国内低阶煤最新热解提质梯级利用技术发展概述
低阶煤褐煤萃取热熔示范
低阶煤褐煤萃取热熔示范
低阶煤（也称为褐煤）是一种煤炭类型，其煤质较低，含水量高，通常具有较低的碳含量和较高的灰分含量。
热解示范是一种通过加热煤来提取有用产品的方法，其中包括气体、液体和固体产物。
以下是关于低阶煤褐煤萃取热解示范的一般概述：
热解过程：热解是通过在相对高温下将煤暴露于缺氧或有限氧气环境中，使其分解成气体、液体和残渣的过程。
这个过程通常被称为干馏或热解干馏。
气体产物：热解低阶煤可以生成一系列气体，包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳和其他碳氢化合物。
这些气体通常可以用作能源来源或用于化工过程。
液体产物：热解还可产生液体产物，通常包括液体烃和焦油。
这些液体可以用作燃料或作为化学品的原料。
固体产物（焦炭）：热解残渣通常包括固体产物，即焦炭。
焦炭可以用于冶金、发电或其他工业用途。
工业应用：热解低阶煤的示范项目可能旨在开发可持续和高效的煤炭资源利用技术。
这有助于降低对传统煤炭资源的依赖，减少环境影响，并寻找更清洁的能源和化工生产途径。
技术挑战：热解低阶煤虽然有潜力，但也面临一些技术挑战，例如处理高含水量、灰分含量高的低阶煤，以及提高产物的质量和选择性。
具体的热解示范项目可能侧重于特定的技术路线或产物的开发，取决于项目的目标和研究方向。
1。
低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范_王建国
2.2 煤的间接转化 在气化下游的合成转化技术中， 南非 Sasol 公
司的煤间接液化技术是世界上最早的商业化技术。 中科院山西煤化所作为发展煤间接液化技术主要 单位之一， 从上世纪 80 年代开始煤基合成液体燃 料的研发工作。2001 年“低温浆态床技术中试”项目 立项，2002 年 9 月实现了千吨级中试平台的第一次 运转。 为了进一步提高能量利用效率，随后启动了 “高温浆态床铁基合成油”工业示范项目，共投资 75 亿元， 分别在内蒙伊泰、 山西潞安和神华建立了 3 个 16 万—18 万吨 / 年的工业示范厂， 并实现平稳 运行。 最近，中科院大连化物所和福建物构所分别 在煤制乙醇和乙二醇领域取得了重大突破，相继完 成了中试试验和工业示范。 但这些技术均需进一步 优化催化剂和工艺，以提升系统能效。
我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald97DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.19.097我国低阶煤热解提质技术研究现状及未来发展趋势①李博(陕西杨凌职业技术学院 陕西咸阳 712100)摘 要：通俗的解释低阶煤，也就是那些含水量比较高，发热量比较低，而且不适宜长时间运输的煤炭。
相对于正常的煤炭来说，其利用率不高，容易造成一定的经济损失，也不利于人们的正常使用。
所以说人们就希望能够把低阶煤变成人们可以充分利用的煤炭，确立了目标，相应的改进低阶煤热解提质技术，才够给人们带来更多的发展空间。
本文主要探索低阶煤热解提质技术现阶段存在的哪些缺陷，并对未来的发展趋势进行了一定的畅想。
关键词：低阶煤 热解提质 技术研究中图分类号：TD849 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)07(a)-0097-021 低阶煤热解提质技术研究现状1.1 生产效率较低把低阶煤转化成可利用的煤，通过热解提质技术这固然很好，但是我们可以考虑这样一个问题，如果在实际生产的过程中这一过程较为复杂，很多时候对一些大型仪器的要求比较高，这就仿佛人们在制造永动机的过程中，目标是美好的，希望能够为人们源源不断地提供能量，但是却是根本无法实现的。
虽然说低阶煤的热解提质技术不至于如此，但是在实际推行的过程中也是困难重重，从最初的发展阶段到如今的技术，虽然有着很大的创新，但是依然面临着生产效率较低，成本较高等一系列难题。
