煤气化装置气化炉吊装技术总结
中化二建集团有限公司 周武强 李国宝
1、前言
煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱。根据其发现先后、资源多少、采集难易、输送贮供条件、后加工技术进步，以及对环境带来影响等诸多因素，各个国家在各个历史时期中3种燃料占能源消费的比重在不断衍变。20世纪以前，能源消费以煤为主。20世纪发达国家的能源消费经历了由煤向石油的过渡。21世纪世界能源消费结构随着石油量下降及天然气量上升，煤炭将持平，达到各占27％～28％局面。继后将出现一个以天然气为主的短暂时期，然后再转向煤为主。这种趋势已为人们所共识。为了适应这种变化，能源多元化已被国际社会所关注，同时在化工原料路线上也出现了多元化的选择。与3种原料相关的技术将出现公平竞争的局面。煤化工的发展快慢除取决于油和天然气的价格和供求外，很大程度上取决于自身技术的发展，如洁净煤技术、燃煤发电技术、气化技术、碳一化学技术，以及有关环境保护技术。洁净煤将成为21世纪后叶的主要能源。
按照目前我国的产业结构，能源问题的解决对于经济的持续增长意义十分重大，我国的煤炭储量占世界已探明储量的15.2％，在石油对外依赖程度达40％的情况下，大力发展洁净煤利用技术和循环经济型煤炭能源化工体系，是保证我国能源战略安全，保护我国生态环境实现可持续发展的必然选择。
煤气化技术历经百余年发展，目前世界主要煤气化工业化装置从固定床、流化床到气流床有Lurgi（鲁奇）炉、HTW (高温温克勒) 炉、Texaco（德士古）炉、Shell（壳牌）炉等，目前我国有8000余台，其中采用的主要气化技术有常压水煤气发生炉（90％中小型企业）、引进的固定床Lurgi炉、湿法进料气流床Texaco炉和干法进料气流床Shell炉。
目前几种比较流行的先进煤气化工艺的主要技术特点简要介绍如下： 德士古水煤浆气化炉
德士古水煤浆气化炉对煤种适应较宽，对煤的活性没有严格的限制，但对煤的灰熔点有一定的要求（一般低于1400℃），单炉生产能力大，碳转化率高达96-98%。
我国在德士古水煤浆气化炉设计、制造、施工、生产操作等方面已积累了丰富的经验，除关键设备外，大部分设备均可立足于国内研制，国产化程度较高。国内使用单位有山东鲁南、上海焦化、陕西渭河、安徽淮化等
壳牌粉煤气化工艺（SCGP）
壳牌粉煤气化炉的主要特点是干粉进料，煤种适应性广，气化温度高（1400-1500℃），碳转化率99%左右，壳牌的有效气中CO含量高达60%，如果能改氮气输送为二氧化碳输送，适合于做甲醇的燃料。
壳牌的关键问题是国产化率低，装置投资高。目前在国内，已有柳化、洞氮、大连大化、湖北枝江、云天化、云南沾益、河南开祥等通过技术论证，已经采用Shell煤气化技术进行改造或新建生产装置。
鲁奇加压气化技术
鲁奇炉是目前世界上建厂最多的煤气化技术，生产能力大，尤其适应褐煤，以块煤为原料，主要适合于城市煤气的生产。使用单位主要有山西天脊、河南义马气化厂、哈尔滨气化厂等
本文从安装技术角度，以河南开祥壳牌气化炉和义马气化厂鲁奇炉为例，来论述吊装难度较高的壳牌炉与鲁奇炉的安装工艺和注意事项。 2、壳牌气化炉吊装、安装工艺
2.1壳牌干式煤粉加压技术概述
