《水煤浆协同处置固废制合成气》编制说明

《水煤浆协同处置固废制合成气》团体标准

编制说明

一、项目背景

固体废物是生产加工过程中产生的废物、残渣、污泥等，随

着社会的快速发展和人民生活水平的提高，固废的产量大幅提

升。由于固废侵占土地的现象日益严重，且极易造成以水、大气

和土壤为媒介的二次污染。安全高效处理处置固废是固废污染控

制的末端环节，其中热化学处理是固废资源化和能源化的重要途

经之一，同时可有效实现固废的减量化。而气化是目前可实现固

体废物高效绿色利用的核心技术和研究热点方向之一，灵活，适

应力强，能源利用率高，将低品位燃料转化为高品位气体，重金

属多分布在生物炭和灰中，浸出毒性较低。产生的合成气主要成

分为CO，H2，CO2，CH4，N2和H2O，高品位的合成气常被用

作化工合成的原料，例如合成氨、生产甲醇、甲酸等。合成气制

得后还可通过水汽变换反应，来协调C/H摩尔比，以满足化工合

成时特定的合成气中的气体比例要求。固体废物由于品类繁多，

原料内C、H、O、N、S的成分含量差别较大，产生的合成气成

分也会受到原料成分、气化过程参数等影响。

水煤浆技术多以煤、水和添加剂通过物理加工制得，一般由

60%-65%的煤粉，0.5%-1%的添加剂和水混合制得的两相分散体

系，既保持了原有煤的理化性质，又拥有石油意义的稳定性和流

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动性，目前我国已经是全球水煤浆产能最大、技术最完善、产业

化最快的国家。水煤浆具有低污染、燃烧稳定等特性，流动性高，

易于储存，是一种较廉价的洁净燃料，可代替重油，缓解石油短

缺的能源安全问题，同时也可代煤，烟尘排放、SOx和NOx含

量都大幅降低，具有节能和环保效益，广泛应用于气化行业。水

煤浆浓度、流变性和稳定性决定了气化性能。水煤浆气化主要包

括德士古水煤浆气化工艺、新型多喷嘴对置式水煤浆气化工艺和

多元料浆技术。在部分氧化技术的基础上开发了水煤浆气化技

术，水煤浆气化工艺采用水煤浆进料，制成60%-65%的水煤浆，

在气流床上气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，

液态排渣，气化温度在1300oC-1400oC，有效合成气体积分数超

过80%，冷煤气效率为70%-76%。多喷嘴水煤浆气化是目前最

先进的气化技术之一，新型气化炉操作灵活稳定，有效合成气的

体积分数为83%左右，碳转化率大于98%，比煤耗和比氧耗较低，

该技术以在国内获得推广。多元料浆技术的主要特点包括独特的

料浆制备技术、高性能的多元料浆喷嘴，特殊的半水冷壁式气化

炉结构、溢流式激冷结构等，已应用于国内多家大型煤制合成氨、

甲醇等企业。之前水煤浆的制浆原料多采用灰分较低，成浆性能

较好的中等程度变质煤，但随着煤资源的过度消耗以及工业固废

产量的骤增，水煤浆的工艺不断完善，将固废与煤等混合制备多

元浆体，可以减轻固废处理的场地压力，降低成本，耦合利用固

废中的有机物，实现污染物近零排放，同时具有环保和经济效益，

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是未来发展的必然趋势。在近几年，固体废物资源化成为热点后，

