典型現代煤化工行業企業固體廢物管控體系構建研究

胡敬韜 李慧琴

摘要：現代煤化工行業企業由于工藝流程復雜，產排污節點多，一直是近年來環境管理的重點與難點。但是目前環境管理的重點多集中在廢氣和廢水方面，針對現代煤化工工業固體廢物的有效管理體系尚未完善。本文針對典型現代煤化工工業企業的主要工藝進行深入分析，通過工藝流程、產排污節點梳理出各部分固廢的產生節點及產廢量，并對性質進行初步分析，以期為今后現代煤化工行業的環境管理體系完善提供支撐。

關鍵詞：煤化工;危險廢物;固體廢物;環境管理

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.121

The foundation of managing and monitoring system of solid waste belong to the typical modern coal-chemical industry companies

Hu Jingtao1，Li Huiqin2

（1.Emissions Trading Management Center of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot Inner Mongolia 010011，China;

2.Inner Mongolia University，Hohhot Inner Mongolia 010011，China）

Abstract：No doubt，it is a key point for a typical modern coal-chemical industry company to prevent the pollution， because of its comprehensive technique processes and abundant discharging points.However，the environmental managements have been always focus on the waste gas and waters， instead of solid wastes.Thus，it is necessary to develop a detailed lists of solid wastes generation points and amounts.The lists are helpful in the future managing and monitoring system of solid waste to modern coal-chemical industry companies.

Key words：Coal-chemical;Hazardous wastes;Solid wastes;Environmental management

1 煤化工行業發展背景

我國是典型的煤炭消費大國，僅2015年，我國原煤產量37.5億噸，進口量2.05億噸，產量及消費量為近年來的最低值，消費量首次低于40億噸[1]。作為傳統的一次能源，煤炭的大量消耗必然導致更加嚴峻的環保壓力，因此，從2013年的“氣十條”開始，我國開始加速對能源結構的調整，在2015年出現煤炭消費量的最低點。但多煤、貧油、少氣的國情也同時制約著傳統能源產業轉型升級的步伐，因此，從數十年前，我國已開始布局清潔煤利用技術的開發、引進與使用，近年來現代煤化工行業的快速崛起也成為我國煤炭高效利用產業迅速發展的標志性成果。

圖1 我國2009-2017年主要能源構成

一般來說，煤炭利用途徑有動力用煤（火電、鍋爐等，約占50%，以2015年數據為例，下同）、原料用煤（焦炭、化工、煤化工等，約占22%）及民用燃煤（燃煤散燒，約占28%）等。相比傳統的煤炭利用途徑，煤化工行業的煤炭消耗量可能只占1%[2]。但是，由于近些年來產品工藝逐漸成熟，部分國外引進的工藝在國內逐步改進，單位水耗、能耗不斷降低，發展底氣充足。尤其在鄂爾多斯市部分地區的大型煤化工項目周邊，已圍繞產業鏈的上游或下游落地多家相關企業，形成多個煤化工產業基地，或化工相關產業聚集區，帶動了區域產業和經濟的發展，示范作用明顯[3]。

對比傳統的煤炭能源利用途徑（單純燃燒），及傳統的煤化工利用途徑（煉焦），現代煤化工工業的能源利用效率并不高，約在38%～45%，并且通過煤制取的油或者氣的二次能源利用率更低，但是不可否認的是現代煤化工具有低排放及高附加值的特點[4-5]。由于化工行業的產業特點（除煤直接液化工藝外），煤化工工藝中對原煤中有毒有害元素的回收或控制是其他利用方式所不能比擬的。以廢氣的產排放為例，傳統煤燃燒煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、顆粒物、汞及其化合物受環境排放標準的嚴格管控，因此，幾乎所有的燃煤鍋爐均裝有高效的脫硫、脫硝、除塵乃至脫汞的裝置。隨著更加嚴格排放標準的頒布，火電行業更是裝備了超低排放設施，將脫硫效率提高到95%以上，除塵效率提高到99%以上，綜合脫硝效率提高到80%以上，幾乎是達到了所有環保設施的處理能力上限[6]。

