新型煤化工技术的研究

刘畅 王文龙（昊华骏化集团有限公司，河南 驻马店 463000）

目前我国在几个新型煤化工领域保持的水平在世界的前列，但是有些已经创新的成熟技术推广度还是不够。要加快推广这些技能减排明显，对环境影响小的新技术才能促进其和新能源，新材料等新型环保行业的综合发展，开创产业链优势互补的新模式。煤化工目前的发展趋势是节能减排和安全环保的新技术，煤化工的智能化推进。打造产品齐全的现代煤化工产业体系，推动产业创新、环保、安全同时发展。

1 使用煤化工废水污染物生物环保处理装置

煤化工行业生产过程中产生的废水的污染物包含酚类、多环芳香组化合物等有机物，有的还含有重金属等污染物，这样的废水直接排放会严重的污染环境，要处理这种废水一般是添加降解剂或者使用生物降解技术来处理。但是传统的降解池要经过长期的降解处理，效率低严重拖慢生产的节奏，而且这种降解方式电耗和水耗非常严重，辅助设备多，结构复杂容易出现故障，成本高昂。

使用这种污水处理装置能够有效的降低煤化工的污水处理的能源和水的消耗，简化系统工艺，解决上述系统的缺陷。

污水处理装置主机体

本装置包括主机体，主机体内设有分离腔，分离腔中的分离机构能够把废水和废水的有机物分离，分离腔的右侧设有分解空间，分离空间有对有机物分解的第一搅拌机，分离空间的右侧有中和空间，中和空间能把废水和重金属进行中和和沉降，分离机构包括滑动设置在分离腔内的漂浮板，漂浮板密度小可以漂浮在水上。漂浮板上面开有大的通孔。废水能够通过打通孔进入漂浮板底部的分离腔中，分离腔的顶部放有存放絮凝剂的絮凝腔，分离空间的顶部有降解溶液腔，降解溶液腔存放可分解有机物的溶液，降解溶液腔和分解溶液腔之间设有第一挡板机构，中和空间顶部开设有中和溶液腔，存放可中和重金属的溶液。中和溶液腔和中和空间设置有第二挡板机构，第二挡板机构和第一挡板机构结构相同。分解空间的底部设置有动力机构，为第一挡板、第二挡板机构和第一搅拌机、第二搅拌机提供动力。这种装置可以把废水和其中的有机物分离，方便分布处理，通过第一搅拌机构和第二搅拌机构分别把重金属离子和有机物进行分开处理，这样净化效果更好，通过处理之后的废水更加环保，且本装置中的第一搅拌机构、第二搅拌机构、第一挡板机构和第二挡板机构均有动力机构带动，设计巧妙，使用电机数量少，成本低运行稳定。

2 多喷嘴对置式水煤浆气化新型技术的应用

经实验室对汽化炉的大型冷漠和小型热膜及合成器的研究结果表明，使用对置式多喷嘴汽化炉在同样的煤种和煤浆的浓度条件下比鲁南化肥厂使用的Texaco 装置有效气体积分数高1.5-2.0%，节省氧气2.0-7.0%，碳转化率高2.0-3.0%，有效气体积分数，节约氧气百分比，碳转化率这些主要技术参数都有明显的提高。

2.1 工艺流程

煤、水以及添加剂进入磨煤机，得到质量分数60-65%的煤浆，煤浆经过给料泵加压后，进到4只工艺喷嘴。空分转正来的氧气分成4路经过氧气流量调节后到工艺喷嘴。煤浆和氧气经过喷嘴一同进入汽化炉，在汽化炉中形成撞击反应区，进行部分氧化反应，产生的粗合成气向下进入到汽化炉激冷室，大部分熔渣在水浴中激冷固化，落入激冷室底部，通过静态破渣器后进入锁斗收集，定期排放。粗合成气在汽化炉激冷室液位下鼓泡后出激冷室，进入撞击混合器和旋风分离器再送到水洗塔清洗，含尘量在1毫克每立方米以下的合成气送到合成气净化系统中。

新型多喷嘴对置式煤浆气化工艺图

2.2 产品优势

四喷嘴对置式煤浆气话炉相对于引进技术，在操作方面展现了较大的优势，比如激冷室液位稳定，容易控制，带水量低，交叉流式洗涤冷取水分布器的水均布，洗涤冷却效果好等。在兖矿集团的实际运行效果上表现出，气化炉运转平稳，工况良好。

3 水煤浆水冷壁（清华炉）汽化技术

第二代清华炉煤汽化技术装置在2011年在山西丰喜投入运行，初次投料就进入了稳定运行的状态，一直稳定、连续运行到140天后的计划检修，创造了煤汽化行业的奇迹。清华炉气体成分和耐火砖炉的气体成分基本一致。并不用每年都多次更换锥底砖，定期更换向火砖。这样节约了大量的运行费用并且提高单台汽化炉的年运转率，成为煤气化生产装置的安全稳定长期满负荷运行的保证。

3.1 产品优势

（1）使用清华水煤浆水冷壁加压汽化工艺，这种工艺单炉处理煤能力大，运行安全稳定可靠、碳转化率高，同等规模设备投资率低，年转化率高，节能环保。

（2）化工装置工艺技术先进，热量利用合理，能量实现分级利用，这样就可以把热电站规模大幅的缩小，这样大大节约了投资。

（3）采用DCS集散自动控制系统，使得整个装置操作稳定，同时对关键的工序和关键设备采用安全仪表系统，该系统采用三重化的冗余、容错系统。这样就能够给整个装置关键的设备提供安全保障。

（4）装置正常生产过程中，废物排放能够符合环保要求，废水实现零排放，达到了清洁生产。

3.2 工艺系统

(1)点火和投料

采用一个组合喷嘴完成，直接用工艺烧嘴把汽化炉温度升高到800℃后投料。投料时由于炉内有燃料气、氧气在进行燃烧，这两种气体和煤浆混合后从喷嘴喷出，没将直接燃烧，汽化炉温度立刻上升，不会发生燃爆。

(2)燃料气系统

清华炉使用特殊的组合喷嘴升温点火的形式，炉内的压力为正。投料的时候煤浆恶化氧气压力都在1兆帕左右，所以燃料气压力应该保证在1.2兆帕以上。

(3)锅炉水系统

清华炉需要增加和水冷壁配套的设备，包括汽包和给水升压泵。汽包的锅炉水通过给水升压泵分别送入气化炉的水冷壁和喷嘴冷却水系统。

(4)清华炉正常运行期间，会生成高压气压0.5 兆帕的饱和蒸汽，流量大约3吨每小时，产生的蒸汽可以送入工厂加热锅炉来水，也可以在供暖季节进行用户供暖。

4 结语

煤化工的体量和排放量非常的大，需要煤炭资源的保障和足够的水源。如果不加大投资新技术，就会与我国目前提倡的节能减排政策相违背，同时也不利于企业自身的持续性发展。所以目前开创新型的煤化工技术势在必行，以上三个技术创新已经完全可以替代价格昂贵的国外技术，在中国由煤化工技术转型创新道路上这几项技术还不够，需要我们继续不断努力。在实践中摸索创新，为我国从煤化工大国到强国的道路上贡献一份力量。