煤热解多联产技术述评_张宗飞
煤与生物质共热解工艺的研究进展
煤与生物质共热解工艺的研究进展摘要：热解是将固态原料转化为液体燃料、可燃气和焦的重要途径，是实现生物质资源清洁、高效利用的重要技术。
将生物质与煤混合共热解是生物质资源利用的重要方法，两者混合热解不仅有助于降低CO2的排放量，还能有效地解决能源短缺和环境污染带来的问题。
文章综述了煤与生物质共热解技术的研究进展，系统地介绍了共热解过程中煤与生物质的相互作用以及热解温度、混合比例、滞留时间、升温速率、矿物质成分、物料粒径和热解反应器类型等因素对热解过程的影响，并对煤与生物质共热解技术的发展前景进行了展望。
前言工业革命以来，化石资源的过度开发带来了资源短缺、环境污染、温室效应和全球气候变化等一系列问题[1]。
我们必须要加快能源结构体系的调整，加快可再生能源的开发、利用，以及实现资源的分级转化与梯级利用。
生物质是一种重要的可再生资源，具有与化石燃料相似的一些特性，能够部分替代化石能源，维持环境碳平衡，并具有较低的硫含量[2]。
生物质的利用不仅可以充分发挥农林废弃物等资源的价值、降低化石燃料的消耗，还可以降低燃料燃烧过程中污染物的排放量[3]。
与燃烧相比，热解能够实现生物质资源的高效、清洁利用，煤炭与生物质都可以通过热解的方式得到焦炭、热解气和焦油，并进一步合成化工原料，提取化工中间体[4]。
目前，对于煤和生物质单独热解气化方面的研究比较多。
Frau Caterina利用Sotacarrrbo型小规模气化炉对褐煤和木屑分别进行气化实验，当气化原料的进料速率同为24kwh时，获得的两种粗合成气的产率分别为79.67kg/h和23.32kg/h，热值分别为5.14MJ/kg和7.49MJ/kg[5]。
Li利用新型热解反应器对废木屑进行热解试验，在填料速率为300kg/h，热解温度为500℃的工况下产物中焦油、合成气和焦炭的含量(质量分数)分别为52.5％，27％和20.5％[6]。
相比于单独热解.煤与生物质的共热解不仅可以减少CO2，SOx和NOx的排放，减少因厌氧发酵而产生的NH3，H2S、氨基化合物和挥发性有机酸等化学成分的释放.而且可以改善生物质资源自身水分含量高、热值低和密度低等不利于单独热解的问题。
浅谈热电煤气多联产技术为节能减排以及发展我国循环经济的贡献
１ 概述 挥发分， 产出煤气。煤气是高 环境意识和环境质量是衡量—个国家和民族 品位 的二次 能源 ，可 以作 为 文明程度的重要标志。保护环境、 节约资源是我们 城 市 民用 燃 气 。生 成 的半焦 的基本国策。 ０ ７ ２ ０ 年起， 全国范围内开展了节能减 又 是 循 环 流 化 床 锅 炉 的燃 排全民行动， 节能减排 我做起。要实现可持续发 料 ，因此 实现 了煤 的合 理利 展的 目标， 必须做到人与 自然和谐相处 ， 经济发展 用 。煤气 甲烷 化 、合 成 气变 和人口、 资源、 环境相协调， 坚持走生产发展 、 生活 换 、甲醇 合成 及焦油 的 深加 富裕 、 良好的文明发展道路。 生态 工工 序均 需要 不同 品位 的蒸 目前 ， 世界已进入后石油时代， 石油 、 天然气 汽 以及 电力 。 外 ， 分工序 另 部 的 生产能力即将由 高峰跌落， 我国的一次能源结构 还产生余热 （ 蒸汽及热水） ， 以煤为主的局面在今后相当长的时期内不会改变。 必须进行回收。这就要求对 我国最近公布的中华人民共和国《 能源法》 征求意 多联产系统的各工序进行优 图 １一种煤的 多联 产（ 系统的工艺流程 图 供） 见稿第３ ５条指出：国家鼓励能源综合高效开发利 化 组合 ， “ 以满足 整个 系统生 产效 益 的最大 化 、 能耗 面原因是投资大 、 存在技术风险，本质原因则是没 用， 支持以煤炭为原料的燃料 、 、 电力 化工产品多联 的撮小 化 。多联产 系统 中的热 、 分不 同于—般 有计入环境成本。 电部 常规燃煤电厂 投资低， 上马快， 易 产， 鼓励热电冷联产、 热电煤气多联供等综合梯级 化 工企业 的 自备热 电站 ， 仅要满 足本系 ￣ ， 它不 ｊ － － 操作， 却是以浪费资源、 空气污染为代价。 多联产的 利用， 因地制宜发展分布式能源” 三联产煤制气的 次 能源 的需求 ， 重要 的是要 将 其外 供 ， 足社 高效率 、 。 