煤转化废水

① 煤矸石、矿坑废水的成因分析

煤矸石、矿坑废水的化学组分是研究其迁移、聚集过程，形成污染的基本出发点。

(1)煤矸石的成分及酸化成因

野外调查和采样结果表明，三号井的煤矸石堆主要由炭质泥岩、炭质页岩、杂砂岩和少量石灰岩的碎块组成。在自然堆放情况下，大小混杂，无分选，其中块径大于10cm 的煤矸石约占29%、块径5～10cm 约占22%、块径3～5cm 约占14%、块径1～3cm 约占22%、块径0.5～1cm 约占8%，其余为块径小于0.5cm 的碎屑。炭质泥岩和炭质页岩占据的比例较高。这类岩块不仅炭质含量高，还有大量肉眼可识别的黄铁矿晶体聚集体和散晶，有些外表呈现硫化物的黄色或磁铁矿的锈痕。除此之外，X 衍射物相分析表明，煤矸石中还含有比例不等的绿泥石、伊利石、石英和黏土类矿物(表4.2)。

利用ICP-AEs仪器测定，煤矸石碎屑混合样所含的化学成分中，铁、硫的含量十分高，其中铁的含量达148.76g/kg，有效态达4.57g/kg;硫的含量达117.82g/kg，有效态达1.45g/kg，其他化学成分远小于铁和硫，详细情况见表4.3。

由此推算，现堆放的煤矸石山约有4.75×10⁴t铁、1.45×10⁴t硫和相当数量的重金属元素。在酸性水环境中可溶解脱出，随渗出液迁移到下游地区，从而形成矿区一个长期的污染源。

表4.2 大峪沟三号井田煤矸石矿物组成

表4.3 大峪沟三号井田煤矸石化学组分含量(单位:mg/kg)

因为煤矸石中普遍含硫量高而且主要以黄铁矿形式赋存，在风化雨淋过程中缓慢氧化成Fe₂O₃和SO₂，与水作用形成Fe₂(SO₄)₃和H₂SO₄，这样，一部分硫以气态的形式排放到大气中，还有部分以离子方式进入水体和土壤，从而引起酸化。

(2)矿坑废水的化学组分及成因

据2007年8月9日采集的水样测试分析结果(表4.4，表4.5)，矿坑废水化学组分有如下特点:

1)总含盐量高，其中矿化度达2400mg/L，相当于咸水-微咸水类型，水中悬浮状固形物为2400mg/L，其成分主要为石膏及非晶质物质。

2)阳离子中以碱金属和碱土金属离子为主。钾、钠、钙、镁离子总量占阳离子总量的90%以上，阴离子中硫酸根含量极高，达1685mg/L，占全部阴离子的90%以上，而重碳酸根离子仅为3.05mg/L。

3)重金属以锌锰为主，分别为2.4mg/L、1.8mg/L，铜、砷、铅、镉、六价铬含量甚微，均小于0.05mg/L。

4)pH值为3.07，属酸性水。这些特点与矿坑废水形成的条件有着直接关系。

现排放的矿坑水大部分来自一₁煤围岩的裂隙水、岩溶水，从一₁煤和煤矸石的化学成分可知，这些地层含硫、铁极高。在巷道开拓、回采之前，这些物质处于还原环境，大部分以难溶的硫化物形式封存于地下，一旦人工揭露，巷道和采掘面形成氧化环境，矿坑水酸度就会变大。酸度增高的机理有三个方面:

表4.4 矿坑水排水口、矿井口水样测试数据(单位:mg/L)

注:取样地点，矿坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室内编号，856。

矿井口(未加中和剂)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室内编号，857。

取样时间，2007年7月。

表4.5 矿坑水排水口、矿井口水样测试数据(单位:mg/L)

注:取样地点，矿坑水排水口(N34°43༾.46″、E113°05ཧ.28″);室内编号，1323。

矿井口(未加中和剂)(N34°43གྷ.40″、E113°05ཟ.26″);室内编号，1462。

取样时间，2007年11月。

一是煤层和顶底板中含硫化合物在氧气、水共存条件下，氧化形成游离的H₂SO₄，反应方程式为

煤矿山地质环境问题一体化治理研究

二是式(4.1)中铁等金属的硫酸盐水解释放H⁺，其反应过程为

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三是地下水中H₂CO₃的分解。在大峪沟一₁煤井巷的条件下，硫化物的氧化和硫酸铁的水解对矿坑水的酸化影响最为突出。此外，H₂CO₃的分解也将带出一定量的Ca²⁺、Mg²⁺。由于H₂SO₄浸溶又有可能使Ca、Zn等金属转化为硫酸盐，使之从矿物中析出。在上述反应中，硫化细菌起着重要的催化作用，巷道良好的通风条件，适宜的湿度，促使诸如硫杆菌属的细菌大量繁殖，加速Fe²⁺氧化速度并从中获得自身繁殖所需的能量，与此同时，它们将煤层中所含的单质硫迅速氧化为硫酸，提高了矿坑水的酸度。

② 关于燃烧前煤脱硫技术

脱硫，泛指燃烧前脱去燃料中的硫分以及烟道气排放前的去硫过程。是防治大气污染的重要技术措施之一。一般有燃烧前、燃烧中和燃烧后脱硫等三种。随着工业的发展和人们生活水平的提高，对能源的渴求也不断增加，燃煤烟气中的二氧化硫已经成为大气污染的主要原因。

减少二氧化硫污染已成为当今大气环境治理的当务之急。不少烟气脱硫工艺已经在工业中广泛应用，其对各类锅炉和焚烧炉尾气的治理也具有重要的现实意义。

(2)煤转化废水扩展阅读

燃烧前煤脱硫的注意事项：

对于一些对煤气中的硫化氢比较敏感的行业，可以结合干法脱硫与湿法脱硫技术的优点，将两种脱硫方法结合起来应用，利用湿法脱硫先将煤气中的大部分硫化氢脱除，然后，再利用干法脱硫对煤气中的硫化氢进行精脱，从而，达到较高的脱硫净度。

