煤氣化工藝節(jié)能減排技術及應用探析

（新疆天業(yè)（集團）匯合新材料有限公司，石河子市，832200） 楊志強

1 煤氣化裝置的節(jié)能環(huán)保概況

2012年國家工信部發(fā)布了《先進煤氣化節(jié)能技術推廣實施方案》，其中對推廣相關先進技術提出了很多要求。同時，國家不斷對煤化工生產原料進行結構性調整，也促進了技術發(fā)展，比如新型水煤漿氣化、粉煤加壓氣化技術等。但到目前為止，我國在煤氣化工藝的應用方面仍然處于起步階段，有些煤氣化工藝裝置不達標，原料消耗量較高，并且排污量也高，在節(jié)能環(huán)保方面缺少深入的研究。

2 煤氣化工藝面臨的節(jié)能減排問題

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，煤氣化裝置設計中存在著突出的問題，為減少成本費用，通常導致廢水預處理能力不能滿足既定要求，使得后期投產當中系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，經常會發(fā)生設備故障，由于廢水預處理系統(tǒng)原設計能力較低，煤氣化當中形成的許多廢水、污水無法被迅速、妥善地處理掉，導致排到環(huán)境中的廢水不達標。不僅如此，煤氣化裝置初步水處理系統(tǒng)的裝置存在固相含量高問題，主要是由于排渣系形成的渣水引起，研究指出，其中的固相含量大約為2%，要是不控制好煤管線，這一參數(shù)的數(shù)值甚至會達到10%。除渣系統(tǒng)中的二價鈣離子、二價鎂離子與灰水中的碳酸根離子會發(fā)生化學反應，最后得到碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀物質，這些化學物質的形成容易使灰漿汽提塔結垢，使其被堵塞，還會對閥門、管道等造成磨損，影響到初步水處理系統(tǒng)發(fā)揮作用，隨著生產的推進，就會有更多的污水產生并被就地排放，嚴重污染生態(tài)環(huán)境。另外，針對排渣系統(tǒng)、濕洗系統(tǒng)來水的偏堿性這一問題，煤氣化生產中一般會采取中和的方法，在其中添加鹽酸，然后，這種方式隨之會導致管道面臨著腐蝕、泄漏的風險，也會造成一定的環(huán)保隱患。

3 煤氣化工節(jié)能減排技術現(xiàn)狀

3.1 火炬系統(tǒng)伴燒介質的解決技術

具體來說，該介質的選擇意義重大，關系著煤氣化工藝能量的利用率。到現(xiàn)在為止，業(yè)界人士推出了相關技術，即盡可能地發(fā)揮裝置系統(tǒng)自身的潛能，將一股CH3OH合成尾氣從硫回收裝置的液化氣管線中引出，然后利用相應的管線將其輸送到火炬燃料氣系統(tǒng)。在裝置啟動過程中采用液化氣進行點燃常明燈，當系統(tǒng)在常溫條件下工作一段時間以后就采用弛放氣點燃常明燈。該方法具優(yōu)勢顯著，煤氣化工藝當中的產物得到循環(huán)利用，降低了化工原材料的消耗，充分利用了有效能量，節(jié)能效果良好，妥善解決了火炬系統(tǒng)中的諸多問題。某煤化工企業(yè)在生產車間中引入了這個技術，經過一年的運行，為企業(yè)節(jié)省原料成本360萬元。

3.2 煤氣化洗滌循環(huán)水處理技術

在煤氣化企業(yè)生產當中的主要原料就是煤，其中一般都含有硫元素，因此，洗滌循環(huán)水里面包含一定量的硫，需要工藝中選擇科學合理的方法來處理硫化物與懸浮物。踐中大多通過以下方法來完成：首先，加入燒堿進行中和反應，以此來增加循環(huán)水中的含鹽量，使其化學腐蝕和電化學腐蝕性能有所提高，控制好懸浮物的沉降現(xiàn)象。然后，投入陰離子型聚丙烯酰胺絮凝劑，利用它將其中的懸浮物除去。有關研究結果指出，這種絮凝劑的消耗量較少，同時所得效果也好，值得注意的是，各個公司的循環(huán)水水質存在一定的差異，因此，每家公司應在充分兼顧自身具體情況的基礎上確定最佳絮凝劑，以降低排污量、減少經營成本。