更 以满 低污染 、 易除碳的独特优点在目前的市场 实质是： 原料煤在送入锅炉之前先利用热电厂循环 会 的需求。 以系统的能 源梯级利 用以及 节能降耗 中还没有发挥优势， 所 因为现有政策法规为常规燃煤 措施 就十分重 要。 的多联 产技术项 目与分别 生产 电厂 保 留了很 多的选 择。 煤 流化 炉的 环热 煤（ 攥、 等） 行干 床锅 循 灰对 女 褐煤 进 馏， 将煤中的挥发分提出， 产出煤气， 经净化后供给 电力、 液体燃料、 化工产品相比， 其燃料综合利用效 ５ 论及建议 结 用户。 提出挥发分的煤变成半焦。 半焦作为锅炉的 率可以提高 １％－ ０ ０ ２ ％，还可以降低单位产品的投 ５ ＿ １以煤热解为基础的多联产 芰 以下 术（ 主要燃料送 人炉膛燃烧。 锅炉产生蒸气 。 用于发电、 资额。美国、 本以及欧洲—些国家已经把煤的多 简称 ： 日 多联产技术） 的推广应用有利于提高热 电企 供热， 从而实现热、 煤气的“ 电、 三联供” 。三联产煤 联 产技术 作为洁 净煤技术新 的发展方 向 ， 制定 了 业的综合经济效益。 并 制气技术是以热载体提供煤热解所需的热量生产 具体 的研发 计划 。我 国作为— 个煤炭 大 国， 和 环经济的产业发展规划， 研发 发挥“ 减量化 ， 再利用 ， 资 干馏煤气， 供民用或工业用的煤气化技术。其既可 应用 多联 产技 术具有 重要意义 。３ ． ２三联 产煤制气 源化” 的循环经济优势， 市场煤、 将“ 计划电（ ） 热 ” 不 以减少直接燃堞造成的环境污染， 又可以充分利用 工艺 具有较 好的减排 效果。 三联 产： 热解制 气工艺 合理体制造成的热电企业的高成本、 低效益的经营 煤中所含 较高经济价值的化合物， 具有保护环境 、 也有利于减少污染物的排放。煤在燃烧过程中， 其 困 境转化为低成本、 高效益的发展优势。２多联产 ５ 节能和合理和用煤炭资源的多重功效 ， Ｊ 符合国 家提 中的硫、 氮等污染源会生成 Ｓ ： Ｏ 随烟气排出。 技术的推广应用有利于提高热电企业的节能减排 Ｏ、 Ｎ 出的节能减排方针政策。该技术工艺简单， 无需特 目前国内大型火电厂安装的脱硫、 建 － 出台相 鲻 礅 持。３多驹 府 ５ 脱氮装置的建设 效果。 殊的制氧设备 ， 目运行费用低 ， 而 特别适合于 中小 费用及运行费用均较高。而煤在热解过程中， 中 技术的推广有利于提高热电企业的科技创新能力。 其 热电厂的技术改造， 并有利于提高其经济效益。三 的硫 、 氮等污染源绝大部分以 Ｈ ＮＨ 形式析出。 建议政府有关部门引导国家大型能源企业和环保 、 联产煤制气技术是 以热电联产为基础 的多联产 与直接燃烧产生的 Ｓ Ｏ 相比脱除煤气中 Ｈｓ 企业投资、 Ｏ、 Ｎ ２、 建设、 运行多联产项目， 支持多联产技术 （ 技术的基础。煤的多联产（ 技术的推广 、 供） 供） 应 ＮＨ 要容 易得多 。 原料煤含 硫不太高 （ 于 １％） 推广应用示范工程建设， ， 在 小 ５ 推动多联产技术推广应用 用， 符合我国循环经济发展的原则。 的情况下 ， 中小三联产 热 电厂 运用循 环流化 床锅炉 的稳步健康发展。５ ． ４多联产技术推广应用有利于 ２ —种煤的多联产（ 工艺的介绍 供） 可 以进 行炉 内石 灰石 脱硫的优 势 ， 上煤气 净化 再加 平。 建议政府有关部门制 多联产 系统的工艺流程女 图 １ Ｉ 所示。 １ 其中 系统的作用， 烟气可以完全做到达标排放。而且脱 定政策 、 法规加强宣传推广 ， 在行业协会等专业结 项产品为‘ 嘲 ； ‘ 彤 煤气” ， 净化后的三联产煤气先 除的 ＨＳＮ 经 回收 、 ２、Ｈ 转换后 可以再 利用 。而且煤 构的支持和指导下做好多联产技术交流和推广应 进行精脱硫 脱碳（ ） Ｃ 处理 ｂ 理后煤气的低位热 的热解 工艺 过程 为无 氧化 反应 ，基本 上不 会增 加 用的引导推荐工作， 鼓励行业内热电企业率先采用 值可以达到 ２ ＭＪ 以上。 １ ／ Ｎ 三联产煤气净化装置 Ｃ Ｏ 气体的排放。因此， 与煤的其他气化工艺相比， 多联产技术， 为热电企业自身经营发展寻找途径。 还可以回收萘、 单质硫等其他副产物， 酚、 将这些副 三联产＝ 的热解工艺减排效果是明显的。 