水煤浆气化炉掺烧处理废润滑油的可行性研究

段付岗

（陕西煤化能源有限公司，陕西长武 713600）

0 引 言

所谓废润滑油，一是指润滑油在使用过程中混入了其他杂质，如水分、灰尘、其他杂油和机件磨损产生的金属粉末等，导致润滑油颜色变黑、粘度增大，其主要成分为基础油、添加剂、水分、杂质等；二是指润滑油逐渐变质，生成了有机酸、胶质和沥青状等物质，即其主要成分变为了有机酸、胶质和沥青状物质等。废润滑油再生技术比较成熟，多采用沉降、蒸馏、酸洗、碱洗、过滤等方法除去润滑油中的杂质使之得以回收利用，但其再生工艺复杂，纯度不易控制，产品质量难以达到成品润滑油的标准。

根据环境保护部2016年颁发的 《国家危险废物名录》，废润滑油属于危险废物，分类号为HW08。依据 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，废润滑油必须进行无害化处理，并办理 《危险废物经营许可证》。其中，采取焚烧处理时必须严格执行 《危险废物焚烧污染控制标准》 （GB18484—2001），严禁无序排放和随意买卖，须交由有资质的废油处理企业来处置。

而采用水煤浆加压气化技术的气化炉，单炉生产能力较大 （目前国内在役大型水煤浆气化炉单炉投煤量一般在1000～3000t／d），对原料煤适应性较广，气煤、烟煤、次烟煤、无烟煤、高硫煤及低灰熔点的劣质煤、石油焦等均可用作原料，目前其工业装置的气化压力为2.5～8.5 MPa，已实现高负荷、长周期、稳定运行。另外，采用水煤浆加压气化技术的煤气化系统热利用形式，一种是废热锅炉型，可回收煤气中的显热副产高压蒸汽；另一种是水激冷型，可制得水气比高达1.4的合成气，适用于生产氢气、合成氨、甲醇和乙二醇等化工产品。因此，从水煤浆气化炉本身的特点和煤气化系统的配置来看，利用其掺烧处理废润滑油是可行的。以下对水煤浆气化炉掺烧处理废润滑油的可行性进行分析，并提出相应的回收利用方案。

1 可行性分析

（1）无论是混入了杂质还是变质的废润滑油，其主要成分为碳氢化合物，而煤炭中的主要成分也是碳氢化合物，且废润滑油和煤炭燃烧后的气体成分大同小异，这些共同点是将废润滑油进行掺烧处理的前提。

（2）无论是煤气化还是油气化，目前均在工业生产中得到广泛应用，且在气化炉中掺烧油类物质 （包括柴油、机油等）同样也已实现了工业化，废润滑油通过掺烧处理，将其中大量的油质类物质 （如基础油、其他杂油、有机酸、胶质、沥青等）转化为水煤气，并进一步生产液氨、甲醇、乙二醇和氢气等产品，可使废润滑油得到回收利用，达到变废为宝、节约煤资源的目的，符合低碳环保、循环经济、可持续发展战略要求。

（3）利用技术上已经成熟的气化炉处理废润滑油，至少可节约1台关键设备——焚烧炉，仅需投入约1万元 （废润滑油掺烧配套设施费用）即可实现废润滑油的无害化处理。

（4）利用水煤浆气化装置处理废润滑油时，可将废润滑油直接加压后送入水煤浆气化炉内，也可定量加入水煤浆管道中随煤浆一起加入气化炉内，还可加入高压煤浆泵的进口管由高压煤浆泵加压送入气化炉，均不会影响气化炉的正常运行；掺烧废润滑油后，煤气化的产物 （合成气）——水煤气的主要成分仍是CO、H2（还包括CO2和水），气质不会发生变化，其中的无效杂质 （如灰尘、金属等）随气化渣排出，不会影响后工序的产品结构。

（5）水煤浆气化炉中掺烧废润滑油时，合成气均处于高温、高压、密闭的环境中，一般不存在泄漏和污染，且煤气化系统的硫回收、火炬、灰水和污水处理等环保设施一应俱全；水煤浆气化炉中掺烧废润滑油后，所产生的微量废油渣和气化渣混在一起，不属于危险废物，可按一般固体废物进行处置，处置手续和方法简单、可靠。即水煤浆气化炉掺烧废润滑油环保、经济，可回收利用燃烧气，可谓一举多得。

2 掺烧处理方案

2.1 废润滑油加入点的选择

在水煤浆气化炉内加入废润滑油时，其加入点的选择应慎重，因气化炉压力很高，难以直接加入，故应选择在系统的低压部位间接加入。一般不会选择直接加入气化炉或在气化炉入口的高压煤浆管道上加入，这是因为气化炉内和高压煤浆管道的压力一般均在5.9MPa以上，小流量计量泵的扬程很难达到。水煤浆气化炉掺烧废润滑油的加入点宜选择在高压煤浆泵入口管道上，因为高压煤浆泵入口管的压力小于0.2MPa，废润滑油容易加入，且可与煤浆在长达近100m的管道内进行充分混合，投资少，操作简便且安全可靠，有利于气化炉的正常运行。