煤化工行業由于其工藝上的需要，也由于其處理工藝的優勢，在煤氣凈化過程中，硫的脫除率可以達到99.5%，不產生氮氧化物，產生的氨態氮可以綜合利用，產生顆粒污染物均進入灰渣水，汞、砷等重金屬也在洗灰過程中幾乎完全脫除，幾乎可以做到不排放[7]。以廢水為例，煤化工行業的廢水多為工藝廢水，高濃有機廢水經氨酚回收可以做到回收再利用，部分企業利用含氨廢水脫硫，部分企業利用含氨廢水調節水煤漿pH，所有的煤制油及煤制烯烴企業的水污染處理設施均可長期穩定運行，出水指標可達GB8918中的一級A標準且可做到全部回用。目前，大多數相關煤化工企業正在研究開展高鹽廢水的分鹽回收工作，將高鹽水中的鹽分回收，凈水繼續回用至前期工段[8]。因此，近年來現代煤化工工業被部分專家學者稱為一種煤炭的潔凈化利用渠道。

隨著環境保護管理的日漸深入，固體廢物的規范化管理逐漸被人們重視，尤其在中央環保督查針對固體廢物的不規范處置提出大量整改要求的同時，各級環保部門及相關企業已逐漸提升了固廢科學化管理的意識。

2 煤化工企業固體廢物產排情況

我區的煤化工項目多為國家級示范項目，隨著運營水平的提高，工藝日漸成熟，在原來已批復環評中未考慮的諸多污染因素，也逐漸暴露出來，尤其是固體廢物方面，暴露出了很多原環評中未考慮的問題。但是隨著煤化工企業環保水平的提高，很多企業在生產工藝改造升級的過程中解決了一發現的諸多問題。下面就根據不同煤化工工藝，分析行業相關企業的固廢產排污特點，以期可以為后續環境管理提供借鑒。

不管是煤直接液化，還是煤氣化，每種煤化工的技術路線都具有各自的固廢產排特點，但總體來說，煤化工企業產生的固體廢物主要分為工藝灰渣、工藝廢催化劑、廢化學溶液、污水處理生化污泥、廢結晶鹽等。以下將對幾種典型固體廢物分別進行分析。

2.1 工藝灰渣

工藝灰渣以液化/氣化爐渣為主，其次是動力鍋爐中產出的灰渣。同鍋爐灰渣不同，液化爐渣在多數工藝下出爐時處于液固混合態，通過液固相分離后，分別進行處理或回用。氣化爐渣多為分級處理，包括氣化粗渣、氣化細渣和氣化細灰。細渣和細灰需先經過灰水、渣水分離后方可送填埋場填埋。以下分工藝對各工藝產生的固廢情況進行簡述：

以煤制油項目為例，煤直接液化技術在產生豐富的油料化學品的同時，會產生占液化原煤總量20%～30%的液化殘渣。液化殘渣是一種高碳高灰的固液混合物，同時含有燃煤中的幾乎全部硫分、礦物質及液化催化劑。在生產實際中，煤制油項目通過溶劑萃取可以得到重油、石蠟、瀝青等。神華煤制油煤液化殘渣中重油、石蠟含量為34%～37%，瀝青烯含量為17%～22%，前瀝青烯和四氫呋喃不溶物含量為43%～46%。其中重油、石蠟、部分瀝青烯作為化工原料，可以通過裂解裝置實現二次加工利用;殘渣部分熱值較高，可送鍋爐焚燒，部分含油催化劑殘渣可送至前段催化劑制備系統補充催化劑。但由于部分瀝青渣由于含有固體灰渣，熱值較低，無法燃燒或二次利用，長期存放在廠區。經過研究后發現，此部分瀝青渣可以替代修路用的瀝青，目前正在聯系建設單位，將此部分瀝青渣外售用于道路修建。

雖然在煤氣化中，氣化爐工藝有氣流床、流化床、固定床的分別，固廢的產生與處置也有不同的規律，但部分氣化工藝中伴隨固廢產生的渣油一直是困擾煤化工企業的難題，尤其是含焦油灰渣的處理問題。受固定床、流化床氣化工藝影響，煤質變化時需根據煤質調節爐膛氣化溫度，否則灰渣排出時可能會產生含油液態灰渣，或含煤粉焦油灰渣（統稱“含焦油灰渣”）。一般來說，含焦油灰渣處于半固半液態，有刺鼻氣味，且熱值較低，無法送入鍋爐摻燒，也無法通過危廢焚燒爐焚燒。由于大部分工藝包在設計階段并未考慮到會產生含焦油灰渣，并未有針對性地設計相關處理工藝。

