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煤氣化技術范文第1篇

【關鍵詞】煤氣化 分類 特點 選擇

一、前言

中國是世界上煤炭資源最豐富的國家之一，煤炭儲量遠遠大于石油和天然氣的儲量，隨著近年來我國原油進口量的逐年增加，為保障國家能源安全，加緊煤炭資源的開發(fā)利用已經(jīng)是大勢所趨。煤氣化是煤炭資源利用的一種基本方法，是指以煤炭為原料，在高溫條件下與氧氣、空氣、水蒸氣等發(fā)生不完全燃燒反應生成可燃氣，可燃氣可作為城市煤氣、工業(yè)燃料氣和化工原料氣等[1]。

二、煤氣化技術的分類

煤氣化技術種類繁多，按照氣化爐的類型可分為固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化三種[2]：固定床氣化技術是起源最早的煤氣化技術，塊狀煤從上部落入氣化爐并形成固定床層，空氣和水蒸氣等氣化劑從底部通入并穿過床層，塊煤保持固定狀態(tài)并逐漸燃燒，剩余灰渣在床層中逐漸下移并在氣化爐底部排出，目前較為流行的固定床氣化技術有常壓固定床氣化（UGI）、魯奇（Lurgi）爐加壓氣化等；流化床技術選用碎煤為原料，通過氮氣和蒸汽吹送進入氣化爐，氧氣或富氧空氣從爐體底部高速通入爐內(nèi)，并使碎煤在爐體內(nèi)部呈流化狀高速湍動，同時發(fā)生劇烈氣化反應，爐內(nèi)火焰中心溫度約為1200℃，灰渣在高溫作用下開始熔融并積聚成球，灰渣球重量逐漸變大最終通過爐底部排出，較成熟的流化床技術有U-GAS氣化、灰融聚氣化等；氣流床技術以粉煤或水煤漿為原料，氣化原料與氣化劑一起通過噴嘴進入氣化爐，氣化劑與煤粉或水煤漿高速噴出并充分混合，在氣化爐內(nèi)發(fā)生火焰型非催化部分氧化反應，爐內(nèi)火焰中心溫度約為2000℃，灰渣完全融化并在爐底排出，應用較為廣泛的主要是Shell氣化，GSP氣化。

三、各煤氣化技術的特點

（一）煤氣化技術對原料煤的要求

由于煤炭在氣化爐中的狀態(tài)不同，各煤氣化技術對原料煤有不同的要求[3]：固定床中的原料煤在床層中的相對位置保持不變，停留時間很長，因此要求原料煤符合以下要求：必須是塊煤，有較大粒徑，保證原料煤在氣化劑作用下依然可以形成穩(wěn)定床層，并且床層有良好的透氣性；原料煤有較好的機械強度和熱穩(wěn)定性，在運輸、添加、燃燒過程中依然可以保持較大粒徑；有較高的灰熔點，可以在灰渣不熔化的情況下盡量提高爐內(nèi)溫度，增大氣化爐的處理能力；有較低的黏結性，避免在固定床層內(nèi)產(chǎn)生膠質(zhì)結焦，破壞床層的透氣性。能夠較好滿足要求的煤種有：褐煤、焦炭、無煙煤、不黏煤等。流化床中原料煤以碎煤狀態(tài)進入氣化爐并呈流化狀高速湍動，停留時間極短，要求原料煤符合以下要求：有較高的灰熔點，在灰渣不熔化的情況下盡量提高爐內(nèi)溫度，增大氣化爐的處理能力；有較低的黏結性，避免大量未完全燃燒的碎煤在流化床中黏結并從爐底排出；反應活性好，可以在極短的停留時間內(nèi)盡量發(fā)生反應。能夠較好滿足要求的煤種有：褐煤，不黏煤、無煙煤等。氣流床中原料煤以粉煤或水煤漿狀態(tài)進入氣化爐，停留時間極短，要求原料煤符合以下要求：水煤漿進料要求煤的成漿性好，灰分低，粉煤進料要求煤炭中水分含量低，避免在粉煤輸送過程中發(fā)生堵塞；灰熔點盡量低于1300℃，以保證液態(tài)排渣操作正常；符合要求的煤種有長焰煤、不黏煤、氣煤等。

（二）煤氣質(zhì)量與用途

固定床氣化技術中常壓固定床氣化生產(chǎn)能力小，所產(chǎn)煤氣中有效成分（H2、CO）含量很低，但其技術成熟，投資成本較，作為燃料廣泛應用于機械加工、煉焦、陶瓷、化工等領域，采用常壓固定床水煤氣爐所產(chǎn)煤氣中有效成分的含量有較大提高，可用作中小化肥廠生產(chǎn)合成氨的原料氣；魯奇爐加壓氣化技術生產(chǎn)能力大，煤氣中有效組含量大，可廣泛用來為大中型化肥廠和煤化工廠提供原料氣；目前流化床氣化技術操作壓力較小，因此生產(chǎn)能力較小，但是在采用富氧空氣或氧氣作為氣化劑時所產(chǎn)煤氣有效組分含量較高，廣泛用作中小化肥廠生產(chǎn)合成氨的原料氣，也可以作為燃料氣用于機械加工、煉焦、陶瓷、化工等領域；氣流床技術要求高，并且投資大，但是操作溫度和壓力均較大，生產(chǎn)能力較大，且煤氣中有效成分較高，廣泛應用于大中型化肥、煤化工、煤制油、煤制天然氣或IGCC發(fā)電等。