参 考文献 产物与焦油深加工的产物一起加工 、 ， 提纯 可以产 ４多联产 系统的经济效益探讨 【中国电机工程学会热电专委会 热电煤气三联产 １ Ｊ 出一系列化工产品。在整个多联产化工产品的变 最近几年我国煤炭市场价格升幅较大，但热 （ 供）技术发展前景及推广运用专家研讨会纪要， 换、 加工及提纯的各个阶段都需要消耗电力、 工业 电厂的上网电价和热价却受到政府有关部门的制 ２ ０ ， １ ３ ． ０ ７ １ ， ０ 蒸汽。 另外， 还需多种水处理系统。 对这些环节进行 约 。 热电企 业效益下滑 甚至 亏损 已是事 实。 之 目 【Ｉ 加 ２ 贺永德． 现代煤化工技术手册Ｉ 北京： Ｍｌ 化学工业 统筹安排 、 优化组合， 可充分体现以热 电企业为基 前热 电企 业还 面ｌ 临节能减 排的压 力 ， 对企 业来 出 版 社 ．０ ４ 因此 ２ ０． 础的多联产系统的优越性。 讲， 节能降耗， 综合利用 ， 挖潜改造已是当务之急。 【 仲泱等． ３ 降 煤的热电气多联产技术及工程实例 ３三 热电企业择机ｉ 三（ 联产技术改造， 亍 多） 提高煤的 北京 ： 学工业 出版社 ．０ ４ 化 ２０ ３１三联产＝ 气 节能效果明显。 ． 噪制 热电联 综合利用效益，将成为其彻底摆脱困境的可选之 聚 乙烯塑料管在哈 尔滨煤气输气管网中的应用 产实现了热能的梯级利用，其节能降耗效果明显。 路。多联产 成本上有比较优势，但是在中国 Ｉ 中国燃 气， ０， － ） Ｊ Ｉ ２ ８ ２３． ０ （ 了 煤的梯 级利用 。 原 目前 的市 场和 政策 条件 下 ，正像 其它 单 一洁 净煤 其 理是： 原料煤在人锅炉前先进行热解 ， 提取出煤的 发电技术一ｊ 无法直接与普通燃煤电厂竞争。 羊， 表 责任编辑谈热 电煤 气 多联产 技术 为节能减排 以及 发展我 国循 环经济 的贡献
2010年《化肥设计》1～6期总目录
ห้องสมุดไป่ตู้
合成氨装置原料油改煤制氢方案的 比选 ……………………………
吴德民 ， 骏驰 （ ２ ） 张 ４— ３
张宗飞 ， 连英 ， 卫星 ， 汤 章 赵
涛（ ３—８ ）
喷 嘴 洗 涤 器 弯 头 开 孔 结 构 有 限 元 分 析 及 强 度 评 定 … … … … … … …
… … … … … … … … … … ・… … … … … … … … ・ ・
… … … … … … … … …
许
青 （ ６—２ ５）
赵
培 ， 艳梅 ， 张 熊丹 柳 ， 秋香 （ 张 １—１ ） ０
弹簧支 吊架在管道布置和应力分析 中的相关注意事项 ……………
… … … … …
半 水煤气直冷塔 的计算 与设计 …………………… 白－ＪＩ ２—１ ） － Ｉ（ １ 真 实气体等压热容 的关联 ………………………… 石玉冰 （ ３—１ ） １
煤 热解 多 联产 技 术述 评 … … … … … … … … … … … … … … … … … …
… … … … … … … … …
段 蒸 汽 转 化 炉 对 流 段 的设 计 、 工 与开 车 施
… … 时慧 颖 （ ６—１ ） ９
张宗飞 ， 任
敬， 李泽 海 ， 陈
钢 （ ６—１ ） １
大 颗 粒 尿 素 品 种 造 粒 技 术 理 论 及 其 应 用 … … … … … … … … … … …
… … … … … … … … … … … … …
低 碳 经 济 与 化 肥 生 产 的 ｃ ２减 排 技 术 ｏ
粟升 ， 怀 占， 建强 （ ２ ） 王 赵 ４— ９
褐煤热解提质技术与多联产构想(借鉴材料)
褐煤热解提质技术与多联产构想一、前言全球褐煤地质储量约为4万亿吨，约占煤炭储量的40%，主要分布在欧洲，其次为亚洲和北美洲。
褐煤分为硬褐煤和软褐煤两大类，硬褐煤储量最多的国家分别是美国、俄罗斯和中国。
软褐煤储量最多的国家是俄罗斯（约占30%)，软褐煤储量丰富的国家还有德国、澳大利亚、美国、前南斯拉夫和波兰(合计约占40%)。
我国褐煤的资源量为3l94.38亿吨(引自第三次全国煤田预测资料)，占我国煤炭资源总量的5.74%，褐煤探明保有资源量1291. 32亿吨，占全国探明保有资源量的12.69%，主要分布于内蒙古东部、黑龙江东部(主要是中生代株罗纪硬褐煤)和云南东部(主要是新生代第三纪软褐煤)。
