中國(guó)低階煤熱解分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)及現(xiàn)狀

10中國(guó)低階煤熱解分級(jí)分質(zhì)利用技術(shù)及現(xiàn)狀在世界一次能源消費(fèi)構(gòu)造中，石油、自然氣、煤炭仍占據(jù)主要地位，總量到達(dá)了世界能源消費(fèi)總量的86.3%，其中石油為32.57%，自然氣為23.71%，煤炭為30.03%。中國(guó)的一次能源消費(fèi)構(gòu)造中，石油、自然氣、煤炭三者總占比為89.1%，高于世界平均水平，其中石油占比為17.51%，自然5.6266.03%。因此，中國(guó)作為一個(gè)“富煤貧油少氣”國(guó)家的根本面貌沒(méi)有轉(zhuǎn)變，煤炭在國(guó)家能源構(gòu)造中照舊居于主導(dǎo)地位。2015《BP中國(guó)的煤炭資源探明儲(chǔ)量為1145儲(chǔ)量的54.32%，次煙煤和褐煤〔統(tǒng)稱低階煤〕523億噸，占中國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的45.68%。低階煤在我國(guó)煤炭構(gòu)成中占有很高的比例。2015《BP低階煤是指煤化程度比較低的煤(一般枯燥無(wú)灰基揮發(fā)分＞20%)，主要為褐煤和低煤化程度的煙煤。褐煤包括褐煤一號(hào)(年輕褐煤)和褐煤二號(hào)(年老褐煤)2古東部和云南，少量分布于黑龍江遼寧山東吉林和廣西等地區(qū)，近年覺(jué)察疆等區(qū)域亦賦存褐煤。低煤化程度的煙煤包括長(zhǎng)焰煤、不黏煤和弱黏煤，約占我國(guó)煤炭探明保有資源量的33西部和疆，其次為山西、寧夏、甘肅、遼寧、黑龍江等地區(qū)，吉林、山東和廣西等地區(qū)少量賦存。褐煤全水分高達(dá)20%～60%，收到基低位發(fā)熱量一般為11．71～16．73MJ/kg。由于高水分，高含氧量，低發(fā)熱量，化學(xué)反響性好、孔隙多、熱穩(wěn)定性差，在空氣中易風(fēng)化和裂開(kāi)，不適合遠(yuǎn)距離輸送，應(yīng)用受到很大限制。1%，鄂爾多斯盆地不黏煤和弱黏煤為為此類煤。低階煤的化學(xué)構(gòu)造中側(cè)鏈較多，氫、氧含量較高，結(jié)果導(dǎo)致其揮發(fā)分含量高、含水高、含氧多、易自燃、熱值低。直接燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的污染物，不僅破壞環(huán)境，而且造成了能源的鋪張。目前最常用的直接利用方法是燃燒發(fā)電，且主要用于坑口電站，少量被局部枯燥、熱解或制成型煤后運(yùn)往外地供各種工業(yè)鍋爐燃燒或化工利用。但使用低變質(zhì)煤發(fā)電在產(chǎn)生單位電量時(shí)需要更多的燃料和更大的設(shè)備資金投入，同時(shí)有較高的CO2排放，如褐煤鍋爐燃料量是煙煤的2～4倍，產(chǎn)生的爐氣量是其2～3倍。這使得進(jìn)展更加高效、清潔、經(jīng)濟(jì)的低階煤利用工藝顯得格外必要。依據(jù)低階煤中揮發(fā)分及氫含量高的特點(diǎn)，通過(guò)分級(jí)轉(zhuǎn)化利用，可先獲得高附加值的油、氣和化學(xué)品，再將剩余半焦進(jìn)展燃燒或氣化，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的梯級(jí)利用，從而，一方面提高了煤炭利用的能效，另一方面使難以利用的褐煤得到了有效利用，同時(shí)大大削減環(huán)境的污染。城市煤氣、工業(yè)燃?xì)饷簹?制氫〔可用于煤焦油加氫〕煤 化學(xué)品〔酚等〕熱解 低溫煤焦油燃料油〔汽油、柴油〕半焦 發(fā)電 電能制氫、甲醇、二甲醚、合成油等氣化煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電〔 IGCC〕成型 型焦、無(wú)煙燃料等提質(zhì) 提質(zhì)煤〔低灰半焦〕〔低灰半焦〕

活化高爐噴吹料鐵合金復(fù)原劑燒結(jié)焦粉

活性炭、活性焦一、低階煤的熱解低階煤的構(gòu)造特點(diǎn)打算了其揮發(fā)分高、活性強(qiáng)。由于水分和氧含量高而熱值低，直接利用〔燃燒或氣化〕效率低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)不如高階煤，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用必需先對(duì)其進(jìn)展加工提質(zhì)。最為常用的方法之一是熱解，即“干餾”或“熱分至較高溫度時(shí)，所發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反響。在此過(guò)程中煤會(huì)發(fā)生交聯(lián)鍵斷裂、產(chǎn)物重組和二次反響，最終得到氣體〔煤氣、液體〔焦油、及固體〔半焦〕等產(chǎn)物。焦油中含有苯、萘、蒽、菲以及目前尚無(wú)法人工合成的多種稠環(huán)芳香烴類化合物及雜環(huán)化合物。