煤轉化廢水

① 煤矸石、礦坑廢水的成因分析

煤矸石、礦坑廢水的化學組分是研究其遷移、聚集過程，形成污染的基本出發點。

(1)煤矸石的成分及酸化成因

野外調查和采樣結果表明，三號井的煤矸石堆主要由炭質泥岩、炭質頁岩、雜砂岩和少量石灰岩的碎塊組成。在自然堆放情況下，大小混雜，無分選，其中塊徑大於10cm 的煤矸石約佔29%、塊徑5～10cm 約佔22%、塊徑3～5cm 約佔14%、塊徑1～3cm 約佔22%、塊徑0.5～1cm 約佔8%，其餘為塊徑小於0.5cm 的碎屑。炭質泥岩和炭質頁岩占據的比例較高。這類岩塊不僅炭質含量高，還有大量肉眼可識別的黃鐵礦晶體聚集體和散晶，有些外表呈現硫化物的黃色或磁鐵礦的銹痕。除此之外，X 衍射物相分析表明，煤矸石中還含有比例不等的綠泥石、伊利石、石英和黏土類礦物(表4.2)。

利用ICP-AEs儀器測定，煤矸石碎屑混合樣所含的化學成分中，鐵、硫的含量十分高，其中鐵的含量達148.76g/kg，有效態達4.57g/kg;硫的含量達117.82g/kg，有效態達1.45g/kg，其他化學成分遠小於鐵和硫，詳細情況見表4.3。

由此推算，現堆放的煤矸石山約有4.75×10⁴t鐵、1.45×10⁴t硫和相當數量的重金屬元素。在酸性水環境中可溶解脫出，隨滲出液遷移到下游地區，從而形成礦區一個長期的污染源。

表4.2 大峪溝三號井田煤矸石礦物組成

表4.3 大峪溝三號井田煤矸石化學組分含量(單位:mg/kg)

因為煤矸石中普遍含硫量高而且主要以黃鐵礦形式賦存，在風化雨淋過程中緩慢氧化成Fe₂O₃和SO₂，與水作用形成Fe₂(SO₄)₃和H₂SO₄，這樣，一部分硫以氣態的形式排放到大氣中，還有部分以離子方式進入水體和土壤，從而引起酸化。

(2)礦坑廢水的化學組分及成因

據2007年8月9日採集的水樣測試分析結果(表4.4，表4.5)，礦坑廢水化學組分有如下特點:

1)總含鹽量高，其中礦化度達2400mg/L，相當於鹹水-微鹹水類型，水中懸浮狀固形物為2400mg/L，其成分主要為石膏及非晶質物質。

2)陽離子中以鹼金屬和鹼土金屬離子為主。鉀、鈉、鈣、鎂離子總量占陽離子總量的90%以上，陰離子中硫酸根含量極高，達1685mg/L，佔全部陰離子的90%以上，而重碳酸根離子僅為3.05mg/L。

3)重金屬以鋅錳為主，分別為2.4mg/L、1.8mg/L，銅、砷、鉛、鎘、六價鉻含量甚微，均小於0.05mg/L。

4)pH值為3.07，屬酸性水。這些特點與礦坑廢水形成的條件有著直接關系。

現排放的礦坑水大部分來自一₁煤圍岩的裂隙水、岩溶水，從一₁煤和煤矸石的化學成分可知，這些地層含硫、鐵極高。在巷道開拓、回採之前，這些物質處於還原環境，大部分以難溶的硫化物形式封存於地下，一旦人工揭露，巷道和採掘面形成氧化環境，礦坑水酸度就會變大。酸度增高的機理有三個方面:

表4.4 礦坑水排水口、礦井口水樣測試數據(單位:mg/L)

注:取樣地點，礦坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室內編號，856。

礦井口(未加中和劑)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室內編號，857。

取樣時間，2007年7月。

表4.5 礦坑水排水口、礦井口水樣測試數據(單位:mg/L)

注:取樣地點，礦坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室內編號，1323。

礦井口(未加中和劑)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室內編號，1462。

取樣時間，2007年11月。

一是煤層和頂底板中含硫化合物在氧氣、水共存條件下，氧化形成游離的H₂SO₄，反應方程式為

煤礦山地質環境問題一體化治理研究

二是式(4.1)中鐵等金屬的硫酸鹽水解釋放H⁺，其反應過程為

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三是地下水中H₂CO₃的分解。在大峪溝一₁煤井巷的條件下，硫化物的氧化和硫酸鐵的水解對礦坑水的酸化影響最為突出。此外，H₂CO₃的分解也將帶出一定量的Ca²⁺、Mg²⁺。由於H₂SO₄浸溶又有可能使Ca、Zn等金屬轉化為硫酸鹽，使之從礦物中析出。在上述反應中，硫化細菌起著重要的催化作用，巷道良好的通風條件，適宜的濕度，促使諸如硫桿菌屬的細菌大量繁殖，加速Fe²⁺氧化速度並從中獲得自身繁殖所需的能量，與此同時，它們將煤層中所含的單質硫迅速氧化為硫酸，提高了礦坑水的酸度。

② 關於燃燒前煤脫硫技術

脫硫，泛指燃燒前脫去燃料中的硫分以及煙道氣排放前的去硫過程。是防治大氣污染的重要技術措施之一。一般有燃燒前、燃燒中和燃燒後脫硫等三種。隨著工業的發展和人們生活水平的提高，對能源的渴求也不斷增加，燃煤煙氣中的二氧化硫已經成為大氣污染的主要原因。

減少二氧化硫污染已成為當今大氣環境治理的當務之急。不少煙氣脫硫工藝已經在工業中廣泛應用，其對各類鍋爐和焚燒爐尾氣的治理也具有重要的現實意義。

(2)煤轉化廢水擴展閱讀

燃燒前煤脫硫的注意事項：

對於一些對煤氣中的硫化氫比較敏感的行業，可以結合干法脫硫與濕法脫硫技術的優點，將兩種脫硫方法結合起來應用，利用濕法脫硫先將煤氣中的大部分硫化氫脫除，然後，再利用干法脫硫對煤氣中的硫化氫進行精脫，從而，達到較高的脫硫凈度。

這樣既利用了濕法脫硫可以在線調整的優點，又利用了干法脫硫脫硫效率高的優點，並克服了由於干法脫硫脫硫劑硫容因素造成的脫硫劑失效過快的問題。

③ 煤炭液化技術的工藝特點

（1）合成條件較溫和，無論是固定床、流化床還是漿態床，反應溫度均低於350℃，反應壓力2.0－3.0MPa；
（2）轉化率高，如SASOL公司SAS工藝採用熔鐵催化劑，合成氣的一次通過轉化率達到60%以上，循環比為2.0時，總轉化率即達90%左右。Shell公司的SMDS工藝採用鈷基催化劑，轉化率甚至更高；
（3）受合成過程鏈增長轉化機理的限制，目標產品的選擇性相對較低，合成副產物較多，正構鏈烴的范圍可從C1至C100；隨合成溫度的降低，重烴類（如蠟油）產量增大，輕烴類（如CH4、C2H4、C2H6、……等）產量減少；
（4）有效產物－CH2－的理論收率低，僅為43.75%，工藝廢水的理論產量卻高達56.25%；
（5）煤消耗量大，一般情況下，約5～7t原煤產1t成品油。
（6）反應物均為氣相，設備體積龐大，投資高，運行費用高；
（7）煤基間接液化全部依賴於煤的氣化，沒有大規模氣化便沒有煤基間接液化。

