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        為我國煤化工產(chǎn)業(yè)增加源動力

        2021-12-09 11:53:08何國鋒柳金秋
        環(huán)境與生活 2021年9期

        何國鋒 柳金秋

        煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

        自19世紀(jì)中葉,德國開發(fā)煤氣發(fā)生爐至今,煤氣化技術(shù)已有170余年歷史,隨著科技的進(jìn)步,煤氣化共形成了固定(移動)床、流化床和氣流床三種技術(shù)流派,國內(nèi)煤氣化技術(shù)的研究和開發(fā)始于20世紀(jì)50年代,經(jīng)歷70余年的產(chǎn)業(yè)進(jìn)步,我國的煤化工產(chǎn)業(yè)已處于國際領(lǐng)先水平。我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)決定了必須大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)。煤氣化技術(shù)作為現(xiàn)代煤化工發(fā)展的龍頭,決定了煤化工的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和能源轉(zhuǎn)化效率。

        水煤漿作為煤氣化和現(xiàn)代煤化工主要原料,占全國化工用煤總量的70%以上。據(jù)不完全統(tǒng)計,全國煤化工企業(yè)以水煤漿為原料的GE、四噴嘴等氣化爐共計300余臺,年消耗水煤漿量達(dá)到1.5億噸以上,主要用于生產(chǎn)合成氣(CO+H2),進(jìn)一步合成尿素、甲醇、烯烴、油品及天然氣等清潔的煤化工產(chǎn)品。隨著內(nèi)蒙、新疆等地區(qū)煤制油、煤制天然氣等大型煤化工項目的投產(chǎn),未來5年,氣化水煤漿用量可突破4億噸以上。

        公司簡介

        中煤科工清潔能源股份有限公司是中國煤炭科工集團(tuán)有限公司為發(fā)展和壯大集團(tuán)公司清潔能源、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)而成立的股份制有限公司,主要以合同能源管理、合同環(huán)境服務(wù)、BOT、BOO等模式開展清潔能源和節(jié)能環(huán)保業(yè)務(wù)。目前的主要業(yè)務(wù)包括煤基清潔熱力供應(yīng)、煤基清潔能源供應(yīng)、煤基化工清潔原料供應(yīng)和煤化工工業(yè)園區(qū)節(jié)能環(huán)保改造等,其中集中供熱和熱電聯(lián)產(chǎn)項目與水煤漿提濃項目是公司的兩大核心業(yè)務(wù)。

        技術(shù)背景

        我國低階煤具有儲量大,且具有反應(yīng)活性好、灰熔點適中的顯著特點,是水煤漿氣化采用的主要原料。尤其是在大型煤化工項目聚集的新疆、寧夏、陜蒙地區(qū),氣化水煤漿制漿原料多以長焰煤、弱粘煤、不粘煤、老年褐煤為主,存在內(nèi)水高(5~15%)、可磨指數(shù)高(60~120)、含氧官能團(tuán)多及孔隙發(fā)達(dá)等問題,以其為原料采用常規(guī)棒磨機(jī)制漿水煤漿濃度普遍偏低。較低的煤漿濃度會導(dǎo)致水煤漿氣化比煤耗、比氧耗偏高,氣化效率偏低造成極大的能源和資源浪費。因此,開發(fā)低階煤高濃度水煤漿制備技術(shù),提高低階煤水煤漿成漿濃度,是眾多煤化工企業(yè)普遍存在的迫切需求。

        煤化工企業(yè)在生產(chǎn)階段會產(chǎn)生大量化工廢水,化工廢水處理過程中產(chǎn)生的無機(jī)物沉渣、生化處理剩余污泥等統(tǒng)稱為化工污泥,由于污泥成分復(fù)雜,含有較多有毒物質(zhì),已被國家列為危險廢棄物。據(jù)不完全統(tǒng)計,2020年,我國化工污泥超過120萬噸,且數(shù)量呈逐年增加趨勢,現(xiàn)階段對化工污泥的處理研究主要包括脫水、干化、流化床摻燒和與煤協(xié)同制漿后氣化等。但由于污泥持水性強、絮狀體難離散和絮凝劑難降解,污泥干化能耗大且容易造成環(huán)境污染,污泥直接摻混煤制備水煤漿存在制漿濃度低(≤60%)、污泥摻混量低(≤5%)的問題。