與直接燃燒相比，熱解實(shí)現(xiàn)了煤中不同成分的梯級(jí)轉(zhuǎn)化，是一種資源高效綜合利用方法，具有削減燃煤造成的環(huán)境污染，提凹凸階煤資源綜合利用價(jià)值的優(yōu)勢(shì)，可制造顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。按煤熱解溫度〔0℃0℃〔0℃0℃、高溫?zé)峤?℃0℃〕和超高溫?zé)峤?℃。為得到高產(chǎn)率的焦油和煤氣，低階煤多承受低溫?zé)峤饴肪€。除低溫?zé)峤馔猓€可以利用加氫熱解來(lái)提高熱解產(chǎn)率，即通過(guò)外加氫氣來(lái)飽和熱解產(chǎn)生的自由基，擬制二次反響。煤的化學(xué)構(gòu)造極其簡(jiǎn)單，同時(shí)礦物質(zhì)對(duì)熱解又有催化作用，導(dǎo)致熱解過(guò)程中發(fā)生很多化學(xué)反響，如煤中有機(jī)質(zhì)的裂橋鍵和官能團(tuán)等在加熱條件下不穩(wěn)定，是煤構(gòu)造中的活性組分。在加熱過(guò)程中，這些單元漸漸裂解，形成氣體化合物揮發(fā)出去，而縮合芳香核局部則相互縮聚形成固體產(chǎn)品〔半焦或焦炭。煤熱解過(guò)程前期以裂解反響為主，后期以縮聚反響為主。二、熱解技術(shù)的進(jìn)展歷史及現(xiàn)狀19要用于制取照明用的燈油和蠟，隨后由于電燈的制造，煤熱解爭(zhēng)論趨于停滯狀態(tài)。但在其次次世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)由于石油禁運(yùn)，建立了大型煤熱解廠，以煤為原料生產(chǎn)煤焦油，再通過(guò)高壓加氫制取汽油和柴油。在當(dāng)時(shí)的戰(zhàn)斗背景下，熱解本錢(qián)并不是考慮的主要因素，但是，隨著戰(zhàn)后石油開(kāi)采量大幅增加，煤熱解爭(zhēng)論受到市場(chǎng)因素的影響再次陷于停滯狀態(tài)。207070論得到了快速進(jìn)展，相繼消滅了各種類型的面對(duì)高效率、低本錢(qián)、適應(yīng)性強(qiáng)的煤熱解工藝，典型的有回轉(zhuǎn)爐、移動(dòng)床、流化床和氣流床熱解技術(shù)。我國(guó)煤熱解技術(shù)的自主爭(zhēng)論和開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)50年月，北京石油學(xué)院(現(xiàn)為大學(xué))、上海電業(yè)局爭(zhēng)論人員開(kāi)10t/d學(xué)院(現(xiàn)為大連理工大學(xué))聶恒銳等人爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)了輻射爐快速197915t/d規(guī)模的工業(yè)示范廠;大連理工大學(xué)郭樹(shù)才等人爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)了煤固體熱載體快速熱解19905.5t/a置，19928化學(xué)爭(zhēng)論所(現(xiàn)為煤炭科學(xué)爭(zhēng)論總院北京煤化工爭(zhēng)論分院)爭(zhēng)論90立了60t/d工業(yè)示范裝置，完成了工業(yè)性試驗(yàn)；后續(xù)國(guó)內(nèi)又涌現(xiàn)出的代表性工藝有浙江大學(xué)循環(huán)流化床煤分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、北京柯林斯達(dá)科技進(jìn)展帶式爐改性提質(zhì)技術(shù)、北京國(guó)電富通科技進(jìn)展有限責(zé)任公司國(guó)富爐工藝。CCTI工藝，打算用于內(nèi)蒙褐煤的熱解提質(zhì)。和中國(guó)五環(huán)工程組建技術(shù)聯(lián)合體對(duì)其進(jìn)展創(chuàng)性爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)，重申請(qǐng)專利和商標(biāo)，更名為L(zhǎng)CC三、國(guó)內(nèi)外典型的熱解提質(zhì)工藝技術(shù)1、Lurgi-Ruhrgas低溫?zé)峤夤に嘗urgi-Ruhrgas工藝是德國(guó)的LurgiGmbH和美國(guó)的RuhrgasAG兩公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種有多種用途的固體熱載體內(nèi)熱式傳熱的典型工藝，處理原料包括煤、油頁(yè)巖、油砂和液體烴類。Lurgi-Ruhrgas工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。圖1 Lurgi-Ruhrgas工藝流程簡(jiǎn)圖首先將初步預(yù)熱的小塊原料煤同來(lái)自分別器的熱半焦在干餾器內(nèi)混合，發(fā)生熱分解反響，然后落入干餾器內(nèi)，停留肯定時(shí)間，完成熱分解，從干餾器出來(lái)的半焦進(jìn)入提升管底部，由熱空氣提送，同時(shí)在提升管中燒除其中的殘?zhí)迹箿囟壬仙?，然后進(jìn)入分別器內(nèi)進(jìn)展氣固分別，半焦再返回干餾器，如此循環(huán)。從干餾器逸出的揮發(fā)物，經(jīng)除塵、冷凝、回收焦油后，得到熱值較高的煤氣。