④ 煤化工生產主要污染有哪些

1 煤化工行業主要污染物來源
煤化工發展的同時伴隨產生廢水、廢氣和廢渣，直接影響我國的資源水體、生態環境和居民生活。
1.1 煤化工廢水來源
煤氣化過程中洗滌水和冷凝水是煤化工廢水的主要來源，具體的來源包括以下幾個部分：原料煤制氣工段產生的洗滌水和水蒸氣伴隨煤氣從造氣爐中排放出來，形成原料廢水；在進行煤氣凈化的過程中產生的冷凝水；在水冷器熱交換過程中，從循環水中產生的廢水。廢水中含有大量有毒有害成分，除了殘余的有機物以外，還有硫、氯、氮等元素，這些元素在在氣化時會轉化為硫化物、氰化物、氨和氯化物等。
1.2 煤化工廢氣的來源
煤化工廢氣主要來源於煤氣爐制氣過程中產生的吹風氣，合成氨尾氣排放的馳放氣，產品生產過程中產生的廢氣，鍋爐製取水蒸氣產生的煙氣，都可能產生煤化工廢氣。進行煤原料准備的過程會產生大量的煤塵，煤原料從煤礦運送到車間的過程中，由於交通運輸碰撞，前期預處理，裝卸環節等會產生大量的煤塵，這些煤塵擴散到環境中，對環境造成污染和危害。主要污染物為二氧化硫、氮氧化物、煙塵、一氧化碳、硫化氫、氨氣等。
1.3 煤化工廢渣的來源
煤氣爐制氣過程中產生廢渣的主要來源，在造氣生產環節中會產生包括粉煤灰、造氣爐渣等廢渣；鍋爐燃煤後產生的粉煤灰和爐渣。另外在進行煤氣化和煤精製的過程中，需要加入催化劑參加反應，由於催化劑多次反應後造成的活性下降，產生的廢催化劑等危險廢物。