协同固废的水煤浆共气化展示出更有前景的竞争力。适量掺配有

一定粒度的固体废物，可优化水煤浆粒度分布，改善固液界面特

性，实现固体废物的无害化、资源化处理与水煤浆浆体性能提升

的有机结合。污泥、生物质、碳渣、浮渣、精馏渣、活性炭等都

有作为混合成浆的掺混原料。有研究表明10%的污泥水煤浆燃烧

性能良好，工业试生产气化与普通水煤浆相比，合成气主要组成

未发生变化；掺入炼油厂废弃物和食物残渣可以促进水煤浆点火

燃烧，显著降低NOx排放；工业固废的添加使水煤浆黏度增大，

但流变性和稳定性有所提升，固废中的Na、K等碱金属元素可

促进水煤浆表面形成活化中心，催化气化，而且掺混工业固废未

对水煤浆热转化过程中重金属的迁移造成较大影响。多元固废混

合协同水煤浆气化制取合成气产品有效地处理固废问题，同时降

低排放，产生重大的经济效益和社会效益，有利于节约社会资源，

符合国家关于发展循环经济、资源综合利用的要求，并可减少排

污总量，实现节能减排增效。

浙江凤登绿能环保股份有限公司的“水煤浆气化及高温熔

融协同处置废物关键技术研究与工程示范”经中国环境科学学会

鉴定，认定为“国内首创，达到国际先进水平”，掌握了医药化

工、精细化工、人造革、石油化工等行业危险废弃物及精馏残渣

的制浆、气化裂解过程的控制、检测等关键技术，可处置的危废

类别包括但不限于HW02医药废物，HW03废药物、药品，HW04

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农药废物，HW06废有机溶剂与含有机溶剂废物，HW08废矿物

油与含矿物油废物，HW09油/水、烃/水混合物或乳化液，HW11

精（蒸）馏残渣，HW12染料、涂料废物，HW13有机树脂类废

物，HW39含酚废物，HW40含醚废物，并通过实践，积累了大

量的数据和丰富的经验，形成了利用“气化炉综合利用废物技术”

处理各类固体废物的环保产业链。核心技术“水煤浆气化及高温

熔融协同处置废物”技术和“利用水煤浆气化处理高浓度废水联

产合成氨”在凤登安全运行了数十年，服务的客户超160家，并

与多家国内知名大型企业建立了战略合作关系。

为了更快更好地完成“双碳目标”，气化使含碳固废转化为

合成气，用于化工原料，而不以二氧化碳的形式释放，实现含碳

固废的资源化，是二氧化碳减排的必经之路。所以工业上通过气

化处理处置固废制取合成气，合成气可作为化工原料，具有稳定

的市场需求，符合“无废”和“减污降碳”的目标，是未来的处

理处置固废的发展方向。

由于以水煤浆协同固废为原料的气化产物合成气没有相应

产品质量标准，参考《固体废物再生利用污染防治技术导则》（HJ

1091-2020）中规定，应以其中的特征污染物为评价对象，综合

考虑其在以水煤浆协同固废为原料制取合成气及合成气的意向

用途方面，开展环境风险定性和定量评价。由于国内目前还没有

统一的固体废物再生利用环境风险评价指标体系，因此，本文件

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依据《固体废物再生利用污染防治技术导则》（HJ1091-2020）

要求，提出合成气的相关要求。

由于国内目前无合成气相关产品质量标准，对来源于固体废

物的产物，缺少产品质量要求等有害物质的控制要求。因此，为

了贯彻《中华人民共和国循环经济促进法》、《中华人民共和国

固体废物污染环境防治法》等国家法律法规和政策文件要求，促

进固体废物的减量化、无害化、资源化实现，先行开展《水煤浆

协同处置固废制合成气》团体标准研究，增加固体废物资源化产

品质量标准体系，提高固体废物资源化利用水平，支撑“无废城

市”创建。

因此，本文件以应用场景相关产品质量标准为基础，制定水

煤浆协同处置固废制合成气产品质量标准，保证水煤浆协同处置

固废制合成气的使用价值；同时，依据原料来源情况，结合相关

环境污染控制指标及控制标准，制定水煤浆协同处置固废制合成

气产品限制指标，保障水煤浆协同处置固废制合成气产品的使用

安全性。根据实际生产原理及生产工艺，制定保障产品质量的工

艺控制节点要求。

制订本文件的目的意义是：一、制定标准，为基于水煤浆协

同处置固废制取的合成气扩大应用，引导合成气产品的规范生

产，安全使用；二、保证合成气性能与质量满足使用要求，符合

市场需求，统一规范产品的质量和指标，买卖双方可依据标准签

订合同，提高交易的透明度，降低交易成本，提高交易效率。团

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体标准能凝聚行业共识，增加各贸易方的信用度和权威性，有利