該技術(shù)工藝流程主要是由提升管、熱載體收集槽、螺旋式混合器和干餾反響器組成的循環(huán)系統(tǒng)，雙螺旋式混合器是它的核心設(shè)備。Lurgi-Ruhrgas工藝的優(yōu)點(diǎn):①產(chǎn)油率高；②能耗較低；③設(shè)備構(gòu)造較簡(jiǎn)潔。2Lurqi－Spuelgas低溫?zé)峤夤ぁ灿址Q魯奇三段爐工藝〕德國(guó)LurqiGmbH公司開(kāi)發(fā)的Lurgi-Spuelgas低溫?zé)峤夤に嚪ㄊ枪I(yè)上已承受的典型內(nèi)熱式氣體熱載體工藝。Lurqi-Spuelgas流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖2。圖2 德國(guó)Lurqi-Spuelgas流程簡(jiǎn)圖其工藝是：低階煤或由褐煤壓制成的型煤〔約25～60mm〕由上至下移動(dòng)，與燃燒氣逆流直接接觸受熱。當(dāng)爐頂進(jìn)料水分約15％時(shí)，在枯燥段可脫除至1.0％以下，逆流而上約250℃的熱氣體則冷至80℃～100℃，枯燥后原料在干餾段被600℃～700℃不含氧的燃燒氣加熱至約500℃，發(fā)生熱分解，熱氣體冷至約250℃，生成的半焦進(jìn)入冷卻段被冷氣體冷卻，半焦排出后再進(jìn)一步用水和空氣冷卻，從干餾3、美國(guó)LFC工藝LFC熱解提質(zhì)工藝由美國(guó)SGI公司1987年研發(fā)〔隨后殼牌礦業(yè)公司〔SMC〕參加共同研發(fā)〕，現(xiàn)為MR&ELtd.公司擁有。LFC熱解提質(zhì)工藝是以低階煤提質(zhì)為目的，生產(chǎn)液體燃料和固體燃料。LFC熱解提質(zhì)工藝見(jiàn)圖3。圖3 LFC工藝流程示意圖本工藝承受懷俄明州的懷俄達(dá)克次煙煤為原料，將煤篩分成3-50mm，由給煤機(jī)將煤參加到裝置的上部，并進(jìn)入干燥爐。在枯燥爐和熱解爐中，有一個(gè)細(xì)格子的轉(zhuǎn)鼓，將上部落下來(lái)的煤與下部吹上來(lái)的循環(huán)加熱氣體形成對(duì)流并進(jìn)展混合。對(duì)于枯燥爐內(nèi)的溫度和停留時(shí)間進(jìn)展調(diào)整，以僅脫出原料水分。枯燥后的煤進(jìn)入反響爐里，并在這里約540℃下熱解。依據(jù)生成物的特性，對(duì)加熱速度和時(shí)間進(jìn)展掌握。離開(kāi)反響爐后在臥式回轉(zhuǎn)窯里被急冷的半焦進(jìn)到貯存容器里。這種半焦易產(chǎn)生粉塵，而且易吸附水分。為此，SMC公司開(kāi)發(fā)MK添加劑，可以防止粉塵飛揚(yáng)和吸附水分。1992年第一座示范廠〔ENCOAL工廠〕在科羅拉多州的吉勒特市四周建設(shè)完成并投產(chǎn)運(yùn)行。該示范廠得到了美國(guó)能源部清潔煤技術(shù)示范工程的支持，承受波德河煤田生產(chǎn)的次煙煤，處理力量1000t/d。該工藝固體產(chǎn)品〔即半焦發(fā)熱量比原煤提高所得半焦燃燒穩(wěn)定性好，且沒(méi)有自然發(fā)火的問(wèn)題。承受MK粉塵抑制劑，有效地抑制了微粉塵的量，添加半焦質(zhì)量的0.2%，可以使微粉塵的量降低到10態(tài)產(chǎn)品稱為CDL〔也就是煤焦油〕該工藝以低階煤提質(zhì)為目的，CDL〔煤焦油〕產(chǎn)率并不高。工廠通過(guò)近5年的運(yùn)行，對(duì)LFC熱解提質(zhì)工藝進(jìn)展了完善，成功生產(chǎn)出燃料產(chǎn)品，2006年開(kāi)頭與中國(guó)大唐華銀發(fā)電股份合作。承受該工藝的工程有：大唐華銀東烏褐煤枯燥示303.44億元。4、Toscoal煤低溫?zé)峤饧夹g(shù)Toscoal煤低溫?zé)峤饧夹g(shù)是美國(guó)油頁(yè)巖公司和RockyFlats爭(zhēng)論中心基于油頁(yè)巖干餾工藝開(kāi)發(fā)的，于1970年至1976年間在25t/d的中試廠先后對(duì)次煙煤、粘結(jié)性煙煤進(jìn)展了試驗(yàn)。美國(guó)Toscoal熱解工藝流程見(jiàn)圖4。圖4 美國(guó)Toscoal熱解工藝流程主要流程：粉碎好的干煤在提升管內(nèi)用來(lái)自瓷球加熱器的熱煙道氣預(yù)熱，預(yù)熱煤在熱解轉(zhuǎn)爐中和熱瓷球接觸，受熱并發(fā)生分解，產(chǎn)生半焦和烴蒸汽，半焦在回轉(zhuǎn)篩中與瓷球分離并排出，瓷球與半焦分別后進(jìn)入提升管被提升、加熱，加熱器燃料為該工藝自產(chǎn)的煤氣或燃料油，熱瓷球加熱后循環(huán)使用。5、澳大利亞流化床快速熱解工藝澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)爭(zhēng)論院(CSIRO)自上世紀(jì)70年月開(kāi)頭爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)了流化床快速熱解工藝，工藝流程圖見(jiàn)圖5。