低阶煤提质技术现状及发展建议
低阶煤热解气分质利用技术与展望

低阶煤热解气分质利用技术与展望摘要:由于我国低阶煤储存大,煤炭资源高效利用有利于保障我国能源安全,低阶煤热解可以有效获取高值化焦油、半焦及煤气。
可以将低阶煤分为三个过程来阐述热解原理。
通过分析煤阶、升温速率、气氛、温度、粒径等热解条件及处理方法对低阶煤热解反应特性的影响。
催化热解通过获取高品质热解产物,根据催化的特性和催化行为不同,了解低阶煤对催化热解的影响。
通过在对热解的现状和进展的基础上,对低阶煤的工艺极速进行总结,了解未来的研究方向,促进我国低阶煤热解技术的发展方向。
关键词:低阶煤;热解;下游产品;综合利用引言上世纪七十年代,世界出现能源危机促进了窝火低阶美热解技术的发展,同时研发出多种低阶煤热解技术和工艺。
我国低阶煤储量高于油气储量,因此国家加快低阶煤热解技术的研发,同时开发出许多新的热解工艺并且创立了许多示范项目。
中低温热解作为低阶煤的重要制作方法,受到越来越多的关注和重视。
前期主要以半焦生产为主,对半焦生产得到的焦油和煤气很少再进行加工利用,对热解产生的煤气直接排放或着燃烧。
不但造成了污染而且还造成了能源浪费,并未达到能源的高效利用。
本文通过分析热解气技术及特点,研究大量的国内热解气体应用及合成技术,了解未来大型煤炭分质的应用方向,进而解决低阶煤的利用价值,增加能源的有效利用。
1热解煤气性质不同的热解方法采取的工艺和热载体不同,中低温的热解煤气热值约为1200~1800 kcal/m 3,热解气由CO、H2、CH4、CO2、N2、C2~C5、和少量的H2S等组成。
当使用烟气加热时,煤气中的 N2和CO2含量较高。
当采用间接加热或纯煤加热时,热解得到的荒煤气中有效气体含量较高。
当热解气热值较低时,可以作为热解热源气、城市燃气,或者用于发电站。
当有效气体较高时,热解气可以用于生产如甲醇、二甲醚等其他类别的化工产品[1]。
2低阶煤热解影响因素2.1煤阶煤阶,是对低阶煤热解行为产生影响的重要因素,通过对热重红外联用技术可以探究不黏煤、褐煤和不同地区长焰煤的特性,不同低阶煤中羧基基团和脂肪链的含量直接影响热解过程中CO2和CH4释放。
低阶烟煤煤泥浮选提质技术的研究与应用

低阶烟煤煤泥浮选提质技术的研究与应用近年来,随着能源消耗的大量增加,能源的绿色化和高效利用成为推动社会经济发展的重要力量。
烟煤煤泥浮选技术是一种高绿色、高效率、经济实用和环境友好的烟煤提质技术,值得研究和推广应用。
烟煤煤泥浮选技术是一种把低热值的烟煤调整成高热值的煤泥、煤粉和烟煤的浮选技术。
它是以烟煤为原料,经过适当的添加剂处理,在恒定的温度和压力下,用改良的微粒浮选机将烟煤和矿泥分离,分离出的烟煤尾灰是煤粉,烟煤残渣被提高热值后调配成煤泥,而采用的添加剂是把烟煤残渣调成煤泥所必备的物料,它能提高烟煤残渣的抗裂性和使用性能。
低阶烟煤煤泥浮选技术具有以下优点:(1)它能够在烟煤残渣中有效提取有用矿物质,达到高热值,提高烟煤残渣的发热率,降低烟煤消耗;(2)它采用多层微粒浮选机,烟煤残渣的选择性提高,减少了烟煤的消耗,节约了煤炭资源;(3)它采用低温低压工艺,环境污染减少,烟尘气体排放量大大减少,符合环境保护的要求;(4)它采用新型添加剂,可以把烟煤残渣调整成煤泥,提高烟煤残渣的抗裂性和使用性能,提高了烟煤残渣的热用价;(5)它可以改善低阶烟煤的炉效,减少烟煤消耗,降低烟煤的热值,提高烟煤的热效率,节能降耗。
烟煤煤泥浮选技术的应用范围广泛,不仅可以用于烟煤提纯,还可以应用于热力发电厂、余热锅炉和供热系统等领域。
对于热力发电厂来说,烟煤煤泥浮选技术可以利用烟煤残渣为原料,提高烟煤残渣微粒浮动程度,有效提高烟煤热用价,提高热效率,降低烟尘气体排放,有效改善环境。
在余热锅炉方面,烟煤煤泥浮选技术可以加入烟煤残渣作为热力源,以提高余热锅炉的热效率,减少烟尘排放,保护环境。
在供热系统方面,烟煤煤泥浮选技术可以使烟煤微粒浮动性增加,提高烟煤残渣的热用价,更有效地改善烟煤残渣的发热率,同时以更低的价格节省能源,更好地保护环境。
低阶烟煤煤泥浮选技术的研究和应用在工业界是一个新兴的前沿技术,它在提高烟煤资源利用率,节约能源,改善环境的整个过程中具有重要的意义。
低阶煤分质利用 -回复

