煤氣化工藝清潔生產(chǎn)與環(huán)境保護探討

（山東工業(yè)職業(yè)學院，山東淄博市，256414） 劉 杰 潘 輝

清潔生產(chǎn)，顧名思義，其意味著與傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝相比，其除了注意產(chǎn)量之外，還注意對環(huán)境造成的影響。在該工藝的實際應用中，注重新技術的引進和新工藝的使用，盡量對生產(chǎn)過程中的污染物進行治理，達到節(jié)能減排的效果。

1 煤氣化清潔工藝分析

煤是我國最基本的能源之一，也是戰(zhàn)略必需的原材料，根據(jù)科學研究人員對我國三大主要化石能源含量的調(diào)查，煤的總量已超過總量的90%，遠遠超過我們的預期。根據(jù)數(shù)據(jù)，2016年中國煤炭生產(chǎn)總量為33.6億噸，占全球總量的45.7%。因此，要實現(xiàn)煤炭的高效環(huán)保利用，以穩(wěn)定世界化石能源的含量，保障各國的能源安全問題，促進世界生態(tài)文明建設，就必須實現(xiàn)煤炭高效環(huán)保利用，以實現(xiàn)各國經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

煤氣化是將煤在一定的高溫和大氣壓下，與氧氣、水蒸氣發(fā)生化學反應，將煤中的主要元素轉(zhuǎn)化為由一氧化碳和氫氣組成的氣體，同時在反應過程中還會產(chǎn)生某些煤渣。

煤的氣化和燃燒是兩個完全不同的過程，煤的燃燒是指煤中的主要元素與空氣中的氧發(fā)生燃燒反應，它的目的是充分利用煤中所含的化學能，把煤中的化學能轉(zhuǎn)化為熱能的過程。煤氣化過程中，將部分元素進行氧化，目的是使其產(chǎn)生可利用的氣體。與煤燃燒相比，煤的氣化更加環(huán)保、高效，更符合現(xiàn)代所追求的理想條件。煤氣化清潔技術的應用主要體現(xiàn)在以下幾點。

1.1 應用范圍更廣

在煤氣化過程中，進料主要是通過加壓來實現(xiàn)的。在這種運行模式下，煤氣化工藝具有良好的適用性，能夠滿足不同類型煤的差異化應用需求。隨著技術的不斷革新，煤氣化工藝的適用范圍更廣了。不管是有些落后的Lurgi 氣化工藝，還是新出現(xiàn)的氣流床工藝，可以應用的范圍更大了，比如碎煤、高硫分等都可以經(jīng)過對應的氣化工藝進行加工。

1.2 煤炭氣化技術使用效果更好

隨著科學技術的發(fā)展，目前的氣化工藝的氣化壓力、溫度等也有了很大的改進與更高的標準。為此，也帶來了相應的技術水平的提高。在Shell、GSP氣化手段中，有關于碳的轉(zhuǎn)化率逼近完美。產(chǎn)生的有效氣體也高于90%，在這種氣體中有極少量的氰化物與焦油、CH4等物質(zhì)，導致產(chǎn)生氣化的石灰水很少，有利于后期的環(huán)境治理。

1.3 煤炭氣化技術優(yōu)勢

目前，煤氣化技術所應用的原理是，通過加壓的方式，促進煤炭的氣化。與傳統(tǒng)間歇式氣化技術相比，該技術在應用過程中不會產(chǎn)生大量的吹風氣與造氣，只有少量閃蒸汽。通過氣體的傳送將物質(zhì)送入汽提塔。本階段產(chǎn)生的尾氣將進入硫回收裝置中等待操作。除此之外提高壓力也是能夠很大程度上的提高氣化反應的強度，在工業(yè)實際生產(chǎn)中提高壓力還能夠節(jié)約后續(xù)工藝中的壓縮能耗，節(jié)約成本。

1.4 煤炭氣化的獨特裝置

針對煤氣化過程中產(chǎn)生的熱能副產(chǎn)蒸汽，將安裝相應的熱回收裝置(或廢鍋)在煤氣化裝置中，以便對其回收利用。此裝備不僅有利于環(huán)保，而且能有效地節(jié)約相應的能源。

1.5 煤炭氣化技術的應用

根據(jù)要分離的氣體類型，煤氣化技術可以相應地選擇不同的分離技術。這樣，可以更好地利用氣體中的不同成分。例如，通過魯奇爐產(chǎn)生的氣體中，甲烷占氣體的10%以上。為了更好地利用后續(xù)原料，可以將甲烷分離成液化天然氣。又或者氣化如煤制油、煤制甲醇時，其含有的高濃度二氧化碳也可以操作分離。分離后，既可以用作尿素的生產(chǎn)原料，也可以充當碳源應用在甲醇生產(chǎn)中，以降低甲醇合成弛放氣的生成。并且在提高資源利用率的同時，提升物質(zhì)中甲醇的含量，減少溫室氣體的排放，有利于環(huán)境保護。

簡而言之，GSP、Texaco、Shell 這三門技術在氣化過程中都有利于提高碳轉(zhuǎn)化率，一氧化碳和氫氣在產(chǎn)生的氣體中都有相對較高的含量，氨和甲烷相對較低，氣體純度高，使用后對環(huán)境的影響相對較小，符合清潔生產(chǎn)技術的標準。這一方面，Lurgi技術比較弱，但是其對氣化過程中產(chǎn)生的廢物，可以進行再一次的處理，不僅有利于提高資源利用率，還有利于減小對環(huán)境造成的污染。

2 環(huán)境保護與資源綜合利用

由于使用的氣化工藝不同，其所造成的污染也會有所不同，對于該污染的治理所采用的方式也會不一樣。下文中就環(huán)境保護和資源綜合利用的方法作出相應的介紹。

利用相關技術將使用GSP、Texaco 與Shell 技術所產(chǎn)生的廢氣，即灰水系統(tǒng)閃蒸汽進行收集并送至汽提塔處理。處理過程中產(chǎn)生的氣再送回硫回收等待操作。

當使用Lurgi 技術時，會產(chǎn)生更多含有大量煤鎖加煤排氣的廢氣?？刹捎玫獨獯党觯缓笤诟呖张欧?。對于煤鎖卸壓，由于其含有大量的可燃氣體如氫氣、一氧化碳等，在處理過程中可將這些物質(zhì)收集在一起，放入儲氣罐作為燃料。由于灰鎖卸壓的過程中會產(chǎn)生少量的水蒸氣，所以可以先洗塵，再釋放。

大量如氫氣、一氧化碳等可燃氣體會在煤氣水分離過程中產(chǎn)生。因此，為了將有害氣體轉(zhuǎn)化為無害氣體與水，可將其送入氣柜進行燃燒。在煤氣水單元處理過程中，高壓蒸汽汽提能有效去除水中的氨、酚等物質(zhì)并產(chǎn)生汽提氣。這部分的氣體可以二次利用，直接進入氣化爐用作氣化劑。

魯奇爐氣化工藝會產(chǎn)生大量的氣化煤氣，其中氨、酚等物質(zhì)濃度較高。可通過采用煤氣水分離的方式將其分離，剩余的氣體大部分返回氣化系統(tǒng)作為冷卻水再次使用，少量送至污水站。在這一期間，會采用多級生化處理技術，時間比較長，成本比較高。

3 結(jié)束語

綜上所述，在進行煤炭的加工處理中，煤氣化工藝技術的使用是很有必要的。該技術的使用，不僅有利于提高資源利用率，還有利于減少對環(huán)境的污染，進而實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。對此，有關部門要注意該技術的實際使用與進一步研發(fā)。