3.2.1 循環(huán)水懸浮物的控制

對一期循環(huán)水的處理，先加入燒堿，發(fā)生中和反應以后使其中的含鹽量處于130kg/m3附近，此時循環(huán)水的腐蝕性有所增強，很難將里面的懸浮物沉淀下來。所以，該企業(yè)不斷加強對該課題的研究，采用新技術進行處理，利用氣巴精化1011陰離子型聚丙烯酰胺絮凝劑來處理循環(huán)水，與傳統(tǒng)的方法相比，可以高效地去除循環(huán)水中的懸浮物上，并且用量明顯減少。

采用傳統(tǒng)方法處理時，所遇到的問題比較多。為提高處理效果，該企業(yè)在循環(huán)水工藝中配置了微渦流塔板澄清器，投產一年以后發(fā)現(xiàn)，該方法能夠明顯改善冷卻塔填料的堵塞問題，使半水煤氣溫度有所降低，實現(xiàn)了循環(huán)水的重復利用率。詳細流程如下：從造氣洗氣塔下方流出的熱水到達平流沉淀池，此處沉淀著很多煤灰，然后采用熱水泵將其與絮凝劑均輸送到微旋渦斜管沉降池，在這里分離含細小煤塵污水，把分離以后得到的清水流到涼水塔冷卻，重復利用，全程中沒有廢水排出。該項目投資數(shù)額是200 萬，投產之后出口水中懸浮物含量明顯降低，冷卻效果得到改善，且一次置換水用量大幅減少。

3.2.2 循環(huán)水硫化物含量的控制

包括2 個基本措施：第一，曝氣吹脫洗滌水脫H2S，然后采取合理的方式處理吹脫氣，回收硫磺，該措施不必添加許多堿來調節(jié)酸堿度，防止了鹽量的增加，可長期運轉，也避免了設備腐蝕現(xiàn)象，不會污染到大氣，但是成本卻有所增加。第二，對pH值進行調節(jié)，減少HS的吸收。例如，向其中添加燒堿或石灰，前者會產生一定的硫化物，使溶解鹽含量逐漸增多，部分硫化氫排到大氣中。而石灰的加入盡管不會導致鹽類累積現(xiàn)象，但是卻會造成系統(tǒng)結垢。在洗滌水入口處水溫對偏高，因此應當利用石灰來調節(jié)洗滌水pH值，持續(xù)加入，實現(xiàn)對循環(huán)水pH值的調節(jié)。

3.3 合成氣冷卻器積灰問題的解決技術

某企業(yè)針對這一問題進行了大量研究，總結出以下2個處理措施：第一，適當改造吹灰器，第二，適當調整敲擊器敲擊頻率。結果表明，煤氣化工藝過程中，積灰基本上分布在吹灰器（過熱器頂部）之中。所以，需要適當改造吹灰器的結構。該企業(yè)科研團隊經過研究，在其半圓形管道上設置上小孔，這樣可以有效吹除表面疏松灰塵。除此之外，在振動除灰中，敲擊器敲擊頻率與除灰效果有著非常緊密的關系，二者存在正相關性，適當將敲擊頻率提高能夠提升除灰效率。

4 結束語

綜上所述，煤氣化工藝節(jié)能減排問題關系著該產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，在此領域中存在諸多煤氣化工藝節(jié)能減排技術，例如，合成氣冷卻器積灰、火炬系統(tǒng)伴燒介質、洗滌循環(huán)水處理技術等，某煤氣化企業(yè)在生產過程中引入了上述幾種技術，通過長期的實踐表明，各項技術的應用，解決了部分節(jié)能減排問題，不但提高了原料的利用率，而且實現(xiàn)了工藝產物的循環(huán)利用，同提高了除灰效率，減少了不達標污水的排放，因此，上述各種技術具有較高的推廣價值。