圖5 澳大利亞流化床快速熱解裝置煤粉用氮?dú)鈴募用浩魍ㄟ^(guò)管道噴入流化床熱反響器，反應(yīng)器床層由0.3～1mm大小的砂粒組成，液化石油氣和空氣燃燒形成的煙氣和電加熱器預(yù)熱的氮?dú)馔ㄟ^(guò)反響器底部的分布板進(jìn)入流化床，煤粉在熱解反響器中快速熱解〔停留時(shí)間小于0.5s〕，離開(kāi)反響器的氣體通過(guò)溫度約350℃的高效旋風(fēng)分別器使大量半焦分別出來(lái)，氣體則經(jīng)過(guò)冷卻器進(jìn)入約80℃的電捕焦油器，分別出焦油并收集。我國(guó)中科院過(guò)程所研發(fā)的噴動(dòng)-載流床工藝與之類似。6、俄羅斯3TX(ETCH)-175工藝3TX(ETCH)-175工藝是由俄羅斯開(kāi)發(fā)的固體熱載體粉煤干餾技術(shù)。建有處理力量為4t/h和6t/h煤的中試裝置。4t/h的中試裝置建在加里寧。在中試裝置上進(jìn)展了多灰、多硫煤、褐煤及泥煤試驗(yàn)。在克拉斯諾雅爾建成了每小時(shí)處理175t煤的3TX-175(即ETCH-175)工業(yè)扮裝置。圖6 3TX(ETCH)-175工藝褐煤經(jīng)裂開(kāi)后，用煙道氣枯燥。枯燥粉煤再在氣流式預(yù)熱器中預(yù)熱。預(yù)熱的粉煤與固體熱載體相混合，到達(dá)干餾溫度進(jìn)展干餾。熱解室中析出的油、煤氣經(jīng)除塵后冷凝分別，得到焦油、輕質(zhì)油和煤氣。裝置系統(tǒng)中生成的多余的半焦從〔考慮電、蒸汽及產(chǎn)品凈化能耗)效率為83-87%。干餾產(chǎn)品也用于其他方面，0-0.05mm的半焦細(xì)粉(代替工業(yè)炭黑作為橡膠制品及熱塑性塑料的填充劑)；0.05-0.25mm的炭粉，發(fā)熱量到達(dá)27.24MJ/kg，作為電站、高爐和其他爐子燃料。試驗(yàn)結(jié)20kg或更0.25mm含油廢水，以代替昂貴的吸附劑，試驗(yàn)說(shuō)明，這種半焦在上述廢水處理中是一種良好的吸附劑。煤氣熱值為20.95MJ/m3，作為能源、家用和化學(xué)原料。焦油分別得到燃料油(汽油、柴油)、筑路瀝青、浸漬油、酚及同系物〔包括酚、甲酚、二甲苯酚、鄰苯二酚、間苯二酚、萘酚〕、吡啶堿，還有一些芳香族碳?xì)浠衔锛捌渌镔|(zhì)。7、DGDG工藝(也稱煤固體熱載體法快速熱解技術(shù))由大連理工大學(xué)開(kāi)發(fā)。平莊工業(yè)性試驗(yàn)法干餾流程見(jiàn)圖7圖7 平莊工業(yè)性試驗(yàn)法干餾流程1煤槽;2枯燥提升;3干煤槽;4混合器;5反響器;6加熱提升管;7熱焦粉槽;8流910洗氣管;11氣液分別器;12分別槽;1314除焦油器;15;16;17引風(fēng)機(jī);18煤氣鼓風(fēng)機(jī)原煤粉碎后進(jìn)入枯燥預(yù)熱系統(tǒng)，用熱煙氣(約550℃)進(jìn)行氣流枯燥預(yù)熱并提升至干煤貯槽，煙氣除塵后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排120℃)經(jīng)給料機(jī)參加到混合器，在此與來(lái)800℃)混合，然后進(jìn)入反響器完成快速熱解反響(550～650℃)，析出熱解氣態(tài)產(chǎn)物。荒煤氣經(jīng)除塵去洗氣管，在氣液分別器分別出水和焦油，經(jīng)間冷器分別出輕汽油，煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓除焦油和脫硫后入煤氣柜。由反響器出來(lái)的半焦局部經(jīng)冷卻后作為產(chǎn)品，剩余半焦(約600℃)在加熱提升管底部與來(lái)自流化燃燒爐的含氧煙氣發(fā)800～850℃后提升到熱焦粉槽作為熱載體循環(huán)。由熱粉焦槽出來(lái)的熱煙氣去枯燥提升管，原煤在枯燥提升管完成枯燥過(guò)程。8、MRFMRF工藝(多段回轉(zhuǎn)爐溫順氣化工藝)由煤炭科學(xué)爭(zhēng)論總院北京煤化工爭(zhēng)論分院開(kāi)發(fā)。該工藝主體設(shè)備是3臺(tái)串聯(lián)的臥式回轉(zhuǎn)爐，MRF8。圖8 MRF工藝流程1枯燥爐;2熱解爐;3熄焦?fàn)t;4加熱爐;5除塵器;6引風(fēng)機(jī);7排料閥70%的水分;原料煤熱解在外熱式熱解爐內(nèi)進(jìn)展，避開(kāi)荒煤氣被其他氣體稀釋，熱550～750℃，熱解得到的荒煤氣經(jīng)除塵冷卻后回收煤氣和焦油;熱半焦經(jīng)水力熄焦后排出。關(guān)心工藝包括原料煤儲(chǔ)藏、焦油分別儲(chǔ)存、煤氣凈化、半焦篩分及儲(chǔ)存、鍋爐房和質(zhì)量檢驗(yàn)等單元。熱解加熱爐可以單獨(dú)或同時(shí)使用氣體燃料和固體燃料。9、循環(huán)流化床煤分級(jí)轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)75t/h江大學(xué)與淮南礦業(yè)集團(tuán)合作建立。示范裝置主要由2局部組成:流化床氣化(熱解)爐和循環(huán)流化床鍋爐半焦燃燒發(fā)電系統(tǒng)。75t/h9。975t/h1鍋爐;2分別器;3熱解爐;4激冷塔;5電捕焦油器;6間冷器;7二次電捕;8緩沖罐;9煤斗;1011;12水封槽;13焦油池;14循環(huán)水池;15輕油池;16塵器;17原料煤進(jìn)入氣化爐后與來(lái)自鍋爐旋風(fēng)分別器的高溫循環(huán)灰混合，在600℃左右的溫度下進(jìn)展熱解，產(chǎn)生的粗煤氣焦油霧及細(xì)灰渣經(jīng)氣化爐旋風(fēng)分別器除塵進(jìn)入急冷塔和電捕焦油器，冷卻捕集焦油和輕油后由煤氣排送機(jī)送入緩沖罐，局部煤氣送回氣化爐作為流化介質(zhì)，其余進(jìn)入脫硫等設(shè)備凈化后再利用。