（三）各煤氣化技術的環(huán)保問題

目前環(huán)保問題日益受到政府和社會各界的重視，因此環(huán)保是影響煤氣化技術應用的一個重要因素，各種煤氣化技術對周邊環(huán)境的影響各不相同：固定床氣化爐溫度較低，不足以將煤炭中含有的大量酚類、焦油等有毒污染物燃燒分解，大量有毒物質(zhì)在洗滌煤氣的循環(huán)水中富集，并揮發(fā)到大氣中，嚴重污染周邊大氣和水資源，因此必須配套相應的環(huán)保設施才能啟動固定床煤氣化項目[1]；流化床爐內(nèi)溫度較高，煤炭中含有的大量有毒物質(zhì)被燃燒分解，但是裝置內(nèi)破碎裝置粉塵較多，需要專門設置除塵設備，此外粗煤氣中的CO部分溶解到洗滌煤氣的循環(huán)水中并最終揮發(fā)到大氣中，導致裝置周邊CO可能超標；氣流床和流化床類似，主要面對破碎裝置中的粉塵污染和裝置周邊CO超標。

四、煤氣化技術的選擇

任何煤氣化技術都不是萬能的，應充分考慮當?shù)氐拿悍N、煤氣用途和環(huán)保要求等多方面的因素選擇煤氣化技術。以東北地區(qū)某機械廠新建煤氣化裝置生產(chǎn)燃料氣為例；機械廠周邊地區(qū)主要供應低黏度褐煤，由于目前采煤自動化程度較高，主要以碎煤供應為主；機械廠燃料氣用量較小，熱值要求較低，一般低于1500kcal/ Nm3；機械廠原有環(huán)保裝置處理量較小，應盡量減少煤氣化裝置污染物排放量，避免配套單獨的環(huán)保裝置增大投資。因此，選用以富氧空氣或氧氣為氣化劑的流化床煤氣化技術是比較適宜的選擇。

參考文獻：

[1]陳啟文： 煤化工工藝 化學工業(yè)出版社，2009，124-124.

煤氣化技術范文第2篇

關鍵詞：煤氣化技術；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；氣流床；發(fā)展趨勢

我國是一個地大物博的國家，相對來講煤炭資源是比較豐富的，再加上近些年來我國社會經(jīng)濟和科學技術的飛速發(fā)展，在一定程度上促進了我國煤化工行業(yè)的進步，其中最關鍵的環(huán)節(jié)就是如何將煤炭轉化為清潔高效的合成氣，即CO+H2，也被人們稱之為煤氣化技術。先進的煤氣化技術不僅可以極大地降低在燃燒排放過程中對大氣環(huán)境的污染程度，而且也可以在一定程度上提高煤炭的利用效率，其在煤炭直接液化、煤炭間接液化、煤炭化工、燃料電池等方面起到了至關重要的作用，具有一定的顯示意義。

1國內(nèi)外煤氣化技術的發(fā)展現(xiàn)狀

從世界范圍內(nèi)各種能源的儲備量來看，天然氣、石油占比12%，而煤炭占比高達79%，由此不難看出，在能源戰(zhàn)略中煤炭利用技術的開發(fā)和研究占據(jù)了何等重要的位置。世界煤化工的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的時間，早在二十世紀初，逐漸興起的煤炭煉焦工業(yè)標志著煤炭化工正式進入了發(fā)展初期階段，到了二十世紀中期，有機化學工業(yè)一直以煤炭為主要的原材料，隨著石油化學工業(yè)的逐步興起，在化工原料的配比中，逐漸強化了天然氣和石油的重要性，慢慢降低了煤炭的應用比例，缺乏在實踐中的研究、發(fā)展和應用，必然會在一定程度上影響世界煤炭化工技術的深入發(fā)展和進步。但是到了二十世紀70年代，大幅度攀升的石油價格，對石油化學工業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了不利的影響，與此同時在煤液化、煤氣化等方面煤化工都取得了一定的成績，尤其是到了二十世紀末，石油價格在世界范圍內(nèi)都始終居高不下，并呈現(xiàn)不斷上漲的態(tài)勢，這就為煤化工技術的發(fā)展提供了有力的外部環(huán)境，人們也逐漸重視煤化工的重要性。就我國而言，傳統(tǒng)的UGI爐塊煤間歇氣化已經(jīng)無法滿足時展的需求，其迫切的需要向先進的粉煤加壓氣化工藝進行轉化，同時這種迫切的需要也為新型煤氣化技術的創(chuàng)新和發(fā)展提供了可能。據(jù)不完全統(tǒng)計，正在建設的和已經(jīng)投產(chǎn)的大型潔凈煤氣化技術的相關裝置就有80余套，其中已投入運行中的煤氣化裝置占比約一半左右，其中對水煤漿氣化技術中的四噴嘴、GE煤氣化、多原料漿氣化、分級氣化等和干煤粉氣化技術中的Shell煤氣化、GSP兩段式干煤粉加壓氣化、單噴嘴干粉氣化技術等的應用比較廣泛，并且已經(jīng)取得了不錯的成績。

2現(xiàn)代煤氣化技術

通常來講，氣化工藝可以分為固定床（也稱之為移動床）、氣流床和流化床這3種類型。其中最為清潔的而且具有較高的效率的煤氣化類型就是氣流床，這也是為什么氣流床氣化技術被廣泛的應用于現(xiàn)代大型煤氣化裝置當中的主要原因，而氣流床氣化主要包括兩種：（1）干煤粉進料；（2）水煤漿進料。