⑤ 煤炭氣化的優點體現在哪些方面

一、煤氣化原理
氣化過程是煤炭的一個熱化學加工過程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或工業純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過化學反應將煤或煤焦中的可燃部分轉化為可燃性氣體的工藝過程。氣化時所得的可燃氣體成為煤氣，對於做化工原料用的煤氣一般稱為合成氣（合成氣除了以煤炭為原料外，還可以採用天然氣、重質石油組分等為原料），進行氣化的設備稱為煤氣發生爐或氣化爐。 煤炭氣化包含一系列物理、化學變化。一般包括熱解和氣化和燃燒四個階段。乾燥屬於物理變化，隨著溫度的升高，煤中的水分受熱蒸發。其他屬於化學變化，燃燒也可以認為是氣化的一部分。煤在氣化爐中乾燥以後，隨著溫度的進一步升高，煤分子發生熱分解反應，生成大量揮發性物質（包括干餾煤氣、焦油和熱解水等），同時煤粘結成半焦。煤熱解後形成的半焦在更高的溫度下與通入氣化爐的氣化劑發生化學反應，生成以一氧化碳、氫氣、甲烷及二氧化碳、氮氣、硫化氫、水等為主要成分的氣態產物，即粗煤氣。氣化反應包括很多的化學反應，主要是碳、水、氧、氫、一氧化碳、二氧化碳相互間的反應，其中碳與氧的反應又稱燃燒反應，提供氣化過程的熱量。 主要反應有： 1、水蒸氣轉化反應 C+H2O=CO+H2-131KJ/mol 2、水煤氣變換反應 CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol 3、部分氧化反應 C+0.5 O2=CO+111KJ/mol 4、完全氧化（燃燒）反應 C+O2=CO2+394KJ/mol 5、甲烷化反應 CO+2H2=CH4+74KJ/mol 6、Boudouard反應 C+CO2=2CO-172KJ/mol
二、煤氣化工藝
煤炭氣化技術雖有很多種不同的分類方法，但一般常用按生產裝置化學工程特徵分類方法進行分類，或稱為按照反應器形式分類。氣化工藝在很大程度上影響煤化工產品的成本和效率，採用高效、低耗、無污染的煤氣化工藝(技術)是發展煤化工的重要前提，其中反應器便是工藝的核心，可以說氣化工藝的發展是隨著反應器的發展而發展的，為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強度，改善環境，新一代煤氣化技術的開發總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（8.5 MPa）發展；氣化溫度向高溫（1500～1600℃）發展；氣化原料向多樣化發展；固態排渣向液態排渣發展。 1、固定床氣化 固定床氣化也稱移動床氣化。固定床一般以塊煤或焦煤為原料。煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。流動氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發生變化，即固體顆粒處於相對固定狀態，床層高度亦基本保持不變，因而稱為固定床氣化。另外，從宏觀角度看，由於煤從爐頂加入，含有殘炭的爐渣自爐底排出，氣化過程中，煤粒在氣化爐內逐漸並緩慢往下移動，因而又稱為移動床氣化。 固定床氣化的特性是簡單、可靠。同時由於氣化劑於煤逆流接觸，氣化過程進行得比較完全，且使熱量得到合理利用，因而具有較高的熱效率。 固定床氣化爐常見有間歇式氣化（UGI）和連續式氣化（魯奇Lurgi）2種。前者用於生產合成氣時一定要採用白煤（無煙煤）或焦碳為原料，以降低合成氣中CH4含量，國內有數千台這類氣化爐，弊端頗多；後者國內有20多台爐子，多用於生產城市煤氣；該技術所含煤氣初步凈化系統極為復雜，不是公認的首選技術。 （1）、固定床間歇式氣化爐（UGI） 以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產合成原料氣或燃料氣。該技術是30年代開發成功的，投資少，容易操作，目前已屬落後的技術，其氣化率低、原料單一、能耗高，間歇制氣過程中，大量吹風氣排空，每噸合成氨吹風氣放空多達5 000 m3，放空氣體中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類及氰化物，造成環境污染。我國中小化肥廠有900餘家，多數廠仍採用該技術生產合成原料氣。隨著能源政策和環境的要來越來越高，不久的將來，會逐步為新的煤氣化技術所取代。 （2）、魯奇氣化爐 30年代德國魯奇（Lurgi）公司開發成功固定床連續塊煤氣化技術，由於其原料適應性較好，單爐生產能力較大，在國內外得到廣泛應用。氣化爐壓力（2.5～4.0）MPa，氣化反應溫度（800～900）℃，固態排渣，氣化爐已定型（MK～1～MK－5），其中MK－5型爐，內徑4.8m，投煤量（75～84）噸/h，粉煤氣產量（10～14）萬m3/h。煤氣中除含CO和H2外，含CH4高達10%～12%，可作為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點是氣化爐結構復雜、爐內設有破粘和煤分布器、爐篦等轉動設備，製造和維修費用大；入爐煤必須是塊煤；原料來源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復雜、流程長、設備多、爐渣含碳5%左右。針對上述問題，1984年魯奇公司和英國煤氣公司聯合開發了液體排渣氣化爐（BGL），特點是氣化溫度高，灰渣成熔融態排出，炭轉化率高，合成氣質量較好，煤氣化產生廢水量小並且處理難度小，單爐生產能力同比提高3～5倍，是一種有發展前途的氣化爐。 2、流化床氣化 流化床氣化又稱為沸騰床氣化。其以小顆粒煤為氣化原料，這些細顆粒在自下而上的氣化劑的作用下，保持著連續不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態運動，迅速地進行著混合和熱交換，其結果導致整個床層溫度和組成的均一。流化床氣化能得以迅速發展的主要原因在於：（1）生產強度較固定床大。（2）直接使用小顆粒碎煤為原料，適應採煤技術發展，避開了塊煤供求矛盾。（3）對煤種煤質的適應性強，可利用如褐煤等高灰劣質煤作原料。 流化床氣化爐常見有溫克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循環流化床（CFB）、加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。 （1）、循環流化床氣化爐CFB 魯奇公司開發的循環流化床氣化爐（CFB）可氣化各種煤，也可以用碎木、樹皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強度大，是移動床的2倍，碳轉化率高（97%），爐底排灰中含碳2%～3%，氣化原料循環過程中返回氣化爐內的循環物料是新加入原料的40倍，爐內氣流速度在（5～7）m/s之間，有很高的傳熱傳質速度。氣化壓力0.15MPa。氣化溫度視原料情況進行控制，一般控制循環旋風除塵器的溫度在（800～1050）℃之間。魯奇公司的CFB氣化技術，在全世界已有60多個工廠採用，正在設計和建設的還有30多個工廠，在世界市場處於領先地位。 CFB氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產合成氣，每公斤煤消耗氣化劑水蒸氣1.2kg，氧氣0.4kg，可生產煤氣 （l.9～2.0）m3。煤氣成份CO＋H2＞75%，CH4含量2.5%左右， CO215%，低於德士古爐和魯奇MK型爐煤氣中CO2含量，有利於合成氨的生產。 （2）、灰熔聚流化床粉煤氣化技術 灰熔聚煤氣化技術以小於6mm粒徑的乾粉煤為原料，用空氣或富氧、水蒸氣作氣化劑，粉煤和氣化劑從氣化爐底部連續加入，在爐內（1050～1100）℃的高溫下進行快速氣化反應，被粗煤氣夾帶的未完全反應的殘碳和飛灰，經兩極旋風分離器回收，再返回爐內進行氣化，從而提高了碳轉化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系統簡單。粗煤氣中幾乎不含焦油、酚等有害物質，煤氣容易凈化，這種先進的煤氣化技術中國已自行開發成功。該技術可用於生產燃料氣、合成氣和聯合循環發電，特別用於中小氮肥廠替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無煙煤生產合成氨原料氣，可以使合成氨成本降低15%～20%，具有廣闊的發展前景。 U－Gas在上海焦化廠（120噸煤/天）1994年11月開車，長期運轉不正常，於2002年初停運；中科院山西煤化所開發的ICC灰熔聚氣化爐，於2001年在陝西城化股份公司進行了100噸/天制合成氣工業示範裝置試驗。CFB、PFB可以生產燃料氣，但國際上尚無生產合成氣先例；Winkler已有用於合成氣生產案例，但對粒度、煤種要求較為嚴格，甲烷含量較高（0.7%～2.5%），而且設備生產強度較低，已不代表發展方向。 3、氣流床氣化 氣流床氣化是一種並流式氣化。從原料形態分有水煤漿、干煤粉2類；從專利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先將煤粉製成煤漿，用泵送入氣化爐，氣化溫度1350～1500℃；後者是氣化劑將煤粉夾帶入氣化爐，在1500～1900℃高溫下氣化，殘渣以熔渣形式排出。