为我国煤化工产业增加源动力

何国锋 柳金秋

煤化工产业的发展

自19世纪中叶，德国开发煤气发生炉至今，煤气化技术已有170余年历史，随着科技的进步，煤气化共形成了固定（移动）床、流化床和气流床三种技术流派，国内煤气化技术的研究和开发始于20世纪50年代，经历70余年的产业进步，我国的煤化工产业已处于国际领先水平。我国以煤为主的能源结构决定了必须大力发展煤化工产业。煤气化技术作为现代煤化工发展的龙头，决定了煤化工的先进性、经济性、环保性和能源转化效率。

水煤浆作为煤气化和现代煤化工主要原料，占全国化工用煤总量的70%以上。据不完全统计，全国煤化工企业以水煤浆为原料的GE、四喷嘴等气化炉共计300余台，年消耗水煤浆量达到1.5亿吨以上，主要用于生产合成气（CO+H2），进一步合成尿素、甲醇、烯烃、油品及天然气等清洁的煤化工产品。随着内蒙、新疆等地区煤制油、煤制天然气等大型煤化工项目的投产，未来5年，气化水煤浆用量可突破4亿吨以上。

公司简介

中煤科工清洁能源股份有限公司是中国煤炭科工集团有限公司为发展和壮大集团公司清洁能源、节能环保产业而成立的股份制有限公司，主要以合同能源管理、合同环境服务、BOT、BOO等模式开展清洁能源和节能环保业务。目前的主要业务包括煤基清洁热力供应、煤基清洁能源供应、煤基化工清洁原料供应和煤化工工业园区节能环保改造等，其中集中供热和热电联产项目与水煤浆提浓项目是公司的两大核心业务。

技术背景

我国低阶煤具有储量大，且具有反应活性好、灰熔点适中的显著特点，是水煤浆气化采用的主要原料。尤其是在大型煤化工项目聚集的新疆、宁夏、陕蒙地区，气化水煤浆制浆原料多以长焰煤、弱粘煤、不粘煤、老年褐煤为主，存在内水高（5～15%）、可磨指数高（60～120）、含氧官能团多及孔隙发达等问题，以其为原料采用常规棒磨机制浆水煤浆浓度普遍偏低。较低的煤浆浓度会导致水煤浆气化比煤耗、比氧耗偏高，气化效率偏低造成极大的能源和资源浪费。因此，开发低阶煤高浓度水煤浆制备技术，提高低阶煤水煤浆成浆浓度，是众多煤化工企业普遍存在的迫切需求。

煤化工企业在生产阶段会产生大量化工废水，化工废水处理过程中产生的无机物沉渣、生化处理剩余污泥等统称为化工污泥，由于污泥成分复杂，含有较多有毒物质，已被国家列为危险废弃物。据不完全统计，2020年，我国化工污泥超过120万吨，且数量呈逐年增加趋势，现阶段对化工污泥的处理研究主要包括脱水、干化、流化床掺烧和与煤协同制浆后气化等。但由于污泥持水性强、絮状体难离散和絮凝剂难降解，污泥干化能耗大且容易造成环境污染，污泥直接掺混煤制备水煤浆存在制浆浓度低（≤60%）、污泥掺混量低（≤5%）的问题。

三峰级配制备高浓度水煤浆协同化工污泥处理成套技术

针对气化水煤浆浓度低以及化工园区污泥处置困难的问题，我公司开发了三峰级配制备高浓度水煤浆协同化工污泥处理成套技术与装备，经鉴定，达到国际领先水平，以目前实施效果来推算，当技术推广覆盖本领域50%，即干煤量为0.75亿吨/年时，污泥中的有机质再生利用9.50万吨/年，折合标煤为2.14万吨/年，危废污泥（含水88.5%）减排144.93万吨/年，减排污泥水316.67万吨/年；三峰级配提浓制浆技术可节约原煤和空分氧气共计标煤525.92万吨/年，节约水资源975万吨/年，减排CO2为391.33万吨/年。

典型应用案例

中煤陕西榆林能源化工有限公司年使用煤浆450万吨，使用三峰级配制备高浓度水煤浆技术和煤化工污泥与煤协同制浆技术后，全年煤浆浓度平均提高4.1个百分点，最高可达6个百分点，共循环利用污泥水11.4万吨/年，污泥中的有机质再生利用0.34万吨/年，折合标煤0.03万吨/年，危废污泥（含水88.5%）减排5.22万吨/年，提浓技术节约标煤11.17万吨/年，节约水资源19.08万吨/年，减排CO2共14.09万吨/年。用户新增利润22854.6万元/年。

中国石化长城能源化工（宁夏）有限公司年使用煤浆150万吨，使用三峰级配制备高浓度水煤浆技术改造后煤浆浓度提高3.6个百分点，甲醇增产5万吨/年，CO增产4万吨/年”。节约标煤6.36万吨/年，节约水资源11.70万吨/年，减排CO2共4.70万吨/年。用户新增利润8900.3万元/年。

奖励与支持

2017年“首台套超大型高效节能分形研磨制浆专用设备研制与工业示范”被评为政府采购中关村新技术新产品—2017年度首台（套）重大技术装备示范项目；

2018年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国煤炭科工集团科技成果奖一等奖；

2018年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国石油和化学工业联合会科技进步奖二等奖；

2019年“三峰級配制备高浓度水煤浆成套技术”获中国煤炭科工集团科技成果转化贡献三等奖；

2019年“化工污泥资源化急速利用项目”获中央企业熠星创新创意大赛创新类三等奖；

2020年“气化煤浆粒控提浓系列技术与装备研究及工业化”获中国煤炭工业科学技术奖一等奖；图4

2021年“一种制备气化水煤浆的方法”获得第二十二届专利奖优秀奖；

2020年“首台套超大型高效节能分形研磨制浆设备研制与示范”获中关村首台（套）、首购产品示范应用政府资金支持；

2021年“三峰级配制备高浓度水煤浆成套技术”被工信部列入石化化工行业鼓励推广应用的技术和产品目录；

2021年“三峰级配制备高浓度水煤浆及协同污泥制备污泥煤浆成套技术”应用工程获得中国环境科学学会生态环境创新工程环保性第三方审核与信息披露。