这样既利用了湿法脱硫可以在线调整的优点，又利用了干法脱硫脱硫效率高的优点，并克服了由于干法脱硫脱硫剂硫容因素造成的脱硫剂失效过快的问题。

③ 煤炭液化技术的工艺特点

（1）合成条件较温和，无论是固定床、流化床还是浆态床，反应温度均低于350℃，反应压力2.0－3.0MPa；
（2）转化率高，如SASOL公司SAS工艺采用熔铁催化剂，合成气的一次通过转化率达到60%以上，循环比为2.0时，总转化率即达90%左右。Shell公司的SMDS工艺采用钴基催化剂，转化率甚至更高；
（3）受合成过程链增长转化机理的限制，目标产品的选择性相对较低，合成副产物较多，正构链烃的范围可从C1至C100；随合成温度的降低，重烃类（如蜡油）产量增大，轻烃类（如CH4、C2H4、C2H6、……等）产量减少；
（4）有效产物－CH2－的理论收率低，仅为43.75%，工艺废水的理论产量却高达56.25%；
（5）煤消耗量大，一般情况下，约5～7t原煤产1t成品油。
（6）反应物均为气相，设备体积庞大，投资高，运行费用高；
（7）煤基间接液化全部依赖于煤的气化，没有大规模气化便没有煤基间接液化。

④ 煤化工生产主要污染有哪些

1 煤化工行业主要污染物来源
煤化工发展的同时伴随产生废水、废气和废渣，直接影响我国的资源水体、生态环境和居民生活。
1.1 煤化工废水来源
煤气化过程中洗涤水和冷凝水是煤化工废水的主要来源，具体的来源包括以下几个部分：原料煤制气工段产生的洗涤水和水蒸气伴随煤气从造气炉中排放出来，形成原料废水；在进行煤气净化的过程中产生的冷凝水；在水冷器热交换过程中，从循环水中产生的废水。废水中含有大量有毒有害成分，除了残余的有机物以外，还有硫、氯、氮等元素，这些元素在在气化时会转化为硫化物、氰化物、氨和氯化物等。
1.2 煤化工废气的来源
煤化工废气主要来源于煤气炉制气过程中产生的吹风气，合成氨尾气排放的驰放气，产品生产过程中产生的废气，锅炉制取水蒸气产生的烟气，都可能产生煤化工废气。进行煤原料准备的过程会产生大量的煤尘，煤原料从煤矿运送到车间的过程中，由于交通运输碰撞，前期预处理，装卸环节等会产生大量的煤尘，这些煤尘扩散到环境中，对环境造成污染和危害。主要污染物为二氧化硫、氮氧化物、烟尘、一氧化碳、硫化氢、氨气等。
1.3 煤化工废渣的来源
煤气炉制气过程中产生废渣的主要来源，在造气生产环节中会产生包括粉煤灰、造气炉渣等废渣；锅炉燃煤后产生的粉煤灰和炉渣。另外在进行煤气化和煤精制的过程中，需要加入催化剂参加反应，由于催化剂多次反应后造成的活性下降，产生的废催化剂等危险废物。