        三峰級配制備高濃度水煤漿協(xié)同化工污泥處理成套技術(shù)

        針對氣化水煤漿濃度低以及化工園區(qū)污泥處置困難的問題,我公司開發(fā)了三峰級配制備高濃度水煤漿協(xié)同化工污泥處理成套技術(shù)與裝備,經(jīng)鑒定,達(dá)到國際領(lǐng)先水平,以目前實施效果來推算,當(dāng)技術(shù)推廣覆蓋本領(lǐng)域50%,即干煤量為0.75億噸/年時,污泥中的有機(jī)質(zhì)再生利用9.50萬噸/年,折合標(biāo)煤為2.14萬噸/年,危廢污泥(含水88.5%)減排144.93萬噸/年,減排污泥水316.67萬噸/年;三峰級配提濃制漿技術(shù)可節(jié)約原煤和空分氧氣共計標(biāo)煤525.92萬噸/年,節(jié)約水資源975萬噸/年,減排CO2為391.33萬噸/年。

        典型應(yīng)用案例

        中煤陜西榆林能源化工有限公司年使用煤漿450萬噸,使用三峰級配制備高濃度水煤漿技術(shù)和煤化工污泥與煤協(xié)同制漿技術(shù)后,全年煤漿濃度平均提高4.1個百分點,最高可達(dá)6個百分點,共循環(huán)利用污泥水11.4萬噸/年,污泥中的有機(jī)質(zhì)再生利用0.34萬噸/年,折合標(biāo)煤0.03萬噸/年,危廢污泥(含水88.5%)減排5.22萬噸/年,提濃技術(shù)節(jié)約標(biāo)煤11.17萬噸/年,節(jié)約水資源19.08萬噸/年,減排CO2共14.09萬噸/年。用戶新增利潤22854.6萬元/年。

        中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司年使用煤漿150萬噸,使用三峰級配制備高濃度水煤漿技術(shù)改造后煤漿濃度提高3.6個百分點,甲醇增產(chǎn)5萬噸/年,CO增產(chǎn)4萬噸/年”。節(jié)約標(biāo)煤6.36萬噸/年,節(jié)約水資源11.70萬噸/年,減排CO2共4.70萬噸/年。用戶新增利潤8900.3萬元/年。

        獎勵與支持

        2017年“首臺套超大型高效節(jié)能分形研磨制漿專用設(shè)備研制與工業(yè)示范”被評為政府采購中關(guān)村新技術(shù)新產(chǎn)品—2017年度首臺(套)重大技術(shù)裝備示范項目;

        2018年“三峰級配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國煤炭科工集團(tuán)科技成果獎一等獎;

        2018年“三峰級配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技進(jìn)步獎二等獎;

        2019年“三峰級配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”獲中國煤炭科工集團(tuán)科技成果轉(zhuǎn)化貢獻(xiàn)三等獎;

        2019年“化工污泥資源化急速利用項目”獲中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽創(chuàng)新類三等獎;

        2020年“氣化煤漿??靥釢庀盗屑夹g(shù)與裝備研究及工業(yè)化”獲中國煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎一等獎;圖4

        2021年“一種制備氣化水煤漿的方法”獲得第二十二屆專利獎優(yōu)秀獎;

        2020年“首臺套超大型高效節(jié)能分形研磨制漿設(shè)備研制與示范”獲中關(guān)村首臺(套)、首購產(chǎn)品示范應(yīng)用政府資金支持;

        2021年“三峰級配制備高濃度水煤漿成套技術(shù)”被工信部列入石化化工行業(yè)鼓勵推廣應(yīng)用的技術(shù)和產(chǎn)品目錄;

        2021年“三峰級配制備高濃度水煤漿及協(xié)同污泥制備污泥煤漿成套技術(shù)”應(yīng)用工程獲得中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會生態(tài)環(huán)境創(chuàng)新工程環(huán)保性第三方審核與信息披露。

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