煤制天然氣項目的環(huán)保建設(shè)

徐西征 徐 彤

1.伊犁新天煤化工有限公司 新疆伊寧 835000；2.煤炭科學(xué)研究總院 北京 100013；3.中煤科工清潔能源公司 北京 100013

伊犁新天煤化工有限公司（以下簡稱新天煤化工）年產(chǎn)20 億m3煤制天然氣項目是國家“十三五”煤炭深加工示范項目，項目總投資185 億元，位于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州伊寧市，距原料煤供應(yīng)地伊犁四礦3.5km，距伊犁河水源地21km，距產(chǎn)品輸送地西氣東輸煤制氣支線伊寧首站11km。新天煤化工產(chǎn)業(yè)園占地面積5.7 km2，煤制氣項目總占地4352 畝，其中廠區(qū)占地3082 畝，廠外工程占地1270 畝。項目年產(chǎn)天然氣20.4 億m3，副產(chǎn)重芳烴10 萬t、多元烴8.4t、輕烴3.11 萬t、混合酚2.5 萬t、硫銨化肥7.1 萬t。

該項目是國內(nèi)首次建設(shè)的年產(chǎn)20 億m3煤制天然氣項目。項目于2009 年6 月30 日奠基，2010—2015 年為項目建設(shè)期，2015 年7 月基本達到中交條件，2016—2018 年為新增環(huán)保項目建設(shè)期。2017 年6 月試生產(chǎn)，2017 年10 月雙系列滿負荷穩(wěn)定試運行。由于投資大，建設(shè)時間長，建設(shè)過程中國家審批機制經(jīng)歷了重大變革，環(huán)保標準大幅度提高，給項目建設(shè)提出了各種挑戰(zhàn)。在新天煤化工全體干部員工共同努力下，項目砥礪奮進、攻堅克難，生產(chǎn)不斷邁上新臺階。同時，該項目在設(shè)計、建設(shè)和運行方面取得了寶貴的經(jīng)驗，培養(yǎng)了人才，出色地完成了煤炭深加工示范任務(wù)，尤其是在環(huán)保建設(shè)方面，為今后的大型煤制天然氣項目提供了有益的借鑒。

1 專注環(huán)保嚴格要求

新天煤化工積極響應(yīng)國家號召，高度重視環(huán)保工作，建立健全了公司的環(huán)境保護管理機構(gòu)和程序，對水、氣、固廢的排放不斷進行改進，環(huán)保設(shè)施投入達到27 億多人民幣。

1.1 環(huán)境保護管理組織機構(gòu)

公司的環(huán)境保護工作由分管安全的副總經(jīng)理和總工程師規(guī)劃布署，職能由安全環(huán)保部組織。安全環(huán)保部配備環(huán)境保護分管副主任1 人，專業(yè)管理人員3 人。各車間及職能部門配備兼職環(huán)保網(wǎng)絡(luò)員，落實具體環(huán)保工作。

1.2 環(huán)境保護管理程序與規(guī)定

公司安全環(huán)保部組織編制了《環(huán)境保護檢查管理規(guī)定》、《環(huán)境保護統(tǒng)計管理制度》、《危險廢物管理規(guī)定環(huán)保稅繳納及環(huán)境保護專項資金申請管理規(guī)定》、《“三廢”及噪聲排放、處置管理規(guī)定》等環(huán)境保護管理規(guī)定。

安全環(huán)保部負責組織全員環(huán)保培訓(xùn)，并對部門車間專兼職環(huán)保人員、環(huán)保設(shè)備設(shè)施操作人員進行考試測評。在系統(tǒng)調(diào)試、試車期間，對環(huán)保設(shè)備設(shè)施進行性能檢測，實現(xiàn)廢氣收集處置，凈化、煤氣水、污水等處釋放氣集中收集處置；廢液集中處置，生產(chǎn)廢水經(jīng)除油、脫酸、脫氨、脫酚后送污水處理，合格后送回用系統(tǒng)，實現(xiàn)了廢水零排放；危廢收集處置，產(chǎn)生的固體廢物主要為焦油焦粉、生化污泥，均送往熱電煤粉鍋爐摻燒，實現(xiàn)了有機危廢的無害化處置。

