煤由無機(jī)物和有機(jī)物兩大部分組成。因此,煤在加工利用后必然留下礦物質(zhì)—灰渣有機(jī)物除碳和氫外,還有氧、硫、氮等元素,故在煤的加工產(chǎn)物中自然包含氧、硫、氮元素的有機(jī)物和無機(jī)化合物,它們成為污染物的幾率比一般的碳?xì)浠衔锔叩枚唷?/p>

煤炭在氣化過程中,經(jīng)干餾層溫度在150℃~700℃之間,而煤在這個(gè)溫度下,煤中揮發(fā)分發(fā)生裂解,產(chǎn)生甲烷、烯烴、焦油及酚類等物質(zhì)。它在干燥層中,燃料中的水分受熱后,蒸發(fā)形成未完全分解的水蒸氣。另外,煤中的硫是有害雜質(zhì),它存在的形式有3種:硫化物硫酸鹽以及含有復(fù)雜高分子的有機(jī)硫

在大多數(shù)情況下,煤中硫含量以硫鐵礦中的硫?yàn)樽疃?它在燃燒時(shí)生成SO2和SO氣體逸出,既腐蝕設(shè)備,又污染大氣。在氣化中,煤中的硫在洗滌過程中以氫硫酸的形式進(jìn)入水體,腐蝕循環(huán)水系統(tǒng)。發(fā)生爐煤氣中有CO、H2、CH4、CnH等可燃?xì)怏w和CO2、N2等不可燃?xì)怏w,還有NH和煤灰等雜質(zhì)。由此可見,煤氣洗滌污水由硫化物、揮發(fā)酚、氨、氮等污染物組成。一般的講,在使用冷煤氣時(shí),煤氣洗滌污水中酚含量達(dá)1500mg/L時(shí),對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,必須進(jìn)行污水凈化處理。

現(xiàn)在煤化工生產(chǎn)過程中,通常采用的水煤漿氣化工藝過程。氣化爐氣化過程中,為了控制爐溫,避免床層燒結(jié),在氣化劑中加入了比理論蒸汽量多得多的水蒸氣。除了在爐出口煤氣噴淋洗滌系統(tǒng)和廢熱回收系統(tǒng)有部分冷凝外,大部分未分解蒸汽將伴隨著粗煤氣一起,在冷卻系統(tǒng)冷凝下來,產(chǎn)生大量煤氣水。氣化爐裝置的廢液中,主要含有焦油、輕油、粗酚、氨和硫等五種污染物。

在氣化爐加壓氣化生產(chǎn)過程中的污水處理,通常采用的方法有對(duì)煤氣水進(jìn)行若干級(jí)處理,分離并回收焦油和油,回收和處理酚,回收氨,最后進(jìn)行污水生化處理后排放。另外有工程對(duì)污染物的去除率要求比較高。通過這種常規(guī)污水預(yù)處理+生化二級(jí)處理工藝保證工程的污水達(dá)標(biāo)排放,來達(dá)到COD和氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)煤氣化廢水處理過程具體為:煤氣水分離、脫酚、氨回收和生化處理。

(一)煤氣水分離過程

煤氣水經(jīng)過熱交換,回收一部分廢熱后聚集在一起,在膨脹器中膨脹到常壓,脫除煤氣水中的溶解氣。在焦油分離器中分離出集油和灰塵在油分離器中分離出油,分離是控制在一定的溫度下,根據(jù)焦油和油的物化特征,靠重力來進(jìn)行,焦油和油的分離效果可達(dá)95%。

(二)脫酚過程

經(jīng)過焦油輕油分離后,煤氣水與溶劑混合,用萃取的方法將酚回收,然后進(jìn)入活性炭脫酚裝置。煤氣水首先通過內(nèi)裝填有過濾沙及過濾焦炭的雙介質(zhì)過濾器,過濾后進(jìn)入吸附設(shè)備,該設(shè)備為填有活性炭的移動(dòng)床吸附器,經(jīng)吸附后,脫酚的煤氣水送往CLL裝置回收氨

(三)氨回收過程

CLL氨回收法的特點(diǎn)是不用化學(xué)品而采用直接氣提精餾的辦法制無水液氨。工藝過程是:①煤氣水的解吸,酸性氣體、氨及具有揮發(fā)性的成分自脫酚后的煤氣水中分離出來解吸后的煤氣水送到生化處理裝置進(jìn)行最后處理。②酸性氣的洗滌:離開總氣提塔頂部的氣體中,仍含有一部分酸性氣體,將在酸性洗滌塔中洗滌。自測(cè)線排出CO、H:S的液體到氨氣提塔,在氣提塔中解吸氨的同時(shí),也脫出CO3和H2S組分,塔底液流到脫酸性氣體塔氨氣提塔頂部濃縮的氨蒸氣再返回到酸性氣體洗滌塔。③氦的精餾及冷凝:米自酸性氣洗滌塔頂部的蒸氣在氨干燥氣中進(jìn)行脫水并分離出微量的有機(jī)物,純氨蒸氣則在氨冷凝器中進(jìn)行冷凝,而收集于液氨收集塔中,一部分作為產(chǎn)品送至液氨儲(chǔ)罐

(四)生化處理過程

氨回收后廢水送至生化處理裝置。生化處理的實(shí)質(zhì)是利用微生物把廢水中的有害物質(zhì)氧化分解為無害物質(zhì)。從氨蒸氣及回收來的污水先進(jìn)入均質(zhì)氣池,用液下泵打入的污水經(jīng)水冷后入浮選除油池,水中的油大部分除去后,不含油的污水經(jīng)分配室由泵打入生化池,生化所需的氧由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)射流器供給,加入的磷和氧化鈣為生化養(yǎng)料,經(jīng)生化的污水先入流體分配室,經(jīng)流體分配室后人曝氣室,最終經(jīng)澄清池和控制池,達(dá)到國家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)氣化爐加壓氣化的污水處理問題日益受到國內(nèi)外同行業(yè)人士的重視,除了探討污水處理的方法,人們還在積極尋找減少和避免污水排出的途徑。例如,盡量降低進(jìn)入爐內(nèi)氣化劑中的汽氧比;提高系統(tǒng)煤氣溫度,使水蒸氣冷凝量減少;將氣化爐改為液態(tài)排渣,降低蒸汽需要量等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,氣化爐在提高氣化強(qiáng)度的同時(shí),在環(huán)保方面也將會(huì)越來越先進(jìn)。