煤制天然氣項目的環保建設

徐西征 徐 彤

1.伊犁新天煤化工有限公司 新疆伊寧 835000；2.煤炭科學研究總院 北京 100013；3.中煤科工清潔能源公司 北京 100013

伊犁新天煤化工有限公司（以下簡稱新天煤化工）年產20 億m3煤制天然氣項目是國家“十三五”煤炭深加工示范項目，項目總投資185 億元，位于新疆維吾爾自治區伊犁哈薩克自治州伊寧市，距原料煤供應地伊犁四礦3.5km，距伊犁河水源地21km，距產品輸送地西氣東輸煤制氣支線伊寧首站11km。新天煤化工產業園占地面積5.7 km2，煤制氣項目總占地4352 畝，其中廠區占地3082 畝，廠外工程占地1270 畝。項目年產天然氣20.4 億m3，副產重芳烴10 萬t、多元烴8.4t、輕烴3.11 萬t、混合酚2.5 萬t、硫銨化肥7.1 萬t。

該項目是國內首次建設的年產20 億m3煤制天然氣項目。項目于2009 年6 月30 日奠基，2010—2015 年為項目建設期，2015 年7 月基本達到中交條件，2016—2018 年為新增環保項目建設期。2017 年6 月試生產，2017 年10 月雙系列滿負荷穩定試運行。由于投資大，建設時間長，建設過程中國家審批機制經歷了重大變革，環保標準大幅度提高，給項目建設提出了各種挑戰。在新天煤化工全體干部員工共同努力下，項目砥礪奮進、攻堅克難，生產不斷邁上新臺階。同時，該項目在設計、建設和運行方面取得了寶貴的經驗，培養了人才，出色地完成了煤炭深加工示范任務，尤其是在環保建設方面，為今后的大型煤制天然氣項目提供了有益的借鑒。

1 專注環保嚴格要求

新天煤化工積極響應國家號召，高度重視環保工作，建立健全了公司的環境保護管理機構和程序，對水、氣、固廢的排放不斷進行改進，環保設施投入達到27 億多人民幣。

1.1 環境保護管理組織機構

公司的環境保護工作由分管安全的副總經理和總工程師規劃布署，職能由安全環保部組織。安全環保部配備環境保護分管副主任1 人，專業管理人員3 人。各車間及職能部門配備兼職環保網絡員，落實具體環保工作。

1.2 環境保護管理程序與規定

公司安全環保部組織編制了《環境保護檢查管理規定》、《環境保護統計管理制度》、《危險廢物管理規定環保稅繳納及環境保護專項資金申請管理規定》、《“三廢”及噪聲排放、處置管理規定》等環境保護管理規定。

安全環保部負責組織全員環保培訓，并對部門車間專兼職環保人員、環保設備設施操作人員進行考試測評。在系統調試、試車期間，對環保設備設施進行性能檢測，實現廢氣收集處置，凈化、煤氣水、污水等處釋放氣集中收集處置；廢液集中處置，生產廢水經除油、脫酸、脫氨、脫酚后送污水處理，合格后送回用系統，實現了廢水零排放；危廢收集處置，產生的固體廢物主要為焦油焦粉、生化污泥，均送往熱電煤粉鍋爐摻燒，實現了有機危廢的無害化處置。

1.3 主要措施

（1）嚴格按照環評和批復進行項目建設，對重大變動及時審批環評變更，嚴格遵守環保設施“三同時”。

（2）提高各項污染物治理措施環保標準，并預留標準提高的措施。

（3）重視全廠異味氣體的處理。煤制天然氣工廠的異味氣體來源主要是各儲罐呼吸氣、裝車氣、廢水處理廢氣、煤焦油及焦油煤粉、低溫甲醇洗排放氣等廢氣。異味氣體對廠區和周邊環境影響較大，但長期以來一直沒有引起業內足夠的重視。新天煤化工項目在設計階段便根據廢氣成分統籌考慮，進行分質處理。例如，廢水生化處理加蓋收集的臭氣過去通常采用生物除臭、吸附和光催化處理，但處理效率低，效果有限，難以保證達標排放。新天煤化工項目對此采用了蓄熱氧化方式處理，處理效果較好；再例如，含氧廢氣包括油氣回收廢氣、全廠呼吸氣等廢氣[2]，在本項目中如果與鍋爐距離合適，都作為鍋爐二次風進鍋爐協同處理。

（4）有機固體廢物實施無害化處理。在本項目中，含塵焦油普遍采用三相分離離心機進行處理，分離后的固體焦油煤粉進入鍋爐摻燒；對于廢水生化處理污泥，經過壓濾、干化減量脫除水分，將得到的干化污泥直接送入熱電鍋爐與燃料煤摻燒，或與粉煤成型做成型煤，返回氣化爐氣化。事實證明，這些處理方法行之有效，從技術角度看也是較為合理的處理方式，但需要注意的是，這些方法需要在環評階段進行評價。另外，本項目還配套建設了一般固廢綜合利用和危險廢物處置設施，減少固體廢物外排。

（5）控制在線監測的大氣污染物排放指標。在線監測的大氣污染物排放指標按照排放的小時均值來控制，指標多，數量多，環保設施設計標準高，監管嚴。本項目充分考慮了環保設施的設計裕量，以應對煤質條件變化、負荷調整和操作的變化帶來的影響，確保氣體污染物達標排放。

（6）污水零排放。以固定床氣化為龍頭的煤制天然氣項目污水量大，成分復雜，污水處理和回用難度很大。要達到污水零排放，其中的生化處理、深度處理、濃鹽水結晶、結晶鹽綜合利用都需要高度重視，要留有足夠的負荷調節能力。

