新型煤化工技術(shù)的研究

劉暢 王文龍（昊華駿化集團(tuán)有限公司，河南 駐馬店 463000）

目前我國在幾個(gè)新型煤化工領(lǐng)域保持的水平在世界的前列，但是有些已經(jīng)創(chuàng)新的成熟技術(shù)推廣度還是不夠。要加快推廣這些技能減排明顯，對(duì)環(huán)境影響小的新技術(shù)才能促進(jìn)其和新能源，新材料等新型環(huán)保行業(yè)的綜合發(fā)展，開創(chuàng)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的新模式。煤化工目前的發(fā)展趨勢(shì)是節(jié)能減排和安全環(huán)保的新技術(shù)，煤化工的智能化推進(jìn)。打造產(chǎn)品齊全的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)體系，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、環(huán)保、安全同時(shí)發(fā)展。

1 使用煤化工廢水污染物生物環(huán)保處理裝置

煤化工行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水的污染物包含酚類、多環(huán)芳香組化合物等有機(jī)物，有的還含有重金屬等污染物，這樣的廢水直接排放會(huì)嚴(yán)重的污染環(huán)境，要處理這種廢水一般是添加降解劑或者使用生物降解技術(shù)來處理。但是傳統(tǒng)的降解池要經(jīng)過長(zhǎng)期的降解處理，效率低嚴(yán)重拖慢生產(chǎn)的節(jié)奏，而且這種降解方式電耗和水耗非常嚴(yán)重，輔助設(shè)備多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜容易出現(xiàn)故障，成本高昂。

使用這種污水處理裝置能夠有效的降低煤化工的污水處理的能源和水的消耗，簡(jiǎn)化系統(tǒng)工藝，解決上述系統(tǒng)的缺陷。

污水處理裝置主機(jī)體

本裝置包括主機(jī)體，主機(jī)體內(nèi)設(shè)有分離腔，分離腔中的分離機(jī)構(gòu)能夠把廢水和廢水的有機(jī)物分離，分離腔的右側(cè)設(shè)有分解空間，分離空間有對(duì)有機(jī)物分解的第一攪拌機(jī)，分離空間的右側(cè)有中和空間，中和空間能把廢水和重金屬進(jìn)行中和和沉降，分離機(jī)構(gòu)包括滑動(dòng)設(shè)置在分離腔內(nèi)的漂浮板，漂浮板密度小可以漂浮在水上。漂浮板上面開有大的通孔。廢水能夠通過打通孔進(jìn)入漂浮板底部的分離腔中，分離腔的頂部放有存放絮凝劑的絮凝腔，分離空間的頂部有降解溶液腔，降解溶液腔存放可分解有機(jī)物的溶液，降解溶液腔和分解溶液腔之間設(shè)有第一擋板機(jī)構(gòu)，中和空間頂部開設(shè)有中和溶液腔，存放可中和重金屬的溶液。中和溶液腔和中和空間設(shè)置有第二擋板機(jī)構(gòu)，第二擋板機(jī)構(gòu)和第一擋板機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同。分解空間的底部設(shè)置有動(dòng)力機(jī)構(gòu)，為第一擋板、第二擋板機(jī)構(gòu)和第一攪拌機(jī)、第二攪拌機(jī)提供動(dòng)力。這種裝置可以把廢水和其中的有機(jī)物分離，方便分布處理，通過第一攪拌機(jī)構(gòu)和第二攪拌機(jī)構(gòu)分別把重金屬離子和有機(jī)物進(jìn)行分開處理，這樣凈化效果更好，通過處理之后的廢水更加環(huán)保，且本裝置中的第一攪拌機(jī)構(gòu)、第二攪拌機(jī)構(gòu)、第一擋板機(jī)構(gòu)和第二擋板機(jī)構(gòu)均有動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，設(shè)計(jì)巧妙，使用電機(jī)數(shù)量少，成本低運(yùn)行穩(wěn)定。

2 多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化新型技術(shù)的應(yīng)用

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室對(duì)汽化爐的大型冷漠和小型熱膜及合成器的研究結(jié)果表明，使用對(duì)置式多噴嘴汽化爐在同樣的煤種和煤漿的濃度條件下比魯南化肥廠使用的Texaco 裝置有效氣體積分?jǐn)?shù)高1.5-2.0%，節(jié)省氧氣2.0-7.0%，碳轉(zhuǎn)化率高2.0-3.0%，有效氣體積分?jǐn)?shù)，節(jié)約氧氣百分比，碳轉(zhuǎn)化率這些主要技術(shù)參數(shù)都有明顯的提高。