在氣化爐內，煤炭細粉粒經特殊噴嘴進入反應室，會在瞬間著火，直接發生火焰反應，同時處於不充分的氧化條件下，因此，其熱解、燃燒以吸熱的氣化反應，幾乎是同時發生的。隨氣流的運動，未反應的氣化劑、熱解揮發物及燃燒產物裹夾著煤焦粒子高速運動，運動過程中進行著煤焦顆粒的氣化反應。這種運動狀態，相當於流化技術領域里對固體顆粒的「氣流輸送」，習慣上稱為氣流床氣化。 氣流床對煤種（煙煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有較大的兼容性，國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠在運作，其清潔、高效代表著當今技術發展潮流。 乾粉進料的主要有K-T（Koppres-Totzek）爐、Shell- Koppres爐、Prenflo爐、Shell爐、GSP爐、ABB-CE爐，濕法煤漿進料的主要有德士古（Texaco）氣化爐、Destec爐。 （1）、德士古（Texaco）氣化爐 美國Texaco(2002年初成為Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收購)開發的水煤漿氣化工藝是將煤加水磨成濃度為60～65%的水煤漿，用純氧作氣化劑，在高溫高壓下進行氣化反應，氣化壓力在3.0～8.5MPa之間，氣化溫度1400℃，液態排渣，煤氣成份CO＋H2為80%左右，不含焦油、酚等有機物質，對環境無污染，碳轉化率96～99%，氣化強度大，爐子結構簡單，能耗低，運轉率高，而且煤適應范圍較寬。目前Texaco最大商業裝置是Tampa電站，屬於DOE的CCT-3，1989年立項，1996年7月投運，12月宣布進入驗證運行。該裝置為單爐，日處理煤2000～2400噸，氣化壓力為2.8MPa，氧純度為95%，煤漿濃度68%，冷煤氣效率～76%，凈功率250MW。 Texaco氣化爐由噴嘴、氣化室、激冷室(或廢熱鍋爐)組成。其中噴嘴為三通道，工藝氧走一、三通道，水煤漿走二通道，介於兩股氧射流之間。水煤漿氣化噴嘴經常面臨噴口磨損問題，主要是由於水煤漿在較高線速下(約30m/s)對金屬材質的沖刷腐蝕。噴嘴、氣化爐、激冷環等為Texaco水煤漿氣化的技術關鍵。 80年代末至今，中國共引進多套Texaco水煤漿氣化裝置，用於生產合成氣，我國在水煤漿氣化領域中積累了豐富的設計、安裝、開車以及新技術研究開發經驗與知識。 從已投產的水煤漿加壓氣化裝置的運行情況看，主要優點：水煤漿制備輸送、計量控制簡單、安全、可靠；設備國產化率高，投資省。由於工程設計和操作經驗的不完善，還沒有達到長周期、高負荷、穩定運行的最佳狀態，存在的問題還較多，主要缺點：噴嘴壽命短、激冷環壽命僅一年、褐煤的制漿濃度約59%～61%；煙煤的制漿濃度為65%；因汽化煤漿中的水要耗去煤的8%，比干煤粉為原料氧耗高12%～20%，所以效率比較低。 （2）、Destec（Global E-Gas）氣化爐 Destec氣化爐已建設2套商業裝置，都在美國：LGT1（氣化爐容量2200噸/天，2.8MPa，1987年投運）與Wabsh Rive（二台爐，一開一備，單爐容量2500噸/天，2.8MPa，1995年投運）爐型類似於K-T，分第一段（水平段）與第二段（垂直段），在第一段中，2個噴嘴成180度對置，藉助撞擊流以強化混合，克服了Texaco爐型的速度成鍾型（正態）分布的缺陷，最高反應溫度約1400℃。為提高冷煤氣效率，在第二階段中，採用總煤漿量的10%～20%進行冷激（該點與Shell、Prenflo的循環沒氣冷激不同），此處的反應溫度約1040℃，出口煤氣進火管鍋爐回收熱量。熔渣自氣化爐第一段中部流下，經水冷激固化，形成渣水漿排出。E-Gas氣化爐採用壓力螺旋式連續排渣系統。 Global E-Gas氣化技術缺點為：二次水煤漿停留時間短，碳轉化率較低；設有一個龐大的分離器，以分離一次煤氣中攜帶灰渣與二次煤漿的灰渣與殘炭。這種爐型適合於生產燃料氣而不適合於生產合成氣。 （3）、Shell氣化爐 最早實現工業化的乾粉加料氣化爐是K-T爐，其它都是在其基礎之上發展起來的，50年代初Shell開發渣油氣化成功，在此基礎上，經歷了3個階段：1976年試驗煤炭30餘種；1978年與德國Krupp-Koppers（krupp-Uhde公司的前身）合作，在Harburg建設日處理150t煤裝置；兩家分手後，1978年在美國Houston的Deer Park建設日處理250t高硫煙煤或日處理400t高灰分、高水分褐煤。共費時16年，至1988年Shell煤技術運用於荷蘭Buggenum IGCC電站。該裝置的設計工作為1.6年，1990年10月開工建造，1993年開車，1994年1月進入為時3年的驗證期，目前已處於商業運行階段。單爐日處理煤2000t。 Shell氣化爐殼體直徑約4.5m，4個噴嘴位於爐子下部同一水平面上，沿圓周均勻布置，藉助撞擊流以強化熱質傳遞過程，使爐內橫截面氣速相對趨於均勻。爐襯為水冷壁（Membrame Wall），總重500t。爐殼於水冷管排之間有約0.5m間隙，做安裝、檢修用。 煤氣攜帶煤灰總量的20%～30%沿氣化爐軸線向上運動，在接近爐頂處通入循環煤氣激冷，激冷煤氣量約占生成煤氣量的60%～70%，降溫至900℃，熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進入管式余熱鍋爐。煤灰總量的70%～80%以熔態流入氣化爐底部，激冷凝固，自爐底排出。 粉煤由N2攜帶，密相輸送進入噴嘴。工藝氧（純度為95%）與蒸汽也由噴嘴進入，其壓力為3.3～3.5MPa。氣化溫度為1500～1700℃，氣化壓力為3.0MPa。冷煤氣效率為79%～81%；原料煤熱值的13%通過鍋爐轉化為蒸汽；6%由設備和出冷卻器的煤氣顯熱損失於大氣和冷卻水。 Shell煤氣化技術有如下優點：採用干煤粉進料，氧耗比水煤漿低15%；碳轉化率高，可達99%，煤耗比水煤漿低8%；調解負荷方便，關閉一對噴嘴，負荷則降低50%；爐襯為水冷壁，據稱其壽命為20年，噴嘴壽命為1年。主要缺點：設備投資大於水煤漿氣化技術；氣化爐及廢鍋爐結構過於復雜，加工難度加大。 我公司直接液化項目採用此技術生產氫氣。 （4）、GSP氣化爐 GSP（GAS Schwarze Pumpe）稱為「黑水泵氣化技術」，由前東德的德意志燃料研究所（簡稱DBI）於1956年開發成功。目前該技術屬於成立於2002年未來能源公司(FUTURE ENERGY GmbH)（Sustec Holding AG子公司）。GSP氣化爐是一種下噴式加壓氣流床液態排渣氣化爐，其煤炭加入方式類似於shell，爐子結構類似於德士古氣化爐。1983年12月在黑水泵聯合企業建成第一套工業裝置，單台氣化爐投煤量為720噸/天，1985年投入運行。GSP氣化爐目前應用很少，僅有5個廠應用，我國還未有一台正式使用，寧煤集團（我公司控股）將要引進此技術用於煤化工項目。 總之，從加壓、大容量、煤種兼容性大等方面看，氣流床煤氣化技術代表著氣化技術的發展方向，水煤漿和干煤粉進料狀態各有利弊，界限並不十分明確，國內技術界也眾說紛紜。
3、我國煤氣化技術進展
煤氣化技術在中國已有近百年的歷史，但仍然較落後和發展緩慢，就總體而言，中國煤氣化以傳統技術為主，工藝落後，環保設施不健全，煤炭利用效率低，污染嚴重。目前在國內較為成熟的仍然只是常壓固定床氣化技術。它廣泛用於冶金、化工、建材、機械等工業行業和民用燃氣，以UGI、水煤氣兩段爐、發生爐兩段爐等固定床氣化技術為主。常壓固定床氣化技術的優點是操作簡單，投資小；但技術落後，能力和效率低，污染重，急需技術改造。如不改變現狀，將影響經濟、能源和環境的協調發展。 近40年來，在國家的支持下，中國在研究與開發、消化引進技術方面進行了大量工作。我國先後從國外引進的煤氣化技術多種多樣。通過對煤氣化引進技術的消化吸收，尤其是通過國家重點科技攻關，對引進裝置進行技術改造並使之國產化，使我國煤氣化技術的研究開發取得了重要進展。50年代末到80年代進行了仿K-T氣化技術研究與開發；80年代中科院山西煤化所開發了灰熔聚流化床煤氣化工藝並取得了專利；「九五」期間華東理工大學、兗礦魯南化肥廠、中國天辰化學工程公司承擔了國家重點科技攻關項目「新型(多噴嘴對置)水煤漿氣化爐開發」(22噸煤/天裝置)，中試裝置的結果表明：有效氣成分～83%，比相同條件下的Texaco生產裝置高1.5～2個百分點；碳轉化率>98%，比Texaco高2～3個百分點；比煤耗、比氧耗均比Texaco降低7%。 「十五」期間多噴嘴對置式水煤漿氣化技術已進入商業示範階段。「新型水煤漿氣化技術」獲「十五」國家高技術研究發展計劃(863計劃)立項，由兗礦集團有限公司、華東理工大學承擔，在兗礦魯南化肥廠建設多噴嘴對置式水煤漿氣化爐及配套工程，利用兩台日處理1150噸煤多噴嘴對置式水煤漿氣化爐(4.0MPa)配套生產24萬噸甲醇、聯產71.8MW發電，總投資為～16億元。該裝置於2005年7月21日一次投料成功，並完成80小時連續、穩定運行。裝置初步運行結果表明：有效氣CO＋H2超過82％，碳轉化率高於98％。它標志著我國擁有了具備自主知識產權的、與國家能源結構相適應的煤氣化技術具有重大的突破，其水平填補了國內空白，並達到國際先進水平。

