煤氣化工藝節(jié)能減排技術(shù)及應(yīng)用探析

邵喜春 侯國梅

摘要∶在社會經(jīng)濟運行中，煤氣化工業(yè)作為重要的能源供應(yīng)方，得到了較為快速的發(fā)展。基于煤氣化工業(yè)生產(chǎn)中普遍存在溫室氣體排放及化工污染 物堆積等突出問題，新時期如何在節(jié)能減排總體思路下提高煤氣化工業(yè)能源利用率，事關(guān)行業(yè)的高效持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞∶煤氣化工藝：節(jié)能減排技術(shù)：應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中利用煤炭氣化工藝技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟運作的過程中，需要對自身工業(yè)技術(shù)進(jìn)行升級，以新的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)方式實現(xiàn)工業(yè)節(jié)能、減排的生產(chǎn)要求，并有效減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣物質(zhì)，完善現(xiàn)代化煤炭氣化生產(chǎn)在使用工藝技術(shù)上的環(huán)境友好能力。在現(xiàn)代煤炭氣化生產(chǎn)工藝中，采取減排節(jié)能技術(shù)能夠幫助相關(guān)企業(yè)優(yōu)化自身的資源配置，達(dá)到減少能源浪費的生產(chǎn)目的。

1煤炭氣化的工藝所面臨的減排節(jié)能的問題

通過對煤炭氣化生產(chǎn)工藝的研究發(fā)現(xiàn)，煤炭氣化設(shè)備在設(shè)計過程中就 存在問題，為了降低生產(chǎn)成本通常會出現(xiàn)廢水處理的能力不足，無法滿足 實際環(huán)保的需要，在設(shè)備投人生產(chǎn)后，其設(shè)備穩(wěn)定性很差不斷出現(xiàn)各種問 題。因為原設(shè)計廢水處理能力相對很低，在煤炭氣化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生過多 的污水、廢水不能妥善、迅速處理，最終導(dǎo)致廢水排放無法達(dá)到環(huán)保要求。 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 渣時渣水造成的，通過研究實驗固相的含量達(dá)到2%左右，如果控制不好固相能夠達(dá)到10%左右。除渣過程中生成的灰水碳酸離子、二價的鎂離子、二價的鈣離子等會進(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堵塞煤氣管線，產(chǎn)生 的垢也會對管道、閥門產(chǎn)生磨損，會影響水處理的效果，隨著煤炭氣化工 作的不斷進(jìn)行，會有許多的污水被排放出去，排放的污水會對環(huán)境造成污染 [1]。

2煤氣化工藝中主要的節(jié)能減排技術(shù)

2.1煤氣化 C02節(jié)能減排技術(shù)

2.1.1煤氣化 C02儲存技術(shù)

該技術(shù)形式近些年來得到重視和應(yīng)用，技術(shù)應(yīng)用范疇主要集中在地質(zhì) 構(gòu)造條件及環(huán)境無法對煤氣化開采作業(yè)提供經(jīng)濟實用性，或者開采過程伴 有不確定性因素等環(huán)節(jié)。例如，經(jīng)年開采使用的油氣田，儲油及出油量大幅縮減、煤層富集深度較大，存在無法開采的咸水層或采煤層等，可考慮采用 C02儲存技術(shù)。如前所述，煤氣化工藝環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的 C02，這些C02如直接排出，會對空氣環(huán)境造成過大的分解壓力，甚至直接帶來大氣污染問題。為此，借助 C02儲存技術(shù)，可以將一定數(shù)量的C02進(jìn)行存儲，如將其在海底儲存，海水中如含有一定量的金屬物質(zhì)，可以與海底儲存的C02進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鹽沉淀，如此可以大大降低 C02的排放量。 而從煤氣化工業(yè)實踐看，在開采條件不佳的煤層中將 C02注人，能夠顯著提高煤氣化的回采率，同步提高煤油的產(chǎn)出率。需要注意的是，在采用C02儲存技術(shù)時，應(yīng)根據(jù)煤氣化工藝施工區(qū)域的具體情況而定，如煤氣化開采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造不穩(wěn)定，存在變動風(fēng)險，如出現(xiàn)C02逃逸，會對大氣環(huán)境造成進(jìn)一步破壞，引起大氣溫室效應(yīng)。因為C02儲存區(qū)域一般會演變?yōu)樗嵝原h(huán)境，在該環(huán)境中如地下水中摻雜了重金屬物質(zhì)及 C02，會給地下水帶來污染。針對以上隱患，應(yīng)具體問題具體分析，避免C02儲存技術(shù)的濫用[2]。

2.1.2煤氣化 C02循環(huán)利用技術(shù)

