地下煤制气废水废气处理技术研发

地下煤制气废水废气处理技术研发

任重海,李东阳,李飞宏,刘潇博,王志刚,刘杨,贾巍,王荀,时清普,张丽鲜

中石化中原石油工程设计有限公司

摘  要：针对世界各国都在努力寻求如何合理、高效、绿色、节能、经济地遴选出适合地下煤制天然气污废水、废气的处理技术，并对处理水进行深度处理、循环再利用的解决方案和技术，本文结合项目实际，从现状概述、研发意义、研发主要内容、研发主要过程及最终结论等方面进行了详细阐述，为读者全面了解和熟悉地下煤制气废水及废气处理技术整个研发过程及实际意义提供了一个思路和方向，也为后续开展相关地下煤制气污废水、废气处理及深度循环再利用提供了一定的技术保障。

关键词：研发；煤制气；废水；废气；

一、现状概述

地下煤制天然气（Underground Coal Gasification，简称UCG）是今后世界清洁能源发展的新方向、新趋势。为鄂尔多斯拟在长滩西井田新建20座，合成气量864×104Nm3/d地下气化炉，推动煤制气技术产业化向安全、绿色、环保、节能、减排地开采和清洁高效发展。但存在一个令各国头疼、亟待攻克的难题：冷却地下气化炉出口原料气需消耗大量淡水，同时产生大量高酚、高氨氮，含焦油、有毒有害、高抑制性物质等气化污废水和废气。常规处理工艺无法得到预想出水效果，就地外排对周边环境造成严重污染，完全不符合国家和当地环保要求；若外委处理，费用高昂；深度循环再利用更是空白；加上当地淡水資源十分短缺，均成为制约煤制气发展、保护环境和绿色低碳生产的关键因素。因此，世界各国都在寻求如何合理、高效、绿色、节能、经济地遴选出适合地下煤制天然气污废水、废气处理技术，并深度处理、循环再利用的解决方案，但暂无好的方式、方法。因此，依托鄂尔多斯项目，运用科学方法，研发一套高效处理煤制气污废水、废气与深度循环再利用技术迫在眉睫。

二、研发意义

1、国家“十四五”和二〇三五年远景目标要求

《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标的建议》指出：支持绿色技术创新，推进清洁生产，发展环保产业，积极推动能源清洁低碳安全高效利用、增强全社会生态环保意识，深入打好污染防治攻坚战......

2、推动地下煤气化技术产业化发展

为深入践行习总书记“四个革命、一个合作”能源发展战略，坚持走以生态优先、绿色发展为导向的高质量发展新道路，积极创新煤炭资源开发方式，鄂尔多斯市推动煤炭地下气化技术成果转化应用和产业化，努力创新煤炭新的开发利用方式。

3、近期，国家发布许多与之相关的《节水型企业 现代煤化工行业》、《取水定额 第39部分:煤制合成天然气》《挥发性有机物无组织排放控制标准》等标准规范，为技术推进提供技术支持。

三、研发主要内容

1、地下煤制气污废水处理技术研究

针对地下煤制气污废水成分复杂、有毒有害物质浓度高等特点，拟通过有针对性的对比分析，提炼出适合的工艺流程等，通过实验和模拟研究，研发一套安全、高效、低成本、减量化、资源化的处理工艺。

2、处理水深度循环再利用技术研究

（1）针对处理水后续用途不同、进出水水质不同，拟通过试验，研发满足工程需求的技术工艺包。

（2）进一步甄选、延伸工艺流程，满足出水水质和安全经济前提下，极值循环水量，减少污染物排放，提高循环再利用率，持平或降低能耗。

3、污废水VOC处理技术研究

（1）VOCs分布规律及定量评价：通过调研、取样、化验，分析组分、含量，建计算模型，确定分布规律及定量评价方法。

（2）VOCs收集输送、处理技术：通过比选、优化，形成VOCs收集技术，确定输送方式，选配处理技术。

（3）VOCs处理装置集成化：开展装置集成研究，形成系统化、通用化、撬装化的VOCs废气处理装置核心技术。

四、研发主要过程

1、地下煤制气污废水处理技术研究

广泛收集、调研、整理、分析国内外处理技术，研究其可行性、适用性和实用性，采集、分析水样，针对处理过程中高COD、高氨氮、成分复杂、毒性大、可生化性低的技术难点。和厂家合作，建缩比模型，进行模拟试验，研发安全、高效、低成本、减量化、资源化的处理工艺。

2、处理水深度循环再利用技术研究

收集、整理、分析国内外深度水处理技术，探究与处理水的配伍性和衔接性；结合处理水后续不同用途，与厂家联合，通过缩比模型试验+模拟试验，甄选、优化、延伸工艺流程，满足出水水质和安全前提下，极值循环水量，减少污染物排放，研发技术工艺包。

3、污废水VOC处理技术研究

通过调研、取样、化验废水中VOCs组成及数量，分析废气组分、含量，通过建计算模型，分析、研究、确定污水VOCs废气分布规律和定量评价方法。

通过比选、优化，形成污水VOCs收集技术，确定输送方式。根据VOCs成分、浓度、水溶性、停留时间、压损、二次污染物、运行费、投资、现场应用等因素，选配处理技术。

开展装置集成研究，形成系统化、通用化、撬装化的污水VOCs废气处理装置核心技术。

五、结论

项目研发团队拟通过对成分复杂、高COD、高氨氮、毒性大、可生化性低，难处理的煤制气污废水的技术研发，初步形成一套煤制气污废水高效处理技术方案。再通过对处理水后续不同用途及各自的进出水水质不同的技术研发，初步形成了一套不同进出水水质深度处理技术方案。