⑥ 煤化工廢水處理方法

1、物化預處理
預處理常用的方法：隔油、氣浮等。
因過多的油類會影響後續生化處理的內效果，氣浮法煤化工廢水預處理的作用是除去其中的油類並回收再利用，此外還起到預曝氣的作用。
2、生化處理
對於預處理後的煤化工廢水，國內外一般採用缺氧、好氧生物法處理（A/O工藝），但由於煤化工廢水中的多環和雜環類化合物，好氧生物法處理後出水中的COD指標難以穩定達標。
為了解決上述問題，近年來出現了一些新的處理方法，如PACT法、載體流動床生物膜（CBR）、厭氧生物法，厭氧－好氧生物法等
3、深度處理
煤化工廢水經生化處理後，出水的CODcr、氨氮等濃度雖有極大的下降，但由於難降解有機物的存在使得出水的COD、色度等指標仍未達到排放標准。因容此，生化處理後的出水仍需進一步的處理。深度處理的方法主要有混凝沉澱、固定化生物技術、吸附法催化氧化法及反滲透等膜處理技術。

⑦ 在煤炭資源的開發利用過程中，山西省總結出了哪些有效的環境保護與治理的方法和措施

希望這篇文章能對你的問題有所幫助：

資源開發帶來了環境污染問題，但是，煤炭被視為我國能源資源中的「基石」，我們不能因為環境污染就放棄資源開發。解決煤炭資源開發帶來的環境污染問題應採取整頓與生態恢復相結合，開發與環境保護並舉，從循環經濟入手，治理污染的同時綜合利用伴生資源，開發利用煤層氣，大力開發煤化工產品，提高煤炭資源的綜合利用率。
1．整合煤炭資源，發展大型優勢煤炭企業
煤炭是一種不可再生資源，小型礦山企業的無序開采，不僅造成了煤炭資源的極大浪費，同時由於裝備差技術水平低，也是造成環境污染的主要根源。大型現代化企業由於污染防治設施配置齊全，自身能耗低，污染物處理和回收利用率高，是減少環境污染的重要保證。關停小型煤炭企業進行資源整合，促使全省煤炭資源盡快擺脫「多、小、散、亂」的局面，向優勢煤炭開采企業集中。加快構建新型煤炭工業體系、全力保障國民經濟發展需要，搞好統籌規劃，依法科學劃定煤炭資源國家規劃礦區和對國民經濟具有重要價值的礦區，加強煤炭資源勘探，完善資源管理和生產開發制度，實現由粗放開發型管理向科學合理開發、保護節約型管理的轉變；建立嚴格的煤炭資源利用監管制度，對煤炭資源回採率實行年度核查、動態監管，進一步整頓資源開發秩序，嚴禁擅自開辦煤礦、私挖亂采，實現合理有序開發。
2．實施生態恢復工程
積極開發塌陷區土地、煤矸石及粉煤灰等廢棄資源堆場的綜合整治和生態恢復工作，嚴格執行「占補平衡」的徵用耕地原則，是保證山西省國土資源總量平衡和生態安全的重大措施。實施礦區生態恢復工作，綜合利用塌陷土地進行矸石、粉煤灰充填復墾造地，或發展養殖業、種植業，逐步發展生態產業，可使已被破壞的土地逐步恢復生機。
3．推行清潔生產，發展循環經濟
做好煤炭開發利用過程中產生的煤矸石、粉煤灰、礦井廢水和廢氣以及脫硫廢渣等廢棄資源的無害化處理和資源化利用工作，是實現資源循環利用和多次利用的重要措施。鼓勵企業利用煤矸石、粉煤灰生產水泥及建材，利用煤矸石發電，回用礦井廢水用於選煤和工業用水，抽取煤層氣發電或為居民提供燃氣能源。推行清潔生產工藝，是減少環境污染的最有效途經。
4．設立煤炭可持續發展基金，為環境治理提供資金保障
建議設立煤炭可持續發展基金，用於單個企業難以解決的跨區域生態環境治理、支持資源型城市轉型和重點接替產業發展。
跨區域生態環境治理主要內容包括：煤炭開采所造成的水系破壞、水資源損失、水體污染；大氣污染和煤矸石污染；植被破壞、水土流失、生態退化；土地破壞和沉陷引起的地質災害等。
資源型城市、產煤地區轉型和重點接替產業發展主要內容包括：重要基礎設施、符合國家產業政策要求的煤化工、裝備製造、材料工業、旅遊業、服務業、高新技術產業、特色農業等。
5．大力發展煤化工，向煤炭精深加工要效益
煤化工是以煤炭為資源，利用科學技術加工生產化學化工產品的一個大產業。其產品如化肥、甲醇、乙烯、丙烯等，市場潛力巨大，產品附加值高，1噸化工產品價格是1噸煤炭價格的幾倍到幾十倍。根據山西省煤炭及工業特點，重點發展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤層氣和焦爐煤氣聯產利用等項目。
6．用新裝備生產焦化產品
只焦不化，這是過去人們描述山西焦化行業時常說的，即指將煉焦時產生的大量煤氣排放掉，既污染環境又浪費資源。通過改造舊焦爐，更新煉焦生產裝備，實現收回焦爐剩餘煤氣，利用余熱發電並開發醇醚燃料等。
綜上所述，整合煤炭資源，發展大型優勢煤炭企業，優化煤炭生產結構，實施生態恢復工程，推行清潔生產，發展循環經濟，綜合利用煤炭資源。同時告別只挖煤、採煤的單一經濟模式，走以煤為原料提煉轉化系列化工產品，形成煤化工產業鏈的可持續發展之路，是推進煤炭資源開發與環境治理的保障。

⑧ 煤炭資源開發對環境影響

(1)煤炭開采導致土地資源破壞及生態環境惡化。由於露天開采剝離排土，井工開采地表 沉陷、裂縫，都將破壞土地資源和植物資源，影響土地耕作和植被生長，改變地貌並引發景 觀生態的變化。開采沉陷造成中國東部平原礦區土地大面積積水受淹或鹽漬化，使西部礦區 水土流失和土地荒漠化加劇。採煤塌陷還會引起山地、丘陵發生山體滑落或泥石流，並危及 地面建築物、水體及交通線路安全。據調查，中國因采礦直接破壞的森林面積累計達106萬 公頃，破壞草地面積為26.3萬ha，全國累計佔用土地約586萬ha，破壞土地約157萬ha ，且每年仍以4萬ha的速度遞增，而礦區土地復墾率僅為10%。另據測算，中國每采萬噸煤 ，平均塌陷土地0.2ha；在村莊稠密的平原礦區，每采出1000萬t煤需遷移約2000人。
(2)煤炭開采破壞地下水資源，加劇缺水地區的供水緊張。中國是世界上人均佔有水資源量較低的國家，且水資源分布極不平衡。從含煤地區分布看，富煤地區往往也是貧水地區。據調查，全國96個國有重點礦區中，缺水礦區佔71%，其中嚴重缺水礦區佔40%。隨著煤炭開采強度和延伸速度的不斷加大提高，礦區地下水位大面積下降，使缺水礦區供水更為緊張，以致影響當地居民的生產和生活。另一方面，大量地下水資源因煤系地層破壞而滲漏礦井並 被排出，這些礦井水被凈化利用的不足20%，對礦區周邊環境形成新的污染。據統計，中國煤礦每年產生的各種廢污水約佔全國總廢污水量的25%。2000年，全國煤礦的廢污水排放量 達到27.5億t，其中，礦井水23億t，工業廢水3.5億t，洗煤廢水5000萬t，其它廢水450 0萬t。
(3)煤炭開采導致廢氣排放，危害大氣環境。因煤炭開采形成的廢氣主要指礦井瓦斯和地 面矸石山自燃施放的氣體。礦井瓦斯中的主要成分甲烷是一種重要的溫室氣體，其溫室效應 為CO2的21倍。據統計中國每年從礦井開采中排放甲烷70～90億m?3，約佔世界甲烷總 排放量的30%，除5%左右的集中回收利用外，其餘全部排放到大氣中。礦區地面矸石山自燃 施放出大量含SO2、CO2 、CO等有毒有害氣體，嚴重污染大氣環境並直接損害周圍居民的身體健康 。煤矸石產出量很大，其排放量約占煤礦原煤產量的15%～20%。據不完全統計，中國國有煤礦現有矸石山1500餘座，歷年堆積量達30億t，佔地5000ha。另據1994年的礦山環境調查， 淮河以北半乾旱地區的1072座矸石山中，有464座發生過自燃，自燃率達43.3%。
(4)為滿足社會對潔凈煤的需求，中國原煤入洗比例連年提高。1999年原煤入洗量3.17億 t，入洗比例30%，其中國有重點煤礦入洗比例達到48%。原煤被入洗的同時，也排放出大量 的煤泥水污染土壤植被及河流水系。據調查，因洗煤全國每年排出洗矸4500萬t，洗煤廢水 4000萬t，煤泥200萬m3。
(5)在中國，由於煤炭生產與消費之間巨大的空間差異，導致「北煤南運，西煤東輸」的 長距離運煤格局。運輸中產生的煤塵飛揚，既損失大量的煤炭，又污染沿線周圍的生態環境 。據統計，1999年全國鐵路運煤量為64917萬t，平均運距為550km；經公路運輸或中轉到 鐵路的煤炭量達6億t，平均運距為80km。若以0.5%的揚塵損失計算，因運輸向大氣中排放的 煤塵達600多萬t，直接經濟損失超過6億元人民幣。
(6)中國長期以煤炭為主的能源消費結構，不僅形成以酸雨、二氧化硫和煙塵為主要危害 的煤煙型大氣污染，也是中國污染物排放量居世界第二的主要原因。統計資料顯示，2000年 ，全國廢氣中SO2排放總量1995萬t，其中工業來源的排放量1612萬t，生活來源的排放量3 83萬t；煙塵排放總量1165萬t，其中工業煙塵排放量953萬t，生活煙塵排放量212萬t； 酸雨區面積約占國土面積的30%。