于疏通固废资源化利用和合成气产品利用的完整通道，控制污

染，保护环境，同时实现可观的环境效益和经济效益。

二、工作简况

1.任务来源

本文件由浙江凤登绿能环保股份有限公司提出，浙江省环

保产业协会关于《水煤浆协同处置固废制合成气》团体标准的立

项公告（浙环产协[2022]40号）。

2.标准制定相关单位及人员

本文件起草单位：浙江凤登绿能环保股份有限公司、浙江

工商大学。

本文件主要起草人：×××、×××、×××、×××。

3.主要工作过程

工作依据及通用程序

根据2019年1月9日《国家标准化管理委员会、民政局

关于印发《团体标准管理规定》的通知》等有关文件要求，团体

标准要与国家标准、行业标准相互协调、相互支撑。按照《标准

化法》和GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化

文件的结构和起草规则》、T/CAS1.1-2017《团体标准的结构和

编写指南》及《浙江省环保产业协会团体标准管理办法》的规定

执行。

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标准编制起草小组根据合成气的共同特征，查阅了合成气产

品的相关标准，征询下游企业的要求，结合本水煤浆协同处置固

废制合成气的生产工艺和原料特质，围绕水煤浆协同处置固废制

合成气产品的质量控制指标等方面进行调研和探讨。根据浙江省

环保产业协会下达的团体标准《水煤浆协同处置固废制合成气》

制订计划，浙江省环保产业协会为了更好地开展编制工作，召开

了标准起草准备会，成立了标准工作组，明确了《水煤浆协同处

置固废制合成气》标准研制的重点方向。

其中，工作组成员单位为：浙江省环保产业协会、浙江工商

大学、浙江凤登绿能环保股份有限公司。

召开立项论证会

2022年12月29日，浙江省环保协会召开了团体标准《水

煤浆协同处置固废制合成气》立项专家论证会。对《水煤浆协同

处置固废制合成气》标准制定工作的产品适用范围、要求、检验

规则及标志和运输要求等方面内容加以论证和研讨，并提出了标

准修改完善建议，意见如下：

1.标准名称调整为《水煤浆协同处置固废制合成气》；

2.优化适用范围，完善质量指标；

3.进一步明确水煤浆协同处置固废制合成气的工艺要求。

起草标准征求意见稿

2023年1月，标准编制组根据相关材料和参编单位的实践

总结,根据讨论情况，并借鉴省内外先进经验起草标准，形成标

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准征求意见稿，在线上线下进行公开。

三、标准编制原则和主要内容

（一）标准编制原则

本文件起草遵循规范性、科学性、适用性、先进性原则。促

进行业实现水煤浆协同处置固废资源化、生产工艺现代化、产品

环保无害化、市场竞争规范化。

（1）规范性原则

本文件根据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：

标准化文件的结构和起草规则》、T/CAS1.1-2017《团体标准的

结构和编写指南》及《浙江省环保产业协会团体标准管理办法》

等相关规定进行编写。

（2）科学性原则

根据企业实际制订标准原则，确保标准能够代表行业发展的

水平、标准的可行性、可靠性和科学性要求。

（3）适用性原则

本文件制订过程中，主要起草人员现场考察了主要骨干企

业，并与企业座谈，了解了企业的以水煤浆协同固废为主要原料

的收集、生产工艺、产品结构、市场销售等情况，多次多方征求

意见、交换观点及采纳建议、反复修改，使标准更好地适应企业

的现状实际与未来发展。

（4）先进性原则

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查阅了相关的法律法规、标准资料、科研论文，考察了先进

的生产工艺，确保本文件在国内的先进性。

（二）标准编制主要内容

1.范围

本文件规定了水煤浆协同处置固废制合成气的生产工艺和

控制要求、产品质量指标要求、检验规则、试验方法以及标志、

运输和安全等要求。本文件适用于以水煤浆协同固废为主料，部

分氧化，可燃物分解、还原反应生产合成气产品的企业。本文件

产品使用范围限于以合成气为原料的化工企业，不得用于民用燃

料。

2.水煤浆协同处置固废制合成气产品的生产工艺要求

目前，水煤浆协同处置固废制合成气主要的生产工艺为气化

技术，其中包括耦合水煤浆的气化技术。水煤浆协同处置固废制

合成气的生产工艺具体工艺流程如下图1。由原料处理岗位送来

的原料煤，按工艺要求加入料仓，再由螺旋给料机将原料送入球

磨机。将1000m3废水槽来的废水加入配制槽，在配制槽加入废

渣，搅拌后打入稀释槽并加入添加剂，将按一定比例称量好的添

加剂缓慢加入溶解，用泵打入溶液槽，同时向溶解槽中加废水，

制成一定溶度的水溶液，然后再由泵经流量计计量后送入磨机。

加入磨机的原料煤和废水溶液，经球磨机研磨后溢流出的料浆通

过出口圆筒筛后流入地下槽。来自磨机的料浆在地下槽由搅拌机

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不停的搅拌，再经地下单螺杆泵送至中间贮槽，中间槽设有搅拌