⑤ 煤炭气化的优点体现在哪些方面

一、煤气化原理
气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所得的可燃气体成为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称为合成气（合成气除了以煤炭为原料外，还可以采用天然气、重质石油组分等为原料），进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。 煤炭气化包含一系列物理、化学变化。一般包括热解和气化和燃烧四个阶段。干燥属于物理变化，随着温度的升高，煤中的水分受热蒸发。其他属于化学变化，燃烧也可以认为是气化的一部分。煤在气化炉中干燥以后，随着温度的进一步升高，煤分子发生热分解反应，生成大量挥发性物质（包括干馏煤气、焦油和热解水等），同时煤粘结成半焦。煤热解后形成的半焦在更高的温度下与通入气化炉的气化剂发生化学反应，生成以一氧化碳、氢气、甲烷及二氧化碳、氮气、硫化氢、水等为主要成分的气态产物，即粗煤气。气化反应包括很多的化学反应，主要是碳、水、氧、氢、一氧化碳、二氧化碳相互间的反应，其中碳与氧的反应又称燃烧反应，提供气化过程的热量。 主要反应有： 1、水蒸气转化反应 C+H2O=CO+H2-131KJ/mol 2、水煤气变换反应 CO+ H2O =CO2+H2+42KJ/mol 3、部分氧化反应 C+0.5 O2=CO+111KJ/mol 4、完全氧化（燃烧）反应 C+O2=CO2+394KJ/mol 5、甲烷化反应 CO+2H2=CH4+74KJ/mol 6、Boudouard反应 C+CO2=2CO-172KJ/mol
二、煤气化工艺
煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。 1、固定床气化 固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。 固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。 固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。 （1）、固定床间歇式气化炉（UGI） 以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低、原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹风气排空，每吨合成氨吹风气放空多达5 000 m3，放空气体中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物，造成环境污染。我国中小化肥厂有900余家，多数厂仍采用该技术生产合成原料气。随着能源政策和环境的要来越来越高，不久的将来，会逐步为新的煤气化技术所取代。 （2）、鲁奇气化炉 30年代德国鲁奇（Lurgi）公司开发成功固定床连续块煤气化技术，由于其原料适应性较好，单炉生产能力较大，在国内外得到广泛应用。气化炉压力（2.5～4.0）MPa，气化反应温度（800～900）℃，固态排渣，气化炉已定型（MK～1～MK－5），其中MK－5型炉，内径4.8m，投煤量（75～84）吨/h，粉煤气产量（10～14）万m3/h。煤气中除含CO和H2外，含CH4高达10%～12%，可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。缺点是气化炉结构复杂、炉内设有破粘和煤分布器、炉篦等转动设备，制造和维修费用大；入炉煤必须是块煤；原料来源受一定限制；出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多、炉渣含碳5%左右。针对上述问题，1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了液体排渣气化炉（BGL），特点是气化温度高，灰渣成熔融态排出，炭转化率高，合成气质量较好，煤气化产生废水量小并且处理难度小，单炉生产能力同比提高3～5倍，是一种有发展前途的气化炉。 2、流化床气化 流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原料，这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。 流化床气化炉常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB是PFBC的气化部分）等。 （1）、循环流化床气化炉CFB 鲁奇公司开发的循环流化床气化炉（CFB）可气化各种煤，也可以用碎木、树皮、城市可燃垃圾作为气化原料，水蒸气和氧气作气化剂，气化比较完全，气化强度大，是移动床的2倍，碳转化率高（97%），炉底排灰中含碳2%～3%，气化原料循环过程中返回气化炉内的循环物料是新加入原料的40倍，炉内气流速度在（5～7）m/s之间，有很高的传热传质速度。气化压力0.15MPa。气化温度视原料情况进行控制，一般控制循环旋风除尘器的温度在（800～1050）℃之间。鲁奇公司的CFB气化技术，在全世界已有60多个工厂采用，正在设计和建设的还有30多个工厂，在世界市场处于领先地位。 CFB气化炉基本是常压操作，若以煤为原料生产合成气，每公斤煤消耗气化剂水蒸气1.2kg，氧气0.4kg，可生产煤气 （l.9～2.0）m3。煤气成份CO＋H2＞75%，CH4含量2.5%左右， CO215%，低于德士古炉和鲁奇MK型炉煤气中CO2含量，有利于合成氨的生产。 （2）、灰熔聚流化床粉煤气化技术 灰熔聚煤气化技术以小于6mm粒径的干粉煤为原料，用空气或富氧、水蒸气作气化剂，粉煤和气化剂从气化炉底部连续加入，在炉内（1050～1100）℃的高温下进行快速气化反应，被粗煤气夹带的未完全反应的残碳和飞灰，经两极旋风分离器回收，再返回炉内进行气化，从而提高了碳转化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系统简单。粗煤气中几乎不含焦油、酚等有害物质，煤气容易净化，这种先进的煤气化技术中国已自行开发成功。该技术可用于生产燃料气、合成气和联合循环发电，特别用于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉，以烟煤替代无烟煤生产合成氨原料气，可以使合成氨成本降低15%～20%，具有广阔的发展前景。 U－Gas在上海焦化厂（120吨煤/天）1994年11月开车，长期运转不正常，于2002年初停运；中科院山西煤化所开发的ICC灰熔聚气化炉，于2001年在陕西城化股份公司进行了100吨/天制合成气工业示范装置试验。CFB、PFB可以生产燃料气，但国际上尚无生产合成气先例；Winkler已有用于合成气生产案例，但对粒度、煤种要求较为严格，甲烷含量较高（0.7%～2.5%），而且设备生产强度较低，已不代表发展方向。 3、气流床气化 气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化，残渣以熔渣形式排出。在气化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动状态，相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。 气流床对煤种（烟煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，国际上已有多家单系列、大容量、加压厂在运作，其清洁、高效代表着当今技术发展潮流。 干粉进料的主要有K-T（Koppres-Totzek）炉、Shell- Koppres炉、Prenflo炉、Shell炉、GSP炉、ABB-CE炉，湿法煤浆进料的主要有德士古（Texaco）气化炉、Destec炉。 （1）、德士古（Texaco）气化炉 美国Texaco(2002年初成为Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收购)开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60～65%的水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力在3.0～8.5MPa之间，气化温度1400℃，液态排渣，煤气成份CO＋H2为80%左右，不含焦油、酚等有机物质，对环境无污染，碳转化率96～99%，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤适应范围较宽。目前Texaco最大商业装置是Tampa电站，属于DOE的CCT-3，1989年立项，1996年7月投运，12月宣布进入验证运行。该装置为单炉，日处理煤2000～2400吨，气化压力为2.8MPa，氧纯度为95%，煤浆浓度68%，冷煤气效率～76%，净功率250MW。 Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30m/s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。 80年代末至今，中国共引进多套Texaco水煤浆气化装置，用于生产合成气，我国在水煤浆气化领域中积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。 从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看，主要优点：水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，投资省。由于工程设计和操作经验的不完善，还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态，存在的问题还较多，主要缺点：喷嘴寿命短、激冷环寿命仅一年、褐煤的制浆浓度约59%～61%；烟煤的制浆浓度为65%；因汽化煤浆中的水要耗去煤的8%，比干煤粉为原料氧耗高12%～20%，所以效率比较低。 （2）、Destec（Global E-Gas）气化炉 Destec气化炉已建设2套商业装置，都在美国：LGT1（气化炉容量2200吨/天，2.8MPa，1987年投运）与Wabsh Rive（二台炉，一开一备，单炉容量2500吨/天，2.8MPa，1995年投运）炉型类似于K-T，分第一段（水平段）与第二段（垂直段），在第一段中，2个喷嘴成180度对置，借助撞击流以强化混合，克服了Texaco炉型的速度成钟型（正态）分布的缺陷，最高反应温度约1400℃。为提高冷煤气效率，在第二阶段中，采用总煤浆量的10%～20%进行冷激（该点与Shell、Prenflo的循环没气冷激不同），此处的反应温度约1040℃，出口煤气进火管锅炉回收热量。熔渣自气化炉第一段中部流下，经水冷激固化，形成渣水浆排出。E-Gas气化炉采用压力螺旋式连续排渣系统。 Global E-Gas气化技术缺点为：二次水煤浆停留时间短，碳转化率较低；设有一个庞大的分离器，以分离一次煤气中携带灰渣与二次煤浆的灰渣与残炭。这种炉型适合于生产燃料气而不适合于生产合成气。 （3）、Shell气化炉 最早实现工业化的干粉加料气化炉是K-T炉，其它都是在其基础之上发展起来的，50年代初Shell开发渣油气化成功，在此基础上，经历了3个阶段：1976年试验煤炭30余种；1978年与德国Krupp-Koppers（krupp-Uhde公司的前身）合作，在Harburg建设日处理150t煤装置；两家分手后，1978年在美国Houston的Deer Park建设日处理250t高硫烟煤或日处理400t高灰分、高水分褐煤。共费时16年，至1988年Shell煤技术运用于荷兰Buggenum IGCC电站。该装置的设计工作为1.6年，1990年10月开工建造，1993年开车，1994年1月进入为时3年的验证期，目前已处于商业运行阶段。单炉日处理煤2000t。 Shell气化炉壳体直径约4.5m，4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置，借助撞击流以强化热质传递过程，使炉内横截面气速相对趋于均匀。炉衬为水冷壁（Membrame Wall），总重500t。炉壳于水冷管排之间有约0.5m间隙，做安装、检修用。 煤气携带煤灰总量的20%～30%沿气化炉轴线向上运动，在接近炉顶处通入循环煤气激冷，激冷煤气量约占生成煤气量的60%～70%，降温至900℃，熔渣凝固，出气化炉，沿斜管道向上进入管式余热锅炉。煤灰总量的70%～80%以熔态流入气化炉底部，激冷凝固，自炉底排出。 粉煤由N2携带，密相输送进入喷嘴。工艺氧（纯度为95%）与蒸汽也由喷嘴进入，其压力为3.3～3.5MPa。气化温度为1500～1700℃，气化压力为3.0MPa。冷煤气效率为79%～81%；原料煤热值的13%通过锅炉转化为蒸汽；6%由设备和出冷却器的煤气显热损失于大气和冷却水。 Shell煤气化技术有如下优点：采用干煤粉进料，氧耗比水煤浆低15%；碳转化率高，可达99%，煤耗比水煤浆低8%；调解负荷方便，关闭一对喷嘴，负荷则降低50%；炉衬为水冷壁，据称其寿命为20年，喷嘴寿命为1年。主要缺点：设备投资大于水煤浆气化技术；气化炉及废锅炉结构过于复杂，加工难度加大。 我公司直接液化项目采用此技术生产氢气。 （4）、GSP气化炉 GSP（GAS Schwarze Pumpe）称为“黑水泵气化技术”，由前东德的德意志燃料研究所（简称DBI）于1956年开发成功。目前该技术属于成立于2002年未来能源公司(FUTURE ENERGY GmbH)（Sustec Holding AG子公司）。GSP气化炉是一种下喷式加压气流床液态排渣气化炉，其煤炭加入方式类似于shell，炉子结构类似于德士古气化炉。1983年12月在黑水泵联合企业建成第一套工业装置，单台气化炉投煤量为720吨/天，1985年投入运行。GSP气化炉目前应用很少，仅有5个厂应用，我国还未有一台正式使用，宁煤集团（我公司控股）将要引进此技术用于煤化工项目。 总之，从加压、大容量、煤种兼容性大等方面看，气流床煤气化技术代表着气化技术的发展方向，水煤浆和干煤粉进料状态各有利弊，界限并不十分明确，国内技术界也众说纷纭。
3、我国煤气化技术进展
煤气化技术在中国已有近百年的历史，但仍然较落后和发展缓慢，就总体而言，中国煤气化以传统技术为主，工艺落后，环保设施不健全，煤炭利用效率低，污染严重。目前在国内较为成熟的仍然只是常压固定床气化技术。它广泛用于冶金、化工、建材、机械等工业行业和民用燃气，以UGI、水煤气两段炉、发生炉两段炉等固定床气化技术为主。常压固定床气化技术的优点是操作简单，投资小；但技术落后，能力和效率低，污染重，急需技术改造。如不改变现状，将影响经济、能源和环境的协调发展。 近40年来，在国家的支持下，中国在研究与开发、消化引进技术方面进行了大量工作。我国先后从国外引进的煤气化技术多种多样。通过对煤气化引进技术的消化吸收，尤其是通过国家重点科技攻关，对引进装置进行技术改造并使之国产化，使我国煤气化技术的研究开发取得了重要进展。50年代末到80年代进行了仿K-T气化技术研究与开发；80年代中科院山西煤化所开发了灰熔聚流化床煤气化工艺并取得了专利；“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点科技攻关项目“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”(22吨煤/天装置)，中试装置的结果表明：有效气成分～83%，比相同条件下的Texaco生产装置高1.5～2个百分点；碳转化率>98%，比Texaco高2～3个百分点；比煤耗、比氧耗均比Texaco降低7%。 “十五”期间多喷嘴对置式水煤浆气化技术已进入商业示范阶段。“新型水煤浆气化技术”获“十五”国家高技术研究发展计划(863计划)立项，由兖矿集团有限公司、华东理工大学承担，在兖矿鲁南化肥厂建设多喷嘴对置式水煤浆气化炉及配套工程，利用两台日处理1150吨煤多喷嘴对置式水煤浆气化炉(4.0MPa)配套生产24万吨甲醇、联产71.8MW发电，总投资为～16亿元。该装置于2005年7月21日一次投料成功，并完成80小时连续、稳定运行。装置初步运行结果表明：有效气CO＋H2超过82％，碳转化率高于98％。它标志着我国拥有了具备自主知识产权的、与国家能源结构相适应的煤气化技术具有重大的突破，其水平填补了国内空白，并达到国际先进水平。