⑨ 煤炭氣化技術的煤氣化工藝

煤炭氣化技術雖有很多種不同的分類方法，但一般常用按生產裝置化學工程特徵分類方法進行分類，或稱為按照反應器形式分類。氣化工藝在很大程度上影響煤化工產品的成本和效率，採用高效、低耗、無污染的煤氣化工藝(技術)是發展煤化工的重要前提，其中反應器便是工藝的核心，可以說氣化工藝的發展是隨著反應器的發展而發展的，為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強度，改善環境，新一代煤氣化技術的開發總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（8.5 MPa）發展；氣化溫度向高溫（1500～1600℃）發展；氣化原料向多樣化發展；固態排渣向液態排渣發展。 固定床氣化也稱移動床氣化。固定床一般以塊煤或焦煤為原料。煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。流動氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發生變化，即固體顆粒處於相對固定狀態，床層高度亦基本保持不變，因而稱為固定床氣化。另外，從宏觀角度看，由於煤從爐頂加入，含有殘炭的爐渣自爐底排出，氣化過程中，煤粒在氣化爐內逐漸並緩慢往下移動，因而又稱為移動床氣化。
固定床氣化的特性是簡單、可靠。同時由於氣化劑於煤逆流接觸，氣化過程進行得比較完全，且使熱量得到合理利用，因而具有較高的熱效率。
固定床氣化爐常見有間歇式氣化（UGI）和連續式氣化（魯奇Lurgi）2種。前者用於生產合成氣時一定要採用白煤（無煙煤）或焦碳為原料，以降低合成氣中CH4含量，國內有數千台這類氣化爐，弊端頗多；後者國內有20多台爐子，多用於生產城市煤氣；該技術所含煤氣初步凈化系統極為復雜，不是公認的首選技術。
（1）、固定床間歇式氣化爐（UGI）
以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產合成原料氣或燃料氣。該技術是30年代開發成功的，投資少，容易操作，目前已屬落後的技術，其氣化率低、原料單一、能耗高，間歇制氣過程中，大量吹風氣排空，每噸合成氨吹風氣放空多達5 000 m3，放空氣體中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類及氰化物，造成環境污染。我國中小化肥廠有900餘家，多數廠仍採用該技術生產合成原料氣。隨著能源政策和環境的要來越來越高，不久的將來，會逐步為新的煤氣化技術所取代。
（2）、魯奇氣化爐
30年代德國魯奇（Lurgi）公司開發成功固定床連續塊煤氣化技術，由於其原料適應性較好，單爐生產能力較大，在國內外得到廣泛應用。氣化爐壓力（2.5～4.0）MPa，氣化反應溫度（800～900）℃，固態排渣，氣化爐已定型（MK～1～MK－5），其中MK－5型爐，內徑4.8m，投煤量（75～84）噸/h，粉煤氣產量（10～14）萬m3/h。煤氣中除含CO和H2外，含CH4高達10%～12%，可作為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點是氣化爐結構復雜、爐內設有破粘和煤分布器、爐篦等轉動設備，製造和維修費用大；入爐煤必須是塊煤；原料來源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復雜、流程長、設備多、爐渣含碳5%左右。針對上述問題，1984年魯奇公司和英國煤氣公司聯合開發了液體排渣氣化爐（BGL），特點是氣化溫度高，灰渣成熔融態排出，炭轉化率高，合成氣質量較好，煤氣化產生廢水量小並且處理難度小，單爐生產能力同比提高3～5倍，是一種有發展前途的氣化爐。 流化床氣化又稱為沸騰床氣化。其以小顆粒煤為氣化原料，這些細顆粒在自下而上的氣化劑的作用下，保持著連續不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態運動，迅速地進行著混合和熱交換，其結果導致整個床層溫度和組成的均一。流化床氣化能得以迅速發展的主要原因在於：（1）生產強度較固定床大。（2）直接使用小顆粒碎煤為原料，適應採煤技術發展，避開了塊煤供求矛盾。（3）對煤種煤質的適應性強，可利用如褐煤等高灰劣質煤作原料。
流化床氣化爐常見有溫克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循環流化床（CFB）、加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。
（1）、循環流化床氣化爐CFB
魯奇公司開發的循環流化床氣化爐（CFB）可氣化各種煤，也可以用碎木、樹皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強度大，是移動床的2倍，碳轉化率高（97%），爐底排灰中含碳2%～3%，氣化原料循環過程中返回氣化爐內的循環物料是新加入原料的40倍，爐內氣流速度在（5～7）m/s之間，有很高的傳熱傳質速度。氣化壓力0.15MPa。氣化溫度視原料情況進行控制，一般控制循環旋風除塵器的溫度在（800～1050）℃之間。魯奇公司的CFB氣化技術，在全世界已有60多個工廠採用，正在設計和建設的還有30多個工廠，在世界市場處於領先地位。
CFB氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產合成氣，每公斤煤消耗氣化劑水蒸氣1.2kg，氧氣0.4kg，可生產煤氣 （l.9～2.0）m3。煤氣成份CO+H2>75%，CH4含量2.5%左右， CO215%，低於德士古爐和魯奇MK型爐煤氣中CO2含量，有利於合成氨的生產。
（2）、灰熔聚流化床粉煤氣化技術
灰熔聚煤氣化技術以小於6mm粒徑的乾粉煤為原料，用空氣或富氧、水蒸氣作氣化劑，粉煤和氣化劑從氣化爐底部連續加入，在爐內（1050～1100）℃的高溫下進行快速氣化反應，被粗煤氣夾帶的未完全反應的殘碳和飛灰，經兩極旋風分離器回收，再返回爐內進行氣化，從而提高了碳轉化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系統簡單。粗煤氣中幾乎不含焦油、酚等有害物質，煤氣容易凈化，這種先進的煤氣化技術中國已自行開發成功。該技術可用於生產燃料氣、合成氣和聯合循環發電，特別用於中小氮肥廠替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無煙煤生產合成氨原料氣，可以使合成氨成本降低15%～20%，具有廣闊的發展前景。
U－Gas在上海焦化廠（120噸煤/天）1994年11月開車，長期運轉不正常，於2002年初停運；中科院山西煤化所開發的ICC灰熔聚氣化爐，於2001年在陝西城化股份公司進行了100噸/天制合成氣工業示範裝置試驗。CFB、PFB可以生產燃料氣，但國際上尚無生產合成氣先例；Winkler已有用於合成氣生產案例，但對粒度、煤種要求較為嚴格，甲烷含量較高（0.7%～2.5%），而且設備生產強度較低，已不代表發展方向。 氣流床氣化是一種並流式氣化。從原料形態分有水煤漿、干煤粉2類；從專利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先將煤粉製成煤漿，用泵送入氣化爐，氣化溫度1350～1500℃；後者是氣化劑將煤粉夾帶入氣化爐，在1500～1900℃高溫下氣化，殘渣以熔渣形式排出。在氣化爐內，煤炭細粉粒經特殊噴嘴進入反應室，會在瞬間著火，直接發生火焰反應，同時處於不充分的氧化條件下，因此，其熱解、燃燒以吸熱的氣化反應，幾乎是同時發生的。隨氣流的運動，未反應的氣化劑、熱解揮發物及燃燒產物裹夾著煤焦粒子高速運動，運動過程中進行著煤焦顆粒的氣化反應。這種運動狀態，相當於流化技術領域里對固體顆粒的「氣流輸送」，習慣上稱為氣流床氣化。