低阶煤热解提质技术未来发展方向在哪里，也给科学家提出了许多的要求。
如果说低阶煤热解提质技术耗费了大量的时间，我们投入了许多的精力，但是却没有获得相应的投资成果，或者说是与人们实际所付出的不能够相匹配，那么低阶煤的热解提质也就没有了太多的意义。
这样自然也就耗费了大量的精力，但却无法达到人们的需求，转化效率较低，人们也没有获得相应的利益。
煤炭分级利用
煤炭分级利用又称分质利用，主要是指将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发分，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭使用理念。
煤炭分级利用最早可追溯至石油使用之前，煤热解产生煤油（煤焦油），用于煤油灯的时代。
但近年来随煤化工热潮兴起，分级利用亦随之兴盛，伴随多个煤分级利用大型项目逐渐落地，分级利用已近乎成为可与煤制油、气等煤转化形式相匹的一种煤转化形式。
煤炭分质转化的梯级利用技术路线第一步，先将煤炭经固体热载体催化热解技术处理，产出煤焦油、兰炭（块焦、粉焦）和焦炉煤气等初级产品，完成对原料煤炭的分质；第二步，从焦炉煤气中提取氢气用于精馏出酚等高附加值产品后的煤焦油加氢，产出石脑油、柴油、液化气、等石油产品；第三步，将提氢后的焦炉煤气中的甲烷成分分离出来，用于生产压缩天然气或液化天然气，焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇、合成氨，或作为工业燃料。
对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用，块状兰炭用于生产电石、铁合金，粉状兰炭进行煤气化后生产甲醇、天然气、乙二醇、合成氨、合成油、石蜡等化工品，或作为高炉喷吹料、工业燃料，碳一基础化学品甲醇与石脑油用于耦合生产碳二基础化学品乙烯。
第四步，结合多联产，利用碳一、碳二基础产品，以及尿素等大宗化学品按照多品种、差异化原则，进一步延伸发展种类数量繁多的煤化工下游深加工产品，使煤炭资源在更加广泛的化工领域替代原油。
在高瓦斯煤矿周边区域则采用适度补充利用煤层气，进行“煤气互补，碳氢平衡”的煤炭综合利用多联产路线。
关键技术中低温干馏煤的干馏也称作煤的热解，是指煤在隔绝空气条件下加热至一定温度所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程。
根据干馏温度的不同分为低温热解(500-650℃)、中温热解(650-800℃)、高温热解（900-1000℃)。
为得到更高产率的焦油和荒煤气，低阶煤分质利用通常采用中低温干馏。
国内典型中低温干馏技术路线是：将低变质煤经自然干燥，然后在热解炉内进行炭化处理，600-800℃条件下物料在隔绝空气的炭化炉中发生脱水、干馏、裂解等一系列反应，产生荒煤气、煤焦油和半焦。
低阶煤分质利用的前景展望及建议
效 低 ，且 煤炭 原 有 的结 构 没有 得 到 很 好 的利用 。 分 质 利用 的第 一 步 低 温 干 馏是 打开 桥 键 ，原煤 中
部 分 化学 结 构 保 存 下 来 ，尤其 是 一 些 轻 质 组分 可
低 阶煤 疏 松 的结 构 和侧 链 多 的特 点 决 定 了其
收稿 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ７ — ０ ７ 。
具 有较高反应活性 和较高 的挥发分 。与年老煤相
比 ，低 阶煤 易 氧 化 自燃 和 风 化 破 碎 ，长途 运输 安 全 性 差 。另 外 ，低 阶煤 尤 其 是 褐 煤 含水 量 高 ，热 值 低 ，不适 于直接 燃烧 或运 输 。
作者简介 ：张国昀 ，２ ０ ０ ２ 年毕业于清华大学 ，获化
煤 、１ ／ ２ 中粘煤 、气 煤 、气 肥 煤 、肥煤 、１ ／ ３ 焦煤 、
物 的物 理 化 学 性 质有 区别 地 进 行 利 用 ，梯 级 延 伸 加 工 ，对 煤 炭 组 分进 行 有 效 综 合 利 用 。上 述 过 程
就 是低 阶煤 分质 利用 。