⑥ 煤化工废水处理方法

1、物化预处理
预处理常用的方法：隔油、气浮等。
因过多的油类会影响后续生化处理的内效果，气浮法煤化工废水预处理的作用是除去其中的油类并回收再利用，此外还起到预曝气的作用。
2、生化处理
对于预处理后的煤化工废水，国内外一般采用缺氧、好氧生物法处理（A/O工艺），但由于煤化工废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后出水中的COD指标难以稳定达标。
为了解决上述问题，近年来出现了一些新的处理方法，如PACT法、载体流动床生物膜（CBR）、厌氧生物法，厌氧－好氧生物法等
3、深度处理
煤化工废水经生化处理后，出水的CODcr、氨氮等浓度虽有极大的下降，但由于难降解有机物的存在使得出水的COD、色度等指标仍未达到排放标准。因容此，生化处理后的出水仍需进一步的处理。深度处理的方法主要有混凝沉淀、固定化生物技术、吸附法催化氧化法及反渗透等膜处理技术。

⑦ 在煤炭资源的开发利用过程中，山西省总结出了哪些有效的环境保护与治理的方法和措施

希望这篇文章能对你的问题有所帮助：

资源开发带来了环境污染问题，但是，煤炭被视为我国能源资源中的“基石”，我们不能因为环境污染就放弃资源开发。解决煤炭资源开发带来的环境污染问题应采取整顿与生态恢复相结合，开发与环境保护并举，从循环经济入手，治理污染的同时综合利用伴生资源，开发利用煤层气，大力开发煤化工产品，提高煤炭资源的综合利用率。
1．整合煤炭资源，发展大型优势煤炭企业
煤炭是一种不可再生资源，小型矿山企业的无序开采，不仅造成了煤炭资源的极大浪费，同时由于装备差技术水平低，也是造成环境污染的主要根源。大型现代化企业由于污染防治设施配置齐全，自身能耗低，污染物处理和回收利用率高，是减少环境污染的重要保证。关停小型煤炭企业进行资源整合，促使全省煤炭资源尽快摆脱“多、小、散、乱”的局面，向优势煤炭开采企业集中。加快构建新型煤炭工业体系、全力保障国民经济发展需要，搞好统筹规划，依法科学划定煤炭资源国家规划矿区和对国民经济具有重要价值的矿区，加强煤炭资源勘探，完善资源管理和生产开发制度，实现由粗放开发型管理向科学合理开发、保护节约型管理的转变；建立严格的煤炭资源利用监管制度，对煤炭资源回采率实行年度核查、动态监管，进一步整顿资源开发秩序，严禁擅自开办煤矿、私挖乱采，实现合理有序开发。
2．实施生态恢复工程
积极开发塌陷区土地、煤矸石及粉煤灰等废弃资源堆场的综合整治和生态恢复工作，严格执行“占补平衡”的征用耕地原则，是保证山西省国土资源总量平衡和生态安全的重大措施。实施矿区生态恢复工作，综合利用塌陷土地进行矸石、粉煤灰充填复垦造地，或发展养殖业、种植业，逐步发展生态产业，可使已被破坏的土地逐步恢复生机。
3．推行清洁生产，发展循环经济
做好煤炭开发利用过程中产生的煤矸石、粉煤灰、矿井废水和废气以及脱硫废渣等废弃资源的无害化处理和资源化利用工作，是实现资源循环利用和多次利用的重要措施。鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰生产水泥及建材，利用煤矸石发电，回用矿井废水用于选煤和工业用水，抽取煤层气发电或为居民提供燃气能源。推行清洁生产工艺，是减少环境污染的最有效途经。
4．设立煤炭可持续发展基金，为环境治理提供资金保障
建议设立煤炭可持续发展基金，用于单个企业难以解决的跨区域生态环境治理、支持资源型城市转型和重点接替产业发展。
跨区域生态环境治理主要内容包括：煤炭开采所造成的水系破坏、水资源损失、水体污染；大气污染和煤矸石污染；植被破坏、水土流失、生态退化；土地破坏和沉陷引起的地质灾害等。
资源型城市、产煤地区转型和重点接替产业发展主要内容包括：重要基础设施、符合国家产业政策要求的煤化工、装备制造、材料工业、旅游业、服务业、高新技术产业、特色农业等。
5．大力发展煤化工，向煤炭精深加工要效益
煤化工是以煤炭为资源，利用科学技术加工生产化学化工产品的一个大产业。其产品如化肥、甲醇、乙烯、丙烯等，市场潜力巨大，产品附加值高，1吨化工产品价格是1吨煤炭价格的几倍到几十倍。根据山西省煤炭及工业特点，重点发展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤层气和焦炉煤气联产利用等项目。
6．用新装备生产焦化产品
只焦不化，这是过去人们描述山西焦化行业时常说的，即指将炼焦时产生的大量煤气排放掉，既污染环境又浪费资源。通过改造旧焦炉，更新炼焦生产装备，实现收回焦炉剩余煤气，利用余热发电并开发醇醚燃料等。
综上所述，整合煤炭资源，发展大型优势煤炭企业，优化煤炭生产结构，实施生态恢复工程，推行清洁生产，发展循环经济，综合利用煤炭资源。同时告别只挖煤、采煤的单一经济模式，走以煤为原料提炼转化系列化工产品，形成煤化工产业链的可持续发展之路，是推进煤炭资源开发与环境治理的保障。

⑧ 煤炭资源开发对环境影响

(1)煤炭开采导致土地资源破坏及生态环境恶化。由于露天开采剥离排土，井工开采地表 沉陷、裂缝，都将破坏土地资源和植物资源，影响土地耕作和植被生长，改变地貌并引发景 观生态的变化。开采沉陷造成中国东部平原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化，使西部矿区 水土流失和土地荒漠化加剧。采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流，并危及 地面建筑物、水体及交通线路安全。据调查，中国因采矿直接破坏的森林面积累计达106万 公顷，破坏草地面积为26.3万ha，全国累计占用土地约586万ha，破坏土地约157万ha ，且每年仍以4万ha的速度递增，而矿区土地复垦率仅为10%。另据测算，中国每采万吨煤 ，平均塌陷土地0.2ha；在村庄稠密的平原矿区，每采出1000万t煤需迁移约2000人。
(2)煤炭开采破坏地下水资源，加剧缺水地区的供水紧张。中国是世界上人均占有水资源量较低的国家，且水资源分布极不平衡。从含煤地区分布看，富煤地区往往也是贫水地区。据调查，全国96个国有重点矿区中，缺水矿区占71%，其中严重缺水矿区占40%。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高，矿区地下水位大面积下降，使缺水矿区供水更为紧张，以致影响当地居民的生产和生活。另一方面，大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并 被排出，这些矿井水被净化利用的不足20%，对矿区周边环境形成新的污染。据统计，中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25%。2000年，全国煤矿的废污水排放量 达到27.5亿t，其中，矿井水23亿t，工业废水3.5亿t，洗煤废水5000万t，其它废水450 0万t。
(3)煤炭开采导致废气排放，危害大气环境。因煤炭开采形成的废气主要指矿井瓦斯和地 面矸石山自燃施放的气体。矿井瓦斯中的主要成分甲烷是一种重要的温室气体，其温室效应 为CO2的21倍。据统计中国每年从矿井开采中排放甲烷70～90亿m?3，约占世界甲烷总 排放量的30%，除5%左右的集中回收利用外，其余全部排放到大气中。矿区地面矸石山自燃 施放出大量含SO2、CO2 、CO等有毒有害气体，严重污染大气环境并直接损害周围居民的身体健康 。煤矸石产出量很大，其排放量约占煤矿原煤产量的15%～20%。据不完全统计，中国国有煤矿现有矸石山1500余座，历年堆积量达30亿t，占地5000ha。另据1994年的矿山环境调查， 淮河以北半干旱地区的1072座矸石山中，有464座发生过自燃，自燃率达43.3%。
(4)为满足社会对洁净煤的需求，中国原煤入洗比例连年提高。1999年原煤入洗量3.17亿 t，入洗比例30%，其中国有重点煤矿入洗比例达到48%。原煤被入洗的同时，也排放出大量 的煤泥水污染土壤植被及河流水系。据调查，因洗煤全国每年排出洗矸4500万t，洗煤废水 4000万t，煤泥200万m3。
(5)在中国，由于煤炭生产与消费之间巨大的空间差异，导致“北煤南运，西煤东输”的 长距离运煤格局。运输中产生的煤尘飞扬，既损失大量的煤炭，又污染沿线周围的生态环境 。据统计，1999年全国铁路运煤量为64917万t，平均运距为550km；经公路运输或中转到 铁路的煤炭量达6亿t，平均运距为80km。若以0.5%的扬尘损失计算，因运输向大气中排放的 煤尘达600多万t，直接经济损失超过6亿元人民币。
(6)中国长期以煤炭为主的能源消费结构，不仅形成以酸雨、二氧化硫和烟尘为主要危害 的煤烟型大气污染，也是中国污染物排放量居世界第二的主要原因。统计资料显示，2000年 ，全国废气中SO2排放总量1995万t，其中工业来源的排放量1612万t，生活来源的排放量3 83万t；烟尘排放总量1165万t，其中工业烟尘排放量953万t，生活烟尘排放量212万t； 酸雨区面积约占国土面积的30%。