随着勘探开发的进展，近年来我国褐煤的资源量、探明保有资源量不断增加，分布区域也不断扩大到新疆等区域。
随着我国褐煤生产量的提高，对褐煤的有效洁净利用显得日益重要和突出。
褐煤的主要特点是水分含量高、氧含量高，发热量低。
根据国内176 个井田或勘探区统计资料，褐煤全水分高达20-60%，收到基低位发热量一般为11.71-16.73MJ/kg。
由于高水分，高氧含量，发热量低，再加上褐煤易风化和自燃的特性，不适合远距离输送，应用受到很大限制。
热解提质可以使质量低、用途窄的褐煤得到多种用途广泛的产品，同时，褐煤热解提质可以通过工艺或产品(深加工)优化组合成多联产，提高综合经济效益。
发热量13.4-16.7MJ/kg 的褐煤热解后，其半焦发热量在24.3 MJ/kg 以上，可满足各种客户的需求；孔隙发达的半焦可用作吸附材料、过滤材料、高炉喷吹料等；褐煤半焦可制成水煤浆(也称水焦浆，成浆浓度达到60%以上，而褐煤的成浆浓度通常在50%以下)，可用于水煤浆气化(褐煤半焦也可用于其它各类气化方法实现气化，且其气化效率高于原褐煤的)，与合成气化工·(碳一化工)组成多联产；褐煤热解煤气是质量优良的民用燃气、工业用燃气或工业原料气；褐煤中氧含量高，通过热解提质可得到较多量的酚类化合物、油品等。
煤热解多联产技术述评
第 ６期
化肥 设 计
Ｃｈ ｍ ｉａ ｅ ｔ ｉｅ ｓｇ ｅ ｃ ｌＦ ｒｉ ｚ ｒＤｅ ｉ ｎ ｌ
Ｄｅ ｃ． ２ ０ ０１
・
２１ ０ ０年 １ ２月
１ ・ ｌ
煤热 解 多联 产技 术述评
张宗 飞 ， 任 敬 ， 泽海 ， 李 陈 钢
４０２ ） ３ ２ ３ （ 国五环工程有 限公 司 ， 中 湖北 武汉 摘 要： 集燃烧和热 解工艺于一体 的煤热解 多联产技术是我 国煤 资源的有效利 用方 式之 一。介 绍 了煤热解 多联产
ｓ ｕ ｃ ｎ Ｃｈ ｎ ．Ａｕ ｈ ｒｈ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒ ｉ ｇ ｐ ｎ ｉ ｌ ｆ ｔ ｅ ｃ ａ ｙ ｏｙ ｉ ｐ ｌ — ｅ ｅ ａｉ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ｅ ｉ ｉ ａ ｔ ｏ ａ ｎｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｈ ｏ ｐ ｒ ｌ ｓｓ ｏｙ ｇ ｎ ｒ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ；ｈ ｓ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｄ ｔ ｅ ｔ ｐ ｃ ｌ ｉ ｌ ｏ ａ ｉｃ ｓ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ｈ ｙ ｉａ
ｐ ｏ ｅ ｓｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｏ ｌｐ ｒ ｌｓｓ ｐ ｌ — ｅ ｅ ￣ｉｎ ｔ ｋ ｎ ｈ ｏ ｅ ｈ ａ ａ ｒｅ ｎ ｃ ｒ ｕ ａ ｕｉ ｚ ｄ ｂｅ ｎ ｒ ｎ ｐ ｒａ ｌ ｅ ｓｂ ｓｓｏ ｙ ｏ Ｙ ｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏ ｏ ｆａ ｕ ｅ ｆｃ ａ ｙ ｏ ｙ ｉ ｏｙ ｇ ｎ ｒ ｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｋ ｅ ｔｃ ｒ ｒｉ ｉ ｌ ｒｆ ｄｉｅ ｄ ａ ｄ ｔａ ｓ ｏ ｔ ｂ ｅ ｂ ｄ ａ ａ ｉ ｆ ｒ ］— ｙ ｉ ｃ ｌ ｐ ｓｓ ｔｉ ｉ ｄ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｏ ｌ ｐ ｒ ｌ ｓｓｐ ｌ — ｅ ｅ ａｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｓｍｏ ｅ ｓ ｉ ｂ ｅ ｆｒ ｔ ｅ ｌ ｗ ｇ ａ ｅ ｃ ａ ｉ ｄ ｏ ｉｈ ｖ ｌｔｌ ｙ；ｓ ｌ— ｉｅ ， ｉ ：ｉ ｓ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ａ ｙ ｏｙ ｉ ｏ ｙ ｇ ｎ ｒ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｒ ｕ ｔ ｌ ｏ ｈ ｏ ｒ ｄ ｏ ｌｋ ｎ ｆｈ ｇ ｏａ ｉ ｔ ａ ｉ ｍａｌ ｓｚ ｄ