熱解半焦和循環(huán)灰經(jīng)返料機(jī)構(gòu)進(jìn)入鍋爐燃燒，高溫物料隨高溫?zé)煔庖黄鹜ㄟ^(guò)爐膛出口進(jìn)入旋風(fēng)分別器，分離后的煙氣進(jìn)入鍋爐尾部煙道，先后經(jīng)過(guò)加熱器、再熱器、省煤器及空氣預(yù)熱器等受熱面產(chǎn)生蒸汽用于供熱和發(fā)電。分離下來(lái)的高溫灰進(jìn)入返料機(jī)構(gòu)，局部高溫灰進(jìn)入氣化爐，其余則直接送回鍋爐爐膛。10、帶式爐改性提質(zhì)技術(shù)帶式爐改性提質(zhì)技術(shù)是北京柯林斯達(dá)科技進(jìn)展有限公司開(kāi)發(fā)的褐煤提質(zhì)工藝。帶式爐由爐體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸送系統(tǒng)和自動(dòng)掌握系統(tǒng)等4局部組成，配套系統(tǒng)為燃煤熱風(fēng)爐和產(chǎn)品10。圖10 帶式爐改性提質(zhì)工藝1枯燥段;2改性炭化段;3冷卻段;4熱風(fēng)爐;5煙冷器原料煤由入爐端均勻分布在耐熱金屬材質(zhì)的輸送帶上，在中性氣氛下依次經(jīng)過(guò)枯燥段和改性(炭化)段，與熱煙氣(含氧量＜3%)穿層換熱完成枯燥脫水和改性(炭化)提質(zhì)過(guò)程，最終進(jìn)入冷卻段被冷煙氣(含氧量＜3%性提質(zhì)時(shí)所用熱量來(lái)自燃煤熱風(fēng)爐，炭化提質(zhì)熱源來(lái)自自產(chǎn)煤氣，并副產(chǎn)焦油，輸送帶速度可調(diào)，溫度能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。11、GF-IGF－I任公司開(kāi)發(fā)。該工藝核心設(shè)備是承受外燃內(nèi)熱式的低溫?zé)峤夥綘t，GF－I11。圖11 GF－I型褐煤提質(zhì)工藝流程123456半焦;7除塵器;8雙豎管;9間冷器;10電捕;11酚水槽;12初焦油分別器;13焦油槽;14油分別器;15輕油槽;16最終油分別器;17煤氣加壓機(jī);18燃燒器;19煤斗內(nèi)的原料煤利用冷卻段出來(lái)的熱煙氣進(jìn)展初步預(yù)熱后經(jīng)插板門(mén)進(jìn)入枯燥段?？菰锒卧O(shè)有4個(gè)燃燒器，燃燒所95%以上的水分被脫除，150℃左右，枯燥段煙氣送入冷卻段用于半焦冷卻，干煤連續(xù)下行進(jìn)入干餾(熱解)段，熱解段設(shè)4溫度約560℃。熱解段產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)除塵后進(jìn)入冷卻凈化系統(tǒng)回收焦油和煤氣，最終煤氣經(jīng)由加壓機(jī)抽出返送回提質(zhì)爐供枯燥段和熱解段燃燒用。熱解半焦下行進(jìn)入冷卻段，經(jīng)來(lái)自枯燥段的冷煙氣冷卻降至80板機(jī)內(nèi)集合到輸焦膠帶運(yùn)往儲(chǔ)焦倉(cāng)。12、神華模塊化固體熱載體熱解工藝神華模塊化固體熱載體熱解工藝由神華煤制油化工爭(zhēng)論12。圖12 神華模塊化固體熱載體熱解工藝流程1煤回轉(zhuǎn)枯燥器;2混料器;345;6油水分別器;7升機(jī);8分料器;9半焦加熱回轉(zhuǎn)窯;10篩分;11鼓風(fēng)機(jī);12燃燒器;13引風(fēng)機(jī)原料煤經(jīng)回轉(zhuǎn)枯燥器枯燥后與來(lái)自半焦加熱回轉(zhuǎn)爐的高溫半焦混合，在移動(dòng)床熱解反響器內(nèi)完成熱解反響。13、固體載熱褐煤熱解技術(shù)基于固體載熱褐煤熱解技術(shù)由清華大學(xué)-天素投資節(jié)能減排聯(lián)合研發(fā)中心開(kāi)發(fā)，120t/a13。圖13 120萬(wàn)t/a褐煤深加工工程熱解系統(tǒng)工藝流程1枯燥段;2存料槽;3一級(jí)干餾;4二級(jí)干餾;5半焦槽;6;7提升管;8燃燒床;9熱焦槽;10混合;11荒煤氣凈化;12補(bǔ)燃室;13熱風(fēng)爐;14鼓風(fēng)機(jī);15除塵器該系統(tǒng)承受固體熱載體流化床快速干餾(熱解)工藝，利用自產(chǎn)煤氣作為流化介質(zhì)，燃燒床內(nèi)高溫含灰半焦作為熱載體。燃燒床內(nèi)為貧氧狀態(tài)，局部半焦燃燒供給系統(tǒng)運(yùn)行所需要的熱量，其余半焦升溫后作為熱載體。燃燒床生成的煙氣(含可燃成分)進(jìn)入補(bǔ)燃裝置燃燼并副產(chǎn)蒸汽供園區(qū)使用，降溫后的煙氣作為枯燥裝置的熱源。14、褐煤熱溶催化工藝1998熱溶催化工藝，120kg/d小型連續(xù)試驗(yàn)裝置工藝流程見(jiàn)圖14。