⑨ 煤炭气化技术的煤气化工艺

煤炭气化技术虽有很多种不同的分类方法，但一般常用按生产装置化学工程特征分类方法进行分类，或称为按照反应器形式分类。气化工艺在很大程度上影响煤化工产品的成本和效率，采用高效、低耗、无污染的煤气化工艺(技术)是发展煤化工的重要前提，其中反应器便是工艺的核心，可以说气化工艺的发展是随着反应器的发展而发展的，为了提高煤气化的气化率和气化炉气化强度，改善环境，新一代煤气化技术的开发总的方向，气化压力由常压向中高压（8.5 MPa）发展；气化温度向高温（1500～1600℃）发展；气化原料向多样化发展；固态排渣向液态排渣发展。 固定床气化也称移动床气化。固定床一般以块煤或焦煤为原料。煤由气化炉顶加入，气化剂由炉底加入。流动气体的上升力不致使固体颗粒的相对位置发生变化，即固体颗粒处于相对固定状态，床层高度亦基本保持不变，因而称为固定床气化。另外，从宏观角度看，由于煤从炉顶加入，含有残炭的炉渣自炉底排出，气化过程中，煤粒在气化炉内逐渐并缓慢往下移动，因而又称为移动床气化。
固定床气化的特性是简单、可靠。同时由于气化剂于煤逆流接触，气化过程进行得比较完全，且使热量得到合理利用，因而具有较高的热效率。
固定床气化炉常见有间歇式气化（UGI）和连续式气化（鲁奇Lurgi）2种。前者用于生产合成气时一定要采用白煤（无烟煤）或焦碳为原料，以降低合成气中CH4含量，国内有数千台这类气化炉，弊端颇多；后者国内有20多台炉子，多用于生产城市煤气；该技术所含煤气初步净化系统极为复杂，不是公认的首选技术。
（1）、固定床间歇式气化炉（UGI）
以块状无烟煤或焦炭为原料，以空气和水蒸气为气化剂，在常压下生产合成原料气或燃料气。该技术是30年代开发成功的，投资少，容易操作，目前已属落后的技术，其气化率低、原料单一、能耗高，间歇制气过程中，大量吹风气排空，每吨合成氨吹风气放空多达5 000 m3，放空气体中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤气冷却洗涤塔排出的污水含有焦油、酚类及氰化物，造成环境污染。我国中小化肥厂有900余家，多数厂仍采用该技术生产合成原料气。随着能源政策和环境的要来越来越高，不久的将来，会逐步为新的煤气化技术所取代。
（2）、鲁奇气化炉
30年代德国鲁奇（Lurgi）公司开发成功固定床连续块煤气化技术，由于其原料适应性较好，单炉生产能力较大，在国内外得到广泛应用。气化炉压力（2.5～4.0）MPa，气化反应温度（800～900）℃，固态排渣，气化炉已定型（MK～1～MK－5），其中MK－5型炉，内径4.8m，投煤量（75～84）吨/h，粉煤气产量（10～14）万m3/h。煤气中除含CO和H2外，含CH4高达10%～12%，可作为城市煤气、人工天然气、合成气使用。缺点是气化炉结构复杂、炉内设有破粘和煤分布器、炉篦等转动设备，制造和维修费用大；入炉煤必须是块煤；原料来源受一定限制；出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多、炉渣含碳5%左右。针对上述问题，1984年鲁奇公司和英国煤气公司联合开发了液体排渣气化炉（BGL），特点是气化温度高，灰渣成熔融态排出，炭转化率高，合成气质量较好，煤气化产生废水量小并且处理难度小，单炉生产能力同比提高3～5倍，是一种有发展前途的气化炉。 流化床气化又称为沸腾床气化。其以小颗粒煤为气化原料，这些细颗粒在自下而上的气化剂的作用下，保持着连续不断和无秩序的沸腾和悬浮状态运动，迅速地进行着混合和热交换，其结果导致整个床层温度和组成的均一。流化床气化能得以迅速发展的主要原因在于：（1）生产强度较固定床大。（2）直接使用小颗粒碎煤为原料，适应采煤技术发展，避开了块煤供求矛盾。（3）对煤种煤质的适应性强，可利用如褐煤等高灰劣质煤作原料。
流化床气化炉常见有温克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循环流化床（CFB）、加压流化床（PFB是PFBC的气化部分）等。
（1）、循环流化床气化炉CFB
鲁奇公司开发的循环流化床气化炉（CFB）可气化各种煤，也可以用碎木、树皮、城市可燃垃圾作为气化原料，水蒸气和氧气作气化剂，气化比较完全，气化强度大，是移动床的2倍，碳转化率高（97%），炉底排灰中含碳2%～3%，气化原料循环过程中返回气化炉内的循环物料是新加入原料的40倍，炉内气流速度在（5～7）m/s之间，有很高的传热传质速度。气化压力0.15MPa。气化温度视原料情况进行控制，一般控制循环旋风除尘器的温度在（800～1050）℃之间。鲁奇公司的CFB气化技术，在全世界已有60多个工厂采用，正在设计和建设的还有30多个工厂，在世界市场处于领先地位。
CFB气化炉基本是常压操作，若以煤为原料生产合成气，每公斤煤消耗气化剂水蒸气1.2kg，氧气0.4kg，可生产煤气 （l.9～2.0）m3。煤气成份CO+H2>75%，CH4含量2.5%左右， CO215%，低于德士古炉和鲁奇MK型炉煤气中CO2含量，有利于合成氨的生产。
（2）、灰熔聚流化床粉煤气化技术
灰熔聚煤气化技术以小于6mm粒径的干粉煤为原料，用空气或富氧、水蒸气作气化剂，粉煤和气化剂从气化炉底部连续加入，在炉内（1050～1100）℃的高温下进行快速气化反应，被粗煤气夹带的未完全反应的残碳和飞灰，经两极旋风分离器回收，再返回炉内进行气化，从而提高了碳转化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系统简单。粗煤气中几乎不含焦油、酚等有害物质，煤气容易净化，这种先进的煤气化技术中国已自行开发成功。该技术可用于生产燃料气、合成气和联合循环发电，特别用于中小氮肥厂替代间歇式固定床气化炉，以烟煤替代无烟煤生产合成氨原料气，可以使合成氨成本降低15%～20%，具有广阔的发展前景。
U－Gas在上海焦化厂（120吨煤/天）1994年11月开车，长期运转不正常，于2002年初停运；中科院山西煤化所开发的ICC灰熔聚气化炉，于2001年在陕西城化股份公司进行了100吨/天制合成气工业示范装置试验。CFB、PFB可以生产燃料气，但国际上尚无生产合成气先例；Winkler已有用于合成气生产案例，但对粒度、煤种要求较为严格，甲烷含量较高（0.7%～2.5%），而且设备生产强度较低，已不代表发展方向。 气流床气化是一种并流式气化。从原料形态分有水煤浆、干煤粉2类；从专利上分，Texaco、Shell最具代表性。前者是先将煤粉制成煤浆，用泵送入气化炉，气化温度1350～1500℃；后者是气化剂将煤粉夹带入气化炉，在1500～1900℃高温下气化，残渣以熔渣形式排出。在气化炉内，煤炭细粉粒经特殊喷嘴进入反应室，会在瞬间着火，直接发生火焰反应，同时处于不充分的氧化条件下，因此，其热解、燃烧以吸热的气化反应，几乎是同时发生的。随气流的运动，未反应的气化剂、热解挥发物及燃烧产物裹夹着煤焦粒子高速运动，运动过程中进行着煤焦颗粒的气化反应。这种运动状态，相当于流化技术领域里对固体颗粒的“气流输送”，习惯上称为气流床气化。
气流床气化具有以下特点:(1)短的停留时间(通常1s)；(2)高的反应温度(通常1300-1500℃)；(3)小的燃料粒径(固体和液体，通常小于0.1mm)；(4)液态排渣。而且，气流床气化通常在加压(通常20-50bar)和纯氧下运行。