低阶煤低温热解多联产助推煤炭革命-头条网
低阶煤低温热解多联产助推煤炭革命-头条网我国富煤贫油的能源结构特点，决定了煤炭在今后一段时期仍是主体能源。
图为山西的一处煤炭开采现场。
我国能源结构的特点决定了煤炭在今后相当一段时期仍是国内的主体能源。
然而，随着社会公众对环保的关注度提高，煤炭带来的环境问题也日益引发关注。
如何使煤炭在保持主体能源地位的同时，又实现清洁生产？一个思路最近引发业界热议：把低温热解技术和高效燃煤发电技术相耦合，将煤炭分级分质转化为油、气、电，可大量减少二氧化碳、二氧化硫、粉尘等燃煤污染，比现有煤炭应用技术节能10%以上。
如果“十三五”时期在煤炭、煤电基地建设示范并推广低阶煤低温热解煤油气电一体化多联产项目，可以推进我国煤炭生产和消费革命。
现状：低阶煤利用不当带来环境问题所谓低阶煤，是指处于低变质阶段的煤，根据煤化程度，可分为低变质烟煤（包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤）和褐煤。
我国探明煤炭资源储量14842.9亿吨，其中低阶煤占59%，约8757.3亿吨。
2013年，全国煤炭产量36.8亿吨，其中低阶煤产量18亿吨，占49%；全国煤炭消费量36.5亿吨，其中低阶煤消费量19.2亿吨，占52.6%。
当前，我国90%以上的低阶煤用作发电、工业锅炉和民用燃料直接燃烧，由此引发一系列严重的生态和环境污染问题，且白白浪费了低阶煤中蕴藏的油、气和化学品资源。
2012年，我国煤炭使用对环境PM2.5年均浓度的贡献估算值为56%。
这其中，约六成是由煤炭直接燃烧产生的，约四成是由使用煤炭的重点行业排放的。
因此，治理燃煤污染，必须改变以往仅将煤炭作为燃料为主的利用方式，将煤炭作为燃料和原料并重分级转化、梯级利用是较为合理的方式。
而对于占我国煤炭储量一半以上的低阶煤而言，热解是一种较好的利用方式。
煤的热解是指将煤在惰性气氛下持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
在此过程中，煤发生交联键断裂、产物重组和二次反应得到气体（煤气）、液体（焦油）及固体（半焦）等产物。
双鸭山富油煤炭热解多联产工艺应用浅析
双鸭山富油煤炭热解多联产工艺应用浅析双鸭山煤矿的煤炭主要属于气煤，含油率高，直接作为燃料煤非常不经济，如果通过低温热解工艺走多联产道路，分别提取煤气、低温煤焦油和半焦分质利用，可以大大提高煤炭的经济价值和煤炭的能源利用率，为节能减排探索出一条新途径。
一、国内主要褐煤、长焰煤和气煤提油技术近年来，以低阶煤为主的干燥提质技术受到我国多家相关单位的关注，有关科研企业也对其进行了研发，该技术主要的技术路线是：对煤炭进行加热，使得其水分蒸发，这里所谓的加热不是日常生活中的燃烧，而是在特定的温度下，使得煤炭发生轻度热分解和化学反应，脱除水分和挥发质，实现煤炭的多质利用，并形成了一定规模的工业化。
主要技术如下：1 五环公司的LCC低阶煤转化技术LCC低阶煤转化技术的前身是美国开发的LFC技术，其步骤为：第一步，干燥，降低煤炭的含水率；第二步，轻度解热，进一步降低水含量和挥发质，将低阶煤炭（如褐煤）慢慢转化为不宜发生反应固体燃料——PMC（Process Middle Coke），同时分解得到了液体燃料——PCT（Process Coal Tar）；第三步，精细制造，对前一步得到的固体燃料进行化学处理，降低其活性，最终得到稳定且不易挥发的液体燃料，该液体燃料可以代替石油产品。
2 SJ低温干馏方形炉SJ低温干馏方炉是起源于在鲁奇三段炉，神木县三江煤化工有限责任公司在其基础上，结合了内热式直立方炉技术，同时参考了国内外有关技术，并考虑了当地煤质特点而研制的新型炉型。
该炉型在下料时克服了不均匀的缺点，并且布气和加热也均匀有效，提高了生产效率。
值得一提的是，该装置考虑了环境问题，针对焦油废水进行了处理，煤气也得到了合理的利用。
