煤气化技术环境污染治理与防治对策

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1、http:/ - 1 -煤气化技术环境污染治理与防治对策煤气化技术环境污染治理与防治对策 曲风臣 石油和化学工业规划院 (100013) E-mail： 摘摘 要：要：本文简述了煤气化过程中环境污染的产生情况，分析了煤气化污染的来源及特性， 并针对这些污染提出了治理措施和防治对策。 关键词：关键词：煤气化；环境污染；治理 1引言引言 目前，国内发展煤气化合成化工产品的势头很旺，特别是在煤产地，一批新的煤化工项目开始起步。 煤气化技术是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要技术手段， 是发展现代煤化工、煤造油、燃料煤气等重要工业化生产的龙头1。但由于煤的特殊组成和特殊的地位，致使在利用煤的任一环节中

2、，即使采用了多项先进的技术，都不能确保环境不被污染。这注定我们要长久、持续地探讨新技术的三废排放情况及治理技术；在最彻底地利用煤的同时，最大限度地保护好生存环境，做到经济发展和环境保护的协调发展。 笔者就煤气化技术的污染排放及治理作了初步的分析，以供大家参考和讨论。 2污染来源及特性污染来源及特性 2.1 气化废水的来源及特性气化废水的来源及特性 在煤的气化过程中，煤中含有的一些氮、硫、氯和金属，在气化时部分转化为氨、氰化物和金属化合物；一氧化碳和水蒸气反应生成少量的甲酸，甲酸和氨又反应生成甲酸氨。这些有害物质大部分溶解在气化过程的洗涤水、洗气水、蒸汽分流后的分离水和贮罐排水中，一部分在设备管

3、道清扫过程中放空等2。 （1）煤气发生站废水 煤气发生站废水主要来自发生炉中煤气的洗涤和冷却过程， 这一废水的量和组成随原料煤、操作条件和废水系统的不同而变化，见表 13。 可以看出，在用烟煤和褐煤做原料时，废水的水质相当恶劣，含有大量的酚、焦油和氨等。 （2）气化工艺废水 固定床、流化床和气流床三种气化工艺的废水情况可见表 2。 2.2 气化废气的来源及特性气化废气的来源及特性4 在煤气化过程中，主要的废气来源于以下几个部分： 粉尘污染，主要是煤场仓库、煤堆表面粉尘颗粒的飘散和气化原料准备工艺煤破碎、筛分现场飞扬的粉尘。 有害气体的污染， 主要是煤气的泄漏及放散。 煤气炉加煤装置的煤气泄漏造

4、成的污染较为突出。其次，煤气炉开炉启动、热备鼓风、设备检修、放空以及事故时的放散操作都直接向大气放散不少的煤气。 在冷却净化处理过程中， 有害物质飘逸在循环冷却水沉淀池和凉水塔周围， 随着水分蒸发而逸出到大气。有害物质酚、氰化物是此类废气中的主要成分 http:/ - 2 -表 1 冷煤气发生站废水水质 污染物浓度（mg/L） 无烟煤 烟煤 污染 物种类 水不循 环 水循环 水不循 环 水循环 褐煤 悬浮 物 1200 100 2003000 4001500 总固 体 150500 500010000700100170015000 150011000酚类 10100 2501800 90350

5、013006300 500600 焦油 痕迹 703002003200 多 氨 2040 501000 104805002600 70010000硫化 物 5250 200 少量 氰化 物和硫 510 50500 10 25 10 COD 20150 5003500 400700280020000 120023000悬浮物 过滤后滤膜上截留下的物质的量，mg/L 表 2 气化工艺的废水水质 污染物浓度/（mg/L） 污染物种类 固定床 （鲁奇床）流化床（温克勒 炉） 气流床（德士古 炉） 焦油 500 1020 无 苯酚 15005500 20 10 甲酸化合物 无 无 1001200 氨 3

6、5009000 9000 13002700 氰化物 140 5 1030 COD 350023000 200300 200760 2.3 气化废渣的来源及特性气化废渣的来源及特性 煤的燃烧会产生大量的废渣，目前仅有 20%左右得到利用，其余大部分贮入堆灰场，不仅占用农田，还会污染水源和大气环境。同样，煤在气化过程中，在高温条件下与气化剂反应，煤中的有机物转化成气体燃料，而煤中的矿物质形成灰渣。灰渣是一种不均匀的金属氧化物的混合物，表 3 为某厂造气炉的灰渣组成。 表 3 造气灰渣组成 氧 化物 SiO2Al2O3 Fe2O3CaOMgO其 他 总 量 组 成/% 51.2830.85 5.20

7、7.651.233.79 100http:/ - 3 -外排 3污染治理措施污染治理措施 3.1 废水治理措施废水治理措施 气化废水经过有价物质的回收、预处理、生化法处理、深度处理等过程后才能达到排放要求， 所以一般情况该类废水的处理工艺流程都很复杂， 但是目前在国内外都形成了比较成熟的典型的处理工艺流程。 德国鲁奇公司煤加压气化废水处理工艺是其中一个成功的例子。 其流程如图 1 所示。 废水经沉降槽分离焦油， 过滤去除细小颗粒； 然后送萃取塔， 用溶剂脱酚； 再进入汽提塔脱氨；然后进入曝气池， 进入生化处理； 再进入二次沉淀池， 除去大部分悬浮物； 接着进入絮凝池，进一步去除悬浮物；出水经砂