2.2 废润滑油加入量的控制

水煤浆气化炉掺烧废润滑油时，加入废润滑油应采取少量、稳定、连续的方式，且最好和煤浆混合均匀，以减少或杜绝掺烧过程对气化炉运行工况的影响。废润滑油的加入量最好依据废润滑油的产生量进行控制，正常情况下控制在5～50L／h为宜，这样每年可消耗废润滑油32～320t，完全可满足一般企业全年所产生废润滑油的处理需要；以600kt／a煤制甲醇装置为例，废润滑油的最大添加量仅为原料煤量的0.0325%，不会对气化炉和下游系统的工况产生不良影响。

2.3 废润滑油掺烧处理方案

收集在容量为500L的油桶内的废润滑油经一级滤油器过滤后送入中间废润滑油储罐内，然后经二级管道过滤器 （滤油器）并经螺杆泵计量后小流量送入高压煤浆泵的入口管道，与大量的煤浆混合后，由高压煤浆泵送至水煤浆气化炉内 （温度1250℃、压力5.9MPa）焚烧处理。废润滑油管道和高压煤浆管道的接口处引入低压氮气进行吹扫，防止废润滑油管道被煤浆堵塞。废润滑油与煤浆在气化炉内焚烧后，所产生的合成气的主要成分为CO、H2，经变换、低温甲醇洗等工序处理后，成为合格的合成气，最终经合成塔转化为所需的煤化工产品如液氨、甲醇、乙二醇等。其中的有毒有害气体 （如H2S等）通过硫回收装置回收生产硫磺、硫酸等产品，无法回收的不凝性气体 （如CH4）则通过火炬燃烧转化为CO2和H2O排放。另外，废润滑油中的主要杂质铁、铝、钙、硅等，通过燃烧后转化为相应的氧化物，与气化炉煤渣的主要成分基本相同，不会对气化渣的处理产生影响。

2.4 设备选型

利用水煤浆气化炉掺烧废润滑油的关键设备为废润滑油泵，选用低扬程、小流量的螺杆计量油泵即可满足工艺要求，最好为一开一备；废润滑油储罐为普通碳钢材质，规格为φ2000mm×2000mm，有效容积6m3；废润滑油过滤器使用普通的管道滤油器 （又称吸油过滤器），管道规格DN25；滤油漏斗自制，加盖，内设一级过滤筛，滤网规格为40目。

3 掺烧控制要点

（1）煤浆粒度较大，掺烧废润滑油时本无需过滤，但为了防止油泥堵塞泵和管道，仍需采取两级过滤，并及时清理和更换一、二级滤油器的滤网，以防堵塞而影响废润滑油泵的正常运行；同时，掺烧废润滑油时应严格控制废润滑油的质量，重点是控制废润滑油的含水量不大于5%，以免降低煤浆浓度，影响气化效果。

（2）废润滑油储罐处应配足泡沫灭火器或干粉灭火器，张贴禁止烟火标识，切实做好防火和灭火预案；向废润滑油储罐添加完油品后，应及时在废油漏斗上加盖，以防污染。

（3）气化炉投运正常之后，方可开启废润滑油泵，废润滑油采取连续掺烧的方式，保持废润滑油泵24h不间断运行，禁止无故停运；气化炉停运之前，应先停运废润滑油泵。

（4）正常掺烧过程中，保持废润滑油泵出口压力和流量稳定，废润滑油泵出口压力应稍大于0.2MPa（高压煤浆泵入口管压力小于0.2 MPa），其出口流量可根据废润滑油产生量确定，过程中注意观察掺烧前后气化炉炉况的变化，根据需要及时调整油量和油压，并做好记录。

（5）低压氮气压力保持在0.45MPa，以便随时吹扫和疏通废润滑油管道，防止管道堵塞，且氮气吹扫应在高压煤浆泵停运之后和开启之前进行，以免影响高压煤浆泵的正常运行。

4 结 论

（1）水煤浆气化炉焚烧处理废润滑油，焚烧后产生的有毒有害气体，包括粗煤气和H2S等，均可变成液氨、甲醇和乙二醇等煤化工产品和副产品 （硫酸或硫磺），达到废润滑油变废为宝和资源化利用的目的。

（2）利用水煤浆气化炉掺烧处理废润滑油，投资1万元即可实现无害化处理，且燃烧后产生的油渣的主要成分和气化煤渣的成分基本相同，均可填埋处理，不存在环保风险。

（3）废润滑油掺烧量极其有限，不仅对水煤浆气化炉和下游系统工况不会产生任何不良影响，而且还对粗煤气质量和产量的提高有益。

综上，水煤浆气化炉掺烧处理废润滑油在技术经济上可行，上述掺烧方案可靠，完全可实现工业化应用，此举不失为无害化环保处理废润滑油的一条有效、便捷途径。