煤炭氣化工藝節能減排技術探討

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摘要:我國在煤炭氣化工藝方面仍然存在著很多問題，如污水處理的回收問題、煤炭氣化過程的能源浪費問題、氣化過程中產生的大量積灰問題等。研究了利用現代化集中處理設備，以及冷卻器幫助解決積灰難題，重點研究了煤炭氣化工藝中關于循環使用洗滌水的技術革新問題，以期為煤炭氣化生產工藝的節能減排工作提供建設性改善措施。

關鍵詞:減排節能;煤炭氣化;能源

在現代化的煤炭氣化生產工藝過程中，一直存在很多環境污染和能源浪費等問題，需要以創新技術生產的方式從根本上加以解決。因此，在現代工業生產中利用煤炭氣化工藝技術進行經濟運作的過程中，需要對自身工業技術進行升級，以新的生產工藝和生產方式實現工業節能、減排的生產要求，并有效減少生產過程中產生的廢渣、廢氣物質，完善現代化煤炭氣化生產在使用工藝技術上的環境友好能力。在現代煤炭氣化生產工藝中，采取減排節能技術能夠幫助相關企業優化自身的資源配置，達到減少能源浪費的生產目的。大力推進減排節能在實際中的應用，促進煤炭氣化生產企業的綠色環保生產和企業的可持續性發展。

1煤炭氣化生產工藝概述

在現代化煤炭氣化生產工藝過程中，由于生產技術的制約，導致反應物無法進行百分百的充分化學轉化，必然會在生成目標產物的同時不斷向反應體系外排出二氧化碳等溫室氣體［1］。在利用煤炭氣化工藝的生產中，利用煤炭的液化和氣化反應生產烯烴;利用煤炭的氣化反應生產甲醇;對大量二氧化碳氣體的回收與處理;尤其是對組成成分相對復雜的混合氣體回收凈化工作，以及煤炭氣化中的甲醇類參與的副反應;等等。均使溫室氣體的排放問題變得更加嚴重。在煤炭氣化過程形成的氣體排放物中，氫氣和一氧化碳在總氣體的占比中較大。一氧化碳氣體還可以通過其它化學工藝生產過程產出水煤氣并進一步發生轉換，變為對人體無毒害性的二氧化碳氣體。二氧化碳氣體隨之被排入到大氣中，這是導致煤炭氣化反應過程中真正造成資源浪費的主要部分［2］。除此之外，在現代化工業生產中，煤炭進行液化反應的化工工藝主要把反應物煤炭放置在高溫、高壓的極限反應環境里，然后向反應體系中加入氫氣，讓兩者接觸并發生化學反應，最終將煤炭從固態轉化成液態，以獲得支撐人類社會活動所需要的煤油原料。如果在化學反應過程中，當通入的氫氣含量太高時，在氧氣的作用下會生成大量的水，致使二氧化碳的產生有所降低;當通入的氫氣含量太少時，在氧氣的作用下則會因為反應不夠充分，致使一氧化碳生成量偏高，則會對操作人員的生命安全造成威脅。

2煤炭氣化工藝的節能減排問題

對部分煤炭氣化企業的生產數據研究后發現，在現代化工業煤炭氣化工藝生產過程中，主要存在三個方面的問題。第一個問題，煤炭氣化設備的設計問題。部分企業，為了降低成本，通常會對生產過程中出現的工業廢水采取不充分處理的做法，根本無法滿足新時代社會主義發展對企業工業化生產中相關的環保要求［3］。盡管有一部分企業采購了專項工業廢水處理設備，設備投入生產后，隨之也會不斷出現各種各樣的運作問題。主要是因為在設備的原設計規劃中，針對工業生產廢水的處理能力規劃設計標準相對真實生產而言較低。而煤炭氣化在工業化生產過程中往往產生相當多的、組成成分非常復雜的污水。廢水無法達到妥善處理的技術要求，更無法在生產的同時實現污水的迅速處理，最終導致工業化生產廢水的排放無法達到國家要求的環保標準。第二個問題，煤炭氣化反應設備在運行水處理環節所引發的固相廢棄物含量總體占比較高的問題。主要是因為排渣時渣的大量堆積而造成的。對這部分廢水進行取樣實驗后，經過化學分析得出其中固相物質的質量分數達到總量的2%左右。如果工廠在實際生產過程中對某些環節的操作控制不當，廢水中固相待處理的質量分數甚至達到10%左右。在除渣處理的過程中，已經生成灰水碳酸離子、二價鈣離子、二價鎂離子等物質之間，也會進行二次化學反應，最終生成碳酸鎂和碳酸鈣等沉淀物。這些沉淀物大量堆積在煤氣管線中，很容易形成垢，垢在管線中的不斷增加，會導致堵塞煤氣管線的嚴重后果［4］。不僅如此，沉淀物還對管道造成堵塞，對管道和閥門產生磨損，會對整個生產體系中的水處理效果產生影響。隨著煤炭氣化工作的不斷進行，會有更多處理不充分的污水及其內部包含的污染性雜質被一起排放到工業生產線外。這些高污染性的工業生產污水，會對當地的自然環境造成范圍廣、程度深的污染和人文影響。第三個問題，濕洗、排渣等工藝環節中使用的偏堿性水的后續處理問題。在化工工藝生產流程中，常常會向含有目標清理物的水中加入鹽酸等物質使整體水性變成中性。在這一過程中，會出現管道腐蝕或泄露等問題，也會對化工生產造成安全隱患。甚至，當酸或堿類物質的使用劑量遠超過目標清理物的化學含量時，還會造成水質的偏酸性或偏堿性。若排放到周邊環境后，會對土壤、水質等產生更大的影響。

