朱華杰（神華新疆化工有限公司，新疆 烏魯木齊 831404）

1 概述

新疆某公司是新疆地區(qū)最大的煤制烯烴企業(yè)，位于國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)-甘泉堡經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)。甘泉堡經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃面積44.7 平方公里，園區(qū)周邊煤炭，天然氣、石油、礦產(chǎn)等自然資源豐富，相應(yīng)的燃?xì)?，給排水及交通等基礎(chǔ)設(shè)施完善。有216國道、102省道、吐烏大高等級公路、石油專線公路、甘莫公路等通過工業(yè)區(qū)；小黃山至大黃山鐵路支線從工業(yè)區(qū)南面穿過，交通十分便利[1]。

該煤制烯烴企業(yè)主要以煤為原料生產(chǎn)聚丙烯、聚乙烯等新材料，設(shè)計負(fù)荷為68萬噸∕年聚烯烴產(chǎn)品，并副產(chǎn)丙烷、碳四、碳五、硫磺等高附加值產(chǎn)品，使用原料煤近300 萬噸∕年，燃料煤100萬噸∕年。原料煤分別來自吐魯番托克遜地區(qū)，昌吉準(zhǔn)東地區(qū)，分別距離廠區(qū)150km 及300km。燃料煤分別來自昌吉準(zhǔn)東地區(qū)，烏魯木齊米東地區(qū)，距離廠區(qū)分別200km 及35km。本文主要針對用量大運(yùn)距長的水煤漿氣化原料煤管理進(jìn)行總結(jié)研究分析，提出實際工作中遇到的問題，并給出相應(yīng)的對策和方法，對現(xiàn)代煤化工的煤炭管理具有一定指導(dǎo)意義，其他行業(yè)煤炭管理可做借鑒。

2 水煤漿氣化爐對原料煤質(zhì)的要求

水煤漿氣化是煤氣化的一種，是原料煤與水、添加劑等按一定的比例混合，送入棒磨機(jī)研磨成濃度為60%左右的水煤漿，用高壓煤漿泵把水煤漿打入氣化爐燒嘴，水煤漿與氧氣通過燒嘴霧化后進(jìn)入氣化爐，水煤漿與氧氣在1300℃左右氣化爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，生成以CO 和H2為主要成分的粗煤氣。粗煤氣經(jīng)凈化變換后合成為甲醇。氣化后的灰渣以熔融狀態(tài)沿下降管流入激冷室，灰渣經(jīng)過鎖斗排出氣化爐外[2]。

煤炭作為水煤漿氣化爐的原料，直接影響氣化爐的運(yùn)行效果。水煤漿氣化爐對煤質(zhì)有嚴(yán)格的要求，煤炭的內(nèi)水、灰分、哈氏可磨指數(shù)、灰分、灰熔點(diǎn)、灰渣黏溫特性、熱值、有害元素含量（硫、氯、砷）等[3]。任何煤質(zhì)指標(biāo)的波動都會影響氣化爐的運(yùn)行效果，例如煤的內(nèi)水直接影響水煤漿的成漿性，內(nèi)水越高成漿性越差；煤的灰分越高，氣化的煤耗、氧耗就會越高；煤的灰熔點(diǎn)越高，氣化爐的操作溫度就越高；有害元素高則可能影響氣化的水系統(tǒng)等[4]。因此，需要加強(qiáng)氣化原料煤的管理，確保煤質(zhì)的穩(wěn)定合格，才能保證氣化系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、長周期運(yùn)行。

3 煤質(zhì)管理問題及對策

3.1 項目前期的煤質(zhì)管理

現(xiàn)代煤化工項目前期易出現(xiàn)的問題主要有：a.煤源選擇不深入，沒有備用煤源或備用煤源少。b.擬用煤源的煤質(zhì)勘察不夠深入全面。

現(xiàn)代煤化工煤源的選擇是一項繁雜、長期的工作，項目建設(shè)之初極易忽視，選擇工作簡單化處理，缺乏深入研究。例如擬用煤源的開采資質(zhì)是否齊全，煤礦是否證照齊全，煤礦的核準(zhǔn)產(chǎn)量是多少，可采年限是否滿足項目運(yùn)行，是否有配套的儲煤場，儲煤場地是否滿足環(huán)保要求，針對地處偏遠(yuǎn)的煤礦是否有運(yùn)煤專線，運(yùn)煤路線有鐵路或者公路，等等沒有一一落實。