1.3 主要措施

（1）嚴格按照環(huán)評和批復(fù)進行項目建設(shè)，對重大變動及時審批環(huán)評變更，嚴格遵守環(huán)保設(shè)施“三同時”。

（2）提高各項污染物治理措施環(huán)保標準，并預(yù)留標準提高的措施。

（3）重視全廠異味氣體的處理。煤制天然氣工廠的異味氣體來源主要是各儲罐呼吸氣、裝車氣、廢水處理廢氣、煤焦油及焦油煤粉、低溫甲醇洗排放氣等廢氣。異味氣體對廠區(qū)和周邊環(huán)境影響較大，但長期以來一直沒有引起業(yè)內(nèi)足夠的重視。新天煤化工項目在設(shè)計階段便根據(jù)廢氣成分統(tǒng)籌考慮，進行分質(zhì)處理。例如，廢水生化處理加蓋收集的臭氣過去通常采用生物除臭、吸附和光催化處理，但處理效率低，效果有限，難以保證達標排放。新天煤化工項目對此采用了蓄熱氧化方式處理，處理效果較好；再例如，含氧廢氣包括油氣回收廢氣、全廠呼吸氣等廢氣[2]，在本項目中如果與鍋爐距離合適，都作為鍋爐二次風(fēng)進鍋爐協(xié)同處理。

（4）有機固體廢物實施無害化處理。在本項目中，含塵焦油普遍采用三相分離離心機進行處理，分離后的固體焦油煤粉進入鍋爐摻燒；對于廢水生化處理污泥，經(jīng)過壓濾、干化減量脫除水分，將得到的干化污泥直接送入熱電鍋爐與燃料煤摻燒，或與粉煤成型做成型煤，返回氣化爐氣化。事實證明，這些處理方法行之有效，從技術(shù)角度看也是較為合理的處理方式，但需要注意的是，這些方法需要在環(huán)評階段進行評價。另外，本項目還配套建設(shè)了一般固廢綜合利用和危險廢物處置設(shè)施，減少固體廢物外排。

（5）控制在線監(jiān)測的大氣污染物排放指標。在線監(jiān)測的大氣污染物排放指標按照排放的小時均值來控制，指標多，數(shù)量多，環(huán)保設(shè)施設(shè)計標準高，監(jiān)管嚴。本項目充分考慮了環(huán)保設(shè)施的設(shè)計裕量，以應(yīng)對煤質(zhì)條件變化、負荷調(diào)整和操作的變化帶來的影響，確保氣體污染物達標排放。

（6）污水零排放。以固定床氣化為龍頭的煤制天然氣項目污水量大，成分復(fù)雜，污水處理和回用難度很大。要達到污水零排放，其中的生化處理、深度處理、濃鹽水結(jié)晶、結(jié)晶鹽綜合利用都需要高度重視，要留有足夠的負荷調(diào)節(jié)能力。

（7）固定床氣化低溫甲醇洗排放廢氣的問題。固定床氣化低溫甲醇洗排放的廢氣直接排放難以達到現(xiàn)行的石油和化學(xué)工業(yè)污染物排放標準，廢氣的處理要充分考慮性質(zhì)和成分，蓄熱氧化是可行的低溫甲醇洗廢氣揮發(fā)性有機物（VOCs）處理措施。

（8）防滲工程。近年來石油化工工程防滲設(shè)計標準和規(guī)范不斷完善，要求不斷提高。防滲措施主要在工程建設(shè)階段進行，且大都屬于隱蔽工程，后期整改難度很大。因此，在工程設(shè)計和建設(shè)過程中要高度重視防滲設(shè)施設(shè)計和施工，避免出現(xiàn)返工整改。

2 更高要求下的環(huán)保建設(shè)

2.1 兩次環(huán)評對比

伊犁新天煤化工項目經(jīng)過了自治區(qū)和國家了兩次環(huán)評。第一次于2009 年12 獲得了自治區(qū)環(huán)保廳環(huán)評批復(fù)，第二次是2016 年通過了原環(huán)保部環(huán)評審批。兩次環(huán)評審批依據(jù)的標準、污染物排放變化、環(huán)保投資變化情況見表1。

表1 2009 年環(huán)評報告與2016 年環(huán)評報告標準變化

2009 年環(huán)評與本次環(huán)評實施新標準后，減少污染物排放對比見表2。

表2 2009 年環(huán)評與2016 年環(huán)評實施新標準后減少污染物排放對比

本項目新增環(huán)保設(shè)施及投資見表3。

表3 項目新增環(huán)保設(shè)施及投資情況 萬元

2.2 改進方法

新增了部分環(huán)保處理設(shè)施，包括危廢填埋場、剛性廢水暫存池、蓄熱氧化、超低排放、生化池加蓋、油氣回收和污泥干化等，增加投資超過10 億元。

（1）完善了三級風(fēng)險防控系統(tǒng)和應(yīng)急防范、處置措施，預(yù)案采取充分預(yù)防和控制措施。

（2）項目建設(shè)與可研期間的設(shè)計相比增加環(huán)保設(shè)施20 多項，主要包括：熱電鍋爐煙氣超低排放裝置、煤氣凈化廢氣處理的蓄熱式熱氧化處理設(shè)施、罐區(qū)和裝卸系統(tǒng)油氣回收設(shè)施、濃鹽水結(jié)晶裝置、污水處理站惡臭氣體密閉收集裝置、地下水監(jiān)測設(shè)施、CO2在線監(jiān)測設(shè)施、21 萬m3剛性廢水暫存池、四個末端事故水池、污泥干化項目、廢氣在線監(jiān)測設(shè)備、燒氨火炬、酸性氣入鍋爐摻燒裝置等。