2.1水煤漿加壓氣化

2.1.1德士古水煤漿加壓氣化工藝（TGP）起初在渣油部分氧化技術的基礎之上，由美國Texaco研發(fā)了水煤漿氣化技術，其采用的是水煤漿進料，并確保水煤漿的質(zhì)量分數(shù)控制在60%~65%，在氣流床中進行加壓氣化工藝，在高溫高壓的作用下可以將O2和水煤漿轉化成合成氣，液態(tài)排渣。提高氣化壓力，可使裝置的投入得到有效的降低，從而實現(xiàn)降低能耗的目的。就德士古氣化爐單爐而言，其最大投煤量為每天2000t，并且實踐證明這種氣化過程可以在一定程度上有效控制其對環(huán)境的污染程度。根據(jù)氣化后不同的加工順序及產(chǎn)品的要求，可以將加壓水煤漿氣化分為廢鍋流程、廢鍋激冷聯(lián)合流程和激冷流程這3種工藝流程。通常會采用激冷流程來生成合成氨，這樣可以直接用水激冷氣化爐出來的粗煤氣，粗煤氣被激冷之后其水蒸汽的含量會比較多，可以無需補加蒸汽就可以直接送入變換系統(tǒng)。若產(chǎn)品氣用作燃氣透平循環(huán)聯(lián)合發(fā)電工程，宜使用廢鍋流程，蒸汽透平發(fā)電機組可以有效利用其副產(chǎn)高壓蒸汽。若產(chǎn)品氣用作羥基合成氣并生成甲醛時，需要變換部分粗煤氣，通常會采用半廢鍋流程，即激冷聯(lián)合流程和廢鍋流程的有機結合，粗煤氣從氣化爐出來之后先經(jīng)輻射廢鍋冷卻，再用水激冷，直至其溫度符合實際需要，而在后續(xù)的部分變換工序中可以對粗煤氣顯熱產(chǎn)生的蒸汽進行充分有效的利用。2.1.2多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化這項技術是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎之上加以創(chuàng)新而得到的最先進的煤氣化技術之一。在2000年，魯南化肥廠、華東理工大學、中國天辰化學工程公司共同努力和研究，在多噴嘴對置水煤漿氣化爐中取得了一定的成績，并獲得了國家主管部門的肯定和審批，在第二年的2月份就申請了專利授權。相比于德士古氣化工藝的各項指標而言，新型氣化爐的各項指標不僅均得到了優(yōu)化，而且其靈活穩(wěn)定的操作，逐漸引起了國家科技部門的高度支持和重視。多噴嘴對置式水煤漿氣化爐裝置不僅便于開車，而且操作靈活，可以根據(jù)實際情況和特點來增減投煤負荷，相較于德士古水煤漿氣化而言，這種新型的水煤漿氣化爐裝置可以降低能耗約7%，目前，這項技術在我國得到了廣泛的推廣和應用。

2.2干粉煤加壓氣化工藝

2.2.1殼牌干粉煤加壓氣化工藝（SCGP）Shel氣化爐的外形是立式圓筒形狀的，并將由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁安裝在爐膛周圍，將耐熱土層鋪設在內(nèi)壁上，當氣化時，在水冷壁內(nèi)壁涂層上熔融灰渣會形成液膜，沿著內(nèi)部自行順流而下，針對檢修頻繁和高溫耐火材料損毀情況可以充分利用以渣改渣的防腐措施。可以將輸出集氣管、輸入給水管安裝在筒體外殼與水冷壁之間的環(huán)形孔隙內(nèi)，為維修和檢查水冷壁奠定良好的基礎；環(huán)形孔隙內(nèi)充斥著有壓合成氣，且其溫度在250~300℃。2.2.2GSP干粉煤加壓氣化在1976年由原民主德國VEBGaskombiant的黑水泵公司研發(fā)的干粉煤加壓氣化技術，其進料分為液體進料和干粉煤進料這兩種形式。GSP氣化爐對盤管式水冷壁氣化爐結構進行充分有效的利用，無需嚴格要求氣化粉煤的粒度要求，且具有較高的一次性碳轉化率，可高達98%，除此之外，還可以在一定程度上增加水冷壁和噴嘴的使用年限，可以靈活的調(diào)節(jié)負荷，具有較大的操作彈性。但是尚未在國內(nèi)工業(yè)化裝置方面驗證GSP煤氣化技術的經(jīng)濟性和投資性。

3煤氣化技術的發(fā)展趨勢

隨著我國社會經(jīng)濟和科技的飛速發(fā)展，在一定程度上也促進了大型煤氣化技術的進步，如何提高煤種適應性、煤氣化效率、裝置可靠性、氣化爐單爐生產(chǎn)能力、降低污染物排放量、控制成本投入、新型煤化工技術集成等內(nèi)容將成為煤氣化技術未來的主要發(fā)展方向。

3.1煤氣化過程的能量高效轉化與合理回收

要想實現(xiàn)煤氣化整體效率的切實提高，就需要合理回收煤氣化合成氣高溫顯熱。在回收合成氣顯熱方面主要有兩種工藝，一種是廢熱鍋爐、另一種是激冷工藝，前者具有較高的熱量回收率，但是投資和設備均比較龐大；后者盡管設備操作便捷、投資費用較低，但是其能量回收效率也會大大降低。對氣流床氣化技術進行充分有效的利用，可以提高碳轉化率，甚至可以高達99%，事實上，在氣流床煤氣化效率的提高方面僅僅是通過強化煤氣化爐中的傳遞過程和混合過程已經(jīng)難以實現(xiàn)。近些年來，人們在利用高溫合成氣顯熱方面充分利用了化學激冷的方式，如二次噴煤等，通過改進技術和優(yōu)化工藝，并增加了對煤氣化整體工藝匹配程度進行深入的研究，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目的。