3 大连理工大学的DG固体热载体热解工艺中国固体热载体新法干馏技术（简称DG法煤热解技术）由大连理工大学开发，是一种煤低温热解技术。
技术路线是：通过热载体对煤质进行混合加热，经过加热及物理化学反应后得到低温焦油、煤气和半焦的技术。
煤热解多联产改造 实现“煤化工+煤电+X”跨越发展
煤热解多联产改造实现“煤化工+煤电+X”跨越发展作者：来源：《科学导报》2019年第07期关键词：突破桎梏;跨界融合;综合开发;赋能发展一、方案必要性2017、2018年度山西漳电国电王坪发电有限公司连续亏损过亿，其年燃煤平均燃用燃料115万吨，每吨煤需承担亏损166元，然而年燃煤采购加权平均价225元/吨。
也就是说，假如今年发电量、上网电价、供热量、热力价格等条件不发生显著有益方向变化，那么受制于200MW机组的并网在役最小容量等级，获取更大的发电市场空间基本不可能实现。
然而就每吨煤的采购价格在煤质不变的基础上下降166元，降到59元/吨，才可能达到盈亏平衡，这种情况的概率基本为零。
而煤电一体化是现阶段立足于同煤集团扶持比较现实的办法，这也只是内部利益的重新组合分配，并没有创造更多价值。
经过充分调研论证，实施煤热解多联产改造，实现“煤化工+煤电+X”的跨界赋能生产经营模式的转变，可以从根本上实现扭亏为盈，跨越发展。
二、煤热解分级多联产简要介绍煤热解分级多联产，通过改造当前循环流化床机组，增加热解炉。
入炉煤先在热解炉中进行650℃的低温分解生成半焦、燃气、焦油等，其中半焦以650℃的温度通过返料器进入原锅炉燃烧发电，燃气、焦油可以作为产品销售，实现煤焦油、燃气（甲烷、氢气、一氧化碳、其他烷烃气体）和热电联产的生产模式升级。
该技术方案只要煤种挥发分达到20%就具备较高经济性，王坪发电公司煤种完全符合这种要求。
需要特别指出的是，因为热解过程已基本将影响热值较多的水分去除，半焦热值并没有降低，以650℃的温度进入锅炉，不会对锅炉燃烧造成不良影响，而且在热解过程中硫析出50%左右，烟气NOx含量也能降低25%左右，这不仅减少了超低排放的压力，还提高了锅炉的煤种适应性。
三、经济效益在与浙江大学进行技术交流之后，确立了初步方案，通过每吨煤实现的经济价值进行对比，能够更直观、准确地反应改造前后的经济效益。
1.根据浙大初步方案，热解焦油产量按照煤重量7%为0.07吨，煤气产量按照煤重量10%为0.1吨折130NM3;生产成本：辅机耗电量98kwh/吨，水0.55吨/吨，废水0.1/吨，废水处理费40元/吨;改造后完成同等发电量多消耗煤50%，从煤的利用角度考量，相当于产能在发电量不增加的基础上增加50%。
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我国是一个以煤炭为主要能源资源的国家 , 在 今后很长一段时间内这种状况不 会改变 。 由于煤 在生产和利用过程中会产生大量的 SOX、NOX、细颗 粒物 、重金属和 CO2 , 对环境的影响 [ 1 -2] 较大 。 近年 来 , 在我国内蒙 、新疆等地连续发现了大规模煤田 , 主要以低阶煤为主 (褐煤占绝大多数 ), 如何在有效 利用这些资源 的同时最大限度地减轻对环境的污 染 , 引起了众多专家学者关注 。
· 12·
化肥设计
2010年第 48卷
基础的热电气多联产技术 ;③以焦热载体煤热解为 基础的热电气多联产技术 [ 7] 。
煤热解多联产工作原理[ ]
以流化床热解为基础 以流化床热解为基础的循环流 化床热电气多 联产技术主要 工艺特点是利用循环流化床锅炉的 循环热灰或半焦作为煤干馏 、部分气化的热源 , 煤 先在流化床气化炉中经热解 、部分气化产生中热值 煤气, 经净化除尘后输出 ,气化炉中半焦及放热后 的循环灰一起送入循环流化床锅炉 , 半焦燃烧放出 热量产生过热蒸汽用于发电和供热 。 以流化床热解为基础的循环流 化床热电气多 联产技术典型原理见图 1。
GeneralDescriptionforCoalPyrolysisPoly-GenerationTechnology
ZHANGZong-fei, RENJing, LIZe-hai, CHENGang (ChinaWuhuanEngineeringCompanyLtd., WuhanHubei 430223 China)
