煤气化工艺节能减排技术及应用探析

（新疆天业（集团）汇合新材料有限公司，石河子市，832200） 杨志强

1 煤气化装置的节能环保概况

2012年国家工信部发布了《先进煤气化节能技术推广实施方案》，其中对推广相关先进技术提出了很多要求。同时，国家不断对煤化工生产原料进行结构性调整，也促进了技术发展，比如新型水煤浆气化、粉煤加压气化技术等。但到目前为止，我国在煤气化工艺的应用方面仍然处于起步阶段，有些煤气化工艺装置不达标，原料消耗量较高，并且排污量也高，在节能环保方面缺少深入的研究。

2 煤气化工艺面临的节能减排问题

通过研究可以发现，煤气化装置设计中存在着突出的问题，为减少成本费用，通常导致废水预处理能力不能满足既定要求，使得后期投产当中系统的稳定性较差，经常会发生设备故障，由于废水预处理系统原设计能力较低，煤气化当中形成的许多废水、污水无法被迅速、妥善地处理掉，导致排到环境中的废水不达标。不仅如此，煤气化装置初步水处理系统的装置存在固相含量高问题，主要是由于排渣系形成的渣水引起，研究指出，其中的固相含量大约为2%，要是不控制好煤管线，这一参数的数值甚至会达到10%。除渣系统中的二价钙离子、二价镁离子与灰水中的碳酸根离子会发生化学反应，最后得到碳酸钙、碳酸镁等沉淀物质，这些化学物质的形成容易使灰浆汽提塔结垢，使其被堵塞，还会对阀门、管道等造成磨损，影响到初步水处理系统发挥作用，随着生产的推进，就会有更多的污水产生并被就地排放，严重污染生态环境。另外，针对排渣系统、湿洗系统来水的偏碱性这一问题，煤气化生产中一般会采取中和的方法，在其中添加盐酸，然后，这种方式随之会导致管道面临着腐蚀、泄漏的风险，也会造成一定的环保隐患。

3 煤气化工节能减排技术现状

3.1 火炬系统伴烧介质的解决技术

具体来说，该介质的选择意义重大，关系着煤气化工艺能量的利用率。到现在为止，业界人士推出了相关技术，即尽可能地发挥装置系统自身的潜能，将一股CH3OH合成尾气从硫回收装置的液化气管线中引出，然后利用相应的管线将其输送到火炬燃料气系统。在装置启动过程中采用液化气进行点燃常明灯，当系统在常温条件下工作一段时间以后就采用弛放气点燃常明灯。该方法具优势显著，煤气化工艺当中的产物得到循环利用，降低了化工原材料的消耗，充分利用了有效能量，节能效果良好，妥善解决了火炬系统中的诸多问题。某煤化工企业在生产车间中引入了这个技术，经过一年的运行，为企业节省原料成本360万元。

3.2 煤气化洗涤循环水处理技术

在煤气化企业生产当中的主要原料就是煤，其中一般都含有硫元素，因此，洗涤循环水里面包含一定量的硫，需要工艺中选择科学合理的方法来处理硫化物与悬浮物。践中大多通过以下方法来完成：首先，加入烧碱进行中和反应，以此来增加循环水中的含盐量，使其化学腐蚀和电化学腐蚀性能有所提高，控制好悬浮物的沉降现象。然后，投入阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，利用它将其中的悬浮物除去。有关研究结果指出，这种絮凝剂的消耗量较少，同时所得效果也好，值得注意的是，各个公司的循环水水质存在一定的差异，因此，每家公司应在充分兼顾自身具体情况的基础上确定最佳絮凝剂，以降低排污量、减少经营成本。

3.2.1 循环水悬浮物的控制

对一期循环水的处理，先加入烧碱，发生中和反应以后使其中的含盐量处于130kg/m3附近，此时循环水的腐蚀性有所增强，很难将里面的悬浮物沉淀下来。所以，该企业不断加强对该课题的研究，采用新技术进行处理，利用气巴精化1011阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂来处理循环水，与传统的方法相比，可以高效地去除循环水中的悬浮物上，并且用量明显减少。

采用传统方法处理时，所遇到的问题比较多。为提高处理效果，该企业在循环水工艺中配置了微涡流塔板澄清器，投产一年以后发现，该方法能够明显改善冷却塔填料的堵塞问题，使半水煤气温度有所降低，实现了循环水的重复利用率。详细流程如下：从造气洗气塔下方流出的热水到达平流沉淀池，此处沉淀着很多煤灰，然后采用热水泵将其与絮凝剂均输送到微旋涡斜管沉降池，在这里分离含细小煤尘污水，把分离以后得到的清水流到凉水塔冷却，重复利用，全程中没有废水排出。该项目投资数额是200 万，投产之后出口水中悬浮物含量明显降低，冷却效果得到改善，且一次置换水用量大幅减少。

3.2.2 循环水硫化物含量的控制

包括2 个基本措施：第一，曝气吹脱洗涤水脱H2S，然后采取合理的方式处理吹脱气，回收硫磺，该措施不必添加许多碱来调节酸碱度，防止了盐量的增加，可长期运转，也避免了设备腐蚀现象，不会污染到大气，但是成本却有所增加。第二，对pH值进行调节，减少HS的吸收。例如，向其中添加烧碱或石灰，前者会产生一定的硫化物，使溶解盐含量逐渐增多，部分硫化氢排到大气中。而石灰的加入尽管不会导致盐类累积现象，但是却会造成系统结垢。在洗涤水入口处水温对偏高，因此应当利用石灰来调节洗涤水pH值，持续加入，实现对循环水pH值的调节。

3.3 合成气冷却器积灰问题的解决技术

某企业针对这一问题进行了大量研究，总结出以下2个处理措施：第一，适当改造吹灰器，第二，适当调整敲击器敲击频率。结果表明，煤气化工艺过程中，积灰基本上分布在吹灰器（过热器顶部）之中。所以，需要适当改造吹灰器的结构。该企业科研团队经过研究，在其半圆形管道上设置上小孔，这样可以有效吹除表面疏松灰尘。除此之外，在振动除灰中，敲击器敲击频率与除灰效果有着非常紧密的关系，二者存在正相关性，适当将敲击频率提高能够提升除灰效率。

4 结束语

综上所述，煤气化工艺节能减排问题关系着该产业的可持续发展，在此领域中存在诸多煤气化工艺节能减排技术，例如，合成气冷却器积灰、火炬系统伴烧介质、洗涤循环水处理技术等，某煤气化企业在生产过程中引入了上述几种技术，通过长期的实践表明，各项技术的应用，解决了部分节能减排问题，不但提高了原料的利用率，而且实现了工艺产物的循环利用，同提高了除灰效率，减少了不达标污水的排放，因此，上述各种技术具有较高的推广价值。