3煤炭氣化節能減排問題的改進

3.1火炬對介質伴燒技術

在介質伴燒處理環節上，對使用介質的類型，應建立更廣泛和系統性的管理數據庫，以供企業內部調度。主要是因為介質物質也會參與到化學反應過程中，一方面影響著整個反應體系的分步反應，對整個反應的進行和原料消耗有極大影響;另一方面也對整個工藝生產的能量利用率有極大的影響。高效率的化學反應和能源的充分利用，能夠節約投入成本，并且樹立更好的企業社會形象，也能為企業帶來諸多隱性的便利。當前，在該技術領域的實踐生產應用中，技術的核心點在于對煤炭氣化反應的綜合利用，以及相關設備的更新升級。通常情況下，是將混合氣體中的烷烴類物質從回收硫步驟中分離，再借助管線系統將這些分離物輸送到火炬部分進行充分燃燒。利用分離出的液化成分充當長明燈的點燃原料，對整個燃燒裝置進行啟動。此處理方法相比于傳統的處理方式有明顯的優勢，充分利用好廢棄物質，降低了能源的消耗，為企業節省了更多成本。

3.2循環洗滌水處理的技術

現代化工業煤炭氣化生產工藝使用的主要原料是煤炭，大部分煤炭中都是含有固體硫。針對這種情況，需引入循環洗滌水技術對反應的煤進行凈化處理后才能投入生產使用，這一步驟的有效實現依賴于現代化的科學技術手段。3.2.1循環水中懸浮物控制在首次對反應體系中的循環水進行處理時，第一步要向反應體系內加入火堿，使發生充分的中和反應，將鹽分控制在130kg/m3左右。處理后的循環水具有很強的腐蝕性，這導致了操作危險性。因此，本文提出一項新技術以處理這一難題。即引入陰離子聚丙烯絮凝劑，加入廢棄循環水中進行循環水凈化處理。經實踐生產與嚴格監測分析后，整個生產工藝沒有任何對外排放的污水。3.2.2循環水中硫含量控制控制措施主要有以下兩個方面:第一，先對氣水中的脫硫化氫進行吹曝處理，再引入相匹配的處理體系進行再處理，重點還需注重硫磺的回收問題。本方法的優點主要體現在，無需利用火堿對循環水的酸堿度進行調節，很大程度上防止鹽過量的后果出現，還可以有效預防設備內部腐蝕的問題，提高設備使用率。這一方法可以保證不對大氣環境產生污染。但在實際生產過程中，成本的投入略有增長。第二，減少硫氫組分的吸收步驟，借助pH監測調節。假如往循環水體系中加入燒堿或石灰一類堿性物質，化學試劑能夠通過自身特征反應生成硫化物，造成循環水中的鹽分占比增加，致使反應體系中產生的部分硫化氫未處理完全就被排入大氣環境中。

3.3冷卻器出現積炭的解決技術

其解決技術主要如下:1)對吹灰器進行科學生產需求的改造;2)對敲擊器頻率進行調整。

4結語

煤炭氣化廢棄物的高效凈化處理，始終是節能減排課題研究中的重點問題，并且對企業自身的長期戰略和可持續性發展也有著重大的現實意義。在煤炭氣化中，火炬介質伴燒、循環水洗滌處理、冷卻器合成器減少積灰等現代化處理技術已經得到廣泛的應用。工業化生產實踐和研究表明，這些技術手段在很大程度上有效幫助企業解決長期困擾自身發展的節能減排問題，達到生成產物的科學、合理的循環利用。當然，煤炭氣化生產技術需要以創新優化的方式提升節能減排工作的處理效率，切實提高工業生產除灰率，大幅度地降低污水排放，以進一步提升自身可持續發展的企業核心競爭力。

參考文獻:

［1］楊志強．煤氣化工藝節能減排技術及應用探析［J］．石河子科技，2019，243(1):49－50．

［2］梁敬會，王璇．淺析煤氣化工藝節能減排技術及應用［J］．化工設計通訊，2017，43(8):8．

［3］魏樹龍．煤氣化工藝節能減排技術綜述［J］．化工設計通訊，2020(3):24－25．

［4］王海謙，謝雯婕，呂梁．煤氣化工藝節能減排技術及應用探究［J］．化工管理，2019，537(30):114．

［5］齊晗．煤氣化工藝節能減排技術及應用［J］．中國化工貿易，2019，11(21):161．

作者：劉斌 單位：興安盟烏蘭泰安能源化工有限責任公司