气流床气化主要有以下几种分类方式：
(1)根据入炉原料的输送性能可分为干法进料和湿法进料；
(2)根据气化压力可分为常压气化和加压气化；
(3)根据气化剂可分为空气气化和氧气气化；
(4)根据熔渣特性可分为熔渣气流床和非熔渣气流床。
在熔渣气流床气化炉中，燃料灰分在气化炉中熔化。熔融的灰分在相对较冷的壁面上凝聚并最终形成一层保护层，然后液态熔渣会沿着该保护层从气化炉下部流出。熔渣的数量应保证连续的熔渣流动。通常，熔渣质量流应至少占总燃料流的6%。为了在给定的温度下形成具有合适粘度的液态熔渣，通常在燃料中添加一种被称为助熔剂的物质。这种助熔剂通常是石灰石和其它一些富含钙基的物质。在非熔渣气流床气化炉中，熔渣并不形成，这就意味着燃料必须含有很少量的矿物质和灰分，通常最大的灰分含量是1%。非熔渣气流床气化炉由于受原料的限制，因此工业上应用的较少。
气流床对煤种（烟煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有较大的兼容性，国际上已有多家单系列、大容量、加压厂在运作，其清洁、高效代表着当今技术发展潮流。
干粉进料的主要有K-T（Koppres-Totzek）炉、Shell- Koppres炉、Prenflo炉、Shell炉、GSP炉、ABB-CE炉，湿法煤浆进料的主要有德士古（Texaco）气化炉、Destec炉。
（1）、德士古（Texaco）气化炉
美国Texaco(2002年初成为Chevron公司一部分，2004年5月被GE公司收购)开发的水煤浆气化工艺是将煤加水磨成浓度为60～65%的水煤浆，用纯氧作气化剂，在高温高压下进行气化反应，气化压力在3.0～8.5MPa之间，气化温度1400℃，液态排渣，煤气成份CO+H2为80%左右，不含焦油、酚等有机物质，对环境无污染，碳转化率96～99%，气化强度大，炉子结构简单，能耗低，运转率高，而且煤适应范围较宽。目前Texaco最大商业装置是Tampa电站，属于DOE的CCT-3，1989年立项，1996年7月投运，12月宣布进入验证运行。该装置为单炉，日处理煤2000～2400吨，气化压力为2.8MPa，氧纯度为95%，煤浆浓度68%，冷煤气效率～76%，净功率250MW。
Texaco气化炉由喷嘴、气化室、激冷室(或废热锅炉)组成。其中喷嘴为三通道，工艺氧走一、三通道，水煤浆走二通道，介于两股氧射流之间。水煤浆气化喷嘴经常面临喷口磨损问题，主要是由于水煤浆在较高线速下(约30m/s)对金属材质的冲刷腐蚀。喷嘴、气化炉、激冷环等为Texaco水煤浆气化的技术关键。
80年代末至今，中国共引进多套Texaco水煤浆气化装置，用于生产合成气，我国在水煤浆气化领域中积累了丰富的设计、安装、开车以及新技术研究开发经验与知识。
从已投产的水煤浆加压气化装置的运行情况看，主要优点：水煤浆制备输送、计量控制简单、安全、可靠；设备国产化率高，投资省。由于工程设计和操作经验的不完善，还没有达到长周期、高负荷、稳定运行的最佳状态，存在的问题还较多，主要缺点：喷嘴寿命短、激冷环寿命仅一年、褐煤的制浆浓度约59%～61%；烟煤的制浆浓度为65%；因汽化煤浆中的水要耗去煤的8%，比干煤粉为原料氧耗高12%～20%，所以效率比较低。
（2）、Destec（Global E-Gas）气化炉
Destec气化炉已建设2套商业装置，都在美国：LGT1（气化炉容量2200吨/天，2.8MPa，1987年投运）与Wabsh Rive（二台炉，一开一备，单炉容量2500吨/天，2.8MPa，1995年投运）炉型类似于K-T，分第一段（水平段）与第二段（垂直段），在第一段中，2个喷嘴成180度对置，借助撞击流以强化混合，克服了Texaco炉型的速度成钟型（正态）分布的缺陷，最高反应温度约1400℃。为提高冷煤气效率，在第二阶段中，采用总煤浆量的10%～20%进行冷激（该点与Shell、Prenflo的循环没气冷激不同），此处的反应温度约1040℃，出口煤气进火管锅炉回收热量。熔渣自气化炉第一段中部流下，经水冷激固化，形成渣水浆排出。E-Gas气化炉采用压力螺旋式连续排渣系统。
Global E-Gas气化技术缺点为：二次水煤浆停留时间短，碳转化率较低；设有一个庞大的分离器，以分离一次煤气中携带灰渣与二次煤浆的灰渣与残炭。这种炉型适合于生产燃料气而不适合于生产合成气。
（3）、Shell气化炉
最早实现工业化的干粉加料气化炉是K-T炉，其它都是在其基础之上发展起来的，50年代初Shell开发渣油气化成功，在此基础上，经历了3个阶段：1976年试验煤炭30余种；1978年与德国Krupp-Koppers（krupp-Uhde公司的前身）合作，在Harburg建设日处理150t煤装置；两家分手后，1978年在美国Houston的Deer Park建设日处理250t高硫烟煤或日处理400t高灰分、高水分褐煤。共费时16年，至1988年Shell煤技术运用于荷兰Buggenum IGCC电站。该装置的设计工作为1.6年，1990年10月开工建造，1993年开车，1994年1月进入为时3年的验证期，目前已处于商业运行阶段。单炉日处理煤2000t。
Shell气化炉壳体直径约4.5m，4个喷嘴位于炉子下部同一水平面上，沿圆周均匀布置，借助撞击流以强化热质传递过程，使炉内横截面气速相对趋于均匀。炉衬为水冷壁（Membrame Wall），总重500t。炉壳于水冷管排之间有约0.5m间隙，做安装、检修用。
煤气携带煤灰总量的20%～30%沿气化炉轴线向上运动，在接近炉顶处通入循环煤气激冷，激冷煤气量约占生成煤气量的60%～70%，降温至900℃，熔渣凝固，出气化炉，沿斜管道向上进入管式余热锅炉。煤灰总量的70%～80%以熔态流入气化炉底部，激冷凝固，自炉底排出。
粉煤由N2携带，密相输送进入喷嘴。工艺氧（纯度为95%）与蒸汽也由喷嘴进入，其压力为3.3～3.5MPa。气化温度为1500～1700℃，气化压力为3.0MPa。冷煤气效率为79%～81%；原料煤热值的13%通过锅炉转化为蒸汽；6%由设备和出冷却器的煤气显热损失于大气和冷却水。
Shell煤气化技术有如下优点：采用干煤粉进料，氧耗比水煤浆低15%；碳转化率高，可达99%，煤耗比水煤浆低8%；调解负荷方便，关闭一对喷嘴，负荷则降低50%；炉衬为水冷壁，据称其寿命为20年，喷嘴寿命为1年。主要缺点：设备投资大于水煤浆气化技术；气化炉及废锅炉结构过于复杂，加工难度加大。
我公司直接液化项目采用此技术生产氢气。
（4）、GSP气化炉
GSP（GAS Schwarze Pumpe）称为“黑水泵气化技术”，由前东德的德意志燃料研究所（简称DBI）于1956年开发成功。目前该技术属于成立于2002年未来能源公司(FUTURE ENERGY GmbH)（Sustec Holding AG子公司）。GSP气化炉是一种下喷式加压气流床液态排渣气化炉，其煤炭加入方式类似于shell，炉子结构类似于德士古气化炉。1983年12月在黑水泵联合企业建成第一套工业装置，单台气化炉投煤量为720吨/天，1985年投入运行。GSP气化炉目前应用很少，仅有5个厂应用，我国还未有一台正式使用，宁煤集团（我公司控股）将要引进此技术用于煤化工项目。
总之，从加压、大容量、煤种兼容性大等方面看，气流床煤气化技术代表着气化技术的发展方向，水煤浆和干煤粉进料状态各有利弊，界限并不十分明确，国内技术界也众说纷纭。

