為我國煤化工產(chǎn)業(yè)增加源動(dòng)力

何國鋒 柳金秋

煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

自19世紀(jì)中葉，德國開發(fā)煤氣發(fā)生爐至今，煤氣化技術(shù)已有170余年歷史，隨著科技的進(jìn)步，煤氣化共形成了固定（移動(dòng)）床、流化床和氣流床三種技術(shù)流派，國內(nèi)煤氣化技術(shù)的研究和開發(fā)始于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷70余年的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，我國的煤化工產(chǎn)業(yè)已處于國際領(lǐng)先水平。我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了必須大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。煤氣化技術(shù)作為現(xiàn)代煤化工發(fā)展的龍頭，決定了煤化工的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和能源轉(zhuǎn)化效率。

水煤漿作為煤氣化和現(xiàn)代煤化工主要原料，占全國化工用煤總量的70%以上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國煤化工企業(yè)以水煤漿為原料的GE、四噴嘴等氣化爐共計(jì)300余臺(tái)，年消耗水煤漿量達(dá)到1.5億噸以上，主要用于生產(chǎn)合成氣（CO+H2），進(jìn)一步合成尿素、甲醇、烯烴、油品及天然氣等清潔的煤化工產(chǎn)品。隨著內(nèi)蒙、新疆等地區(qū)煤制油、煤制天然氣等大型煤化工項(xiàng)目的投產(chǎn)，未來5年，氣化水煤漿用量可突破4億噸以上。

公司簡介

中煤科工清潔能源股份有限公司是中國煤炭科工集團(tuán)有限公司為發(fā)展和壯大集團(tuán)公司清潔能源、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)而成立的股份制有限公司，主要以合同能源管理、合同環(huán)境服務(wù)、BOT、BOO等模式開展清潔能源和節(jié)能環(huán)保業(yè)務(wù)。目前的主要業(yè)務(wù)包括煤基清潔熱力供應(yīng)、煤基清潔能源供應(yīng)、煤基化工清潔原料供應(yīng)和煤化工工業(yè)園區(qū)節(jié)能環(huán)保改造等，其中集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目與水煤漿提濃項(xiàng)目是公司的兩大核心業(yè)務(wù)。

技術(shù)背景

我國低階煤具有儲(chǔ)量大，且具有反應(yīng)活性好、灰熔點(diǎn)適中的顯著特點(diǎn)，是水煤漿氣化采用的主要原料。尤其是在大型煤化工項(xiàng)目聚集的新疆、寧夏、陜蒙地區(qū)，氣化水煤漿制漿原料多以長焰煤、弱粘煤、不粘煤、老年褐煤為主，存在內(nèi)水高（5～15%）、可磨指數(shù)高（60～120）、含氧官能團(tuán)多及孔隙發(fā)達(dá)等問題，以其為原料采用常規(guī)棒磨機(jī)制漿水煤漿濃度普遍偏低。較低的煤漿濃度會(huì)導(dǎo)致水煤漿氣化比煤耗、比氧耗偏高，氣化效率偏低造成極大的能源和資源浪費(fèi)。因此，開發(fā)低階煤高濃度水煤漿制備技術(shù)，提高低階煤水煤漿成漿濃度，是眾多煤化工企業(yè)普遍存在的迫切需求。

煤化工企業(yè)在生產(chǎn)階段會(huì)產(chǎn)生大量化工廢水，化工廢水處理過程中產(chǎn)生的無機(jī)物沉渣、生化處理剩余污泥等統(tǒng)稱為化工污泥，由于污泥成分復(fù)雜，含有較多有毒物質(zhì)，已被國家列為危險(xiǎn)廢棄物。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年，我國化工污泥超過120萬噸，且數(shù)量呈逐年增加趨勢，現(xiàn)階段對(duì)化工污泥的處理研究主要包括脫水、干化、流化床摻燒和與煤協(xié)同制漿后氣化等。但由于污泥持水性強(qiáng)、絮狀體難離散和絮凝劑難降解，污泥干化能耗大且容易造成環(huán)境污染，污泥直接摻混煤制備水煤漿存在制漿濃度低（≤60%）、污泥摻混量低（≤5%）的問題。

三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿協(xié)同化工污泥處理成套技術(shù)

針對(duì)氣化水煤漿濃度低以及化工園區(qū)污泥處置困難的問題，我公司開發(fā)了三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿協(xié)同化工污泥處理成套技術(shù)與裝備，經(jīng)鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，以目前實(shí)施效果來推算，當(dāng)技術(shù)推廣覆蓋本領(lǐng)域50%，即干煤量為0.75億噸/年時(shí)，污泥中的有機(jī)質(zhì)再生利用9.50萬噸/年，折合標(biāo)煤為2.14萬噸/年，危廢污泥（含水88.5%）減排144.93萬噸/年，減排污泥水316.67萬噸/年；三峰級(jí)配提濃制漿技術(shù)可節(jié)約原煤和空分氧氣共計(jì)標(biāo)煤525.92萬噸/年，節(jié)約水資源975萬噸/年，減排CO2為391.33萬噸/年。

典型應(yīng)用案例

中煤陜西榆林能源化工有限公司年使用煤漿450萬噸，使用三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿技術(shù)和煤化工污泥與煤協(xié)同制漿技術(shù)后，全年煤漿濃度平均提高4.1個(gè)百分點(diǎn)，最高可達(dá)6個(gè)百分點(diǎn)，共循環(huán)利用污泥水11.4萬噸/年，污泥中的有機(jī)質(zhì)再生利用0.34萬噸/年，折合標(biāo)煤0.03萬噸/年，危廢污泥（含水88.5%）減排5.22萬噸/年，提濃技術(shù)節(jié)約標(biāo)煤11.17萬噸/年，節(jié)約水資源19.08萬噸/年，減排CO2共14.09萬噸/年。用戶新增利潤22854.6萬元/年。

中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司年使用煤漿150萬噸，使用三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿技術(shù)改造后煤漿濃度提高3.6個(gè)百分點(diǎn)，甲醇增產(chǎn)5萬噸/年，CO增產(chǎn)4萬噸/年”。節(jié)約標(biāo)煤6.36萬噸/年，節(jié)約水資源11.70萬噸/年，減排CO2共4.70萬噸/年。用戶新增利潤8900.3萬元/年。

獎(jiǎng)勵(lì)與支持

2017年“首臺(tái)套超大型高效節(jié)能分形研磨制漿專用設(shè)備研制與工業(yè)示范”被評(píng)為政府采購中關(guān)村新技術(shù)新產(chǎn)品—2017年度首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備示范項(xiàng)目；

2018年“三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國煤炭科工集團(tuán)科技成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；

2018年“三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；

2019年“三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國煤炭科工集團(tuán)科技成果轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)三等獎(jiǎng)；

2019年“化工污泥資源化急速利用項(xiàng)目”獲中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽創(chuàng)新類三等獎(jiǎng)；

2020年“氣化煤漿?？靥釢庀盗屑夹g(shù)與裝備研究及工業(yè)化”獲中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)；圖4

2021年“一種制備氣化水煤漿的方法”獲得第二十二屆專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)；

2020年“首臺(tái)套超大型高效節(jié)能分形研磨制漿設(shè)備研制與示范”獲中關(guān)村首臺(tái)（套）、首購產(chǎn)品示范應(yīng)用政府資金支持；

2021年“三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”被工信部列入石化化工行業(yè)鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄；

2021年“三峰級(jí)配制備高濃度水煤漿及協(xié)同污泥制備污泥煤漿成套技術(shù)”應(yīng)用工程獲得中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新工程環(huán)保性第三方審核與信息披露。