壳牌煤气化技术采用干燥方式，用氮气将煤粉送到气化炉，最后生成合成气，即一氧化碳和氢的混合物。合成气中含有原煤中约80%的能量，另外15%的有效能量以蒸汽的形式获得。整个气化过程只有5%的能量流失。合成气可以用来制造纯氢，生产合成氨、甲醇、含氧化合物，以及尿素及合成氢燃料等衍生物。该合成气还可用于电厂供热、蒸汽和发电的燃料，并可作为城市用气。壳牌煤气化技术使煤炭得以充分利用。其中，硫化物被还原成纯硫磺，可以作为原料出售给化工行业；灰份则被回收为清洁炉渣，用来制造建筑材料。整个工艺的用水量极低，废水也很容易净化。壳牌煤气化技术的另一个优势在于它适用于不同种类的煤，包括劣质的次烟煤和褐煤。日前，壳牌煤气化技术在中国已取得了重大进展:
2.2开祥壳牌气化炉概况
河南开祥20万吨/年甲醇工程煤气化装置，气化炉组件就位于74m高的框架里面，其中，32m以下是混凝土框架，32m以上为钢结构框架，俯视图如图1：
10000 V-1302合成冷却器 V-1301气化炉 ? ? 10000 ②
13508000 ? 10001000③ ④ 图1 ⑤ ⑥ 气化炉组件，其整体形状呈倒“y”字形，整体重量达860吨，气化炉重310吨，废锅（合成气冷却器）重314吨，导管段重91吨，返回段144吨，安装标高如图2。其中，气体返回室/导气管需现场组焊，气体返回室和导气管组合
气体返回室 EL74m EL67m EL62m 导气管 EL56m EL49m 气化炉 EL44m EL38m EL32m 废锅 恒力吊 EL27m ② ③ ④ 图2 ⑤ ⑥ 裙座 件现场组焊后吊装并分别与已经就位的气化炉和合成气冷却器高空组对、焊接，气化炉就位于32m标高的混凝土平台上，合成气冷却器就位于38m标高处18台恒力吊上，导管段与返回段组合件的结构形状不规则，设备的重心与几何中心线不重合，存在偏心。
2.3气化炉组件的吊装及组对 2.3.1吊装设备的选择
根据国内同类气化炉吊装实例，气化炉的吊装有三种类型的吊装机械可供选择：框架顶部简易行车、特大型履带吊车、门式液压提升吊装。
目前国内壳牌技术使用行车吊装气化炉实例为湖北双环化肥厂（湖北省襄樊应城市）气化装置，其经济效益待进一步考证。 2.3.2湖北双环化肥厂气化炉利用框架顶部行车吊装简介
框架顶部行车吊装气化炉组件，利用框架本身在框架一侧制作安装临时支撑，同时提高框架和临时支撑标高至79m标高，在顶端安装简易行车，通过简易行车进行卸车和吊装。如图3：
设备吊耳 270吨滑车组 吊装设备用扁担梁 措施钢结构 EL74m 可慢速行走简易行车大梁 16吨慢速卷扬机 ④
20m ⑥ 图3 顶部行车大车由两支大梁组成，可在?1、?、?、?之间缓慢滑动，滑动轨道为重型槽钢，其中?1轴为主框架外辅助吊装框架，小车为起升吊装单元，由4台卷扬机和2套270吨滑车组组成。整个行车动力系统为6台慢速卷扬机，其中，2台30吨慢速卷扬机为大车行走机构，2台20吨卷扬机为小车行走机构，2台16吨卷扬机为吊车起升机构俯视图如图4：
10000
13508000 10001000大车 小车 ? ? 10000 ? 5000 ?1 ③ 措施钢结构框架柱 ② ④ 图4 ⑤ ⑥ 大车可在?1-?跨、?-?跨、?-?跨间，沿着④-⑤-⑥轴做轴向移动。 顶部简易行车的优缺点及效益分析 优点：
a、因气化炉组件在高空组焊，且三条黄金焊缝无损检测和热处理周期相对较长，顶部简易行车的应用，使得设备组对具有相对较宽裕的时间。
b、具有重复使用可能，顶部简易行车具有四到五次使用周期，若考虑扩建或具有相同重复装置，可节省吊装成本。
缺点：
a、顶部行车的使用，需使用大量的框架辅助钢结构，其制作安装成本较大，且辅助钢结构回收利用价值相对较低。
b、因壳牌煤气化装置内大型设备较多，且分布于整个框架，使用顶部行车