胡敬韬 李慧琴

摘要：现代煤化工行业企业由于工艺流程复杂，产排污节点多，一直是近年来环境管理的重点与难点。但是目前环境管理的重点多集中在废气和废水方面，针对现代煤化工工业固体废物的有效管理体系尚未完善。本文针对典型现代煤化工工业企业的主要工艺进行深入分析，通过工艺流程、产排污节点梳理出各部分固废的产生节点及产废量，并对性质进行初步分析，以期为今后现代煤化工行业的环境管理体系完善提供支撑。

关键词：煤化工;危险废物;固体废物;环境管理

中图分类号：X705 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.121

The foundation of managing and monitoring system of solid waste belong to the typical modern coal-chemical industry companies

Hu Jingtao1，Li Huiqin2

（1.Emissions Trading Management Center of Inner Mongolia Autonomous Region，Hohhot Inner Mongolia 010011，China;

2.Inner Mongolia University，Hohhot Inner Mongolia 010011，China）

Abstract：No doubt，it is a key point for a typical modern coal-chemical industry company to prevent the pollution， because of its comprehensive technique processes and abundant discharging points.However，the environmental managements have been always focus on the waste gas and waters， instead of solid wastes.Thus，it is necessary to develop a detailed lists of solid wastes generation points and amounts.The lists are helpful in the future managing and monitoring system of solid waste to modern coal-chemical industry companies.

Key words：Coal-chemical;Hazardous wastes;Solid wastes;Environmental management

1 煤化工行業发展背景

我国是典型的煤炭消费大国，仅2015年，我国原煤产量37.5亿吨，进口量2.05亿吨，产量及消费量为近年来的最低值，消费量首次低于40亿吨[1]。作为传统的一次能源，煤炭的大量消耗必然导致更加严峻的环保压力，因此，从2013年的“气十条”开始，我国开始加速对能源结构的调整，在2015年出现煤炭消费量的最低点。但多煤、贫油、少气的国情也同时制约着传统能源产业转型升级的步伐，因此，从数十年前，我国已开始布局清洁煤利用技术的开发、引进与使用，近年来现代煤化工行业的快速崛起也成为我国煤炭高效利用产业迅速发展的标志性成果。

图1 我国2009-2017年主要能源构成

一般来说，煤炭利用途径有动力用煤（火电、锅炉等，约占50%，以2015年数据为例，下同）、原料用煤（焦炭、化工、煤化工等，约占22%）及民用燃煤（燃煤散烧，约占28%）等。相比传统的煤炭利用途径，煤化工行业的煤炭消耗量可能只占1%[2]。但是，由于近些年来产品工艺逐渐成熟，部分国外引进的工艺在国内逐步改进，单位水耗、能耗不断降低，发展底气充足。尤其在鄂尔多斯市部分地区的大型煤化工项目周边，已围绕产业链的上游或下游落地多家相关企业，形成多个煤化工产业基地，或化工相关产业聚集区，带动了区域产业和经济的发展，示范作用明显[3]。

对比传统的煤炭能源利用途径（单纯燃烧），及传统的煤化工利用途径（炼焦），现代煤化工工业的能源利用效率并不高，约在38%～45%，并且通过煤制取的油或者气的二次能源利用率更低，但是不可否认的是现代煤化工具有低排放及高附加值的特点[4-5]。由于化工行业的产业特点（除煤直接液化工艺外），煤化工工艺中对原煤中有毒有害元素的回收或控制是其他利用方式所不能比拟的。以废气的产排放为例，传统煤燃烧烟气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞及其化合物受环境排放标准的严格管控，因此，几乎所有的燃煤锅炉均装有高效的脱硫、脱硝、除尘乃至脱汞的装置。随着更加严格排放标准的颁布，火电行业更是装备了超低排放设施，将脱硫效率提高到95%以上，除尘效率提高到99%以上，综合脱硝效率提高到80%以上，几乎是达到了所有环保设施的处理能力上限[6]。

