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煤气化工艺清洁生产及环境保护研究

2016-04-06 10:56:35来源:论文网浏览:评论:0

  在中国这个以煤炭为主要能源物质的国家,煤气化工艺的发展已经有一百多年的历史。它既给我们提供能源同时又影响着环境,以下就煤气化工艺的类别和清洁化生产以及对环境保护的研究方面进行阐述。

  煤气化是指在高温条件下通过某种化学反应将煤或者煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。在煤气化过程中它所处的气化环境、转化方式以及煤炭自身条件等等都能影响煤炭气化转化率以及产生废气的多少。人们虽然对这方面谈论的较多,但在一些具体细节方面认识不够透彻。所以,根据要煤炭的自身特质和对环境污染的状况选择合理的煤气化工艺才能达到双赢的效果。

  1 煤气化工艺

  1.1 固定床气化工艺

  固定床气化的技术要求:碎煤固定层加压气化采用原料颗粒为6mm~50mm,气化剂则选择纯阳或者水蒸气。有两种类型,间歇性气化和连续性气化,间歇性气化工艺操作单一且耗能大已经为时代多淘汰。而鲁奇移动床加压气化是固定床气化的先进代表,其属于连续性气化。其主要优势在于耗氧率低;加压气化生产能力高;劣性煤也可以达到气化的效果

  1.2气流床气化工艺

  气流床气化工艺主要以纯氧作为氧化剂,在一定温度下完成气化过程,排除其体重不含有焦油萘、酚等气体,有效气体含量高。此种工艺的优势在于:合成的气体质量较高,工艺灵活,水煤浆气化炉一般情况下不宜气化褐煤即成浆困难,气化压力、生产能力高,产生的污染气体较少。有利就有弊,此工艺的不足在于为了避免使用助溶剂增加投资成本,要求煤灰熔点低(小于1300℃),含灰量低(低于10%~15%)。

  1.3流化床气化工艺

  粉煤流化床加压气化又名沸腾床气化,发展比较成熟,常见的煤气化工艺,该工艺直接采用0-6mm的碎煤作为原料,制作煤的方法简单,气化剂又可作为硫化介质使用,且炉内温度均匀分布。使用碎煤为原料的流化床工艺,一直备受国内外的关注。陆续开发了如高温温柯勒(HTW)、U-Gas等加压流化床气化。

  2 煤气化工艺污染物处理的应用和比较

  气化工艺会导致很多污染物的产生,在对这些污染进行处理的时候也具有不一样的难易程度。现在环境问题已经受到了大家的普遍关注,所以为了实现节能减排的目标,必须要重视针对气化工艺产生的污染物进行科学有效的处理。

  1)灰水系统闪蒸汽是气流床气化工艺产生的主要废气,其主要的处理方式通常是对在变换工段对收集起来的灰水系统闪蒸汽实施汽提塔工艺处理;

  2)固定床气化工艺会产生数量较多的废气,其中主要包括煤气水处理汽提气、煤气水分离膨胀气、灰锁泄压排气、煤锁、煤锁加煤排气。通常采用氮气吹出高空排放的方式针对煤锁加煤排气进行处理;煤锁卸压气往往具有较多的排放量,通常采用气柜收集的方式对其进行处理,可以作为燃料进行使用;

  3)气流床气化工艺会产生渣池排出的细渣水、洗涤塔洗涤水、废水来源急冷水等,由于其具有较高的问题的温度的压力,但是并不含焦油以及氰化物等,并且具有较低的甲烷含量,所以在对其进行处理的时候相对比较容易,通常是采用投加絮凝剂沉降的针对其中的回水进行处理;

  4)加压固定床鲁奇炉气化的废气当中往往存在较高的焦油、氨、氰等物质,所以在对其处理的时候往往采用设置酚、氨回收以及气水分离的方式,在将焦油、氨、氰等物质分离出来之后,可以对使其作为冷却水进行回收利用,然后送到污水处理站。在对其进行处理的时候往往具有复杂的实际运行过程,而且具有较高的运行成本,而且污水很难达到有效的处理效果。

  在对煤气化工艺技术路线进行确定的时候,除了要以投资情况、产品链设定、装置规模、灰熔融性温度以及煤灰等煤质特性作为参考依据,同时也需要对运输条件、动力供应保证性、水资源以及煤炭资源等原辅材料进行充分的考虑,更为重要的是要兼顾到当地的环境承载力;比如如果建设的地区对水资源比较敏感,就不应该对气化工艺进行选择,该工艺往往会产生相对较大的废水量,而且具有较为复杂的水质,具有较高的氨氮等有害物,并且在对其进行处理的时候往往需要较大的成本,所以会在一定程度上影响到水环境。近年来,我国致力于灰熔聚气化技术、多元料浆气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术等技术的研究与开发,并且成功的运用到工业化装置中,其能够对清洁生产与环境保护的要求进行很好的贯彻,能够很好的保证我国今后的煤化工发展,具有更强的实用性,因此必将会得到十分广泛地应用。

  3 环境保护分析

  煤气化对环境造成的污染是不可避免的,虽然已经有很多专家在开发新能源,试图改变能源的单一性,减少因为煤气化对环境造成的污染,但我国的煤炭能源丰硕,长期处于大量开发的阶段,一时半会儿改变不了它处于主要能源的位置。每种煤气化工艺产生的污染物质都不相同,对环境的污染程度也不同。所以我们给出的处理方式要针对到各种情况,研究出更合理的治理污染的方案。治理是一方面,治标不治本,所以在选择煤气化工艺时就应该考虑全面,比如下下列一些因素:大气排放物、废水、有害化合物、需要燃烧掉的煤粉量、固态废物的有害组分、气化炉水分需要量。大气排放物是指CO,SO2,NOX和颗粒物以及甲醇,氨等,分析这个问题是,要考虑他的排除数量够不够成对环境的威胁,以及气象方面的问题;废水,设备运行过程中会产生无用的水,其中可能含有有害物质流入河流湖泊,所以在流入外界之前要进行处理,让其内含有的污染物减少。灰和熔渣是主要的固体废物,有些气化工艺产生的煤渣不能被淋溶,对环境造成污染,要选择恰当的工艺。

  4结论

  煤气化经过长时间的发展形成了三种气化方式,它们对煤炭质量和设备的的要求在都不相同,这些也是煤炭在选择煤气化工艺时要来考虑的因素。当然除了这些,煤气化工艺对环境影响的程度也是考虑的重点。通过各方的努力煤气化工艺的类别越来越多,都朝着高要求高标准发展,有了明显的环境效益和经济效益。但仍需继续努力研究更好的工艺,达到低耗高效。

 

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