圖14 120kg/d小型連續(xù)試驗(yàn)裝置工藝流程1備煤制漿;2一段預(yù)熱器;3脫氧預(yù)處理反響器;4二段預(yù)熱器;5催化熱熔反響器;6常壓塔;7外循環(huán)減壓塔;8減壓焦化器;9溶劑加氫反響器在熱溶催化轉(zhuǎn)化過(guò)程中，承受加氫蒽油作為反響的初始溶劑，通過(guò)肯定次數(shù)的循環(huán)，溶劑到達(dá)穩(wěn)定平衡，自身產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化油可以作為循環(huán)溶劑，并滿足工藝要求。15、煤拔頭-煤炭綜合利用工藝20世紀(jì)80年月中國(guó)科學(xué)院郭慕孫院士提出了煤拔頭工藝，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程爭(zhēng)論所對(duì)煤拔頭、煤炭綜合利用BT煤拔頭中試工藝系統(tǒng)由5快速分別系統(tǒng)、快速冷卻系統(tǒng)、物料輸配系統(tǒng)和掌握與測(cè)量15。圖15 煤拔頭中試工藝系統(tǒng)1循環(huán)流化床;2空氣預(yù)熱器;3快速熱解下行床;4慣性分別裝置;5急冷器;6沉降池;7空氣冷卻器;8輕質(zhì)油槽;9羅茨鼓風(fēng)機(jī);10快速分別器;11熱回料旋風(fēng)分別器;12貯煤斗;13旋轉(zhuǎn)卸料器;14煤氣風(fēng)機(jī);15接灰器該工藝通過(guò)下行床與循環(huán)流化床的耦合實(shí)現(xiàn)煤粉從下行床的頂部參加，與來(lái)自提升管的循環(huán)熱猛烈混合并升溫，在常壓較低溫度(550～700℃)無(wú)氫氣無(wú)催化劑的條件下實(shí)現(xiàn)快速熱解。生成的氣相產(chǎn)品在下行管的底部通過(guò)快速分別器分別后，進(jìn)入急冷器進(jìn)展快速冷卻，最終得到液體產(chǎn)品。16、優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)品生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)系統(tǒng)李柏榮公開(kāi)了一種優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)品生產(chǎn)裝置及生產(chǎn)系統(tǒng)，該國(guó)邦清能承受連續(xù)干餾熱解定位提質(zhì)技術(shù)及成套設(shè)備(LCP)100t/a16。圖16 優(yōu)質(zhì)煤產(chǎn)品生產(chǎn)裝置1上部進(jìn)料段;2中部進(jìn)料段;3下部進(jìn)料段;4上出料段;5下出料段;6多個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)出部;7多個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)入部;8多個(gè)導(dǎo)熱管;9翅片;10中心排氣通道;11環(huán)形排氣通道;12排氣端;13排氣口;14上端排氣口;15調(diào)整閥該裝置在導(dǎo)熱管之間的落料空間中設(shè)置翅片，起到翻料排氣的作用，使氣體能夠準(zhǔn)時(shí)排出，熱量的傳遞效率得到一100萬(wàn)t煤的過(guò)程進(jìn)展了熱量衡算，通過(guò)回收導(dǎo)熱介質(zhì)的熱量以及生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體等物質(zhì)，整個(gè)過(guò)程的能耗得到肯定程度的降低。17、蓄熱式無(wú)熱載體旋轉(zhuǎn)床干餾技術(shù)北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份通過(guò)集成已工業(yè)化的蓄熱式旋轉(zhuǎn)床和蓄熱式輻射管燃燒器等多項(xiàng)專利技術(shù)，開(kāi)發(fā)出蓄熱式無(wú)熱載體旋轉(zhuǎn)床干餾技術(shù)。煤料經(jīng)干燥器枯燥后進(jìn)入煤倉(cāng)，通過(guò)裝料裝置在干餾爐內(nèi)完成布料。在干餾爐的旋轉(zhuǎn)作用下煤料依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)、均熱區(qū)和冷卻區(qū)。低溫干餾所得半焦在氣封條件下出爐，進(jìn)入干熄焦器進(jìn)展余熱回收，回收的熱量用于煤料的預(yù)枯燥，冷卻油等。圖17 北京神霧熱解工藝主裝置圖18、CCTI工藝技術(shù)制造人LarryHunt(CCTI)已與國(guó)內(nèi)數(shù)家單位接觸并推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。多段熱解室18。圖18 多段熱解室示意圖12345熱解室;6多段熱解室間開(kāi)閉裝置枯燥后的原料煤在惰性氣氛下經(jīng)一段熱解室(溫度204～399482～593(溫度704～843℃)和四段熱解室(溫度1093～1316℃)得到提質(zhì)煤，提質(zhì)煤在五段熱解室的低溫枯燥惰性氣體環(huán)境中降溫至1205～15原料煤自身重力在熱解室內(nèi)移動(dòng)。19、LCCLCC工藝由大唐華銀電力股份和中國(guó)五環(huán)工程3LCC19。