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如何做好煤制气工厂工业固废综合利用和治理工作

2021年03月10日 作者:额尔敦毕力格 打印 收藏

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  在疫情和油价下行的叠加影响下,中国天然气产业逆势前行。2020年,我国天然气表观消费量达3200×108m³,比2019年增加约130×108m³,在一次能源消费结构中占比8.4%,同比上升4.5%。据《中国天然气发展报告(2020)》预测,我国天然气的需求量2035年将达到6100×108m³,较2020年增长近一倍,到2050年前我国天然气消费将保持良好的增长趋势[1]。煤制天然气立足于我国“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋,是常规天然气的有效替代性燃气,具有技术线路短、能效转化高、气质清洁等特点[2],是我国多气源跨地区供气格局下新生代表,经过十余年的探索发展,已初具规模,趋于成熟[3]。在内蒙古鄂尔多斯等富煤地区发展煤制天然气是内蒙古自治区“十三五”发展规划中煤炭深加工的重要举措,内蒙古自治区“十二五”规划部署的赤峰大唐煤制天然气项目及汇能煤制天然气项目均投产供气,已成为煤制天然气行业的标杆[4]。目前内蒙古自治区规划中,煤制天然气项目已达5个,正在积极推进。本文以鄂尔多斯当地丰富的煤炭资源为依托,通长输管道为京津冀地区供气,设计产能为40×108m³/a煤制天然气项目为例,参考国内已投产的煤制天然气项目工业固废治理措施及综合利用经验,根据可行性研究报告中各装置的固废排出数据,结合工艺流程,逐一分析了各排放点的排放方式,并提出了针对性处置措施。对于在建或已投产运营的管输煤制天然气固废排放处置提供了理论参考,具有一定的借鉴价值。

  工艺及固废产生来源分析

  此煤制天然气项目是以煤为原料,装置的设计内容包括:煤气化(固态排渣碎煤加压气化+粉煤加压气化)、变换及热回收、脱硫脱碳、冷冻、甲烷合成、硫回收、酚氨回收、焦油加氢装置及相应的热电站、污水处理等公用工程、辅助装置及配套设施。

  原料煤煤质不一样,产生的煤渣、煤灰量及成分不一样,相应的工艺规模及公用工程规模也不一样。本文以鄂尔多斯地区高灰分、高灰熔点、高挥发分三高煤为原料经过双气化工艺(固态排渣碎煤加压气化+粉煤加压气化)、变换工艺、甲醇洗工艺及甲烷化工艺生产天然气,通过物料衡算法计算及参考类似工厂实际运行情况确定废渣量,列表指出了产生固废装置、固废名称、具体排放量、组成特性、排放方式及处置情况。

  煤制天然气工程废渣主要是气化炉和热电站锅炉灰渣,其他废渣有变换废催化剂、脱硫废催化剂、甲烷化废催化剂、废分子筛、生化污泥及结晶盐泥等,废催化剂中主要含有钴、钼、镍、锌和铁等重金属,这些催化剂返回催化剂制造厂回收利用。固废产生及处理详细情况见表1。

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  固体废物治理措施

  1.气化炉排渣治理措施。气化炉排渣经渣沟进入沉淀池,沉淀后由桥式抓斗起重机运至凉渣台,然后装车,通过汽车外运。气化灰渣无毒无害,可作为生产水泥、砌块、砖等建材的生产原料,综合利用,可全部消耗。气化炉细灰中因含有一定量的炭,运到热电站的锅炉与煤掺烧,既充分利用了资源,又减少了废渣的排放量。

  气化炉年产粗渣389.12万吨(粉煤气化+碎煤气化),优先考虑综合利用,剩余灰渣和不可利用灰渣由汽车运输到园区渣场堆放和处理利用。

  2.废催化剂治理措施。工厂所产含有贵重金属的废催化剂由催化剂制造厂商进行回收,对于空分工艺所产分子筛(载体为氧化铝)渣场填埋,硫回收工艺所产一、二级转化器废催化剂(普通型)、一级转化器废催化剂(抗漏氧)进行安全填埋。工厂产生的少量废润滑油和不能回收或再利用的废催化剂、生化污泥、废活性炭等危险废物,将委托有资质的危废处置中心处置。

  3.生化污泥、结晶盐治理措施。工厂公用工程设施生化处理产生的污泥,属危险废物,送国家级危废处置中心处置。同时,结合浓盐废水处理过程中产生的结晶盐类的处理和国家提倡的处理方法,工厂考虑通过与有危废处理资质的单位合作形式,就近建危废处置设施,处理生产过程中产生的危险废物,通过与园区管委会协商确定危险废物处理规模,可帮助处理园区内或附近其他装置危废品。

  煤制天然气工厂所选厂址一般有园区规划,渣场由园区统一规划、建设和管理。废渣运至附近大型渣场,全部废渣可做到园区周边厂综合利用。

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  固体废物治理的社会意义

  1.工厂产生的废催化剂均由制造厂回收,气化灰渣均送渣场暂存,去矿山填坑或外卖,既充分利用了资源,又减少了废渣的排放量,达到了固体废物“资源化、减量化”目的;生活垃圾由环卫部门及时清运。脱硫废催化剂和生化污泥委托有资质的固体废物处置单位(或固体废物处置中心)处置,不会对环境造成大的影响。

  2.从环境保护的角度分析,工厂可以实现固废综合利用,对环境影响降到最小,达到了减排量生产,又为工厂回收了部分效益。实现上下游一体化及循环经济的绿色模式,固废排放处理应与项目达到“三同时”,在运行期间重在落实工业固体废物综合利用及评价工作。

  3.国家工业和信息化部2018年颁布的《工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法》和《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》为固废排放处理及综合利用指明了方向。今后,工业固体废物资源综合利用评价将成煤制天然气项目的重点环保工作,工业固体废物综合利用的运营,可享受免征环境保护税、减免增值税及企业所得税等相关产业扶持优惠政策,这对运营初期资金压力较大的煤制天然气项目具有较好的减压作用。

  (作者单位:内蒙古中实工程招标咨询有限责任公司)

  参考文献:

  [1]国家能源局石油天然气司,国务院发展研究中心资源与环境政策研究所,自然资源部油气资源战略研究中心.中国天然气发展报告(2020)[R].石油工业出版社,2020,12.

  [2]邢承治,胡兆吉,韩启元,郝鹏.基于催化剂防护及SNG品质的甲烷化工艺设计[J].化学工程,2014,49( 09):74—78.

  [3]邢承治,胡兆吉,郝鹏,祝逢栋.煤制气质量指标比较分析[J].石油与天然气化工,2014,43(03):318—321.

  [4]邢承治,胡兆吉,邢凌燕.煤基合成气甲烷化机理及工艺特性研究进展[J].煤炭加工与综合利用,2014,(10):73—77.

  [5] 国家工业和信息化部.工业固体废物资源综合利用评价管理暂行办法.石油工业出版社,2018,12.

  [6]内蒙古自治区工业信息化厅.内蒙古自治区工业固体废物资源综合利用评价管理实施细则.2019,11.

  [7] 天辰工程有限公司.中海油鄂尔多斯年产40亿标方煤制天然气项目可行性研究报告[R]. 2017,09.

  [8] 财政部,税务总局,生态环境部.财政部、税务总局、生态环境部关于环境保护税有关问题的通知.2018,04.

责编:冯君
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