煤礦的開采、供應(yīng)存在諸多隱患，例如安全環(huán)保管控、地方政策變化、道路運(yùn)輸限制、極端惡劣天氣等。往往會因為以上原因?qū)е旅禾繜o法及時供應(yīng)，所以煤源的選擇不能只有一處，也不能只有一地。為了最大程度應(yīng)對可能出現(xiàn)的煤炭供應(yīng)風(fēng)險，建議在不同區(qū)域至少有三處原料煤源，且能滿足火車和汽車兩種運(yùn)輸方式。

滿足以上要求，只是前提，更重要的是煤質(zhì)能否滿足氣化設(shè)計要求。煤質(zhì)是否合格、穩(wěn)定直接決定煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。所以對擬用煤源的煤質(zhì)做全面深入的分析研究。

如果擬用煤源是新開采的煤礦，這類煤礦沒有歷史數(shù)據(jù)作為參考，需要查閱煤礦的詳勘數(shù)據(jù)能否滿足氣化設(shè)計指標(biāo)。如果詳勘指標(biāo)基本滿足，則要進(jìn)行進(jìn)一步的實地勘測。對擬采煤層進(jìn)行布網(wǎng)式鉆孔取樣[5]，根據(jù)煤礦核準(zhǔn)規(guī)模和開采計劃，提前摸清未來10-20年的煤層煤質(zhì)情況，為項目運(yùn)行奠定原料基礎(chǔ)。

如果擬用煤源是已經(jīng)持續(xù)開采一段時間的老礦，這種情況除了查閱煤礦的詳勘數(shù)據(jù)，還要關(guān)注開采時間以來的出礦煤質(zhì)歷史數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定，是否能夠滿足設(shè)計指標(biāo)。除了以上，實地的勘察與布網(wǎng)式鉆孔取樣也必不可少，最大程度掌握未來可能使用煤層的關(guān)鍵指標(biāo)，可以降低項目運(yùn)行的原料風(fēng)險。

3.2 生產(chǎn)過程的煤質(zhì)管理

項目一旦建成投產(chǎn)，管理的重心往往集中在生產(chǎn)裝置的運(yùn)行，對原料煤的管控容易忽視。這時原料煤的管理尤為關(guān)鍵，如果不把好原料煤的入口關(guān)，可能導(dǎo)致氣化裝置因煤質(zhì)原因全線停爐的重大損失。原料煤入廠管理容易出現(xiàn)的問題主要有：a沒有進(jìn)行入廠采樣或采樣數(shù)量不足，采樣代表差，導(dǎo)致煤質(zhì)波動較大。b.入廠煤炭存在以次充好、以假亂真情況。

現(xiàn)代煤化工往往是用煤大戶，設(shè)計60 萬噸∕年聚烯烴的煤化工項目，煤氣化裝置每天用煤量在8000噸左右，現(xiàn)在運(yùn)煤車輛裝載量約30 噸∕車，每天需要260 余輛車。如此大量運(yùn)煤車輛，取樣監(jiān)控是一項極為困難的工作。有研究表明。在煤炭的采樣、制樣、化驗三個環(huán)節(jié)中，如果用方差來表示誤差，采樣的影響占80%，制樣占16%，化驗占4%，故在煤質(zhì)分析中，關(guān)鍵在于采樣[6]。現(xiàn)在市面上的自動采樣機(jī)每次采樣需要2-3分鐘，人工采樣時間則更長，工廠往往都會選擇抽樣。如果對抽樣沒有嚴(yán)格按照按GB 475-2008要求，則會造成煤樣代表性差，不能實際反應(yīng)入廠煤質(zhì)量情況，如大量不合格煤炭入廠，可能會給氣化裝置帶來巨大的安全隱患。

不合格煤炭，除了煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能造成，極端情況也會因運(yùn)輸環(huán)節(jié)的問題導(dǎo)致。氣化原料煤相對電煤煤質(zhì)更好，價格相對較高，往往會有一些車輛鋌而走險以次充好、以假亂真獲取暴利。當(dāng)然也存在運(yùn)輸車輛管控不嚴(yán)，導(dǎo)致車輛夾帶雜物進(jìn)廠，例如石塊、木料、金屬等，這些問題在抽樣、過磅環(huán)節(jié)難以發(fā)現(xiàn)。煤車以次充好、替換煤或夾帶雜物，在入廠抽樣時不易發(fā)現(xiàn)，只有在煤炭卸車過程能夠發(fā)現(xiàn)。一般的做法是在卸煤環(huán)節(jié)增設(shè)視屏監(jiān)控系統(tǒng)或設(shè)置專人專崗跟蹤卸車環(huán)節(jié)，重點(diǎn)關(guān)注汽車運(yùn)煤，這樣才能守好煤炭入倉的最后一道關(guān)口，保證進(jìn)煤安全。