圖19 LCC技術(shù)工藝流程1熱解熱風(fēng)爐;2枯燥熱風(fēng)爐;3煙氣脫硫;4枯燥循環(huán)風(fēng)機(jī);5枯燥旋風(fēng)除塵器;6熱解循環(huán)風(fēng)機(jī);7枯燥爐;8熱解爐;9激冷盤(pán);10PCT靜電捕集器;11熱解旋風(fēng)除塵器;12激冷塔;13精制塔;14PCT冷卻器;15激冷塔循環(huán)泵原料煤在枯燥爐內(nèi)被來(lái)自枯燥熱風(fēng)爐的熱氣流加熱脫除水分。在熱解爐內(nèi)，來(lái)自熱解熱風(fēng)爐的熱循環(huán)氣流將枯燥煤加熱，煤發(fā)生輕度熱解反響析出熱解氣態(tài)產(chǎn)物。在激冷盤(pán)中引入工藝水快速終止熱解反響，固體物料輸送至精制塔，預(yù)冷卻后與增濕空氣發(fā)生氧化反響和水合反響得到固體產(chǎn)經(jīng)旋風(fēng)除塵后進(jìn)入激冷塔，塔頂出來(lái)的不凝氣體進(jìn)入電除霧PCT(ProcessCoalTar)被捕集下來(lái)，并PCTPCTPCT器出來(lái)的不凝氣一局部作為熱解爐的循環(huán)氣體，剩余局部作為一次燃料?？菰餇t出來(lái)的煙氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后大局部循環(huán)，小局部經(jīng)脫硫后排放。20、外熱式回轉(zhuǎn)爐工藝外熱式回轉(zhuǎn)爐技術(shù)廣泛用于冶金、氟化工等很多領(lǐng)域，應(yīng)用于煤炭干餾熱解裝置的主要技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)包括：1〕原料的適用范圍廣：依據(jù)產(chǎn)品最終用途，外熱式回40mm8mm2〕焦油產(chǎn)率高、質(zhì)量好，所產(chǎn)焦油輕質(zhì)組分高，質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)內(nèi)熱式爐所產(chǎn)低溫焦油，由于加熱終溫及溫升速度10～15%。工藝裝置操作敏捷、彈性大，可依據(jù)不同的市場(chǎng)要求即時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)轉(zhuǎn)變產(chǎn)品品質(zhì)。煤氣純潔、熱值高：由于承受外熱式工藝，煤氣未混入惰性氣體，提高了煤氣的熱值，且成分穩(wěn)定，適宜作為工業(yè)和民用燃料。半焦水分低：由于承受連續(xù)干法熄焦，可將產(chǎn)品水分掌握在“零”。提高了半焦的質(zhì)量，節(jié)約能源，削減了有害氣體及工業(yè)污水的生成，削減了相應(yīng)的治理裝置及費(fèi)用。6〕裝置產(chǎn)能大：?jiǎn)闻_(tái)套裝置可以實(shí)現(xiàn)50-100萬(wàn)噸/年以上。煤氣產(chǎn)品燃料 燃燒爐 熱煙氣 焦油分別系統(tǒng) 焦油收集 焦油產(chǎn)品原煤 回轉(zhuǎn)枯燥爐 回轉(zhuǎn)干餾爐 回轉(zhuǎn)冷卻爐 篩分裝置 半焦產(chǎn)品煙囪 循環(huán)風(fēng)機(jī)圖20 外熱式回轉(zhuǎn)爐工藝流程圖外熱式回轉(zhuǎn)爐技術(shù)廣泛用于冶金、氟化工等很多領(lǐng)域，本身技術(shù)成熟，在煤干餾領(lǐng)域的應(yīng)用也已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，主要包括陜煤天元20萬(wàn)噸/450kg/h的外熱式回轉(zhuǎn)爐低溫干餾工藝試驗(yàn)系統(tǒng)。圖21 現(xiàn)場(chǎng)裝置圖四、低階煤熱解技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用及技術(shù)瓶頸截至目前，國(guó)內(nèi)的高?？蒲性核笮推髽I(yè)集團(tuán)和工程公司始終致力于推動(dòng)低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)的工業(yè)化進(jìn)程，低階煤熱解提質(zhì)技術(shù)工業(yè)化現(xiàn)狀見(jiàn)表1，熱解技術(shù)分類見(jiàn)表2，3031313。33低階煤熱解技術(shù)依據(jù)熱載體的不同，主要分為氣體熱載體技術(shù)和固體熱載體技術(shù)?，F(xiàn)階段無(wú)論哪種技術(shù)在解決低階煤分級(jí)分質(zhì)利用的同時(shí)都或多或少的存在一些問(wèn)題?！惨弧硽怏w熱載體熱解技術(shù)該類技術(shù)承受高溫?zé)釤煔饣蚨栊詺怏w作為枯燥介質(zhì)。代表技術(shù)有帶式爐熱解工藝、立式三段爐熱解工藝、LCC轉(zhuǎn)底爐熱解工藝。主要技術(shù)應(yīng)用狀況如下。1、立式三段爐工藝技術(shù)立式爐又叫國(guó)富爐或三江爐，是將傳統(tǒng)的一段立式爐分為枯燥段和干餾段的改進(jìn)爐型，是國(guó)內(nèi)較為成熟的工藝。國(guó)能公司在錫林浩特建設(shè)的單套50萬(wàn)t／a立式三段爐裝置已經(jīng)投入生產(chǎn)。從工程運(yùn)行狀況來(lái)看，該工藝路線生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單．