第一，液態(tài) C02煤漿提取技術(shù)。該技術(shù)主要是按照一定的配比來配制粉煤及水，配比標(biāo)準(zhǔn)為3：2，在提取及制造焦煤等能源時，將部分水用液態(tài)的 C02加以替代，進(jìn)而使煤氣化爐能夠生成二次反應(yīng)，藉此使焦煤能夠充分燃燒，提高煤的應(yīng)用效率。第二，液態(tài) C02固化技術(shù)。這一技術(shù)工藝過程可以實現(xiàn) C02向干冰等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而使煤氣化能源的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步擴展。例如，在工業(yè)模具的清洗上，在消防器材的生產(chǎn)上，在生活美容上，在舞臺效果的呈現(xiàn)上，都能夠廣泛應(yīng)用。第三，C02臨界及超臨界萃取技術(shù)。該技術(shù)形式優(yōu)點眾多，能夠?qū)γ簹饣^程中產(chǎn)生的 C02進(jìn)行大量消耗，起到節(jié)能減排作用。此技術(shù)流程較為簡便，不具復(fù)雜性，借助萃取劑可以極大提高萃取的效率，同時還具備分離回收便捷的長處，外加上煤氣化態(tài) C02在化學(xué)性能表現(xiàn)上較為安全穩(wěn)定，不失為提高煤氣化工藝節(jié)能減排效果的可靠技術(shù)手段 [3]。

2.2循環(huán)洗滌水處理的技術(shù)

現(xiàn)代化工業(yè)煤炭氣化生產(chǎn)工藝使用的主要原料是煤炭，大部分煤炭中都是含有固體硫。針對這種情況，需引人循環(huán)洗滌水技術(shù)對反應(yīng)的煤進(jìn)行凈化處理后才能投人生產(chǎn)使用，這一步驟的有效實現(xiàn)依賴于現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段。

2.2.1循環(huán)水中懸浮物控制

在首次對反應(yīng)體系中的循環(huán)水進(jìn)行處理時，第一步要向反應(yīng)體系內(nèi)加人火堿，使發(fā)生充分的中和反應(yīng)，將鹽分控制在130kg/m3左右。處理后的循環(huán)水具有很強的腐蝕性，這導(dǎo)致了操作危險性。因此，本文提出一項 新技術(shù)以處理這一難題。即引人陰離子聚丙烯絮凝劑，加人廢棄循環(huán)水中進(jìn)行循環(huán)水凈化處理。經(jīng)實踐生產(chǎn)與嚴(yán)格監(jiān)測分析后，整個生產(chǎn)工藝沒有任何對外排放的污水 [4]。

2.2.2循環(huán)水中硫含量控制

第一，先對氣水中的脫硫化氫進(jìn)行吹曝處理，再引人相匹配的處理體 系進(jìn)行再處理，重點還需注重硫磺的回收問題。本方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)在，無需利用火堿對循環(huán)水的酸堿度進(jìn)行調(diào)節(jié)，很大程度上防止鹽過量的后果 出現(xiàn)，還可以有效預(yù)防設(shè)備內(nèi)部腐蝕的問題，提高設(shè)備使用率。這一方法 可以保證不對大氣環(huán)境產(chǎn)生污染。但在實際生產(chǎn)過程中，成本的投人略有 增長。第二，減少硫氫組分的吸收步驟，借助 pH 監(jiān)測調(diào)節(jié)。假如往循環(huán)水體系中加人燒堿或石灰一類堿性物質(zhì)，化學(xué)試劑能夠通過自身特征反應(yīng) 生成硫化物，造成循環(huán)水中的鹽分占比增加，致使反應(yīng)體系中產(chǎn)生的部分 硫化氫未處理完全就被排人大氣環(huán)境中 [1]。

2.3改善煤的熱解

改善煤的熱解是煤氣化工藝節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用的有效措施。這種措施改善了煤氣化工藝分離出來的分子情況，讓煤氣化工藝熱解后的大中小分 子在節(jié)能減排技術(shù)下有更好的去向，減少煤氣化工藝?yán)鵁o法處理的情況。 例如，煤氣化工藝熱解的時候容易產(chǎn)生焦油，焦油的分子大小雖然處于中 等情況，但直接排放到環(huán)境中對土壤的直接危害是嚴(yán)重的，而且焦油的吸 熱能力非常強，又容易遇冷凝固，一旦推擠很長時間都無法化解。這種情 況就可以利用節(jié)能減排技術(shù)，將形成的焦油進(jìn)行回收，在封閉的裝置中做 好降解處理，讓其發(fā)生化學(xué)或者物理反應(yīng)，形成工業(yè)上需要的物質(zhì)或者降 解后直接投放到垃圾處理處 [2]。

3結(jié)束語

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) 在長期實際應(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。

參考文獻(xiàn)

[1]姜國良. 焦?fàn)t煤氣凈化工藝改進(jìn)分析[J].中國化工貿(mào)易，2019，（28）：96.

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[3]梁敬會，王璇.淺析煤氣化工藝節(jié)能減排技術(shù)及應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2019，43（8）：8.

[4]魏樹龍. 煤氣化工藝節(jié)能減排技術(shù)綜述[J]. 化工設(shè)計通訊，2020（3）：24_25.