3.2提高煤種的適應性問題

一方面應該根據(jù)實際情況和特點來合理選擇配煤技術，并在規(guī)定時間內(nèi)實現(xiàn)氣化爐的穩(wěn)定進料，并對氣化機理進行深入研究，對氣化爐結構進行適當?shù)母倪M，在一定程度上使多元混配煤種或單一煤種的運用范圍有所擴大，使其可以更加匹配后續(xù)的加工裝置，為氣化裝置穩(wěn)定安全的運行奠定良好的基礎。另一方面開發(fā)諸多的先進技術，如劣質(zhì)煤預處理提質(zhì)等，可以提高為氣流床氣化技術所使用到的氣化原料的匹配度。此外，為了提高煤炭資源的利用率，可以充分利用符合煤氣化技術，例如，合成氣制天然氣的過程中，對粉煤的充分利用，并有效的結合氣流床技術和固定床技術，可以兼顧煤炭資源利用效率的提高和煤氣化效率、廢水處理等問題的妥善處理。現(xiàn)如今，對煤炭資源的利用和開發(fā)在一定程度上促進了我國科技進步、經(jīng)濟發(fā)展以及各個領域的企業(yè)發(fā)展壯大，但是其主要的污染物排放嚴重威脅了人們的生存環(huán)境和自然環(huán)境，因此，潔凈煤氣化技術的發(fā)展勢在必行，這也是堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。總結其發(fā)展趨勢，可以得到以下結論：（1）多煤種適應性有待提高，使得任意煤種的氣化都將成為可能；（2）氣化效率和氣化能力有待提高；（3）充分利用加壓氣化工藝，盡可能的使壓縮能耗有所降低，使氣化強度有所提高，盡可能的有效控制帶出物的損失程度；（4）有利于減少環(huán)境問題，降低污染程度，為保護生態(tài)環(huán)境奠定良好基礎。

4結語

總之，我國國情的客觀需要就決定了煤炭氣化技術必將會迎來廣闊的發(fā)展空間，并且在煤炭氣化技術的自主知識產(chǎn)權方面我國應給予大力扶持，兼顧先進技術的引進和成本的有效控制這兩者之間的關系，從而在一定程度上增強我國的綜合競爭力。

參考文獻

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［5］梁永煌,游偉,章衛(wèi)星，等.我國潔凈煤氣化技術現(xiàn)狀與存在的問題及發(fā)展趨勢（上）［J］.化肥工業(yè)，2013,（6）:30-36.

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煤氣化技術范文第3篇

關鍵詞：煤氣化 工藝技術 廢水水質(zhì)

我國石油、天然氣供給嚴重失衡，而煤炭資源則相對豐富。我國石油、天然氣已被探明儲量遠不能滿足日益增長的能源需求，嚴重制約了國民經(jīng)濟的發(fā)展，發(fā)展現(xiàn)代煤炭化工已成為必然選擇。煤氣化工藝是現(xiàn)代煤炭化工關鍵技術之一，是一種將煤炭可燃成分由固態(tài)轉化為氣態(tài)的技術，該技術耗水量巨大，產(chǎn)生廢水量大、水質(zhì)復雜、污染物濃度高，而煤炭資源豐富地區(qū)如陜甘寧等地水資源供給卻非常緊張，嚴重影響煤炭化工綜合效益。本次研究對不同煤氣化工藝技術進行探討，并對各技術所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)進行分析，尋求經(jīng)濟與環(huán)境效益更高的工藝技術。

一、煤氣化爐

1.煤氣化爐技術概述

煤氣化爐是進行煤氣化反應的場所，經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，已形成多個品牌、多種類型，最新一代煤氣化爐最具代表性的品牌包括殼牌（shell）、魯奇（Lurgi）等。氣化爐據(jù)內(nèi)流形式與氣化技術，大體上可分為固定床、流化床和氣流床三大類。

2.常見類型

2.1間歇式固定床造氣爐：間歇式固定床造氣爐是國內(nèi)外常用的煤氣化爐類型之一，簡稱U.G.I爐，其技術已幾近成熟，穩(wěn)定可靠、投資相對更少，但僅適用于25mm～75mm粒度無煙煤或焦煤，對煤炭質(zhì)量要求較高，更重要的是其資源利用率低、耗能高，CO、H2S、粉塵排放量大，屬舊型爐[1]。U.G.I爐現(xiàn)仍我國最常見的煤氣化爐類型，但近年來，隨著國家大力提倡建設環(huán)境友好型社會，積極轉變經(jīng)濟發(fā)展方式，U.G.I爐逐漸被新型爐所取代。

2.2 富氧連續(xù)化爐：該爐是U.G.I爐改進型號，降低了煤顆粒度需求，提升了工作強度與煤炭利用率，但耗氧量有所上升。富氧連續(xù)化爐最初在六十年代吉林運用于化肥生產(chǎn)，增效明顯，后經(jīng)改造應用于煤氣化。該爐基本杜絕了空氣污染，蒸汽分解率高降低了廢水產(chǎn)生量。目前，福建三明化工、湖北雙環(huán)、開封化肥廠等均落成投產(chǎn)。

2.3其它類型：包括溫克勒爐、德士古爐、加壓魯奇固定床氣化爐、灰熔聚流化床氣化爐、多噴嘴水煤漿氣化爐、GSPTM煤氣化爐等。

3.幾種具有代表性的氣化爐產(chǎn)生廢水比較

魯奇爐是固定床汽化爐典型代表，由表可知，其廢水中有毒成分較高，環(huán)境成本高昂，已不符合我國國情。流化床爐廢水中不含焦油和酚，溫克勒爐該爐是流化床典型代表，由表可知，其廢水中除氨外其它有毒成分含量較少，經(jīng)改造后不失為一種理想爐型。氣流床煤種適應性強、反應物在爐內(nèi)停留時間短、蒸汽耗費量相對較少、能充分利用一切污水源制作水煤漿、運行成本低，德士古爐是氣流床典型代表，從下表可看出，該爐排放廢水中甲酸化合物、氨、氰化物含量較高，但該爐具有一定的發(fā)展?jié)摿ΑＨN氣化爐產(chǎn)生廢水中或多或少會帶有各類毒物質(zhì)。