机，对于贮存的料浆进行连续搅拌。中间贮槽之料浆由中间单螺

杆泵经管道送到气化岗位料浆槽。

来自制浆工段的固废水煤浆，由低压螺杆泵输送并经振动筛

过筛后进入气化生产槽，在槽内有搅拌器不断搅拌以保持性能稳

定，然后由隔膜泵或高压螺杆泵经喷嘴送入气化炉。来自空分工

段纯度99%以上的氧气，由氧压机升压后，经孔板流量计和流量

调节伐分两路，经喷嘴外环氧、中心氧管道进入气化炉，其中中

心氧管流量占入炉总氧量的12—15%。上述煤浆和氧气由喷嘴喷

入气化炉内，在～1.3MPa压力、～1300℃高温条件下，进行一

系列物理和化学反应，最终生成以(CO﹢H2﹢CO2)为主体含有少

量甲烷、硫化氢、氮气、Cl-和炭黑的高温水煤气。从炉底出来的

高温水煤气在激冷室被污水循环泵送来的含炭污水和喷水泵来

的变换冷凝水，急冷至接近相应压力下的气体露点温度，水煤气

在此被水蒸汽所饱和并经排渣装置除去炉渣，再经1＃分离器分

离除去大部分炭黑和灰水，然后通过两级文氏管洗涤进一步除去

炭黑，固体颗粒物和Cl-也进入水相，合成气初步净化除杂，最

后经洗涤塔送至变换工序。经洗涤塔洗涤出口即为合成气。水煤

气洗涤用软水由变换供给，经变换热水泵升压和水加热器加热，

再经各调节阀调节及流量计计量后分别送入1＃、2#文氏管和激

冷室夹套。出2＃文氏管的炭黑水直接进入洗涤塔，再由污水循

环泵送至激冷室，污水在1＃分离器分离经闪蒸罐减压后，送至

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炭黑处理工序，分离器及洗涤塔之液位均为自动调节控制。

图1水煤浆协同处置固废制合成气生产工艺流程图

水煤浆协同处置固废制合成气产品应用于化工领域。本文件

强化固体废物的减量化、无害化和资源化实现，提倡生产工艺先

进、生产设备规范、环保设施健全、安全防控到位的生产工艺。

3.水煤浆协同处置固废制合成气产品的质量要求

水煤浆协同处置固废制合成气产品应用于化工领域。化学成

分控制是比较重要的一环，经起草单位和归口单位进行国内外标

准资料的收集工作，国内标准有GB/T33445《煤制合成天然气》。

其适用范围是以煤基为原料，目标产品为天然气为主，未具体考

虑到以水煤浆协同固废为原料在资源化利用时的范围，以及气化

合成气中以CO和H2为主的情况。原料杂质成分更复杂，产品

浓度差异大的问题。水煤浆协同处置固废制合成气主要用作化工

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合成的原料气，故而暂不考虑高位发热量的技术指标，同时在合

成气的生产工艺中为避免变换工段的触媒污染，固体颗粒物和氯

已被1＃、2#文氏管和洗涤塔脱除。因此，水煤浆协同处置固废

制合成气产品化学成分的控制主要参考《煤制合成天然气》

（GB/T33445），结合企业实际产品生产和下游市场需求，相关

指标分析详见表1。产品指标中，CO、H2、CH4和CO2为水煤浆

协同处置固废制合成气产品的主要组成成分，来源于固废和水煤

浆的协同气化，也是下游化工单位要求的主要原料气成分；在处

