图1 印度东部Orissa省的煤气化设备正在使用的KWP系列流程泵

在煤气化过程中，煤炭气化设备需要输送液体煤气，所以要求煤炭气化设备具有高抗腐蚀和磨损、耐高温的性能。应用于这一流程设备中的泵则需要合理设计，并由特殊的材料制成。

由于石油和天然气资源的日渐紧缺，使得一度被冷落的煤炭资源又得到了高度重视。尤其是在印度、中国、印度尼西亚、马来西亚和澳大利亚等国家，煤气化技术受到了人们的高度关注。利用煤气化技术可以生产出适合于不同流程设备的合成天然气，这一技术可以使用本地出产的低质煤炭转化成合成天然气，减少对国外石油产品进口的依赖。

煤气化技术在印度有着很好的发展趋势，例如印度的金达来钢铁电力公司利用煤炭气化生成的合成天然气炼钢。该厂厂区面积为20km2，基础设施包括气体分解设备、煤炭气化设备、发电站以及炼钢厂的附属设备。核心设备是煤气化设备，把煤炭、水蒸气和氧在煤炭气化设备中反应生成合成天然气，这一转化过程需要在高温和高压下进行。目前，该厂安装了6台固定床煤炭压力气化炉和附属的天然气生产设备和脱硫设备。为后续的直接还原铁（DRI）生产过程提供合成天然气的总能力达225000m3/h。

这一炼铁生产过程对设备和仪器都提出了很高的要求。例如，一个压力气化炉的直径可达4m；反应釜内部的温度高达1000℃；外壁的温度也高达500℃等。“对泵系统提出的最具难度的要求是在煤气化的液体中要有综合的抵抗腐蚀、磨蚀和锈蚀的能力。”KSB公司参与了这一工程项目的项目工程师Thomas Wallner先生解释说道。混合在液体介质中的煤炭粉末直径范围为6~8mm，煤粉在液体介质中的质量含量为10%。“这些综合性要求对流程泵的材料选择和结构设计都有特殊的要求。”Wallner先生说。在输送这种煤气化液体介质时，尽管工作条件非常恶劣，但是要求流程泵的使用寿命最低为15年。

满足各种特殊要求

借助于多年流程泵设计生产的经验和南非类似项目的经验，KSB公司对煤气化中所用到的流程泵的框架条件有非常准确的认识。但对实际的使用情况却了解不多，煤气化工业过程与所使用的煤炭质量有着密切的关系。不同产地的煤炭的化学成分差异很大。在流程工艺设计和流程设备部件设计时要根据煤炭的产地确定煤的成分，再根据煤炭的化学成分进行准确的计算，因此，每一套设计出来的煤气化设备都是专用设备。

图2 煤气化设备中所用的PRKx 150-400流程泵剖切示意图

设备所使用的流程泵是一个混合设计的产物，其中包含了RPK型叶片泵和KWP型双流道式泵的特点。这种流程泵带有Norichrom耐磨板和双向密封的滑动密封。“这种铸件的耐磨性能和耐腐蚀性能都很好。”Wallner先生在谈到KSB公司所使用的材料时说道。

整个煤气化过程在易燃易爆安全防护区内进行，每天24h不间断生产。因此，这一流程泵必须非常可靠，以保证不间断的煤气化过程。为了保证流程泵的可靠性，研发设计了高性能的轴密封系统。

在后续生产过程中，必须保证KWPK系列双流道污水有足够的承载能力。因此，它的原材料没有采用原来的灰铸铁，而是采用耐磨性能很强的铸钢材料——改性双相钢Duplex Noridur DAS。一般情况下，这种泵的压力等级为PN 10，而KSB公司的设计师利用设计技巧和材料成功地把泵的压力等级提高到了更高的等级。煤气化液体介质中的固体成分含量较高不仅对材料的要求高，而且对气-液动力学和叶轮的几何结构的要求也很高。所有的泵都需要尽可能有大的流通通道，但对流体介质的剪应力要小。“煤气化的液体介质除了含有硫和氨之外还含有溶解的油类，这些油脂在高速旋转的过程中被均匀的分散到液体介质中，不能被分离出来。”Wallner先生在讲到当时面临的困难时说。

在煤气化的后续分支工艺过程中也用到了KSB公司生产的流程泵。在这一项目的核心设备中使用了40台KSB流程泵，在外围设备中用了60台KSB流程泵，例如在煤炭清洗、气化分解或者向DRI炼铁设备输送煤炭的生产过程。这些流程泵的公称直径范围为DN 65~DN 350。

辅助设备的设计和生产

Pegnitz市的水泵厂除生产供应流程泵之外还设计电动机和变频器等辅助系统，而且这些辅助设备非常重要。例如：当环境温度达到50℃时，则必须把变频器从流程设备那里搬到有空调的电气控制柜中。而流程泵电动机到变频器之间的最大距离为450m。“这里主要涉及到电磁兼容性问题。”Wallner先生说，包括铝电缆的连接，这种铝电缆的横截面积明显比欧洲常用铜电缆的横截面积要大很多，这成为安装时需要解决的一个难题。

展望未来

煤气化的发展潜力非常大，开辟了替代传统石油和天然气资源的新途径。而应用这一技术的前提是煤气化设备必须长期连续运行。因此，煤气化设备需要坚固耐用、性能可靠的系统，不仅流程泵本身，而且也包括变频器或者滑动密封件等零部件。借助于在煤气化领域中积累的多年经验，流程泵的生产企业能够为用户设计和生产制造性能可靠、畅通运行的流程泵。扩建已经建成的煤气化设备已经列入流程泵生产企业的计划项目之中了，而在这一扩建项目中，KSB工程技术人员的专业知识和丰富经验都是非常重要的。