（3）除催化劑外，項目初期沒有涉及危廢物質(zhì)及處置情況。實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生結(jié)晶雜鹽、生化污泥等，生態(tài)環(huán)境管理部門均要求按照危險廢物管理。為填埋結(jié)晶鹽等危險廢物，企業(yè)按照《危險廢物填埋污染控制標準》，建設(shè)了危險廢物填埋場。

（4）國家的污染物排放標準大幅度提高，如可研設(shè)計熱電執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223- 2003）中的III 時段標準，即SO2排放濃度為400mg/ Nm3，擬推薦采用爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫工藝，脫硫劑采用生石灰；煙塵濃度控制在50mg/ Nm3內(nèi)，氮氧化物沒有要求。但后期環(huán)評要求執(zhí)行火電廠超低排放標準，即氮氧化物50mg/ Nm3、SO235mg/ Nm3、煙塵5mg/ Nm3。

（5）硫回收可研設(shè)計SO2排放執(zhí)行850mg/ Nm3標準。實際建設(shè)中，取消了硫回收排放口，改為酸性氣入鍋爐摻燒，并入熱電超低排放脫硫處理，執(zhí)行SO235mg/ Nm3標準。

（6）建設(shè)中取消了蒸發(fā)塘設(shè)計，增加了園區(qū)事故風(fēng)險防控池。

（7）后期補充了廢水不外排的可行性和可靠性論證。

3 經(jīng)驗與建議

煤制天然氣是我國天然氣供應(yīng)的有益補充，作為我國重要的戰(zhàn)略能源儲備技術(shù)之一，既可以增加天然氣供給，又可以實現(xiàn)煤炭高效清潔利用、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)實現(xiàn)產(chǎn)品增值、平抑進口氣價格，確保能源安全。并且煤制天然氣工藝流程短，技術(shù)成熟，相比于煤制油，煤制天然氣的技術(shù)路線較短，轉(zhuǎn)化效率水平較高、單位熱值耗水率較低，具有高效節(jié)能等優(yōu)勢。就目前而言，全球已投產(chǎn)的工業(yè)級煤制天然氣裝置并不多，我國的規(guī)劃產(chǎn)能列世界之最。當前階段煤制氣項目建設(shè)要積極爭取國家宏觀政策扶植，爭取地方政策支持；重視煤質(zhì)分析評價，選擇適當?shù)臍饣に?，做好設(shè)備選型；重視環(huán)保管理和環(huán)保設(shè)施的建設(shè)；重視人才的引進和培養(yǎng)；合理安排建設(shè)工期。同時，在關(guān)鍵領(lǐng)域和重點技術(shù)方面還需要進一步深入研究。

就煤制天然氣示范項目而言，現(xiàn)階段的任務(wù)主要集中在以下幾個方面：一是煤炭氣化工藝采用組合氣化，解決大規(guī)模采煤之后的塊煤和粉煤平衡的問題；二是廢水高效處理和廢水回用，解決廢水近零排放的問題；三是濃鹽水分鹽結(jié)晶和結(jié)晶鹽綜合利用，解決結(jié)晶鹽的去向問題；四是探討固體廢物和危險廢物綜合處理技術(shù)，減少外排的固體廢物和危險廢物的產(chǎn)生量。

同時，要關(guān)注煤制天然氣的主要副產(chǎn)品煤焦油的管理問題。長期以來，煤焦油一直按照危險化學(xué)品進行管理，但2016 年以來煤焦油被要求按照危險廢物管理，價格大幅度下降，未能體現(xiàn)其應(yīng)有的價值，給環(huán)境保護部門和煤制氣企業(yè)帶來了很大的工作量，也影響了煤制天然氣行業(yè)的健康發(fā)展。目前全國有高溫焦油和中低溫煤焦油2600 萬t 左右，約占石油消費量的5%，是我國石油供應(yīng)的有益補充，建議國家給予現(xiàn)代煤化工生產(chǎn)的煤焦油危險廢物管理全過程豁免。