8、滤，使悬浮物浓度进一步下降；最后进入活性炭吸附罐，进行活性炭吸附处理。经过处理，出水总酚含量可低于 1mg/L，COD 降至 50mg/L，废水无色无臭，可排放或回用。5 图 1 德国鲁奇公司煤加压气化废水处理工艺流程 3.2 废气治理措施废气治理措施6 （1）气化过程煤气泄漏的治理措施 为控制煤气炉的加煤装置的煤气泄漏，常采用蒸汽封堵设备活动部分，局部负压排风。平时，通过加强对设备的保养来控制气体泄漏污染。对于煤气炉开炉启动、热备鼓风、设备检修放空以及事故的放散操作造成的大气污染， 由于放散气流量的大小多变和不连续性， 目前国内基本上尚未进行治理。 （2）煤气站循环冷却的废气治理措施 煤气站

9、循环冷却水中的有害物质随着水分蒸汽而逸出， 逸出气体中的有害物质是酚、 氰化物。这些有害物质飘逸在循环冷却水沉淀池、凉水塔周围，控制这样的有害气体，主要是降低循环水中有害物质的含量，其次是改进凉水塔设计。例如，在凉水塔塔顶设置更为有效的捕滴层来控制飘散的水雾及其携带的有害物质。 （3）吹风阶段排出吹风时废气的治理措施 水煤气一般采用间歇生产， 运行过程吹风阶段中吹出风含有大量的烟尘和废气， 还含有化学热和大量显热。因此，在煤气站设置热量回收装置（燃烧蓄热室、废热锅炉等）回收热量和离心式旋风除尘器控制烟尘是有效的措施。 3.3 废渣治理措施废渣治理措施79 在煤气化过程中产生的废渣主要是气化炉排

10、放的煤渣及工艺中产生的废旧催化剂， 治理方法如下： （1）气化炉排放的煤渣，废水处理排放的滤渣以及氨氮污水处理排放的滤渣中不含有毒有害物质， 可以直接送往厂外堆渣场堆放或加以综合利用， 可以作为材料用做筑路、 建材、化工、轻金属加工等方面。例如山东泰安水泥厂利用化肥厂造气炉渣代替部分黏土配料，生产水泥，取得较好的成效。该厂的配比方案见表 4。 沉降槽 过滤 萃取脱酚 蒸氨 曝气池 废水 沉淀池 絮凝池 砂滤池 活性炭过滤罐 http:/ - 4 -表 4 造气炉渣水泥配比方案 组分 石灰石 粘土炉渣铁粉无烟 煤 萤石配比/% 69.14 9.0 6.0 3.24 11.57 1.05 该方法具

11、有节约能源、提高熟料质量等优点。 （2）工艺中产生的废催化剂均由生产厂进行回收利用。 4 污染防治对策污染防治对策 污染防治的主要对策如下： （1）制定污染防治规划 气化场内制定污染防治的各项规程，主要包括污染防治目标、污染防治组织措施、污染防治技术路线及方案、污染防治检查制度和管理制度。 （2）实施清洁生产减少污染排放 近些年来， 煤气化技术得到很大的发展， 同时各种机械设备正逐渐实现计算机自动控制，大型机械连锁控制等，这都为实施清洁生产奠定了基础，例如在煤的准备、进料过程中，所有空气污染控制设备均采用干式除尘设备， 基本上没有废水排放。 在氨蒸馏中的氢氧化钠代替石灰，将污泥形成量减少到最低

12、，污泥的最终处置问题随之也得到解决。做到清污分流，使冷却水和雨水等不混入工艺废水等。 （3）加强管理，提高人员素质，减少排污 通过培训提高工人和技术人员的素质，强化管理，建立严格的规章制度，合理的控制工艺参数，使废物排放量尽量低于计算值，这样才能从源头上减少排污量。 5 结论结论 虽然近年来煤气化三废治理技术取得相当大的进展， 但就目前来看， 中国的多数煤气化厂的三废还未得到根本治理， 重要原因之一是整个处理系统的高昂的运行费用。 因此对于煤气化三废的治理，必须采取污染防治和污染处理的综合性措施，把污染的防、管、治、用作为一个整体，即从系统工程观点出发，统筹安排，制定出费用较低，环境效益和社会

13、效益较大的综合防治方案。 参考文献 参考文献 1 台念强, 刘生辈. 废水综合治理与利用的探讨. 大氮肥, 2004, 27(1): 6264 2 杜铭华. 关于中国煤化工发展的几点讨论. 煤质技术, 2006, 1: 14 3 郭树才. 煤化工工艺学. 北京: 化学工业出版社, 1992 4 谢全安, 薛利平. 煤化工安全与环保. 北京: 化学工业出版社, 2005 5 余经海. 工业水处理技术. 北京: 化学工业出版社, 2003 6 台炳华. 工业烟气净化. 北京: 冶金工业出版社, 2000 7 汪群慧. 固体废物处理及资源化. 北京: 化学工业出版社, 2004 8 王同章. 煤炭灰

14、利用技术. 北京: 化学工业出版社, 2001 9 韩怀强, 蒋挺大. 粉煤灰利用技术.北京: 化学工业出版社，2001 http:/ - 5 -Treatment and Controlling Measures for Environmental Pollution in Coal Gasification Qu Fengchen China National Petroleum and Chemical Planning Institute, (100013) Abstract This paper briefly introduced the environmental pollution in the coal gasification, analyzed the source and type of coal gasification pollution, and provided treatment and controlling measures. Keywords: coal gasification; environmental pollution; controlling measures 作者简介：作者简介：曲风臣，男，1981 年生，硕士研究生，主要从事化工园区环境规划、水处理工 艺等咨询工作。