煤氣化工藝節(jié)能減排技術(shù)及應(yīng)用探析

樊 開

(陽(yáng)煤集團(tuán)太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

引 言

煤炭氣化生產(chǎn)的工藝中，存在很多環(huán)境污染以及能源浪費(fèi)的問題，因此，煤炭氣化生產(chǎn)工藝應(yīng)用減排、節(jié)能技術(shù)，有效改善煤炭氣化生產(chǎn)工藝中廢渣、廢氣排放的許多問題，完善了煤炭氣化生產(chǎn)工藝環(huán)保能力，從而讓企業(yè)全身心投入到提高產(chǎn)量與質(zhì)量的工作中。減排節(jié)能在煤炭氣化生產(chǎn)工藝中為企業(yè)節(jié)約了客觀的資源，減少了能源浪費(fèi)，減排節(jié)能的應(yīng)用，促進(jìn)了煤炭氣化生產(chǎn)工藝良性發(fā)展[1]。

1 煤炭氣化生產(chǎn)工藝的過(guò)程以及浪費(fèi)能源的概述

煤炭氣化生產(chǎn)工藝的過(guò)程中會(huì)不斷排除二氧化碳，在煤炭氣化生產(chǎn)工藝中煤炭液化、煤炭氣化生產(chǎn)烯烴、煤炭氣化生產(chǎn)甲醇的環(huán)節(jié)里，煤炭氣化生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)伴隨大量二氧化碳的產(chǎn)生，特別是混合氣的凈化以及煤炭氣化生產(chǎn)甲醇的過(guò)程[2]。在煤炭氣化過(guò)程中形成的氣體中，氫氣和一氧化碳占比較大，一氧化碳能夠通過(guò)化學(xué)工藝生產(chǎn)出水煤氣并轉(zhuǎn)換獲得二氧化碳，生成的二氧化碳大部分會(huì)排放到大氣中，這一環(huán)節(jié)是煤炭氣化過(guò)程中造成浪費(fèi)主要部分。另外，煤炭液化的工藝主要把煤炭放在高溫、高壓環(huán)境里，隨后加入氫氣，當(dāng)兩者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后將煤炭的固態(tài)轉(zhuǎn)化成液態(tài)，最終獲得社會(huì)需要的煤油。假如在化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，加入大量氫氣時(shí)，在氧氣作用下會(huì)生成大量水，而二氧化碳的產(chǎn)生較少。

2 煤炭氣化的工藝所面臨的減排節(jié)能的問題

通過(guò)對(duì)煤炭氣化生產(chǎn)工藝的研究發(fā)現(xiàn)，煤炭氣化設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中就存在問題，為了降低生產(chǎn)成本通常會(huì)出現(xiàn)廢水處理的能力不足，無(wú)法滿足實(shí)際環(huán)保的需要，在設(shè)備投入生產(chǎn)后，其設(shè)備穩(wěn)定性很差不斷出現(xiàn)各種問題。因?yàn)樵O(shè)計(jì)廢水處理能力相對(duì)很低，在煤炭氣化生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)多的污水、廢水不能妥善、迅速處理，最終導(dǎo)致廢水排放無(wú)法達(dá)到環(huán)保要求[3]。另外，煤炭氣化設(shè)備水處理還存在含量較高的固相問題，其主要原因是排渣時(shí)渣水造成的，通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)固相的含量達(dá)到2%左右，如果控制不好固相能夠達(dá)到10%左右。除渣過(guò)程中生成的灰水碳酸離子、二價(jià)的鎂離子、二價(jià)的鈣離子等會(huì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鎂、碳酸鈣等沉淀，這些沉淀物在煤氣管線中很容易形成垢，隨著垢的不斷增加會(huì)堵塞煤氣管線，產(chǎn)生的垢也會(huì)對(duì)管道、閥門產(chǎn)生磨損，會(huì)影響水處理的效果，隨著煤炭氣化工作的不斷進(jìn)行，會(huì)有許多的污水被排放出去，排放的污水會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。另外濕洗、排渣工藝環(huán)節(jié)中的偏堿性水的問題，工藝流程中會(huì)使用中和水的方法，也就是在水中加入鹽酸使水達(dá)到中性，但是這一過(guò)程會(huì)造成管道泄漏、腐蝕的問題，它也會(huì)成為破壞環(huán)保的隱患[4]。煤炭氣化生產(chǎn)工藝如第118頁(yè)圖1所示。

圖1 煤炭氣化生產(chǎn)工藝

3 對(duì)煤炭氣化生產(chǎn)減排節(jié)能存在問題所采取的措施

3.1 火炬對(duì)介質(zhì)伴燒技術(shù)

在火炬介質(zhì)伴燒過(guò)程中，選擇介質(zhì)非常重要，因?yàn)榻橘|(zhì)直接關(guān)系煤炭氣化生產(chǎn)工藝中能量利用程度。當(dāng)前該領(lǐng)域的主要技術(shù)是，利用煤炭氣化生產(chǎn)工藝的本身設(shè)備，把混合氣CH3COOH從回收硫設(shè)備的液化氣引出，隨后通過(guò)管線把它送入火炬進(jìn)行燃燒。在啟動(dòng)本裝置的過(guò)程中，利用引出的液化氣點(diǎn)燃照明燈。本方法具有明顯優(yōu)勢(shì)，使煤炭氣化生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的廢物得到很好地利用，從而降低了能源的浪費(fèi)，節(jié)能的效果顯著，徹底解決了煤炭氣化生產(chǎn)工藝中火炬存在的很多問題，在某煤炭氣化生產(chǎn)企業(yè)引入此技術(shù)后，運(yùn)行一年后就為企業(yè)降低成本500多萬(wàn)元。