工艺作为一个系统来考虑 , 即 煤的多联产系统 , 从 整体利用效率的角度来提高煤炭资源利用率 , 则可 以更好地解决所面临的资源与环境问题 [ 3 -4] 。
煤的多联产技术是以煤炭 资源合理利用 为前 提 , 在相关技术发展水平基础 上 , 以煤炭资源 的利 用价值 、利用过程效率 、经济效益以及环境污 染等 作为综合目标函数的多个子系统的优化集成 , 从而 实现煤炭资源的分级利用 、高 效率利用 、高经 济效 益以及极低污染物排放 。 基于这一原则 , 目前多联 产的主要技术方向可以分为 3类 :①以煤热解为基 础的热电气多联产技术 ;②以煤部分气化为基础的 热电气多联产技术 ;③以煤完全气化为基础的热电 气多联产技术 [ 6] 。
煤的多联产工艺分类
目前我国煤资源的利用 , 大部分是以煤炭单一 生产过程的利用效率极低的直接燃烧为主 , 其他气 化 、液化也是以单一过程为主 。为了使转化过程取 得较高的转化效率 , 往往需要复杂的工艺和较高运 行条件 , 从而导致转化工艺技术复杂 , 设备庞大 , 投 资及生产成本高 , 而且即使在单个生产工艺中取得 高效率 , 其能源总体利 用效率也不会很 高 。 另外 , 单一生产过程往往会造成资源的 很大浪费 。 煤的 直接燃烧就是 把煤所含的各种组分都作为燃料来 利用 , 而没有利用其中具有更高 利用价值的组分 , 如挥发分等 。所以 , 如果把以煤为资源的多个生产
第 48卷 第 6期 2010年 12月
化肥设计 ChemicalFertilizerDesign
Dec.20 10
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煤热解多联产技术述评
张宗飞 , 任 敬 , 李泽海 , 陈 钢
(中国五环工程有限公司 , 湖北 武 汉 430223)
摘 要 :集燃烧和热解工艺 于一体的煤热解多联产技术是我国煤资源的有效利用方式之一 。 介绍了煤热解多联产 技术的工作原理 ;论述并对比了以流化床 、移动床 、焦热载体为热解基础的煤热 解多联产典 型工艺技术 特点 ;指出 : 煤热解多联产工艺技术更适合于 挥发性高的低阶煤种 , 该技术 已建有小 型工业 化生产 示范装 置 , 具 备商业 化生产 应用的技术基础 。 关键词 :多联产 ;煤热解 ;循环流化床 ;固体热载体 中图分类号 :TQ530.2 文献标识码 :A 文章编号 :1004 -8901(2010)06 -0011 -06
由于我国煤炭资源中低阶煤占主要部分 , 这些 煤种挥发性较高 , 采用以煤热解为基础的热电气多 联产技术更为适用 。根据气化反应装置 、热载体性 质的不同 , 该技术目前主要有 :①以流化 床煤热解 为基础的热电气多联产技术 ;②以移动床煤热解为
作者简介 :张宗飞 (1983 年 -), 男 , 湖北洪湖人 , 2006年毕业于南京 工业大学化学工程与工艺专业 , 硕士 , 工程师 , 从事化工工程 项目的 设计工作 。
图 2 浙江大学多联产热态试验装置
1— 鼓风机 ;2— 点火器 ;3— 燃烧炉 ;4— 气化炉 ;5— 过热器 ;6—蒸发器 ;7— 冷却器 ;8— 燃气泵 ;9— 燃气罐 ;10— 洗涤塔 1;11— 冷却器 2;12— 洗 涤塔 2;13— 过滤器
第 6期
张宗飞 等 煤热解多联产技术述评
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图 4 北京动力经济 研究所三联产试验装置工艺流程 1— 间接冷却器 ;2— 煤气计量 ;3— 罗茨鼓 风机 ;4— 半焦 输送阀 ;5— 干馏器 ;6— 干馏给煤 ;7— 热灰输送器 ;8— 旋风分离 器 ;9— 冷却器 ; 10— 锅炉流化床燃烧室 ;11— 锅炉输煤机 ;12— 烟囱
清华大学的多联产工艺 [ ] 清华大学的 “多联产 ”工艺小型热态试验项目 是国家 “八五 ”重点科 技攻关计划的一部分 。 清华 大学小型热态试验台系统见图 3。
图 3 清华大学小型热态实验台系统 1— 燃烧室 ;2— 分离器 ;3— 送料阀 ;4— 气 化室 ;5— 回料阀 ;6— 燃烧 室给煤机 ;7— 气化室给煤机 ;8— 高压头风机 ;9— 一 级冷却器 ;10— 二级冷却器 ;11— 储气罐 ;12— 冷却 水箱 ;13— 送风机 ;14— 引 风机 ; 15— 过热器