氣流床氣化具有以下特點:(1)短的停留時間(通常1s)；(2)高的反應溫度(通常1300-1500℃)；(3)小的燃料粒徑(固體和液體，通常小於0.1mm)；(4)液態排渣。而且，氣流床氣化通常在加壓(通常20-50bar)和純氧下運行。
氣流床氣化主要有以下幾種分類方式：
(1)根據入爐原料的輸送性能可分為干法進料和濕法進料；
(2)根據氣化壓力可分為常壓氣化和加壓氣化；
(3)根據氣化劑可分為空氣氣化和氧氣氣化；
(4)根據熔渣特性可分為熔渣氣流床和非熔渣氣流床。
在熔渣氣流床氣化爐中，燃料灰分在氣化爐中熔化。熔融的灰分在相對較冷的壁面上凝聚並最終形成一層保護層，然後液態熔渣會沿著該保護層從氣化爐下部流出。熔渣的數量應保證連續的熔渣流動。通常，熔渣質量流應至少佔總燃料流的6%。為了在給定的溫度下形成具有合適粘度的液態熔渣，通常在燃料中添加一種被稱為助熔劑的物質。這種助熔劑通常是石灰石和其它一些富含鈣基的物質。在非熔渣氣流床氣化爐中，熔渣並不形成，這就意味著燃料必須含有很少量的礦物質和灰分，通常最大的灰分含量是1%。非熔渣氣流床氣化爐由於受原料的限制，因此工業上應用的較少。
氣流床對煤種（煙煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有較大的兼容性，國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠在運作，其清潔、高效代表著當今技術發展潮流。
乾粉進料的主要有K-T（Koppres-Totzek）爐、Shell- Koppres爐、Prenflo爐、Shell爐、GSP爐、ABB-CE爐，濕法煤漿進料的主要有德士古（Texaco）氣化爐、Destec爐。
（1）、德士古（Texaco）氣化爐
美國Texaco(2002年初成為Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收購)開發的水煤漿氣化工藝是將煤加水磨成濃度為60～65%的水煤漿，用純氧作氣化劑，在高溫高壓下進行氣化反應，氣化壓力在3.0～8.5MPa之間，氣化溫度1400℃，液態排渣，煤氣成份CO+H2為80%左右，不含焦油、酚等有機物質，對環境無污染，碳轉化率96～99%，氣化強度大，爐子結構簡單，能耗低，運轉率高，而且煤適應范圍較寬。目前Texaco最大商業裝置是Tampa電站，屬於DOE的CCT-3，1989年立項，1996年7月投運，12月宣布進入驗證運行。該裝置為單爐，日處理煤2000～2400噸，氣化壓力為2.8MPa，氧純度為95%，煤漿濃度68%，冷煤氣效率～76%，凈功率250MW。
Texaco氣化爐由噴嘴、氣化室、激冷室(或廢熱鍋爐)組成。其中噴嘴為三通道，工藝氧走一、三通道，水煤漿走二通道，介於兩股氧射流之間。水煤漿氣化噴嘴經常面臨噴口磨損問題，主要是由於水煤漿在較高線速下(約30m/s)對金屬材質的沖刷腐蝕。噴嘴、氣化爐、激冷環等為Texaco水煤漿氣化的技術關鍵。
80年代末至今，中國共引進多套Texaco水煤漿氣化裝置，用於生產合成氣，我國在水煤漿氣化領域中積累了豐富的設計、安裝、開車以及新技術研究開發經驗與知識。
從已投產的水煤漿加壓氣化裝置的運行情況看，主要優點：水煤漿制備輸送、計量控制簡單、安全、可靠；設備國產化率高，投資省。由於工程設計和操作經驗的不完善，還沒有達到長周期、高負荷、穩定運行的最佳狀態，存在的問題還較多，主要缺點：噴嘴壽命短、激冷環壽命僅一年、褐煤的制漿濃度約59%～61%；煙煤的制漿濃度為65%；因汽化煤漿中的水要耗去煤的8%，比干煤粉為原料氧耗高12%～20%，所以效率比較低。
（2）、Destec（Global E-Gas）氣化爐
Destec氣化爐已建設2套商業裝置，都在美國：LGT1（氣化爐容量2200噸/天，2.8MPa，1987年投運）與Wabsh Rive（二台爐，一開一備，單爐容量2500噸/天，2.8MPa，1995年投運）爐型類似於K-T，分第一段（水平段）與第二段（垂直段），在第一段中，2個噴嘴成180度對置，藉助撞擊流以強化混合，克服了Texaco爐型的速度成鍾型（正態）分布的缺陷，最高反應溫度約1400℃。為提高冷煤氣效率，在第二階段中，採用總煤漿量的10%～20%進行冷激（該點與Shell、Prenflo的循環沒氣冷激不同），此處的反應溫度約1040℃，出口煤氣進火管鍋爐回收熱量。熔渣自氣化爐第一段中部流下，經水冷激固化，形成渣水漿排出。E-Gas氣化爐採用壓力螺旋式連續排渣系統。
Global E-Gas氣化技術缺點為：二次水煤漿停留時間短，碳轉化率較低；設有一個龐大的分離器，以分離一次煤氣中攜帶灰渣與二次煤漿的灰渣與殘炭。這種爐型適合於生產燃料氣而不適合於生產合成氣。
（3）、Shell氣化爐
最早實現工業化的乾粉加料氣化爐是K-T爐，其它都是在其基礎之上發展起來的，50年代初Shell開發渣油氣化成功，在此基礎上，經歷了3個階段：1976年試驗煤炭30餘種；1978年與德國Krupp-Koppers（krupp-Uhde公司的前身）合作，在Harburg建設日處理150t煤裝置；兩家分手後，1978年在美國Houston的Deer Park建設日處理250t高硫煙煤或日處理400t高灰分、高水分褐煤。共費時16年，至1988年Shell煤技術運用於荷蘭Buggenum IGCC電站。該裝置的設計工作為1.6年，1990年10月開工建造，1993年開車，1994年1月進入為時3年的驗證期，目前已處於商業運行階段。單爐日處理煤2000t。
Shell氣化爐殼體直徑約4.5m，4個噴嘴位於爐子下部同一水平面上，沿圓周均勻布置，藉助撞擊流以強化熱質傳遞過程，使爐內橫截面氣速相對趨於均勻。爐襯為水冷壁（Membrame Wall），總重500t。爐殼於水冷管排之間有約0.5m間隙，做安裝、檢修用。
煤氣攜帶煤灰總量的20%～30%沿氣化爐軸線向上運動，在接近爐頂處通入循環煤氣激冷，激冷煤氣量約占生成煤氣量的60%～70%，降溫至900℃，熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進入管式余熱鍋爐。煤灰總量的70%～80%以熔態流入氣化爐底部，激冷凝固，自爐底排出。
粉煤由N2攜帶，密相輸送進入噴嘴。工藝氧（純度為95%）與蒸汽也由噴嘴進入，其壓力為3.3～3.5MPa。氣化溫度為1500～1700℃，氣化壓力為3.0MPa。冷煤氣效率為79%～81%；原料煤熱值的13%通過鍋爐轉化為蒸汽；6%由設備和出冷卻器的煤氣顯熱損失於大氣和冷卻水。
Shell煤氣化技術有如下優點：採用干煤粉進料，氧耗比水煤漿低15%；碳轉化率高，可達99%，煤耗比水煤漿低8%；調解負荷方便，關閉一對噴嘴，負荷則降低50%；爐襯為水冷壁，據稱其壽命為20年，噴嘴壽命為1年。主要缺點：設備投資大於水煤漿氣化技術；氣化爐及廢鍋爐結構過於復雜，加工難度加大。
我公司直接液化項目採用此技術生產氫氣。
（4）、GSP氣化爐
GSP（GAS Schwarze Pumpe）稱為「黑水泵氣化技術」，由前東德的德意志燃料研究所（簡稱DBI）於1956年開發成功。目前該技術屬於成立於2002年未來能源公司(FUTURE ENERGY GmbH)（Sustec Holding AG子公司）。GSP氣化爐是一種下噴式加壓氣流床液態排渣氣化爐，其煤炭加入方式類似於shell，爐子結構類似於德士古氣化爐。1983年12月在黑水泵聯合企業建成第一套工業裝置，單台氣化爐投煤量為720噸/天，1985年投入運行。GSP氣化爐目前應用很少，僅有5個廠應用，我國還未有一台正式使用，寧煤集團（我公司控股）將要引進此技術用於煤化工項目。
總之，從加壓、大容量、煤種兼容性大等方面看，氣流床煤氣化技術代表著氣化技術的發展方向，水煤漿和干煤粉進料狀態各有利弊，界限並不十分明確，國內技術界也眾說紛紜。