3.2 煤炭氣化生產(chǎn)循環(huán)洗滌水處理的技術(shù)

在煤炭氣化生產(chǎn)工藝的過(guò)程中其主要的原料是煤，煤大部分都含硫，所以，循環(huán)洗滌水后含有硫成分，必須在生產(chǎn)工藝中利用科學(xué)的技術(shù)處理水中懸浮物和硫化物。在實(shí)際工藝中主要使用下列方法處理。

首先要在水中加入火堿對(duì)水中和，從而加大循環(huán)水所含的鹽量，提高循環(huán)水電腐蝕與化學(xué)的腐蝕性能，控制循環(huán)水懸浮物進(jìn)行沉降。隨后加入陰離子聚丙烯絮凝劑，絮凝劑將去除水中懸浮物。通過(guò)研究實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述所使用的懸浮劑用量很少，去除懸浮劑的效果很好。在使用絮凝劑時(shí)，要特別注意，因?yàn)楦髌髽I(yè)循環(huán)水的水質(zhì)、成分有一定的不同，所以，各企業(yè)要根據(jù)自己的實(shí)際情況確定絮凝劑的用量，從而降低了環(huán)境的污染又降低了成本[5]。

3.2.1 循環(huán)水中懸浮物控制

在首次循環(huán)水處理時(shí)，首先加入火堿，使循環(huán)水中和后其鹽分的含量要達(dá)到130公斤每立方米左右，這時(shí)的循環(huán)水具有很強(qiáng)的腐蝕性，很難把循環(huán)水中的懸浮物進(jìn)行沉降，因此，本文采用相應(yīng)新的技術(shù)對(duì)其處理，使用陰離子聚丙烯絮凝劑對(duì)循環(huán)水進(jìn)行相應(yīng)的處理，它和傳統(tǒng)處理方法比，能夠高效地將循環(huán)水里懸浮物去除，而且絮凝劑的用量非常少，使用傳統(tǒng)的處理方法會(huì)遇到很多的問題，為了提高循環(huán)水的處理效率，在循環(huán)水處理工藝中設(shè)置渦流塔進(jìn)行澄清，使用一年后證明，本方法明顯解決了冷卻塔在填料時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)堵塞的問題，通過(guò)渦流塔的使用，降低了水煤氣的溫度，提高了循環(huán)水重復(fù)的利用。其具體流程如下：

熱水從洗氣、造氣塔下流到平流的沉淀池中，在此處沉淀許多煤灰物質(zhì)，隨后使用熱水泵把沉淀池內(nèi)的熱水和絮凝劑輸送于旋渦沉降池里，在此進(jìn)行分離細(xì)小污水灰塵，將分離后的清水送入冷卻塔內(nèi)已被重復(fù)使用，在處理的全過(guò)程中，沒有污水的排出。

3.2.2 循環(huán)水中硫含量控制

其控制措施包括兩項(xiàng)：

1) 吹脫曝氣水脫硫化氫，隨后使用相應(yīng)方法對(duì)吹脫氣進(jìn)行處理、硫磺回收等，本方法不用添加很多的火堿進(jìn)行調(diào)解循環(huán)水的酸堿程度，從而防止鹽量加大，防止了腐蝕設(shè)備的問題，延長(zhǎng)了設(shè)備的運(yùn)營(yíng)期限，不會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染，但成本略有增加。

2)減少硫氫吸收，進(jìn)行pH值的調(diào)節(jié)。如向循環(huán)水中加入石灰或者燒堿，火堿能夠反應(yīng)生成部分硫化物質(zhì)，使循環(huán)水鹽分增加，部分的硫化氫將排入大氣。加入石灰不會(huì)出現(xiàn)鹽類堆積，但會(huì)出現(xiàn)循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)垢現(xiàn)象。洗滌水在入口的溫度較高，所以，要使用石灰對(duì)洗滌水調(diào)節(jié)pH值，通過(guò)不斷加入石灰達(dá)到循環(huán)水調(diào)節(jié)pH值的目的[6]。

3.3 合成器的冷卻器出現(xiàn)積炭解決的技術(shù)

其解決技術(shù)主要如下：

1) 對(duì)吹灰器進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑欤?/p>

2) 對(duì)敲擊器頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

在煤炭氣化生產(chǎn)工藝中，出現(xiàn)積灰主要散布于吹灰器，因此，必須對(duì)吹灰器結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的改造。在半圓管道增設(shè)小孔，可以對(duì)其表面上松散灰塵進(jìn)行有效吹除。另外，震動(dòng)進(jìn)行除灰中，敲擊震動(dòng)的頻率和除灰的效果關(guān)系密切，適當(dāng)調(diào)整振動(dòng)頻率可提高除灰的效果[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

煤炭氣化生產(chǎn)工藝減排節(jié)能的問題與企業(yè)能夠可持續(xù)性的發(fā)展密不可分，在煤炭氣化生產(chǎn)工藝方面存在很多減排節(jié)能技術(shù)，如：循環(huán)水洗滌處理的技術(shù)、火炬介質(zhì)板燒技術(shù)、冷卻器合成器減少積灰技術(shù)，這幾種技術(shù)在長(zhǎng)期實(shí)際應(yīng)用中證明，它們能夠在一定程度上解決減排節(jié)能的問題，達(dá)到了煤炭氣化生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生物循環(huán)的利用，提高了生產(chǎn)工藝中的除灰率，降低了污水排放。