以移动床热解为基础 以移动床热解为基础的循环流 化床热电气多 联产工艺的气化室采用移动床进 行气化干馏 。 移 动床气化干馏不需要大量的流化气体 , 同时干馏气 中带出物较少 , 后续净化系统处理相对简单 。 国内 进行这方面研究的有北京动力经济研究所 、中科院
工程热物理研究所以及北京蓝天新源科 技有限责 任公司等 。
Abstract:Coalpyrolysispoly-generationtechnologyintegratingcombustionintopyrolysisprocesswastheoneofeffectiveutilizationtypesofcoal sourceinChina.Authorhasintroducedtheworkingprincipleofthecoalpyrolysispoly-generationtechnology;hasdiscussedandcomparedthetypical processtechnologyfeaturesofcoalpyrolysispoly-generationtakingthecokeheatcarrierincircularfluidizedbedandtransportablebedasbasisofpyrolysis;itisindicatedthatthecoalpyrolysispoly-generationprocesstechnologyismoresuitableforthelowgradecoalkindofhighvolatility;small-sized, industrializedanddemonstrativeproductionplanthasbeenbuiltusingthistechnology, whichhastechnicalbasisofcommercializedproductionapplication.
为基础的热电多联产工艺的气Fra bibliotek室则采 用流化床 进行气化 。
以焦热载体热解为基础 以焦热载体热解为基础的 多联产工艺的 技术 核心是以煤半焦作为固体热载体 , 并以流化态方式 按气化过程所需热量来组织物料和热量的输送 。
煤热解多联产典型工艺
以流化床热解为基础 以流化床作为多联产工艺的热解反应器 , 床内 物料混合较好 , 温度均匀 , 能够提供良好的反 应条 件 , 流化床气化炉气化强度较大 , 气化炉体积较小 , 便于实现规模化生产 。 但流化床热解反应器 需要 大量的流化气体 , 造成 系统热损失增 大 。 此外 , 流 化床的带出物较多, 增加了尾部净化系统的复杂 性 。目前 ,国内主要有浙江大学 、清华大学 、中科院过 程工程研究所等单位对该技术进行了研究和开发 。 浙江大学的多联产工艺 [ ] 浙江大学早在 1981年就提出了煤热解多联产 方案的设想 , 其开发的热电气多联产工艺主要流程 如下 。 (1)煤首先送入气化炉内热解 , 产生的煤气经 除尘净化后 , 一部分输出民用 , 另一部分送入 流化 床气化炉作为流化介质 ;气化炉中半焦及放热后的 循环灰通过返料装置进入循环流化床锅炉 , 半焦燃 烧产生的蒸汽用于发电 、供热 。 (2)气化 炉内煤热解反应所需热量由循 环流 化床锅炉循环热灰提供 。 在国家 973 项目的 资助 下 , 已建立了 1套 1 MW热态试验装置 , 并运用不同 的煤种和不同运行参数进行了大量试验 。 浙江大学多联产热态试验装置见图 2。
中科院过程工程研究所提出了 煤利用过程中 拔头的多联产思路 , 应用固体热载体循环流化床技 术 , 使煤炭多相快速加热 、气固快速分离 、油气快速 全凝 , 从而使煤炭中的高品质成分快速析出并获 取 。煤炭拔头工艺的液体 产物轻油和中油的产率 可达到 6% ～ 10%, 并可建立煤炭拔头联产轻质油 品及煤气 、热 、电的工艺路线 。
图 1 循环流化床热电气多联产技术典型原理 1— 除尘净化热变换 ;2— 流化床气化炉 ;3— 循 环流化床 锅炉 ;4— 对 流换热面 ;5— 蒸汽轮机机组