⑩ 煤化工廢水處理技術研究及應用分析

背景

煤化工廢水近零排放：煤化工是指以煤為原料，經化學加工轉化為氣體、液體和固體燃料及化學品的過程，是針對我國「富煤、貧油、少氣」的能源特點發展起來的基礎產業。

近年來，受市場需求等因素的刺激，煤炭富集區煤化工產業呈現爆發式增長態勢，《「十二五」規劃綱要》明確提出，推動能源生產和利用方式變革，從生態環境保護滯後發展向生態環境保護和能源協調發展轉變。

我國水資源和煤炭資源逆向分布，煤炭資源豐富的地域，往往既缺水又無環境容量。煤化工廢水如果不加以達標處理直接排入受納水體會對周圍水環境造成較大的污染和破壞，造成可利用的水資源量更加緊缺。因此，我國煤化工廢水實施「近零排放」，實現廢水回用及資源化利用勢在必行。

何為近零排放

煤化工廢水近零排放是以解決我國煤化工水資源及廢水處理難題為目標，形成的煤化工廢水處理及資源化利用重大技術研究領域。目前，該領域已基本確立「預處理—生化處理—深度處理—高鹽水處理」實現「近零排放」的技術路線。但是，最終產生的結晶鹽仍然含有多種無機鹽和大量有機物。從加強環境保護的角度出發，煤化工高鹽水產生的雜鹽被暫定為危險廢物。

按目前的處理技術，一次脫鹽處理後僅有60%～70%的淡水能回用。如果真正的零排放還需要把剩餘的30%～40%濃鹽水濃縮再處理進行回用。

現代煤化工企業廢水按照含鹽量可分為兩類：

一是高濃度有機廢水。 主要來源於煤氣化工藝廢水等, 其特點是含鹽量低、污染物以COD為主;

二是含鹽廢水。主要來源於生產過程中煤氣洗滌廢水、循環水系統排水、除鹽水系統排水、回用系統濃水等,，其特點是含鹽量高。

煤化工廢水「零排放」處理技術主要包括煤氣化廢水的預處理、生化處理、深度處理及濃鹽水處理幾大部分。

預處理：由於煤氣化廢水中酚、氨和氟含量很高，而回收酚和氨不僅可以避免資源的浪費，而且大幅度降低了預處理後廢水的處理難度。通常情況下，煤氣化廢水的物化預處理過程有：脫酚，除氨，除氟等。

生化處理：預處理後，煤氣化廢水的COD含量仍然較高，氨氮含量為50～200mg/l，BOD5/COD范圍為0.25～0.35，因此多採用具有脫氮功能的生物組合技術。目前廣泛使用的生物脫氮工藝主要有：缺氧-好氧法(A/O工藝)、厭氧-缺氧-好氧法(A-A/O工藝)、SBR法、氧化溝、曝氣生物濾池法(BAF)等。

深度處理：多級生化工藝處理後出水COD仍在100～200mg/l，實現出水達標排放或回用都需進一步的深度處理。目前，國內外深度處理的方法主要有混凝沉澱法、高級氧化法、吸附法或膜處理技術。

濃鹽水處理： 針對含鹽量較高的氣化廢水等，TDS濃度一般在10000mg/L左右，除了先通過預處理和生化處理以外，通常後續採用超濾和反滲透膜來除鹽，膜產水回用，濃水進入蒸發結晶設施，這也是實現污水零排放的重點和難點所在。

ZDP工藝解決煤化工廢水近零排放難題

海普創新開發了廢水近零排放ZDP工藝

煤化工行業近零排放項目現場