与 直 接燃 烧 或 气 化 相 比 ，低 阶 煤 分质 利 用 具 有 资 源 高 效 利 用 的优 势 。直 接燃 烧 是 将 煤 的化 学 能 全 部 转 化 为 热 能 ，只 利 用 了煤 的 热能 。气 化 是
煤 与 水 反 应 ，将 煤 中 的化 学 键 打开 ，裂 解 生 成 基
焦 煤 、瘦 煤 、贫 瘦 煤 、贫 煤 、无 烟煤 等 品种 。 低 阶煤 是 指 较 年 轻 的低 变质 烟 煤 和褐 煤 ，包 括 褐
煤 、长 焰 煤 、不 粘 煤 和 弱粘 煤 。低 阶煤 煤 化 程 度
本 的合 成 气 Ｃ Ｏ和Ｈ， ，下一 步 再 通过 合 成反 应 ，重
煤炭分质利用进展
1 产业技术现状及进展1.1 技术概况煤炭分级分质综合利用产业是煤炭深加种产业中的重要内容，也是哈密地区重点发展的产业方向，其核心技术为煤的低温热解。
煤热解工艺方法和类型很多，按加热方式分有外热式、内热式和内外热结合式；按煤料的形态分有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体二种；按煤的运动状态又分为固定床、移动床、流化床和气流床等。
国内外煤热解工艺很多，国外主要技术包括：德国的LR工艺、德国的LS工艺、美国的LFC工艺、美国的Toscoa1工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、俄罗斯3TX(ETCH)-175工艺等。
在国内，近年来煤炭热解技术也得到了快速发展，主要包括煤科院多段回转炉工艺、大连理工固体热载体DG工艺、中科院油把头BT 工艺、内热式方形炉、其它工艺等。
（1）Lurgi-Ruhrgas低温热解工艺Lurgi-Ruhrgas工艺是德国的Lurgi GmbH和美国的Ruhrgas AG两公司联合开发的一种有多种用途的固体热载体内热式传热的典型工艺，处理原料包括煤、油页岩、油砂和液体烃类。
Lurgi-Ruhrgas工艺流程简图见图8.1-2。
首先将初步预热的小块原料煤同来自分离器的热半焦在干馏器内混合，发生热分解反应，然后落入干馏器内，停留一定时间，完成热分解，从干馏器出来的半焦进入提升管底部，由热空气提送，同时在提升管中烧除其中的残碳，使温度升高，然后进入分离器内进行气固分离，半焦再返回干馏器，如此循环。
从干馏器逸出的挥发物，经除尘、冷凝、回收焦油后，得到热值较高的煤气。
该技术工艺流程主要是由提升管、热载体收集槽、螺旋式混合器和干馏反应器组成的循环系统，双螺旋式混合器是它的核心设备。
Lurgi-Ruhrgas工艺的优点: ①产油率高；②能耗较低；③设备结构较简单。
图8.1-1 Lurgi-Ruhrgas流程简图图8.1-2 德国Lurqi-Spuelgas流程简图（2）Lurqi－Spuelgas低温热解工艺（又称鲁奇三段炉工艺）德国Lurqi GmbH公司开发的Lurgi-Spuelgas低温热解工艺法是工业上已采用的典型内热式气体热载体工艺。
低阶煤直接转化与综合利用关键技术开发
低阶煤直接转化与综合利用关键技术开发（原创版）目录一、引言二、低阶煤的概述1.低阶煤的定义2.低阶煤的种类三、低阶煤直接转化与综合利用的关键技术1.燃烧技术2.气化技术3.液化技术4.热解技术四、低阶煤直接转化与综合利用的技术挑战1.燃烧过程中的污染问题2.气化过程中的效率问题3.液化过程中的成本问题4.热解过程中的环保问题五、低阶煤直接转化与综合利用的未来发展趋势1.清洁能源转型的需求2.技术创新的推动3.政策支持的保障六、结论正文一、引言随着全球能源需求的不断增长，煤炭作为主要的能源来源之一，其清洁、高效、可持续利用已成为我国能源发展的重要任务。
其中，低阶煤作为煤炭资源的重要组成部分，其直接转化与综合利用的关键技术开发对于提高煤炭利用效率、减少环境污染具有重要意义。
二、低阶煤的概述1.低阶煤的定义低阶煤是指煤化程度较低的煤种，其主要成分为有机质，含有较多的挥发分、氢、氧、氮等元素。
低阶煤包括褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤等。