2.1 工藝流程

煤、水以及添加劑進(jìn)入磨煤機(jī)，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)60-65%的煤漿，煤漿經(jīng)過給料泵加壓后，進(jìn)到4只工藝噴嘴。空分轉(zhuǎn)正來的氧氣分成4路經(jīng)過氧氣流量調(diào)節(jié)后到工藝噴嘴。煤漿和氧氣經(jīng)過噴嘴一同進(jìn)入汽化爐，在汽化爐中形成撞擊反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的粗合成氣向下進(jìn)入到汽化爐激冷室，大部分熔渣在水浴中激冷固化，落入激冷室底部，通過靜態(tài)破渣器后進(jìn)入鎖斗收集，定期排放。粗合成氣在汽化爐激冷室液位下鼓泡后出激冷室，進(jìn)入撞擊混合器和旋風(fēng)分離器再送到水洗塔清洗，含塵量在1毫克每立方米以下的合成氣送到合成氣凈化系統(tǒng)中。

新型多噴嘴對(duì)置式煤漿氣化工藝圖

2.2 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

四噴嘴對(duì)置式煤漿氣話爐相對(duì)于引進(jìn)技術(shù)，在操作方面展現(xiàn)了較大的優(yōu)勢(shì)，比如激冷室液位穩(wěn)定，容易控制，帶水量低，交叉流式洗滌冷取水分布器的水均布，洗滌冷卻效果好等。在兗礦集團(tuán)的實(shí)際運(yùn)行效果上表現(xiàn)出，氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工況良好。

3 水煤漿水冷壁（清華爐）汽化技術(shù)

第二代清華爐煤汽化技術(shù)裝置在2011年在山西豐喜投入運(yùn)行，初次投料就進(jìn)入了穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，一直穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行到140天后的計(jì)劃?rùn)z修，創(chuàng)造了煤汽化行業(yè)的奇跡。清華爐氣體成分和耐火磚爐的氣體成分基本一致。并不用每年都多次更換錐底磚，定期更換向火磚。這樣節(jié)約了大量的運(yùn)行費(fèi)用并且提高單臺(tái)汽化爐的年運(yùn)轉(zhuǎn)率，成為煤氣化生產(chǎn)裝置的安全穩(wěn)定長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行的保證。

3.1 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

（1）使用清華水煤漿水冷壁加壓汽化工藝，這種工藝單爐處理煤能力大，運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠、碳轉(zhuǎn)化率高，同等規(guī)模設(shè)備投資率低，年轉(zhuǎn)化率高，節(jié)能環(huán)保。

（2）化工裝置工藝技術(shù)先進(jìn)，熱量利用合理，能量實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用，這樣就可以把熱電站規(guī)模大幅的縮小，這樣大大節(jié)約了投資。

（3）采用DCS集散自動(dòng)控制系統(tǒng)，使得整個(gè)裝置操作穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)關(guān)鍵的工序和關(guān)鍵設(shè)備采用安全儀表系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用三重化的冗余、容錯(cuò)系統(tǒng)。這樣就能夠給整個(gè)裝置關(guān)鍵的設(shè)備提供安全保障。

（4）裝置正常生產(chǎn)過程中，廢物排放能夠符合環(huán)保要求，廢水實(shí)現(xiàn)零排放，達(dá)到了清潔生產(chǎn)。

3.2 工藝系統(tǒng)

(1)點(diǎn)火和投料

采用一個(gè)組合噴嘴完成，直接用工藝燒嘴把汽化爐溫度升高到800℃后投料。投料時(shí)由于爐內(nèi)有燃料氣、氧氣在進(jìn)行燃燒，這兩種氣體和煤漿混合后從噴嘴噴出，沒將直接燃燒，汽化爐溫度立刻上升，不會(huì)發(fā)生燃爆。

(2)燃料氣系統(tǒng)

清華爐使用特殊的組合噴嘴升溫點(diǎn)火的形式，爐內(nèi)的壓力為正。投料的時(shí)候煤漿惡化氧氣壓力都在1兆帕左右，所以燃料氣壓力應(yīng)該保證在1.2兆帕以上。

(3)鍋爐水系統(tǒng)

清華爐需要增加和水冷壁配套的設(shè)備，包括汽包和給水升壓泵。汽包的鍋爐水通過給水升壓泵分別送入氣化爐的水冷壁和噴嘴冷卻水系統(tǒng)。

(4)清華爐正常運(yùn)行期間，會(huì)生成高壓氣壓0.5 兆帕的飽和蒸汽，流量大約3噸每小時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽可以送入工廠加熱鍋爐來水，也可以在供暖季節(jié)進(jìn)行用戶供暖。

4 結(jié)語

煤化工的體量和排放量非常的大，需要煤炭資源的保障和足夠的水源。如果不加大投資新技術(shù)，就會(huì)與我國目前提倡的節(jié)能減排政策相違背，同時(shí)也不利于企業(yè)自身的持續(xù)性發(fā)展。所以目前開創(chuàng)新型的煤化工技術(shù)勢(shì)在必行，以上三個(gè)技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)完全可以替代價(jià)格昂貴的國外技術(shù)，在中國由煤化工技術(shù)轉(zhuǎn)型創(chuàng)新道路上這幾項(xiàng)技術(shù)還不夠，需要我們繼續(xù)不斷努力。在實(shí)踐中摸索創(chuàng)新，為我國從煤化工大國到強(qiáng)國的道路上貢獻(xiàn)一份力量。