易操作，運(yùn)行相對(duì)安全。半焦產(chǎn)品質(zhì)量差，只能作為動(dòng)力煤供電廠使用，且無(wú)法回收揮發(fā)分中的焦油和干餾煤氣，工程經(jīng)濟(jì)性較差，能源利用效率低，環(huán)境污染嚴(yán)峻。主要存在問(wèn)題有：枯燥段產(chǎn)生水蒸氣直接排放，無(wú)法回收利用；染嚴(yán)峻；煤氣中混入氮?dú)夂窟_(dá)50％，有效氣體提取能耗較高。2、LCC該技術(shù)是湖南華銀能源技術(shù)公司引進(jìn)美國(guó)LFC技術(shù)根底上自行研發(fā)的工藝。該工藝以生產(chǎn)半焦和低溫焦油為目的，工藝路線簡(jiǎn)潔。參數(shù)可調(diào)，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整：工藝承受低氧熱煙氣為熱載體，爐內(nèi)粉塵含量小，生產(chǎn)安全性高；產(chǎn)品半焦經(jīng)過(guò)鈍化處理，長(zhǎng)時(shí)間堆放不會(huì)自燃；裝置放大較簡(jiǎn)潔。具備單爐百萬(wàn)噸級(jí)放大潛力。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成大唐30t／a150萬(wàn)t／a術(shù)是可行的，但存在肯定的優(yōu)化空間：褐煤裂開(kāi)率高，全系統(tǒng)出塵量10％，導(dǎo)致焦油產(chǎn)品中固性物含量高，過(guò)濾較困難；粉煤回收后枯燥成型難度大，甚至參加粘結(jié)劑后也不易脫模；承受濕熄焦處理工藝，全廠耗水量較大，實(shí)際運(yùn)行中0.6t，產(chǎn)生的煤泥水難以處理；1／3半焦粉化率高，影響其市場(chǎng)價(jià)格。3、帶式爐熱解技術(shù)該技術(shù)是北京柯林斯達(dá)公司在改性提質(zhì)帶式枯燥爐根底上研發(fā)出來(lái)的，主要將原先單一溫度的爐體分為枯燥、熱解00～0℃。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是安全性高，枯燥、熱解所用熱煙氣含氧量很低；半焦承受干法熄焦，不產(chǎn)生工業(yè)廢水；熱風(fēng)爐承受流化床石灰石脫硫技術(shù)，煙氣達(dá)標(biāo)排放；提質(zhì)效率較高，熱解提質(zhì)產(chǎn)生的半焦和低溫焦油快速完成。蒙元煤炭利用30t／a3201014.72～15.26MJ／kg(3520—3650kcal／kg)提高到21.33MJ／kg(5100kcal／kg34％10％左右。15～30mm消滅過(guò)燒狀況，存在肯定安全隱患；枯燥與熱解過(guò)程沒(méi)有完全分開(kāi)，造成肯定熱量損失等。總體來(lái)看：三段爐能耗較高，熱效率較低，環(huán)境污染嚴(yán)峻，廢水處理難度大，不具有推廣前景；LCC可行性，但應(yīng)針對(duì)工程運(yùn)行中暴露的問(wèn)題進(jìn)展改進(jìn)，將來(lái)應(yīng)親熱關(guān)注大唐華銀、神華呼倫貝爾工程的進(jìn)展?fàn)顩r；帶式爐工藝能效較高，設(shè)備放大簡(jiǎn)潔。環(huán)境污染小，應(yīng)盡快進(jìn)展大型工業(yè)化示范，以取得工程的運(yùn)行數(shù)據(jù)。〔二〕固體熱載體熱解技術(shù)固體熱載體技術(shù)以生產(chǎn)干餾煤氣和低溫焦油為主要產(chǎn)品，充分利用固體半焦或熱灰中的顯熱，國(guó)內(nèi)以大連理工大學(xué)研氣、油多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)為代表。主要技術(shù)應(yīng)用狀況如下。1、DGDG技術(shù)是由大連理工大學(xué)自主研發(fā)的。該技術(shù)承受常壓操作，主要由煤枯燥、提升、半焦流化燃燒及煤焦混合、煤干餾、焦油及煤氣回收系統(tǒng)等局部組成。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是熱效率高，所得產(chǎn)品中焦油產(chǎn)率較高，熱解煤氣發(fā)熱量在16.73MJ(4000kcal12t／a油綜合利用工程，其中煤熱解裝置60萬(wàn)t／a。該裝置僅用于長(zhǎng)焰煤熱解。從投產(chǎn)運(yùn)行狀況來(lái)看，主要存在氣—固分別設(shè)備較多、均勻混合耗時(shí)較長(zhǎng)、混合不均勻、排渣受溫度影響較大以及粉塵帶出量過(guò)大等問(wèn)題。目前該裝置處于停產(chǎn)調(diào)試狀態(tài)。國(guó)內(nèi)多家公司擬承受該技術(shù)建設(shè)褐煤提質(zhì)工程。2、循環(huán)流化床熱—電—?dú)舛嗦?lián)產(chǎn)技術(shù)該技術(shù)由富熙能源工程技術(shù)公司和浙江大學(xué)熱能工程爭(zhēng)論所共同研發(fā)，以循環(huán)流化床鍋爐的高溫?zé)峄覟闊彷d體，利用煤不同組分及轉(zhuǎn)化特性，實(shí)現(xiàn)煤熱解、燃燒分級(jí)轉(zhuǎn)化，提取煤氣、焦油，剩余半焦作為鍋爐燃料燃燒發(fā)電