3.3 煤炭源頭的煤質(zhì)管理

煤炭源頭的管理是煤質(zhì)管理的第一關(guān)口。結(jié)合工廠幾年的實際運(yùn)行情況來看，所用原料煤的煤質(zhì)波動相對較大，特別是煤氣化裝置所要求的關(guān)鍵指標(biāo)，如煤炭的灰分、灰熔融性、全硫、氯離子等。在工廠運(yùn)行之初，因?qū)γ嘿|(zhì)評估不夠，工廠經(jīng)常因煤炭質(zhì)量波動導(dǎo)致氣化爐堵渣、帶水等異常，氣化單爐運(yùn)行周期不足20天。通過派專人前往煤礦跟蹤開采、摻配、裝車等環(huán)節(jié)，最終實現(xiàn)了煤質(zhì)的基本穩(wěn)定，保證了氣化爐的長周期運(yùn)行。經(jīng)過總結(jié)，在煤礦源頭控制和減少煤質(zhì)波動的方法主要有：a.在開采之前對目標(biāo)煤層進(jìn)行多點(diǎn)采樣，掌握煤層煤質(zhì)分布情況；b.根據(jù)煤質(zhì)情況對開采煤種進(jìn)行破碎摻混；c.如有臨時煤場，可以在臨時煤場儲煤時進(jìn)行二次摻混；d.在裝車前對臨時煤堆的裝車端面采樣分析，如滿足指標(biāo)則可裝車運(yùn)送。

3.4 火車運(yùn)輸?shù)墓芾?/h3>

火車運(yùn)輸是最佳的運(yùn)輸方式，可以最大程度避免運(yùn)輸過程出現(xiàn)問題。如在源頭管理全面妥當(dāng)，確保裝車煤質(zhì)合格，在火車到廠卸煤時可以最大限度降低抽樣的頻次。如在礦發(fā)沒有跟蹤裝車前的煤質(zhì)情況，則在火車到廠卸車時，要盡量增加抽樣頻次，以掌握每車次的煤質(zhì)情況。

3.5 汽車運(yùn)輸?shù)墓芾?/h3>

火車運(yùn)輸雖然方便安全，但線路有限，這時汽車運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢就會凸顯出來。汽車運(yùn)輸比較靈活，線路覆蓋廣，可以全天時裝卸車。同樣因為汽車運(yùn)輸?shù)撵`活，也造成線路中的管控難度大。主要出現(xiàn)的問題主要有：a.車輛運(yùn)輸情況復(fù)雜，如管控不嚴(yán)，存在異物混入煤車的風(fēng)險；b.有中途換煤的隱患；c.停車場的管理問題。

煤礦距離廠區(qū)往往距離較遠(yuǎn)，在數(shù)百公里的路程里存在管控盲區(qū)。因氣化原料煤煤質(zhì)較好，價格往往高于普通電煤。因利益驅(qū)使，存在運(yùn)輸車輛鋌而走險利用低價煤替換高價煤的極端情況。針對以上問題，除了在入廠卸煤時加強(qiáng)監(jiān)控，還需要從以下幾個方面加強(qiáng)運(yùn)輸車輛的管控。一是使用固定車輛，減少車輛流動。二是在運(yùn)煤車輛上加裝GPS，實時監(jiān)控行進(jìn)路線，杜絕車輛隨意更改運(yùn)輸路線；三是對運(yùn)煤車輛加裝鉛封，避免車廂中途打開。通過以上措施，可以最大程度降低運(yùn)輸過程中的風(fēng)險，保證汽車運(yùn)煤的安全穩(wěn)定。

因為現(xiàn)代煤化工的特點(diǎn)，用煤量大，煤種多，所以需要大量的運(yùn)輸車輛保證用煤安全。為保證卸車效率和安全，需要配套大型的停車場地。為避免不同煤種卸車交錯，降低卸煤效率，建議停車場設(shè)計智能管理系統(tǒng)，對不同煤種車輛分區(qū)?？俊Ｏ到y(tǒng)可根據(jù)庫存情況、車輛排隊情況自動分配過磅及卸車任務(wù)。

3.6 煤炭儲存問題及對策

因現(xiàn)代煤化工是高耗煤企業(yè)，為保證原料供應(yīng)安全，工廠一般都配套有臨沭儲煤設(shè)施。企業(yè)一般需要儲存能夠滿足10天左右用量的煤保證原料安全。如遇到節(jié)假日、極端天氣、道路施工等異常情況，可能需要進(jìn)一步增加庫存保證工廠安全、平穩(wěn)運(yùn)行。以60 萬噸∕年的煤制烯烴項目為例，10 天的原料煤儲量在8 萬噸左右，如配套熱電裝置，10 天的煤炭儲量將在10萬噸以上。