按照相關規定，此部分含油灰渣屬于危險廢物，不能送灰渣場填埋，只能在危廢間暫存，并定期交由有處理資質的單位處理。而氣流床工藝中由于爐膛溫度較高，一般不會形成含焦油灰渣。少數采用水煤漿氣化工藝的企業也會產生少量含焦油灰渣，企業在實際運行過程中將此部分灰渣重新配入水煤漿中送回氣化爐中反應，解決了含焦油灰渣排放的問題。但是在部分干煤粉或固定床氣化工藝中（例如：魯奇爐、BGL等），半液態的含焦油灰渣會堵塞噴嘴，無法回用到氣化爐中，含焦油爐渣常年積累，得不到很好的處理。經年累月后，此部分含焦油灰渣的處理成為困擾大多數企業的難題。

鍋爐灰渣多送至灰渣場填埋，同鍋爐灰渣相比，由于氣流床及部分流化床氣化爐爐膛溫度較高，超過燃料的灰熔點，排出的灰渣多呈玻璃態，無法回用制磚。但在暫存或填埋過程中，在風力較小時不會引起揚塵，因此可以作為渣場道路的鋪墊使用，目前已在某園區灰渣場中進行了實踐，效果比較理想。

2.2 其他工藝固體廢物

煤化工行業作為新興的化工類企業，各種廢催化劑、廢酸堿溶液等產生節點多，產生規律不一致，并且由于成分不同，管理方法也不同，因此，需要針對不同廢物的成分區別管理。其中各合成、變換、凈化、轉化節點產生的廢催化劑，尤其是涉重催化劑，以及各節點產生的廢機油、廢酸堿溶液，更需要引起企業及管理部門的注意。本文根據多個企業走訪調研的結果，對典型煤化工企業的固廢產生量、產生規律、廢物屬性等進行了梳理總結，如表2所示。

通過梳理我們發現，現代煤化工企業工藝固體廢物主要是各種工藝催化劑、分子篩、工藝酸堿液、吸附劑等，且大部分涉重、涉毒催化劑或吸附劑屬于危險廢物，除部分廢物可以回收利用外，大部分固體廢物需按照危險廢物管理要求進行管理、運輸及處置。

2.3 其他固體廢物

此外，由于煤化工企業產生大量的含鹽廢水，北方地區沒有可供排放的地表徑流，各相關企業為實現環評中所做零排放的承諾，將水處理廠出水進行提濃，清水送至生產前段做生產用水，濃鹽水經多效蒸發或分鹽結晶方式會產生部分雜結晶鹽，此部分雜結晶鹽連續產生，每年產生量大，是目前煤化工企業難以處理或消耗的主要固廢。

煤化工工業企業各公輔工段均會產生各類灰渣、廢礦物油、廢離子交換樹脂等常見固體廢物，這部分固體廢物的處理處置工藝同其他企業類似的固體廢物處置相同，本文中不做贅述。

3 結論與建議

（1）隨著近年來國家針對固體廢物，尤其是危險廢物管理的不斷深入，目前煤化工行業企業對固體廢物管理要求不斷提高，對大宗固廢及危險廢物的管理逐漸規范，但是由于《危險廢物管理名錄》尚未納入對廢雜結晶鹽、部分煤焦油的管理，部分地區對上述兩種固體廢物的管理處于混亂狀態，建議及早按照危險廢物加強管理。

（2）加大對煤化工企業固體廢物臺賬的管理力度，同時結合排污許可制度、定期報告制度、自行監測制度等不斷加強對固體廢物的精細化、透明化管理。

參考文獻

[1]馮成海，謝欣馨，魏生海，袁善錄，張瑜，徐宏偉，韋孫昌.煤加氫液化殘渣利用研究進展[J].應用化工，2019，48（11）：2733-2738.

[2]黃玫.煤化工產業發展現狀及趨勢探析[J].化工管理，2019（13）：99-100.

[3]何瑞玉.神東煤與液化殘渣熱解特性研究[D].蘭州：西北大學，2017.

[4]梁寧.煤炭市場變化對華煤集團發展的影響及對策研究[D].西安：西安科技大學，2015.

[5]張瑞，李峰，石磊，王亞妮.煤制油加氫殘渣的綜合利用研究[J].化學工程師，2015，29（02）：33-35.

[6]小聶.整治工業廢氣 國產裝備大有可為[J].中國設備工程，2014（09）：14-17.

[7]許鎖林.霧霾逼迫我國擺脫“煤依賴”[J].礦業裝備，2014（04）：10-11.

[8]任倩.粉煤灰特性分析及資源化利用評價[D].成都：西南交通大學，2012.

收稿日期：2020-01-03

作者簡介：胡敬韜（1988-），工程師，研究方向為氣候變化、環境影響評價、環境規劃、排污權交易、排污許可等政策。