煤由無機物和有機物兩大部分組成。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、氮元素的有機物和無機化合物,它們成為污染物的幾率比一般的碳氫化合物高得多。

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雜高分子的有機硫

在大多數(shù)情況下,煤中硫含量以硫鐵礦中的硫為最多,它在燃燒時生成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等可燃氣體和CO2、N2等不可燃氣體,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,煤氣洗滌污水中酚含量達1500mg/L時,對環(huán)境污染嚴重,必須進行污水凈化處理。

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煤氣水進行若干級處理,分離并回收焦油和油,回收和處理酚,回收氨,最后進行污水生化處理后排放。另外有工程對污染物的去除率要求比較高。通過這種常規(guī)污水預處理+生化二級處理工藝保證工程的污水達標排放,來達到COD和氨氮的穩(wěn)定達標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,靠重力來進行,焦油和油的分離效果可達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,過濾后進入吸附設(shè)備,該設(shè)備為填有活性炭的移動床吸附器,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氨回收法的特點是不用化學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,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行脫水并分離出微量的有機物,純氨蒸氣則在氨冷凝器中進行冷凝,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機經(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,達到國家工業(yè)廢水排放標準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。隨著科學技術(shù)的進步,氣化爐在提高氣化強度的同時,在環(huán)保方面也將會越來越先進。