企業(yè)常用的臨時儲煤的設(shè)施主要有開放式儲煤場、半開放式儲煤場（煤棚）、全封閉儲煤倉（筒式、半球式）。隨著國家環(huán)保政策的不斷推行，煤炭生產(chǎn)、使用企業(yè)環(huán)保意識和環(huán)保觀念也逐漸提高，現(xiàn)代煤化工的儲煤設(shè)施已由半封閉逐步向封閉式儲裝方式轉(zhuǎn)變[7]。因此，封閉式球型儲煤場和筒形儲煤倉在近年來蓬勃的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合實際使用情況，重點(diǎn)分析封閉式筒倉的儲煤問題。

筒倉儲煤環(huán)保優(yōu)勢明顯，且占地面積小，單倉儲量可達(dá)3-3.5 萬噸[8]。但筒倉儲煤的劣勢也十分明顯?？偨Y(jié)幾年的運(yùn)行情況，筒倉儲煤主要有以下幾個問題：a.長時間儲存，筒倉煤炭自然風(fēng)險高，處置難度大。b.因煤炭分析時間久，不合格煤進(jìn)入筒倉后處置困難。

筒倉封閉性好，在夏季溫度高，如果煤炭長時間在筒倉儲存，筒倉中煤層厚，氧氣極易在煤體中積聚，導(dǎo)致煤體氧化升溫發(fā)生自燃[9]。所以在夏季必須要加強(qiáng)筒倉溫度檢測及可燃?xì)怏w檢測（CO+CH4），在筒倉出煤時要測量跟蹤煤炭溫度，對于筒倉可燃?xì)怏w含量急劇上升和出煤溫度異常偏高的情況要極為重視，要對筒倉煤溫高和可燃?xì)怏w含量高的筒倉提前出煤，消除自燃隱患[9]。另外在夏季，單倉儲存要低庫存運(yùn)行，如出現(xiàn)倉內(nèi)煤炭自燃的極端情況，可以第一時間將煤排出，避免對筒倉造成不可逆的損傷。

當(dāng)然，筒倉往往都設(shè)計配備了注氮設(shè)施，但因筒倉體積大、煤炭堆積情況復(fù)雜，氮?dú)庠趥}內(nèi)溢散程度有限，往往很難起到抑制筒倉煤炭自燃的效果。而且，氮?dú)庖缟⒃谕矀}底部，對搶險操作人員也是極大的安全隱患。

煤炭分析具有延遲性。氣化原料煤需要了解煤的水分、灰分、灰熔點(diǎn)等各項參數(shù)，煤質(zhì)分析需要往往需要數(shù)個小時。而運(yùn)輸車輛不能等待分析數(shù)據(jù)出具后才卸車進(jìn)倉，一般都是煤炭進(jìn)倉后才能獲得相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)。如煤質(zhì)分析不合格，一般無法從筒倉排出。這就需要對每批次入廠煤進(jìn)行動態(tài)跟蹤，詳細(xì)了解每批次煤在筒倉的料位及什么時候出煤。對于不合格的煤可以小比例摻配至合格的煤中送至氣化裝置，這樣可以控制不合格煤對氣化的影響。如有條件，也可以將不合格煤送至熱電裝置使用，避免對氣化裝置產(chǎn)生影響?；诿禾糠治龅难訒r性，建立了原料煤實時跟蹤及異常煤質(zhì)處置的工作機(jī)制，對哪些情況可以摻配使用、摻配的比例都做了具體規(guī)定。對摻配后的混煤也第一時間分析給出結(jié)果，只有這樣，氣化裝置才能掌握使用煤的實際情況，根據(jù)具體情況及時調(diào)整操作，最大程度保證裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

原料煤質(zhì)量穩(wěn)定是現(xiàn)代煤化工長周期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。通過不斷分析研究煤炭管理的問題，通過加強(qiáng)煤源選擇，深入煤炭源頭跟蹤開采、混配、裝車，強(qiáng)化運(yùn)輸管控，加強(qiáng)入廠煤質(zhì)監(jiān)督及儲煤配煤的管理最終實現(xiàn)了原料煤質(zhì)的總體安全穩(wěn)定。使得氣化裝置從開工之初的單爐運(yùn)行周期不足20天，一步一步實現(xiàn)了40 天、60 天到100 天的長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行目標(biāo)。