殼牌氣化爐是當前最先進的第二代煤氣化工藝，整個生產(chǎn)過程無廢氣排放，熔渣、飛灰含碳量低，堆放時亦無污染物滲出，廢水中無焦油、酚等，易處理，若有需要可做到零排放。該爐氣化反應主要包括三個方面：部分氧化反應、和水蒸汽的吸熱轉化反應和、加氫氣化反應，所需能量是由內(nèi)部產(chǎn)生的，產(chǎn)生的廢水量極低。NOx的生成與爐膛溫度有關，殼牌氣化爐爐膛溫度可達1400℃～1600℃，但同時配有降溫系統(tǒng)，爐內(nèi)均溫僅為800℃～900℃，熱力型NOx生成率大大降低，同時配有濕洗塔，產(chǎn)生氣體經(jīng)濕洗可脫除氣體中的酸[3]。可以說殼牌氣化爐是一種較理想的環(huán)保煤氣化工藝。

所產(chǎn)生廢水量及其中有毒物質(zhì)較少的主要：①水蒸氣參與煤氣化反應較少，廢物以飛灰、熔渣為主；②能量由內(nèi)部供給，反應較均衡，廢水中融入的酸、酚等有毒物質(zhì)較少，熔渣無污染物滲出；③配有降溫、濕洗等裝置，可進行預處理。

表1 幾種具有代表性的氣化爐產(chǎn)生廢水比較（mg/L）

類型 焦油 苯酚 甲酸化合物 氨 氰化物 CODCr

魯奇爐

溫克勒爐 10～20 20 - 9000 5 200～300

德士古爐 0

殼牌爐 - - - 200～250 0～25 250～300

二、我國煤氣化工藝技術與廢水排放現(xiàn)狀與最新進展

煤氣化產(chǎn)業(yè)擁有廣闊的發(fā)展前景，是許多地區(qū)支柱型產(chǎn)業(yè)，雖帶來了豐厚的經(jīng)濟效益，但也帶來了沉重的環(huán)境負擔。據(jù)統(tǒng)計，一噸煤氣化可產(chǎn)生廢水1.2～1.5m3，煤氣化廢水中富含各種污染成分，是一種典型的有機大分子污染廢水，處理困難[3]。煤氣化企業(yè)為達標排放廢水，不得不建設規(guī)模龐大的處理設施，基建投資大、運行成本高。

以河南義馬市氣化廠為例，該廠以魯奇加壓氣化工藝，以毗鄰的原煤廠所產(chǎn)出的原煤為原料，生產(chǎn)煤氣，

成本低廉，但帶來了沉重的環(huán)境負擔，社會影響較壞，生產(chǎn)污水嚴重影響澗河下游20多萬人的正常生活，企業(yè)于2009年建設配套污水處理設施，總投資達 9178 萬元。

目前，我國現(xiàn)有的煤氣化爐改造事業(yè)仍處于初始階段，一方面相關科研單位不斷加大對煤氣化技術研發(fā)，努力提升熔爐經(jīng)濟效益與環(huán)境效益，另一面，現(xiàn)有的煤氣化企業(yè)積極改造舊爐、加大污水處理設施設備投入，控制污水排放。

目前，我國正在研究并投入建設的主要煤氣化工藝技術包括灰融聚硫化床煤氣化技術、魯奇加壓氣化爐、水煤漿氣化技術、多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、HT-L氣化技術、兩段式干煤粉加壓氣化技術等，我國煤氣化技術發(fā)展已進入快車道。

參考文獻：

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煤氣化技術范文第4篇

關鍵詞：含油廢棄物；處理技術；資源化利用；多元料漿；氣化處置

隨著煤化工行業(yè)的快速發(fā)展，化工產(chǎn)品生產(chǎn)能力擴大，煤化工生產(chǎn)中含油廢棄物的產(chǎn)生量也隨之大量增加。含油廢棄物按形態(tài)可分為固體含油廢棄物和液體含油廢棄物兩類。含油廢棄物主要含有大量的芳香類化合物和揮發(fā)類氣體，直接排放會對環(huán)境造成嚴重的污染和危害[1]，已被列為《國家危險廢物名錄》規(guī)定的危險固體廢物。本文簡述了煤化工生產(chǎn)中含油廢棄物的來源、特征及其危害，綜述了目前含油廢棄物的處理技術及研究現(xiàn)狀。針對目前處理技術存在的不足，開發(fā)了通過多元料漿氣化實現(xiàn)含油廢棄物污染消減和資源化利用技術，介紹了該技術的工藝流程、技術特點及工業(yè)應用情況，為實現(xiàn)煤化工含油廢棄物處理綠色化發(fā)展目標提供一條新的技術途徑，對于推進煤化工行業(yè)綠色清潔高效發(fā)展具有重要的意義。

1含油廢棄物的來源、特征

1.1固體含油廢棄物的來源、特征

1.1.1煤焦油渣煤焦油渣主要產(chǎn)生于煤氣化和煤焦化過程中。煤氣化焦油渣（CGTR）是一種復雜的副產(chǎn)物，也是一種工業(yè)固體廢物，主要在固定床煤氣化中大量產(chǎn)生[2]。該焦油渣是黑色黏稠固體物料，有刺激性氣味；主要由高沸點有機化合物、未轉化的粉煤和煤中夾帶的其他固體顆粒組成；具有高的含碳量、熱值及有機成分，可用作有機原料或燃料[3]。焦化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤焦油渣主要來源于機械化焦油氨水澄清槽和自然沉降后的焦油。該焦油渣是煉焦工業(yè)的廢渣，呈黑色泥砂狀，含有苯、酚、焦油、半焦等多種對環(huán)境有害的有機物質(zhì)[4]和很多揮發(fā)性的有機物，多環(huán)芳烴含量比較高，具有較強的毒性和致癌性，對生態(tài)環(huán)境造成一定的污染。1.1.2煤油共煉殘渣煤油共煉殘渣是煤炭與重劣質(zhì)油經(jīng)過加氫裂解后副產(chǎn)的一定量劣質(zhì)油渣，由煤油共煉裝置中減壓塔塔底排出，約占原料煤總質(zhì)量的30%[5]。該油渣組分復雜，其中含有大量殘留的重油、瀝青質(zhì)及膠質(zhì)，芳香烴含量高，此外還含有灰分及重金屬成分，所以有較高的環(huán)境風險[6]。劣質(zhì)油渣中大量殘留的石油烴類化合物具有碳氫元素含量較高、熱值高的特點，因此需要更科學、更高效、更清潔的方式來利用煤油共煉殘渣[7]。1.1.3煤液化殘渣煤液化殘渣（CLR）是煤炭加氫反應液化后產(chǎn)生的一些固體混合物，約占原煤質(zhì)量的30%[8]，主要由未液化的煤、煤中無機礦物質(zhì)、煤液化過程中生成的縮合物和聚合物等中間物質(zhì)、瀝青類物質(zhì)、加入的催化劑及殘渣中殘留的重質(zhì)油等組成。該殘渣具有高碳含量、高發(fā)熱量、富氫、低水分、高灰分及高硫含量等特性。