（7）固定床氣化低溫甲醇洗排放廢氣的問題。固定床氣化低溫甲醇洗排放的廢氣直接排放難以達到現行的石油和化學工業污染物排放標準，廢氣的處理要充分考慮性質和成分，蓄熱氧化是可行的低溫甲醇洗廢氣揮發性有機物（VOCs）處理措施。

（8）防滲工程。近年來石油化工工程防滲設計標準和規范不斷完善，要求不斷提高。防滲措施主要在工程建設階段進行，且大都屬于隱蔽工程，后期整改難度很大。因此，在工程設計和建設過程中要高度重視防滲設施設計和施工，避免出現返工整改。

2 更高要求下的環保建設

2.1 兩次環評對比

伊犁新天煤化工項目經過了自治區和國家了兩次環評。第一次于2009 年12 獲得了自治區環保廳環評批復，第二次是2016 年通過了原環保部環評審批。兩次環評審批依據的標準、污染物排放變化、環保投資變化情況見表1。

表1 2009 年環評報告與2016 年環評報告標準變化

2009 年環評與本次環評實施新標準后，減少污染物排放對比見表2。

表2 2009 年環評與2016 年環評實施新標準后減少污染物排放對比

本項目新增環保設施及投資見表3。

表3 項目新增環保設施及投資情況 萬元

2.2 改進方法

新增了部分環保處理設施，包括危廢填埋場、剛性廢水暫存池、蓄熱氧化、超低排放、生化池加蓋、油氣回收和污泥干化等，增加投資超過10 億元。

（1）完善了三級風險防控系統和應急防范、處置措施，預案采取充分預防和控制措施。

（2）項目建設與可研期間的設計相比增加環保設施20 多項，主要包括：熱電鍋爐煙氣超低排放裝置、煤氣凈化廢氣處理的蓄熱式熱氧化處理設施、罐區和裝卸系統油氣回收設施、濃鹽水結晶裝置、污水處理站惡臭氣體密閉收集裝置、地下水監測設施、CO2在線監測設施、21 萬m3剛性廢水暫存池、四個末端事故水池、污泥干化項目、廢氣在線監測設備、燒氨火炬、酸性氣入鍋爐摻燒裝置等。

（3）除催化劑外，項目初期沒有涉及危廢物質及處置情況。實際生產過程中產生結晶雜鹽、生化污泥等，生態環境管理部門均要求按照危險廢物管理。為填埋結晶鹽等危險廢物，企業按照《危險廢物填埋污染控制標準》，建設了危險廢物填埋場。

（4）國家的污染物排放標準大幅度提高，如可研設計熱電執行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223- 2003）中的III 時段標準，即SO2排放濃度為400mg/ Nm3，擬推薦采用爐內噴鈣尾部增濕活化脫硫工藝，脫硫劑采用生石灰；煙塵濃度控制在50mg/ Nm3內，氮氧化物沒有要求。但后期環評要求執行火電廠超低排放標準，即氮氧化物50mg/ Nm3、SO235mg/ Nm3、煙塵5mg/ Nm3。

（5）硫回收可研設計SO2排放執行850mg/ Nm3標準。實際建設中，取消了硫回收排放口，改為酸性氣入鍋爐摻燒，并入熱電超低排放脫硫處理，執行SO235mg/ Nm3標準。

（6）建設中取消了蒸發塘設計，增加了園區事故風險防控池。

（7）后期補充了廢水不外排的可行性和可靠性論證。

3 經驗與建議

煤制天然氣是我國天然氣供應的有益補充，作為我國重要的戰略能源儲備技術之一，既可以增加天然氣供給，又可以實現煤炭高效清潔利用、優化能源結構實現產品增值、平抑進口氣價格，確保能源安全。并且煤制天然氣工藝流程短，技術成熟，相比于煤制油，煤制天然氣的技術路線較短，轉化效率水平較高、單位熱值耗水率較低，具有高效節能等優勢。就目前而言，全球已投產的工業級煤制天然氣裝置并不多，我國的規劃產能列世界之最。當前階段煤制氣項目建設要積極爭取國家宏觀政策扶植，爭取地方政策支持；重視煤質分析評價，選擇適當的氣化工藝，做好設備選型；重視環保管理和環保設施的建設；重視人才的引進和培養；合理安排建設工期。同時，在關鍵領域和重點技術方面還需要進一步深入研究。

就煤制天然氣示范項目而言，現階段的任務主要集中在以下幾個方面：一是煤炭氣化工藝采用組合氣化，解決大規模采煤之后的塊煤和粉煤平衡的問題；二是廢水高效處理和廢水回用，解決廢水近零排放的問題；三是濃鹽水分鹽結晶和結晶鹽綜合利用，解決結晶鹽的去向問題；四是探討固體廢物和危險廢物綜合處理技術，減少外排的固體廢物和危險廢物的產生量。

同時，要關注煤制天然氣的主要副產品煤焦油的管理問題。長期以來，煤焦油一直按照危險化學品進行管理，但2016 年以來煤焦油被要求按照危險廢物管理，價格大幅度下降，未能體現其應有的價值，給環境保護部門和煤制氣企業帶來了很大的工作量，也影響了煤制天然氣行業的健康發展。目前全國有高溫焦油和中低溫煤焦油2600 萬t 左右，約占石油消費量的5%，是我國石油供應的有益補充，建議國家給予現代煤化工生產的煤焦油危險廢物管理全過程豁免。