2.低阶煤的种类（1）褐煤：煤化程度最低的煤种，含有较高的挥发分和较低的碳含量。
（2）长焰煤：煤化程度较低，火焰较长，燃烧时烟气中一氧化碳含量较高。
（3）不粘煤：煤化程度较低，粘结性较差，不易形成煤块。
（4）弱粘煤：煤化程度较低，粘结性较弱，燃烧时烟气中灰尘含量较高。
三、低阶煤直接转化与综合利用的关键技术1.燃烧技术低阶煤燃烧技术主要包括燃烧优化、燃烧控制等，通过改进燃烧设备、燃烧过程，提高燃烧效率，降低污染物排放。
2.气化技术低阶煤气化技术是将固态低阶煤转化为气态燃料的过程，主要包括气化炉、气化剂的选择和气化过程的优化。
气化技术可以提高煤炭的利用效率，减少环境污染。
3.液化技术低阶煤液化技术是将固态低阶煤转化为液态燃料的过程，主要包括直接液化和间接液化。
液化技术可以提高煤炭的利用效率，扩大煤炭的应用领域。
4.热解技术低阶煤热解技术是将固态低阶煤在高温条件下分解成气体、液体和固体产物的过程。
低阶煤分质分级利用产业产业链
低阶煤分质分级利用产业产业链
低阶煤分级分质利用产业链主要涉及煤的加工、提纯及高效利用等方面，其核心技术包括煤的干法分选、湿法碳化、气化、液化等多个环节。
产业链主要包括以下几个环节：- 低阶煤开采与加工环节：开采方式主要包括露天开采和井下开采两种。
在低阶煤的加工环节中，主要包括煤炭洗选、煤泥干燥和煤制气等过程。
- 低阶煤提质改造环节：通过提高低阶煤氢气化率、减少硫和灰分含量等方式，使低阶煤的加工价值得到提升。
目前，低阶煤提质改造主要以煤气化技术为主，包括固定床煤气化、流化床煤气化、上升式气化等。
- 低阶煤综合利用环节：主要包括低阶煤发电、热电联产、燃料气等方面。
其中，低阶煤发电是目前应用最广泛的领域之一，具有排放清洁、稳定性好等特点。
- 低阶煤资源综合利用环节：包括废弃低阶煤开采区和煤矸石等低阶煤资源的综合利用。
主要包括低阶煤热解生物质制氢、废弃低阶煤取代土壤等方面。
通过建立完善的低阶煤分级分质利用产业链，可以实现低阶煤资源的充分利用，推动能源转型升级，为经济社会可持续发展做出贡献。
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国内低阶煤最新热解提质梯级利用技术发展概述
简述了近年几种最新低阶煤提质梯级利用技术，并总结了各自的技术特点，同时提出开展和建设低阶煤分质转化项目建议。
标签：低阶煤；热解提质；梯级利用；概述
1 低阶煤提质利用背景
低阶煤的煤化程度较低，包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤、褐煤等煤种，其资源储量丰富，占我国已探明煤炭储量的50%以上，主要特征为挥发分高、含水量高、发热量低、易燃易碎、不适宜长距离运输，褐煤在这方面尤其突出，应用受到很大限制。
国家“十三五”规划纲要中，将“煤炭清洁高效利用”列为九项重大工程之一，特别是将“低阶煤中低温热解分质转化”列为国家“十三五”时期“能源发展重大工程”和“能源关键技术装备”。
低阶煤分质梯级利用思路就是通过一个相对简单的中低温加热，常压生产，实现煤炭的分质，得到气（煤气）、液（焦油）、固（半焦）三相物质，这是目前能耗、物耗最低的煤炭转化方式。
目前，我国已开发了很多热解工艺，如煤炭科学研究总院的多段回转炉（MRF）热解技术[1]，大连理工大学研究开发的DG工艺[2]，浙江大学的多联产技术[3]，中国科学院过程工程研究所“煤拔头”工艺[4]，大唐华银电力股份有限公司低阶煤低温热解改质利用技术（LCC）[5]等。
笔者现将近年来新开发研制的几种低温热解技术作一简要概括并总结其技术特点，为尽早实现低阶煤综合利用的工业化，促进能源结构合理调整和产业结构升级转型，产生积极的促进作用。
2 近年低阶煤主要热解提质技术概况
2.1 低阶煤旋转床低温干馏制油、制气分质利用技术
该技术由河南龙成集团有限公司开发，解决了梯级供热智能控温、高温旋转动态密封两大煤干馏技术难题，并在世界范围内率先实现了规模化、工业化稳定运行，为低阶煤分质梯级利用开辟出一条新路子。
