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环保节水优势明显

煤化工项目具有耗煤量大，用水多，排放的废水、废气、废固多等特点。在煤化工排放的“三废”中，有害成分多，处理难度大。例如对于煤制天然气，除了水煤浆气化，如果采用固定床气化和流化床气化的方法，那么废水处理就是一个很大挑战，甚至被列入了国家“863”项目。尽管目前国内煤化工废水处理工艺有很多，但运行效果普遍不稳定，更别说实现“零排放”了。由于废水处理问题难以解决，国内多个煤化工项目一再推迟上马或开车。

目前国内除水煤浆气化以外的气化技术，比如鲁奇炉、BGL炉、航天炉、GSP炉，壳牌炉、恩德炉等气化时均需要添加蒸汽，而蒸汽需要的水是经过脱盐处理以后的水，从新鲜水经过处理得到锅炉水，水的利用率不足80%，对于内蒙古、新疆缺水地区含盐量较高的水，水的利用率更低。

在今后环保要求越来越严苛、水资源越来越紧张的背景下，废水处理和节水要求很可能将会是决定煤化工项目成败与否的关键因素之一。

对于干粉气化技术，其与清华炉技术同属于气流床气化技术，尽管比起其他气化技术，干粉气化有着环保和节水的天然优势，但若和“同门兄弟”水煤浆水冷壁清华炉技术比起，还是有一定差距。

干粉气化在煤粉制备工序，主要是利用燃料气或其他介质将煤中的多余水分进行烘干，一般要求烘干至2%左右。此部分水对于内蒙古、新疆等一些水资源缺乏地区更是显得弥足珍贵，但是至今也没有回收的办法。为保持煤粉管线的干燥，煤粉输送管线需采用蒸汽伴热，部分冷凝液无法回收造成浪费。在煤气化工序，主要用水为脱盐水，脱盐水主要用于水冷壁汽包加水、仪表冲洗水和机泵密封水。另外还需要在炉内添加部分蒸汽用于气化反应。在灰水处理工序，由于整个气化系统的水循环使用，需按照煤种氯离子等有害组分累计程度来排放部分水，并补充部分新鲜水和工艺冷凝液，用于系统补水。

清华炉气化技术在制浆工序，需要加入水进行制浆，制浆用水可以用新鲜水，也可以使用工厂难以处理的废水，如含酚废水、含苯废水等。在煤气化工序，主要用水为脱盐水，脱盐水主要用于水冷壁汽包加水、仪表冲洗水和机泵密封水。在灰水处理工序，由于整个气化系统的水循环使用，需按照煤中氯离子等有害组分累计程度来排放部分水，并补充部分新鲜水或工艺冷凝液，用于系统补水。

清华炉气化是将大部分用水以水煤浆的形式加入，对煤的含水程度没有特殊要求，对加入水的水质要求也较低，一般制浆用水使用难以处理的有机废水，具有环保效益。干粉气化是将煤种多余的水分去掉，然后再将需要的水分步加入，在气化炉需要的水分，必须以高压过热蒸汽的形式加入，变换工段需要的水，必须用过热蒸汽或锅炉水的形式加入。

干粉气化和清华炉气化相比，干粉气化比水煤浆气化在水的使用上，要求的品质更高，水量更大。

对于当前比较热门的煤制天然气项目，一般认为鲁奇炉含有8%～12%的甲烷，制作煤制天然气比较经济。但是鲁奇炉只能利用8mm～50mm的块煤，采煤过程中大量的末煤无法利用，且鲁奇炉产生大量含酚废水不好处理。水煤浆气化炉采用半封闭式供煤、湿法磨煤以及气流床气化，全过程污染轻微，气化和变换都不耗用蒸汽，磨煤浆可以利用含醇污水，而且产生的废水量少，废水中的特征污染物单一，废水中的COD仅200～760mg/L，易于生化处理。利用水煤浆水冷壁清华炉气化技术，第一，可以利用采煤过程中的粉煤；第二，可以将鲁奇炉产生的难以处理的废水处理掉；第三，可以节省部分污水处理的投资；第四，可以节省部分污水处理装置的运行费用。

因此，针对具体的煤制天然气项目，专家建议，首先应该根据原料煤的成块率和粉煤用量，进行块煤和粉煤平衡，如果平衡后的粉煤仍有剩余且无其他利用途径，气化装置就应考虑以固定床气化技术为主，清华炉气化技术为辅的双气头配置，同时还要对清水和污水的水量进行平衡，以循环利用。

清华炉废锅高效节能

和干粉气化相比，水煤浆气化由于含有40%左右的水，其氧耗和煤耗比干粉高一些，所以一些业界人士一直认为水煤浆气化不如干粉气化能耗低。但2013年6月，中国石油和化学工业联合会发布的2012年化工行业能耗领跑者显示，以烟煤为原料做合成氨，能耗前三名均采用水煤浆气化技术，这再一次说明，对于能耗的计算不能单单以气化炉的消耗为基准，而应该是整个装置的全流程核算。干粉气化虽然在气化阶段的氧耗和煤耗较低，但其在煤粉制备和输送阶段需要更多的功耗。比如，一般情况下，制备一吨水煤浆需要耗电10kWh，但制备一吨干粉需要耗电30kWh，输送一吨水煤浆需要耗电2kWh，输送一吨干粉则需要耗电60kWh，另外烘煤还需要大量热能。

干粉气化在制粉工段需要将煤中含有的10%～30%水分烘干至2%左右，和水煤浆相比需要蒸发的水量要少，但此部分消耗的能量和水只能排放进入大气，无法回收。水煤浆气化目前是将从气化炉出来的粗煤气用水激冷，利用闪蒸来回收热量，虽然大部分热量在变换工段以蒸汽和热水的方式回收回来，但能量回收率还处于较低水平。

清华炉研发团队针对水煤浆气化存在的热量回收率低的问题，经过多年研究，开发出一种全新型式的废锅回收气化炉。该废热锅炉可以将气化炉出来含1400℃高温水蒸气较多的粗煤气带出的热量，进行回收产生高压蒸汽，极大的提高了能量的利用率，将水煤浆含水量多的劣势变为优势，使气化炉的能效提高5%左右。

清华炉新型废锅流程的研发成功，主要得益于清华大学热能工程系对锅炉的多年潜心研究。国内目前在用的壳牌废锅和德士古废锅，其高昂的造价和故障率几乎让所有的煤化工企业望而却步，而清华炉的废锅则完全打破了现有废锅的束缚，独树一帜，单台废锅产生蒸汽的效益当年就可将废锅投资全部收回，显示出了很好的市场应用前景。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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