1.2液體含油廢棄物的來源、特征

1.2.1煤氣化含油廢水煤氣化含油廢水含有大量酚類、油、烷烴、氨氮、硫化物等污染物，導致其具有成分復雜、污染物濃度高、毒性大、濁度和色度高等特點，增加了其處理成本及難度，被認為是世界難處理的工業(yè)廢水之一[9]。1.2.2焦化含油廢水在煉焦或生產(chǎn)煉焦化產(chǎn)品過程中會產(chǎn)生大量的含油廢水，廢水中有機物濃度高且難于降解，其組成主要為高濃度的氨氮，酚類，氰、焦油及聯(lián)苯(C12H10)、異喹啉(C9H7N)等多種芳香族化合物。由于含有大量的有色基團，導致其色度很高，另外由于焦油的存在，水體容易乳化[10]。1.2.3煤液化含油廢水煤液化含油廢水是煤液化轉化成各種油分過程中產(chǎn)生的含油廢水，主要來自油品合成、油品加工、沖洗排水以及機泵填料函排水等，其成分復雜，主要由重油、酚、硫、多環(huán)芳香烴和苯系物等物質(zhì)組成，其中油類物質(zhì)很難被降解，且具有很高的COD值[11]。

2含油廢棄物的常規(guī)處理技術

2.1固體含油廢棄物處理技術

2.1.1燃燒技術化工行業(yè)產(chǎn)生的固體含油廢棄物通常采用燃燒處理，通過高溫燃燒將固體含油廢棄物分解，但在燃燒過程中會排放污染物，這將造成周圍的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)嚴重的污染。煤氣化和煉焦過程中都會產(chǎn)生煤焦油渣，煤焦油渣經(jīng)常直接作為鍋爐燃料使用，燃燒時產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴，排放有毒物質(zhì)和刺激性氣味氣體[12]。J.SHEN等[2]的研究表明，煤焦油渣在預燃燒過程中釋放較多的有毒物質(zhì)，分別為烷基取代酚、長鏈烷烴、酰胺和PAHs，這些成分堆積或直接燃燒時，會產(chǎn)生刺鼻的氣味。董子平等[6]開展了將煤與煤液化殘渣摻燒的技術研究，研究表明，在煤和液化殘渣摻燒過程中，兩種物料的相互作用對燃燒過程中苯系物的排放量產(chǎn)生較大的影響。另外，當液化殘渣燃燒時，由于其高硫的特性，煙氣必須做脫硫處理才能排放，這樣就增加了裝置投資及操作費用[12]。2.1.2熱解技術煤在氣化和焦化過程中，在高溫條件下生成煤焦油渣。一般將煤焦油渣在無氧條件下高溫熱解，使有機物分解成小分子的可燃氣體。D.X.ZHANG等[13]在管式爐中對淮南煤和煤焦油渣進行共熱解，明顯提高了熱解焦油收率和輕油產(chǎn)率。黃傳峰等[14]進行了煤油共煉殘渣與煤共熱解的相關研究，結果表明，煤油共煉殘渣能夠促進煤熱解過程中揮發(fā)分的熱解逸出速度，使起始失重溫度和最終失重溫度向低溫區(qū)移動，有利于共熱解反應的發(fā)生，提高焦油的產(chǎn)率。2.1.3制取衍生炭材料由于煤焦油渣具有比表面積大、多孔性結構、富含芳烴類化合物等特點，常被用作生產(chǎn)吸附性能較好的活性炭的原材料。L.GAO等[15]利用H3PO4作為活化劑，在800℃~1000℃下制備出了吸附性能較好的活性炭，并用動力學模型擬合揭示了H3PO4如何提高有效的反應碰撞率并降低熱解反應的活化能。J.B.ZHANG等[16]通過KOH活化將煤直接液化殘渣制備成介孔碳（MCs），結果表明，所得到的MCs在甲烷分解反應中的活性比市場銷售的煤基活性炭和炭黑催化劑效果更好、更穩(wěn)定。2.1.4溶劑萃取分離技術Q.X.ZHENG等[17]利用3種不同溶劑[液化二甲醚（DME）、丙酮和己烷]萃取煤直接液化殘渣，結果表明3種不同溶劑萃取煤直接液化殘渣的提取物都是制備高附加值炭材料的潛在原料，但此技術處于實驗室研究階段。Y.X.NIU等[18]以乙酸乙酯作為溶劑，萃取碎煤加壓氣化爐產(chǎn)生的煤氣化焦油殘渣，結果表明，煤氣化焦油殘渣中含有的多環(huán)芳香族化合物很容易被乙酸乙酯萃取，提取的殘留物中包含極少芳香烴，并且性質(zhì)相對穩(wěn)定，幾乎沒有環(huán)境威脅，因此使用適當?shù)娜軇⒚簹饣褂蜌堅蛛x為殘渣和焦油是一種有前途的處理方法，對經(jīng)濟和環(huán)境更加地友好。