2011年10月，30万吨/年装置正式运营；2014年3月，1000万吨/年试生产，其单套装置处理能力达100吨/小时，洁净煤、煤焦油、煤气产率分别为71.53%、11.05%、9.87%。
能源转换效率达90.7%，技术原料适应性很强（褐煤、长焰煤，碎煤、粉煤）；污水零排放，脱硫率达98%以上；可脱除原煤中20%的水，使洁净煤热值提高5%-10%；制油成本1724元每吨，制气成本1.57元每立方米，经济效益明显。
2.2 气化-低阶煤热解一体化技术（CGPS）
该技术由陕煤化集团开发并建成处理煤量为1万吨/年工业化试验装置。
该技术的工艺特点主要有：利用热解半焦为气化原料，热解煤气作为热载体为热解炉提供热量，在热量上实现自平衡；产生的热解气主要成分为CO、CH4和H2，含有少量的N2，热值高、品质较好；焦油产率高，且焦油中高附加值轻质组分多，油品品质高，同时热解煤气合成气成分高，可直接提取LNG和H2；热解焦油轻质组分含量高，可最大限度的获得石脑油和汽油柴油等；单位产品CO2排放量明显降低，基本实现污水零排放，节能环保优势明显；实现了能量、物料、产品、工艺和装置的多重耦合。
该技术推进了低阶煤定向热解制高品质焦油与煤气技术研发进程，居世界一流水平。
2.3 内构件移动床热解技术
该技术由中科院过程工程研究所开发，西南化工研究设计院完成40万吨/年示范项目工程设计。
该技术的核心在于使用内构件移动床反应器，通过传热强化板、热解产物通道等内构件调控传热、传质，优化传递与热解反应间的匹配关系，实现重质组分在反应器内的选择性吸附截留，再分解重质组分，增加轻质组分，并通过反应器内部的颗粒床层的过滤减少热解产物的粉尘夹带。
同时，通过短途径快速导出热解产物，避免热解产物在高温区的过度二次反应而降低焦油产率。
以气体热载体工艺开展1000吨级中试，在加热温度达到1200℃时，油收率可能达到理论收率的85%以上，所收集的油轻质组分含量高达70%以上，尘含量仅0.2%。
我国目前每年生产消耗褐煤、次烟煤达到20亿吨，若将本项目示范的热解技术应用这些低阶煤，产生热解油的潜力可达到 1.5亿吨/年，剩余热值4500 kcal/Nm3以上的热解气超过2000亿Nm3，大幅带动煤低温热解制油气产业的发展。
2.4 中-低温分段热解提烃技术
该技术由山西畅翔科技有限公司研发。
外热式中低温分段热解装置设计采用型块物料下行速度<0.5mm/s的相对静态加热，避免了焦油受粉尘污染；设易控梯级温度加热区使馏出物分多段导出，有效克制二次裂解，大幅度降低焦油重质化。
以2000万吨/年长焰煤为例，每吨干长焰煤直接转化后的产品产率为洁净炭600～650kg，轻质焦油90～110kg，重质焦油10～20kg，轻烃油～25kg，富烃煤气200～250m3。
能耗大大降低，比常规干熄焦降低电耗80%以上，降低热耗16%以上，余热回收综合利用；连续冷态密封加煤和排料，杜绝烟尘污染；烃二次热解率控制在20%以下，有效控制轻质焦油的重质化。
若以每年10亿吨低阶煤先提取油气资源再发电，可提取油1亿吨左右（相当于原油1.5亿吨），提取烷烃气产品1000多亿m3，其余利用余热生产的合成气合成甲烷接近甚至超过提取烷烃气的量。
3 结论
低阶煤经过提质后，可作为优质水煤浆原料和优质动力燃料，实现了低阶煤资源利用价值最大化。
开展低阶煤分质转化项目重点就是要开发出煤种适应性强、技术指标先进的核心技术和关键设备。
项目建设应综合考量水资源、煤资源、交通运输、环境容量等条件，科学布局，推动热解工艺向规模化发展；建立健全低阶煤分质利用排放标准，通过先进净化、硫回收等技术，有效降低污染物排放，实现能源高效转化和经济绿色发展。
参考文献：
[1]马国君，戴和武，杜铭华.神木煤回转炉热解实验研究[J].煤炭科学技术，1994，32（11）：37-39.
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[4]郭慕孙.煤拔头工艺[C].中国科学院第九次院士大会报告汇编.北京：科学出版社，1998：202-204.
[5]魏远，宾文锦，何曙光等.一种低阶煤的分步提质加工工艺和加工系统[P].中国：200810188298.8，2012（03）：28.。