煤化工行业由于其工艺上的需要，也由于其处理工艺的优势，在煤气净化过程中，硫的脱除率可以达到99.5%，不产生氮氧化物，产生的氨态氮可以综合利用，产生颗粒污染物均进入灰渣水，汞、砷等重金属也在洗灰过程中几乎完全脱除，几乎可以做到不排放[7]。以废水为例，煤化工行业的废水多为工艺废水，高浓有机废水经氨酚回收可以做到回收再利用，部分企业利用含氨废水脱硫，部分企业利用含氨废水调节水煤浆pH，所有的煤制油及煤制烯烃企业的水污染处理设施均可长期稳定运行，出水指标可达GB8918中的一级A标准且可做到全部回用。目前，大多数相关煤化工企业正在研究开展高盐废水的分盐回收工作，将高盐水中的盐分回收，净水继续回用至前期工段[8]。因此，近年来现代煤化工工业被部分专家学者称为一种煤炭的洁净化利用渠道。

随着环境保护管理的日渐深入，固体废物的规范化管理逐渐被人们重视，尤其在中央环保督查针对固体废物的不规范处置提出大量整改要求的同时，各级环保部门及相关企业已逐渐提升了固废科学化管理的意识。

2 煤化工企业固体废物产排情况

我区的煤化工项目多为国家级示范项目，随着运营水平的提高，工艺日渐成熟，在原来已批复环评中未考虑的诸多污染因素，也逐渐暴露出来，尤其是固体废物方面，暴露出了很多原环评中未考虑的问题。但是随着煤化工企业环保水平的提高，很多企业在生产工艺改造升级的过程中解决了一发现的诸多问题。下面就根据不同煤化工工艺，分析行业相关企业的固废产排污特点，以期可以为后续环境管理提供借鉴。

不管是煤直接液化，还是煤气化，每种煤化工的技术路线都具有各自的固废产排特点，但总体来说，煤化工企业产生的固体废物主要分为工艺灰渣、工艺废催化剂、废化学溶液、污水处理生化污泥、废结晶盐等。以下将对几种典型固体废物分别进行分析。

2.1 工艺灰渣

工艺灰渣以液化/气化炉渣为主，其次是动力锅炉中产出的灰渣。同锅炉灰渣不同，液化炉渣在多数工艺下出炉时处于液固混合态，通过液固相分离后，分别进行处理或回用。气化炉渣多为分级处理，包括气化粗渣、气化细渣和气化细灰。细渣和细灰需先经过灰水、渣水分离后方可送填埋场填埋。以下分工艺对各工艺产生的固废情况进行简述：

以煤制油项目为例，煤直接液化技术在产生丰富的油料化学品的同时，会产生占液化原煤总量20%～30%的液化残渣。液化残渣是一种高碳高灰的固液混合物，同时含有燃煤中的几乎全部硫分、矿物质及液化催化剂。在生产实际中，煤制油项目通过溶剂萃取可以得到重油、石蜡、沥青等。神华煤制油煤液化残渣中重油、石蜡含量为34%～37%，沥青烯含量为17%～22%，前沥青烯和四氢呋喃不溶物含量为43%～46%。其中重油、石蜡、部分沥青烯作为化工原料，可以通过裂解装置实现二次加工利用;残渣部分热值较高，可送锅炉焚烧，部分含油催化剂残渣可送至前段催化剂制备系统补充催化剂。但由于部分沥青渣由于含有固体灰渣，热值较低，无法燃烧或二次利用，长期存放在厂区。经过研究后发现，此部分沥青渣可以替代修路用的沥青，目前正在联系建设单位，将此部分沥青渣外售用于道路修建。

虽然在煤气化中，气化炉工艺有气流床、流化床、固定床的分别，固废的产生与处置也有不同的规律，但部分气化工艺中伴随固废产生的渣油一直是困扰煤化工企业的难题，尤其是含焦油灰渣的处理问题。受固定床、流化床气化工艺影响，煤质变化时需根据煤质调节炉膛气化温度，否则灰渣排出时可能会产生含油液态灰渣，或含煤粉焦油灰渣（统称“含焦油灰渣”）。一般来说，含焦油灰渣处于半固半液态，有刺鼻气味，且热值较低，无法送入锅炉掺烧，也无法通过危废焚烧炉焚烧。由于大部分工艺包在设计阶段并未考虑到会产生含焦油灰渣，并未有针对性地设计相关处理工艺。

