有機(jī)合成漿在煤氣化裝置的應(yīng)用分析

王永安，周志江，代松濤

(1 江蘇索普(集團(tuán))有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000；2 梵境新能源科技(浙江)有限公司，浙江 杭州 313100)

目前，煤化工行業(yè)受到原料來(lái)源限制、環(huán)保要求提高、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力上升等多種問(wèn)題的困擾，傳統(tǒng)煤化工行業(yè)面臨眾多挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)已開(kāi)展煤炭資源替代的工藝改造路線[1-3]，同時(shí)針對(duì)企業(yè)自身的生產(chǎn)特點(diǎn)，探索利用有機(jī)類(lèi)危廢與化工煤進(jìn)行摻燒路線，利用氣化爐進(jìn)行危廢協(xié)同處置，重點(diǎn)分析該技術(shù)的可行性。

1 有機(jī)合成漿氣化協(xié)同處置技術(shù)

1.1 有機(jī)危廢現(xiàn)狀

國(guó)家鼓勵(lì)傳統(tǒng)化工制造業(yè)升級(jí)改革，提出綠色化工發(fā)展理念。推進(jìn)廢物源頭減量和循環(huán)利用，提高廢物綜合利用水平，將有機(jī)類(lèi)的危廢作為煤化工的潛在原料將是今后能源替代的一個(gè)重要途徑。

有機(jī)類(lèi)危廢中含有較高熱值的包含HW02、HW04、HW06、HW08、HW11、HW12、HW49等幾大類(lèi)，主要來(lái)自于石油化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、染料、涂料等行業(yè)，以上高熱值危廢是含有較高的碳?xì)湓?。?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年某省含高熱值的危廢產(chǎn)量至少在120萬(wàn)噸以上。

1.2 技術(shù)路線

圖1 氣化協(xié)同處置工藝流程

有機(jī)合成漿協(xié)同處置危廢是通過(guò)濕法加壓氣化床氣化技術(shù)，該危廢原料來(lái)自于活性炭、油泥、藥渣、精餾殘?jiān)裙腆w殘?jiān)捌渌袡C(jī)廢液，按照比例與化工煤配比，采用合適的添加劑，分步研磨后制備出合格水煤漿，經(jīng)高溫高壓，與氧氣(99.6%)劇烈反應(yīng)生產(chǎn)CO、H2主要成分的粗煤氣。

1.3 解決企業(yè)內(nèi)部廢水處理[4]

污水裝置開(kāi)始執(zhí)行城鎮(zhèn)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，某企業(yè)原工藝未有脫氮工序，在變換汽提塔中工況波動(dòng)時(shí)，造成污水處理裝置無(wú)法正常達(dá)標(biāo)處置。技改后經(jīng)氨水回收處理后的廢水與甲醇精餾廢水(高COD)，一起作為煤漿制備工業(yè)水的補(bǔ)充水源，可減少?gòu)U水排放量15噸/h，明顯改善污水裝置處理能力。

2 固體危廢試燒實(shí)驗(yàn)

在中國(guó)東方電器集團(tuán)有限公司水煤漿加壓氣流床小試平臺(tái)(裝置規(guī)模投煤1.2 t/d)，對(duì)市場(chǎng)典型的三類(lèi)危廢進(jìn)行摻燒實(shí)驗(yàn)。三種樣品分別為:(1)活性炭，為煤制活性炭，吸附有機(jī)廢氣不能再生；(2)碳化油泥[5]，主要為輪船儲(chǔ)油倉(cāng)、油倉(cāng)油罐底部沉積的油泥；(3)藥渣，為玉米、大豆等制取獸藥后的殘?jiān)?/p>

2.1 危廢與神府煤[6]的分析數(shù)據(jù)

表1 危廢與神府煤的分析數(shù)據(jù)

從表1可以看出，油泥的灰分較高、含硫量較高，其中灰分不利于合成漿氣化；藥渣的揮發(fā)分最高；活性炭的揮發(fā)分偏低，活性將較差；因此在對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中要做好科學(xué)配伍，滿足氣化生產(chǎn)裝置實(shí)際要求，同時(shí)確保煤漿穩(wěn)定性。

2.2 樣品與化工煤混合后的分析數(shù)據(jù)

表2 樣品與化工煤混配后的煤炭分析數(shù)據(jù)

按照樣品與神府煤質(zhì)量比為1:3進(jìn)行混配，混合后的煤炭綜合數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，混配后煤炭指標(biāo)比較接近神府煤。

2.3 煤漿特性

表3 與神府煤混配后的各樣品的煤漿特性

就各樣品單獨(dú)成漿性能來(lái)說(shuō)，藥渣的成漿性能最差。與神府煤混配后藥渣樣品，煤漿成漿性最差，最高煤漿濃度只能達(dá)到53.9%，并且使用的添加劑用量增加。其他樣品煤漿的成漿性較好?；炫浜蟮娜N樣品都可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.4 各物料工業(yè)氣化爐經(jīng)模擬后的預(yù)測(cè)氣體成分

表4 三種樣品模擬后的運(yùn)行數(shù)據(jù)

由于小試裝置的規(guī)模較小，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與工業(yè)化生產(chǎn)水平相差較大，我們?nèi)∽罱K模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。我們通過(guò)AspenPlus已建立氣化爐的煤氣化反應(yīng)預(yù)測(cè)模型，本模型能準(zhǔn)確進(jìn)行對(duì)試燒試驗(yàn)裝置模擬以及工業(yè)氣化爐預(yù)測(cè)工作。通過(guò)表4的運(yùn)行參數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，與危廢混配的原料與單獨(dú)神府煤相比，能效要下降，裝置產(chǎn)能最大降低約12%?？紤]到危廢實(shí)際來(lái)源質(zhì)量存在波動(dòng)，對(duì)產(chǎn)能影響會(huì)變大。

2.5 煤渣數(shù)據(jù)分析

表5 煤渣重金屬浸出性分析

由表5可得出，經(jīng)檢測(cè)固體玻璃渣中重金屬浸出毒性均小于《GB5085.3-2007危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》中的規(guī)定限值。因此本試驗(yàn)裝置所排出的玻璃體灰渣可將其判斷為一般固廢，因此不存在二次污染的問(wèn)題。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)企業(yè)內(nèi)部對(duì)含氨廢水技術(shù)改造，先經(jīng)過(guò)氨回收裝置進(jìn)行氨水回收，該裝置出來(lái)的廢水用于氣化磨煤補(bǔ)水，徹底解決現(xiàn)場(chǎng)異味；

(2)對(duì)于以上三類(lèi)危廢，可用于氣化爐協(xié)同處置的原料，對(duì)危廢的協(xié)同處置將降低氣化爐的產(chǎn)能和能效，但可實(shí)現(xiàn)危廢資源綜合利用；

(3)試燒后的煤渣屬于一般固廢，重金屬浸出性分析數(shù)據(jù)明顯低于規(guī)范值，不存在二次固體污染；

(4)對(duì)于其他液體危廢，建議在裝置運(yùn)行初期不要摻燒高濃度揮發(fā)類(lèi)有機(jī)危廢，在研磨過(guò)程中本身會(huì)產(chǎn)生熱量，造成有機(jī)類(lèi)物質(zhì)揮發(fā)，給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患；

(5)為保障氣化裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)危廢的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制。對(duì)危廢中的部分元素設(shè)定指標(biāo)，防止影響運(yùn)行設(shè)備使用壽命。另外對(duì)危廢進(jìn)行科學(xué)的配伍，盡量保障一個(gè)運(yùn)行周期中原料質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定。