探讨煤气化过程中煤渣的回收利用

摘要：简要回顾了煤气化发展历史，分析了南化公司煤化工部以及国内其他单位煤气化过程中煤渣的处理现状。以弹筒发热的测定形式多次测定分析了粗渣、细渣、渣泥等三个不同层次煤渣的热值，与原料煤热值进行了比对分析，总结形成了相关理论依据。针对公司内部用煤装置的用煤要求进行了调研，结合生产实际情况提出了煤渣回收利用的新思路，在南化公司及相关领域企业为实现资源充分利用、控制原煤用量、降低生产成本等目标任务方面具有现实参考价值。

关键词：煤气化；煤渣；热值；回收利用

1.研究背景

煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程[1]。我国已查明的煤炭储量超过了1.6万亿吨，2019年我国原煤产量达到了38.5亿吨，是当之无愧的煤炭大国。然而“富煤、贫油、少气”的资源分布特点在一定程度上限制了我国在相关领域的能源开发和使用。因此以煤气化为主的煤化工不断发展，相关企业如雨后春笋般发展。尽管如此，由于煤气化过程非完全氧化的工艺特点，导致煤渣中存在一定量的残余热值未被利用，因此确定煤渣中残余热值并思考煤渣的回收利用便成为当下的热门话题。

根据煤渣产生的阶段不同及颗粒大小不同，南化公司煤气化过程中的煤渣一般分为粗渣、细渣、渣泥三类。其中粗渣直接由气化炉炉底经锁斗锁渣后排入粗渣池，再经捞渣机捞出，通过货车拉往厂外处理。细渣则是通过真空过滤机或离心过滤机将灰水中的细小颗粒分离出来，然后通过货车拉往厂外处理。渣泥则通过雨排将管线冲洗过程中或棒磨机冲洗过程中等未进入系统反应的煤渣收集到渣池，后通过行车抓斗捞出，通过货车拉往厂外处理[2]。

2.煤化工部煤渣的热值分析

为了确认各类煤渣的可利用热值，笔者通过多次取样送检，最终取平均值的方式得到以下相关数据，详见表1至表4。

根据取样数据计算得到，原料煤的平均热值约为28203.54J/g；粗渣的热值除第一次测得平均值为4242.54J/g以外，后面三次均未点火成功，无法测出；细渣的平均热值约为9807.66J/g，约为原料煤热值的34.8%；渣泥的平均热值约为25111.01J/g，约为原料煤热值的89.0%。由以上数据分析得知，粗渣的热值较低，回收利用价值较低；细渣热较高，回收利用价值较高；渣泥热值最高，回收利用价值最高。

3.煤化工部煤渣的处理现状及煤渣处理方式探讨

按总生产负荷150m3/h煤浆流量计算，根据煤化工部制氢气化与合成氨气化以往产渣经验，每天产生粗渣约100吨、细渣约45吨、渣泥约5吨。煤化工部目前没有处理煤渣的先例或经验，因此，目前所有煤渣均作为固废被送往厂外处理，综合处理费用约为15元/吨，年处理费用约为80万元。

3.1探讨粗渣的处理方式

根据实验数据可以看出粗渣热值非常有限，回收利用价值不高。经查阅资料与现场调研，得知粗渣可作为硅酸盐水泥的混合材料，可以用于制做各种不同性能的建筑材料且不会产生二次污染，也不会很快重新变成废物。所以利用固体废物制造建筑材料是节约资源、消除废物、保护环境的有效途径。与此同时，粗渣还可以作为烧砖、防滑剂、建筑材料的原料，经济价值较高[3]。因此可以联系相关生产企业，拓展相关业务，减少固废处理费用。

3.2探讨细渣和渣泥的处理方式

经调研了解，金陵石化将气化过程产生的细渣和渣泥送烘干机将其烘干后按比例混入燃料煤中，经过球磨机磨成粉煤后再送入动力锅炉燃烧利用，其他兄弟单位也有类似的做法。但由于原料煤经过气化炉反应后，细渣和渣泥的硬度等特性与燃料煤具有一定差异，且烘干过程需花费较大费用，因此该方式未能很好控制成本。

笔者认为，以南化公司煤化工部现有生产负荷为例，尽管细渣与渣泥的综合热值仅为原料煤热值的约40%，但按照产生多少细渣和渣泥就回收多少细渣和渣泥的原则，若将细渣和渣泥先行静置控水然后全部掺入原料煤，其掺入的比例还不足2%，基本可以忽略因其热值不足对气化过程产生的影响。这样一来，不仅每天可以减少50吨固废的处理费用约750元，还可以减少20吨（按40%热值进行折算）原料煤的使用费用约13000元，总计每天可以节约费用约13750元，每年可以节约成本500万元以上。

4.结语

发展煤气化产业有利于推动石油替代战略的实施，保障我国的能源安全，但这并不意味着可以粗放地管理、使用煤炭资源。目前根据市场行情，南化公司原料煤的到库价格在650元/吨上下波动。尽管价格相对不高且国内产煤量相对充足。但面对越加严苛的安全环保生产形势以及逐年递减的控煤指标，如何更加有效使用煤炭资源必将成为今后一个阶段业内企业的关注方向。因此将煤气化过程中产生的细渣和渣泥进行回收，按比例重新掺入煤浆中再次参与气化过程，不仅可以减少固废处理费用，同时也可以在一定程度上减少原料煤用量并降低生产成本，可谓一举多得[4]。与此同时，面对依然严峻的生产形式，该项探索也将会为南化公司煤化工部“持续攻坚创效”工作作出实质贡献。

参考资料

[1]. 崔克清．安全工程大辞典：化学工业出版社，1995年：253.

[2]. 薛福连．煤渣的利用[J].西都粮油科技，1999，24（4）：52.

[3]. 内部资料．90kt/a工艺技术规程.

[4]. 史兆臣，等：煤气化细渣的资源化综合利用技术研究进展[J].华电技术，2020，42（7）：66.