按照相关规定，此部分含油灰渣属于危险废物，不能送灰渣场填埋，只能在危废间暂存，并定期交由有处理资质的单位处理。而气流床工艺中由于炉膛温度较高，一般不会形成含焦油灰渣。少数采用水煤浆气化工艺的企业也会产生少量含焦油灰渣，企业在实际运行过程中将此部分灰渣重新配入水煤浆中送回气化炉中反应，解决了含焦油灰渣排放的问题。但是在部分干煤粉或固定床气化工艺中（例如：鲁奇炉、BGL等），半液态的含焦油灰渣会堵塞喷嘴，无法回用到气化炉中，含焦油炉渣常年积累，得不到很好的处理。经年累月后，此部分含焦油灰渣的处理成为困扰大多数企业的难题。

锅炉灰渣多送至灰渣场填埋，同锅炉灰渣相比，由于气流床及部分流化床气化炉炉膛温度较高，超过燃料的灰熔点，排出的灰渣多呈玻璃态，无法回用制砖。但在暂存或填埋过程中，在风力较小时不会引起扬尘，因此可以作为渣场道路的铺垫使用，目前已在某园区灰渣场中进行了实践，效果比较理想。

2.2 其他工艺固体废物

煤化工行业作为新兴的化工类企业，各种废催化剂、废酸碱溶液等产生节点多，产生规律不一致，并且由于成分不同，管理方法也不同，因此，需要针对不同废物的成分区别管理。其中各合成、变换、净化、转化节点产生的废催化剂，尤其是涉重催化剂，以及各节点产生的废机油、废酸碱溶液，更需要引起企业及管理部门的注意。本文根据多个企业走访调研的结果，对典型煤化工企业的固废产生量、产生规律、废物属性等进行了梳理总结，如表2所示。

通过梳理我们发现，现代煤化工企业工艺固体废物主要是各种工艺催化剂、分子筛、工艺酸碱液、吸附剂等，且大部分涉重、涉毒催化剂或吸附剂属于危险废物，除部分废物可以回收利用外，大部分固体废物需按照危险废物管理要求进行管理、运输及处置。

2.3 其他固体废物

此外，由于煤化工企业产生大量的含盐废水，北方地区没有可供排放的地表径流，各相关企业为实现环评中所做零排放的承诺，将水处理厂出水进行提浓，清水送至生产前段做生产用水，浓盐水经多效蒸发或分盐结晶方式会产生部分杂结晶盐，此部分杂结晶盐连续产生，每年产生量大，是目前煤化工企业难以处理或消耗的主要固废。

煤化工工业企业各公辅工段均会产生各类灰渣、废矿物油、废离子交换树脂等常见固体废物，这部分固体废物的处理处置工艺同其他企业类似的固体废物处置相同，本文中不做赘述。

3 结论与建议

（1）随着近年来国家针对固体废物，尤其是危险废物管理的不断深入，目前煤化工行业企业对固体废物管理要求不断提高，对大宗固废及危险废物的管理逐渐规范，但是由于《危险废物管理名录》尚未纳入对废杂结晶盐、部分煤焦油的管理，部分地區对上述两种固体废物的管理处于混乱状态，建议及早按照危险废物加强管理。

（2）加大对煤化工企业固体废物台账的管理力度，同时结合排污许可制度、定期报告制度、自行监测制度等不断加强对固体废物的精细化、透明化管理。

参考文献

[1]冯成海，谢欣馨，魏生海，袁善录，张瑜，徐宏伟，韦孙昌.煤加氢液化残渣利用研究进展[J].应用化工，2019，48（11）：2733-2738.

[2]黄玫.煤化工产业发展现状及趋势探析[J].化工管理，2019（13）：99-100.

[3]何瑞玉.神东煤与液化残渣热解特性研究[D].兰州：西北大学，2017.

[4]梁宁.煤炭市场变化对华煤集团发展的影响及对策研究[D].西安：西安科技大学，2015.

[5]张瑞，李峰，石磊，王亚妮.煤制油加氢残渣的综合利用研究[J].化学工程师，2015，29（02）：33-35.

[6]小聂.整治工业废气 国产装备大有可为[J].中国设备工程，2014（09）：14-17.

[7]许锁林.雾霾逼迫我国摆脱“煤依赖”[J].矿业装备，2014（04）：10-11.

[8]任倩.粉煤灰特性分析及资源化利用评价[D].成都：西南交通大学，2012.

收稿日期：2020-01-03

作者简介：胡敬韬（1988-），工程师，研究方向为气候变化、环境影响评价、环境规划、排污权交易、排污许可等政策。