2.2液體含油廢棄物處理技術

2.2.1氣浮法技術煤化工行業(yè)液體含油廢棄物的處理目前較簡單的方法就是氣浮法技術。氣浮法是在液體含油廢棄物中通入空氣或使水中產(chǎn)生氣泡，水中的乳化油或懸浮顆粒黏附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，從而達到從液體含油廢棄物中去除油和懸浮物的目的。加壓氣浮法是一種設備簡單、液體含油廢棄物去除效果好的方法，目前處于試驗階段，未實現(xiàn)工業(yè)化應用[12]。2.2.2破乳技術由于液體含油廢棄物乳化嚴重，導致處理難度加大。其乳化的原因主要是液體含油廢棄物中含有大量的硫醇、酚、環(huán)烷酸、磺酸類鹽等物質(zhì)。經(jīng)過破乳技術處理后，油和水可以自然分層，達到回收油的目的。徐玲枝等[19]選擇合適的溫度、破乳劑及用量，通過物理化學方法處理含油廢水，油的回收率平均達到99%以上。2.2.3生化處理技術油類是一種烴類有機物，通過在水中加入?yún)捬跷⑸铮梢詫⒁后w含油廢棄物中的油分解氧化成為二氧化碳和水。神華煤直接液化示范項目有機廢液處理工藝流程為：兩級氣浮—調(diào)節(jié)罐—生化池（3T-AF）—生化池（3T-BAF）—混凝沉淀—過濾，處理后的廢液含油質(zhì)量濃度≤3mg/L。

3含油廢棄物氣化處置技術的開發(fā)應用

筆者所在研發(fā)團隊近年來在多元料漿氣化技術上進行了創(chuàng)新和發(fā)展，開發(fā)了多元料漿含油廢棄物污染消減和資源化利用技術，并在多家企業(yè)實現(xiàn)了工業(yè)化應用。

3.1技術開發(fā)思路

多元料漿含油廢棄物氣化處置技術利用含油廢棄物中有機質(zhì)富含碳、氫元素以及高熱值的特點，經(jīng)預處理后，將含油廢棄物與煤共磨制取氣化料漿或單獨直接通入氣化爐氣化制合成氣，實現(xiàn)含油廢棄物污染消減和資源化利用。

3.2工藝流程

多元料漿含油廢棄物污染消減和資源化利用技術工藝流程示意圖見圖1。該技術主要有多元料漿制備、氣化、灰水處理3大系統(tǒng)。料漿制備系統(tǒng)：煤與固態(tài)含油廢棄物或（和）低濃度、低黏度液態(tài)含油廢棄物，按照一定的比例共磨制漿，由料漿輸送系統(tǒng)送入氣化爐。氣化系統(tǒng)：含油廢棄物料漿（或高濃、高黏液態(tài)含油廢棄物）與氧氣噴入氣化爐，迅速反應，生成CO和H2為主的合成氣，供后續(xù)生產(chǎn)使用，料漿中的灰分及少量未反應的碳在高溫作用下成為熔融態(tài)，經(jīng)快速激冷后降溫，成為無毒無害的黑色玻璃態(tài)爐渣，通過鎖斗排出，合成氣進入后續(xù)氣體洗滌系統(tǒng)。灰水處理系統(tǒng)：激冷黑水和洗滌黑水進入換熱器，熱回收器頂部不凝氣及飽和水汽視情況回收處理或送火炬。經(jīng)閃蒸后底部的灰水和渣池的灰水一起進入沉降澄清單元，頂部澄清水進入灰水循環(huán)系統(tǒng)，再由灰水循環(huán)系統(tǒng)送回氣化系統(tǒng)循環(huán)使用。

3.3技術特點

原料適應性廣。石油焦、煤油共煉殘渣、焦化殘渣、有機廢液等含油廢棄物均可采用該方法處理。氣化爐原料消耗降低。含油廢棄物的加入，提高了氣化料漿的熱值，實現(xiàn)了廢棄物中碳氫資源化利用，有效降低了原料煤及氧氣消耗。綠色環(huán)保。氣化灰分經(jīng)激冷后為黑色玻璃態(tài)，無毒無害。氣化灰水經(jīng)灰水系統(tǒng)處理，循環(huán)使用；含油廢棄物作為原料配制料漿，減少原煤和工業(yè)水使用量，實現(xiàn)含油廢棄物資源化利用，降低成本，節(jié)約資源，符合國家綠色發(fā)展，節(jié)能減排的要求。

3.4工業(yè)應用

3.4.1陜西榆林某年產(chǎn)60萬t甲醇裝置，以裂解重油為原料進行廢棄物資源化利用，改造后裝置產(chǎn)能比原裝置提高了約6%，有效氣體積分數(shù)達84%以上，年處理渣油2.9萬t，可節(jié)約原煤5.22萬t，產(chǎn)生直接經(jīng)濟效益3538萬元。3.4.2陜西延長某年產(chǎn)30萬t醋酸裝置，以煤油共煉殘渣為部分原料進行氣化料漿制備，工業(yè)運行時，對氣化料漿品質(zhì)、氣化爐運行狀況、有效氣含量和產(chǎn)量、硫回收系統(tǒng)運行狀況均無明顯影響，全系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不僅節(jié)省了原料煤，還節(jié)省了共煉殘渣的危廢處理費用，開創(chuàng)了一條“變廢為寶”的新路子。