⑩ 煤化工废水处理技术研究及应用分析

背景

煤化工废水近零排放：煤化工是指以煤为原料，经化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品的过程，是针对我国“富煤、贫油、少气”的能源特点发展起来的基础产业。

近年来，受市场需求等因素的刺激，煤炭富集区煤化工产业呈现爆发式增长态势，《“十二五”规划纲要》明确提出，推动能源生产和利用方式变革，从生态环境保护滞后发展向生态环境保护和能源协调发展转变。

我国水资源和煤炭资源逆向分布，煤炭资源丰富的地域，往往既缺水又无环境容量。煤化工废水如果不加以达标处理直接排入受纳水体会对周围水环境造成较大的污染和破坏，造成可利用的水资源量更加紧缺。因此，我国煤化工废水实施“近零排放”，实现废水回用及资源化利用势在必行。

何为近零排放

煤化工废水近零排放是以解决我国煤化工水资源及废水处理难题为目标，形成的煤化工废水处理及资源化利用重大技术研究领域。目前，该领域已基本确立“预处理—生化处理—深度处理—高盐水处理”实现“近零排放”的技术路线。但是，最终产生的结晶盐仍然含有多种无机盐和大量有机物。从加强环境保护的角度出发，煤化工高盐水产生的杂盐被暂定为危险废物。

按目前的处理技术，一次脱盐处理后仅有60%～70%的淡水能回用。如果真正的零排放还需要把剩余的30%～40%浓盐水浓缩再处理进行回用。

现代煤化工企业废水按照含盐量可分为两类：

一是高浓度有机废水。 主要来源于煤气化工艺废水等, 其特点是含盐量低、污染物以COD为主;

二是含盐废水。主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等,，其特点是含盐量高。

煤化工废水“零排放”处理技术主要包括煤气化废水的预处理、生化处理、深度处理及浓盐水处理几大部分。

预处理：由于煤气化废水中酚、氨和氟含量很高，而回收酚和氨不仅可以避免资源的浪费，而且大幅度降低了预处理后废水的处理难度。通常情况下，煤气化废水的物化预处理过程有：脱酚，除氨，除氟等。

生化处理：预处理后，煤气化废水的COD含量仍然较高，氨氮含量为50～200mg/l，BOD5/COD范围为0.25～0.35，因此多采用具有脱氮功能的生物组合技术。目前广泛使用的生物脱氮工艺主要有：缺氧-好氧法(A/O工艺)、厌氧-缺氧-好氧法(A-A/O工艺)、SBR法、氧化沟、曝气生物滤池法(BAF)等。

深度处理：多级生化工艺处理后出水COD仍在100～200mg/l，实现出水达标排放或回用都需进一步的深度处理。目前，国内外深度处理的方法主要有混凝沉淀法、高级氧化法、吸附法或膜处理技术。

浓盐水处理： 针对含盐量较高的气化废水等，TDS浓度一般在10000mg/L左右，除了先通过预处理和生化处理以外，通常后续采用超滤和反渗透膜来除盐，膜产水回用，浓水进入蒸发结晶设施，这也是实现污水零排放的重点和难点所在。

ZDP工艺解决煤化工废水近零排放难题

海普创新开发了废水近零排放ZDP工艺

煤化工行业近零排放项目现场