我国正在开展化工行业循环经济与清洁生产技术的清单优选、技术政策与标准体系研究，尚未出台煤制天然气单位产品取水定额及排水量等清洁指标。2012年5月，国家发改委下发了指导和规范“十二五”时期煤化工行业发展的纲领性文件《煤炭深加工示范项目规划》，根据规划可推算出对煤制天然气示范项目的每千方天然气水耗基本要求为≤69 t/KNm3天然气。2013年12月《煤制天然气单位产品能源消耗限额》（GB 30179-2013 ），适用于不同工艺技术生产煤制气天然气企业能源消耗的计算、考核，以及对新建企业的能源消耗控制，该标准规定了现有及新建煤制天然气企业单位产品能源消耗限定值，以及单位产品能源消耗限定值，但未对单位产品的水耗标准做出规定。
另据调研，煤制天然气的耗水量与项目工艺、煤质及项目所处区域的气候有较大关系，国内建成的不同煤制天然气项目耗水指标有一定差别。大唐克腾年产天然气40×108 Nm3项目及新疆庆华年产55×108 Nm3项目的一期均已建成但运行还不足一年，均采用碎煤加压气化工艺，运行时间短尚没有稳定的用水数据，从大唐克旗煤制气可研编制单位了解到该项目耗水指标设计为690 m3/KNm3，从新疆庆华煤制气项目水资源论证单位了解到该项目耗水指标设计为70 m3/（KNm3天然气）。辽宁大唐阜新煤制天然气年产40×108 Nm3项目目前也在进行前期工作，从该项目环评单位了解到该项目耗水指标设计为809 m3/（KNm3天然气）。由上述调研成果可知，目前我国已建成或在建的煤制气项目的用水定额大约在690～809 m3/KNm3左右。
2.2零排的可行性和可靠性
由于大型煤制气项目大多位于西北煤源丰富、水资源匮乏地区，受区域水环境容量不足甚至缺乏纳污水体等限制。另外2012年国务院了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，划出了至2030年前全国用水总量红线、用水效率红线和区域纳污红线3条不可逾越的红线，实现废污水“零排”已经成为煤化工发展的自身需求和外在要求。
煤制天然气项目采用的气化方式不一样，产生的工艺污水及其处理工艺有所不同，按主要污染物划分一般包括有机废水和含盐废水。有机废水主要包括气化废水、化工工艺废水、地面冲洗水和生活污水等[12]，其水质特点是COD和氨氮浓度高。目前煤化工行业有机废水处理工艺路线基本遵循预处理+生化处理+深度处理的三段式处理工艺，经深度处理后一般可回用作为循环补充水；含盐废水主要包括循环水系统排污水、化学水站排水等，其特点是悬浮固体（SS）和总溶解固体（TDS）浓度较高，氨氮和COD浓度相对较低。要完全实现废污水的零排放，最后高浓盐水的处理是值得关注的焦点。
废水零排放是在对水系统进行合理划分的基础上，结合废水特点，实现最大程度的处理回用，不再以废水的形式外排至自然水体的设计方案。浓盐水的处理是制约煤化工废水“零排放”的关键技术。目前废水零排放方案主要包括：浓盐水多效蒸发后，作为煤场调湿、蒸发塘（池）处置、电渗析脱盐与盐水浓缩结晶、多效蒸发浓缩，以及多效蒸发与焚烧等。考虑到西北地区地域辽阔，气候干燥，降雨量小、蒸发量大，煤制天然气项目选用的零排方案主要以蒸发结晶、自然蒸发塘为主[12]。在固态蒸发结晶的能耗代价难以承受时，大多数企业对浓盐水地处理转向自然蒸发塘。
现阶段，国内蒸发塘的前期研究较少，尚无设计规范可循。严格说，蒸发塘并非真正意义上的废水零排放，就环境而言，存在多重环境隐患，如蒸发塘接纳的浓盐水中含有工业污染物，对地下水有潜在的危险；蒸发塘作为大量废水的集中储存设施，存在污染物挥发、溃坝等风险；蒸发产生的固体废物以可溶的盐分为主，仍需妥善处置，防止造成二次污染。且蒸发塘只适合于风大干燥荒凉地区的夏季采用，而大型煤制气项目要连续排放废水，蒸发塘无法解决结晶盐的问题，因此最实际的处理方法应是蒸发结晶。
煤制气废水“零排放”方案虽然理论上基本可行，但在实际工程实践中存在诸多难点。废水“零排放”的实现与主体工艺的稳定性、水处理单元工艺集成、废水回用调度等密切相关，其技术经济可靠性面临严峻考验[12]，水资源论证分析时应强调从稳定生产工艺前端入手，提高水循环利用水平，实现废水处理工艺能力的匹配，增加废水回用点，减轻末端处理压力，强化风险防范。
3节水措施要求
由于大型煤制气项目既是用水大户，也是废水排放大户，且目前我国有4/5的煤制气工厂选址在新疆、内蒙古和其它西北地区，这些都是中国最缺水的地方，其节水减排具有重大的经济和环境需求。因此，如何能在保证稳定生产的前提下尽可能节水，也是煤制气项目水资源论证需要重点分析的。
工业节水是指在工业生产中，通过改革生产方法、生产工艺和设备或者用水方式、减少生产用水的节水途径。目前，大型煤制气项目的节水管理与措施一般从以下几个方面开展[13]。
（1）主要生产工艺的选择。煤制天然气最关键的技术是煤气化装置，气化装置生产选择德士古气化，气化和变换均不耗用蒸汽，废煤制浆可以利用含醇废水，都是比较节水的气化工艺。脱硫工艺宜选择低温甲醇洗，其水耗均低于NHD法，应优先采用。
（2）配套热电的空冷技术。大型煤制气项目一般配套建设热电厂，以满足项目生产用汽用热的需求，同时兼顾全厂供电。经过60多年的运行和不断地技术改进，空冷发电技术已日趋完善，在安全使用上已没有问题。煤制气配套热电厂在采用空冷技术后，其年取水量将减少2/3左右。
（3）废污水处理后的回用。煤制气项目生产过程中废污水产生量大，废水的再生回用是实现节水的关键因素。在实际生产中，煤制气废污水的回用包括跨用水单元直接回用、跨用水单元再生回用及本单元再生循环回用等等。
4结语
目前中国发展煤制气面临的首要问题是水资源大量耗费，从已批准的（核准和路条）项目分布看，截至2013年底，75%的项目处于水资源高度紧张地区[14]。建设项目水资源论证工作是一项复杂的系统工程，是落实以水定产、以水定发展的具体措施，是实现取水许可科学审批的重要保证[15]。在大型煤制气项目水资源论证取用水合理性分析工作中，应抓住工作重点和难点，紧密结合最严格水资源管理“三条红线”，为取水许可身体提供可靠的依据。本文探讨的上述几个方面，笔者认为是大型煤制气项目水资源论证取用水合理性分析工作中最具关键的技术问题，供大家参考。
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