4結語

煤氣化技術范文第5篇

關鍵詞 高含水率；生物質(zhì)；成漿；氣化

中圖分類號：TQ511 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）17-0143-01

工業(yè)進程的加快和水環(huán)境的污染，導致高含水率生物質(zhì)不斷增加。如果釀酒業(yè)產(chǎn)生的酒糟廢液、水體富營養(yǎng)化滋生的藻類，以及污水處理廠產(chǎn)生的生物污泥。這些高含水率有機生物質(zhì)具有共同的特點：1）高水率高，甚至達到95%以上；2）含有一定的熱值；3）難處理，處理不當引起不同程度的二次污染；4）脫水能耗高，而且需要專門的設備。如何對這些高含水率生物質(zhì)，引起了越來越多學者的關注。

水煤漿是20世紀70年代石油危機中發(fā)展起來的一種新型低污染代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一樣的流動性和穩(wěn)定性，可以泵送、霧化、貯存與穩(wěn)定著火燃燒。高含水率生物質(zhì)一方面含水率高，多數(shù)為高濃度懸浮體系，另一方面含有一定熱值，作為能源時與水煤漿具有相似性。將高含水率生物質(zhì)與煤混合，通過一定的處理工藝制備生物質(zhì)水煤漿，依托成熟的氣流床氣化技術，實現(xiàn)其與煤的共氣化，不僅能很好地解決高含水率生物質(zhì)的資源化難題，又能簡化它們的處理與處置流程。生物質(zhì)水煤漿氣化使企業(yè)、工業(yè)園區(qū)或城鎮(zhèn)社區(qū)變污染負效益為資源正效益，充分體現(xiàn)了其在能源結構調(diào)整，資源合理利用及清潔生產(chǎn)等方面的綜合作用。本文以藍藻、水葫蘆和污泥等高含水率生物質(zhì)為例，探討其與煤共氣化的工藝的可行性。

1 物性分析

按照國家煤質(zhì)分析標準（GB/T 212-2001）對神府煤進行工業(yè)、元素及熱值分析。由于污泥、藍藻和水葫蘆是作為能源物質(zhì)與煤成漿共氣化，所以采用與煤相同的處理方法，也按國家煤質(zhì)分析標準對污泥、藍藻和水葫蘆進行相關分析，分析結果列于表1。

從表1可以看出，污泥的含水率超過80%，藍藻和水葫蘆達到94%以上，因此把他們定義為高含水率生物質(zhì)。將高含水率生物質(zhì)直接與煤制備水煤漿，用生物質(zhì)所含的水代替部分制漿用水，省去了高能耗的干燥過程。這3種生物質(zhì)中都具有高含水率、高灰分、高揮發(fā)分、高氮含量和低碳含量的特點。高含水率生物質(zhì)單獨氣化需要干燥，且能量密度低，與煤制漿共氣化可以有效地克服這些缺點。藍藻中氮含量接近煤的10倍，水煤漿氣化爐內(nèi)部是弱還原的氣氛，燃料中的氮以還原態(tài)的形式存在，不會生成氮氧化物，消除了引起二次污染的隱患。另一方面，污泥、藍藻和水葫蘆的高位熱值都在10 MJ·kg-1以上，藍藻甚至接近20 MJ·kg-1。這些生物質(zhì)與煤一起作為燃料進入氣化爐，對所含熱值進行了充分利用，變廢為寶。

2 成漿性

高含水率生物質(zhì)制備漿體，是實現(xiàn)高含水率生物質(zhì)與煤氣流床共氣化的關鍵。筆者以污泥、藍藻、水葫蘆為例，研究了其與煤的成漿性。

1）當萘磺酸鈉作為分散劑時，煤的單獨成漿濃度為62.5%。污泥加入降低了水煤漿的成漿濃度，污泥在漿體中的質(zhì)量百分比越高，污泥煤漿的成漿濃度越低。通過對污泥進行預處理，能有效地提高污泥煤漿的成漿濃度，當污泥占神府煤質(zhì)量的10%時，污泥煤漿的成漿濃度為60%。

2）藍藻自身粘度的大小對藍藻煤漿的成漿濃度有著重要的影響。添加藥劑、高速攪拌、加熱和厭氧消化等方法能降低含水藍藻的粘度，有利于藍藻煤漿成漿濃度的提高。當藍藻與添加水的質(zhì)量比為1：1時，藍藻煤漿的成漿濃度可以達到62.5%。

3）通過粉碎、球磨使水葫蘆變成漿狀體，粘度降低。水葫蘆粘度降低有利于水葫蘆煤漿成漿濃度的提高。當水葫蘆與煤的質(zhì)量比為23.9/100時，水葫蘆煤漿的成漿濃度為60%。

高含水率生物質(zhì)本身粘度的大小對生物質(zhì)煤漿的成漿濃度有著重要的影響，有效的降粘處理對提高成漿濃度有利。當高含水率生物質(zhì)添加合適的比例時，能制備出滿足工業(yè)要求的高含水率生物質(zhì)煤漿。

3 氣化活性

采用高溫熱天平分別對污泥、藍藻和水葫蘆與神府煤CO2氣化反應速度進行了實驗，并采用動力學模型進行了活化能的計算。污泥加入后降低了煤與CO2氣化反應時的活化能，起到了催化作用。隨著污泥添加量的增大，混合物的活化能降低。神府煤與CO2氣化時的活化能為178 kJ/mol，污泥的加入使煤氣化活化能降低了50 kJ/mol，有利于氣化反應。藍藻中含有大量的K、Ca、Fe和Mg等金屬離子，這些金屬離子對煤的氣化具有催化作用。水葫蘆能提高煤的反應速率，添加的Fe3+離子對煤的CO2氣化具有催化作用。

依托成熟的氣流床氣化技術，實現(xiàn)高含水率生物質(zhì)與煤的共氣化具有可行性。高含水率生物質(zhì)與煤制漿共氣化時，一個顯著的優(yōu)勢是“大規(guī)模”，此工藝具有其他工藝無法比擬的處理量，一旦實現(xiàn)工業(yè)化，將對高含水率生物質(zhì)的處理作出巨大貢獻。

參考文獻

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