置工艺中会引入含N2的空气，造成合成气中存在N2杂质；由于

固废和水煤浆来源复杂，含有S，N，O，卤素等，经过协同处

置后实际产品中会产生H2S和挥发性有机物等，同时从大气污染

控制方面和下游单位要求角度，对合成气产品指标中H2S和挥发

性有机物含量进行要求。

表1水煤浆协同处置固废制合成气产品化学成分指标情况表

《煤制合成天然气》

序号本文件确定指标

GB/T33445

1COCO

2H2H2

3高位发热量CH4

4CO2CO2

5H2SH2S

6NH3N2

7固体颗粒挥发性有机物总量(VOCS)

企业对水煤浆协同处置固废制合成气产品的自检结果如下：

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表2水煤浆协同处置固废制合成气产品化学成分指标自检结果表

221022221023221024221025221026

CO,v/v%47.245.44644.343.6

H2,v/v%30.630.829.729.930.2

CH4,v/v%0.03830.02610.03100.02220.0224

CO2,v/v%18.620212122.3

3

H2S,g/m3.983.122.513.292.74

N2,v/v%3.563.773.274.783.88

3

VOCS,mg/m2.61.21.351.90.9

结合企业对水煤浆协同处置固废制合成气的自检结果，确定

本文件水煤浆协同处置固废制合成气产品各指标控制限值如表3

所示。

表3水煤浆协同处置固废制合成气产品质量指标

项目合格品

CO,v/v%≥32

H2，v/v%≥25

CH4，v/v%≤0.04

CO2，v/v%≤25

3

H2S，g/m≤7

N2，v/v%≤5

3

挥发性有机物总量(VOCS)，mg/m≤10

（三）关于检验方法的说明

本文件针对部分指标推荐了检测方法或现行标准，但未指定

具体检测方法，这样企业可以根据自身情况选择检测方法。

1.CO、H2、CH4、CO2和N2的测定

推荐通过奥氏气体分析仪测定，取两次平行测定结果的算术

平均值为测定结果。允许采用其他等效的方法测定CO、H2、CH4、

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CO2和N2的含量。

2.H2S的测定

按GB/T28727的规定进行。

3.挥发性有机物总量的测定

按HJ734的规定进行。

四、采用国际标准和国外先进标准情况及与国际同类标准水

平的对比说明

无。

五、主要试验验证情况和预期达到的效果

为了进一步验证水煤浆协同处置固废制合成气的产品质量，

随机抽取样品，并由标准编制组中具有认证资质的检测单位对企

业样品进行了验证性检测，结果如表4所示。

表4水煤浆协同处置固废制合成气产品化学成分指标验证结果表

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CO,v/v%45.344.744.243.1

H2,v/v%30.