低阶煤分质利用-回复低阶煤是一种煤炭资源,其含碳量较低,热值相对较低。
在能源危机日益突出的今天,如何充分利用低阶煤资源成为了一个重要的课题。
本文将从不同的角度,一步一步地介绍低阶煤的分质利用方法。
第一步:低阶煤的分选和预处理低阶煤的分质利用首先需要对其进行分选和预处理。
分选的目的是将低阶煤中的杂质、硫分、灰分等进行分离,提高其纯度。
预处理的目的是降低低阶煤的水分含量,增加其热值。
这些步骤可以通过物理和化学方法来实现,例如筛选、浮选、重质介质分选和磁选等技术。
第二步:低阶煤燃烧利用经过分选和预处理后的低阶煤可以用作燃料。
虽然低阶煤的热值较低,但通过燃烧技术的改进,可以提高其燃烧效率,减少排放污染物。
一种常用的方法是利用流化床技术,通过在床层中注入气体或固体颗粒,使煤炭呈现流态状态,提高燃烧效率和热转化率。
此外,还可以结合其他能源,如生物质、石油焦等,进行混合燃烧,利用其热值和燃烧特性。
第三步:低阶煤气化利用气化是将固体燃料转化为气体燃料的过程。
低阶煤气化是将低阶煤在高温和缺氧(或限氧)条件下进行气化反应,生成合成气(一氧化碳和氢气的混合物)。
合成气可以用作燃料,也可以通过进一步的催化反应转化为液体燃料,如合成油和合成天然气。
气化技术能够充分利用低阶煤中的碳和氢资源,提高能源利用效率。
第四步:低阶煤转化为化工原料除了燃烧和气化,低阶煤还可以通过化工转化方法用作化学原料的生产。
通过气体化、液化或催化裂化等工艺,低阶煤中的有机成分可以被分解和转化为各类化学品。
例如,可以将低阶煤制备成合成氨、合成甲醇、合成烯烃等化工原料。
这些化工原料可以用于合成肥料、塑料、纤维等产品,具有广泛的用途和市场需求。
第五步:低阶煤清洁利用低阶煤的燃烧和转化都会产生大量的二氧化碳和其他污染物,对环境造成严重影响。
因此,实现低阶煤的清洁利用是一个重要的方向。
一种方法是利用碳捕获和封存技术,将低阶煤燃烧过程中产生的二氧化碳捕获并封存起来,防止其排放到大气中。
LCC低阶煤转化提质技术的开发与应用

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安装振荡流化床前 安装振荡流化床后 — — — — 总计 19 年 19 年 1 4年 19 92 93 9 9 95年 19 年 19 年 96 97
低阶煤分级分质转化调研报告2020506

低阶煤分级分质转化调研报告一、技术背景我国低阶煤储量接近5000亿吨,约占煤炭探明储量的42%,这是一类煤化程度较低的煤。
低阶煤的分级转化是指将煤炭通过热解或气化提取油气,剩余的半焦或兰炭作为高品位洁净燃料燃烧发电的煤炭利用方式。
《煤炭工业发展“十三五”规划》、《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020年)》和《能源技术革命创新行动计划(2016-2030 年)》都明确指出,加强煤炭分级分质转化技术创新,重点研究先进煤气化、大型煤炭热解、焦油和半焦利用、气化热解一体化、气化燃烧一体化等技术。
2017年 3 月,国家能源局发布《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》,明确提出对低阶煤进行分质利用,延长石油榆林800万吨/年煤提取焦油与制合成气一体化(CCSI)产业示范项目、陕煤化榆林1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化示范项目、陕西龙成煤清洁高效利用有限公司1000万吨/年粉煤清洁高效综合利用一体化示范项目纳入。
低阶煤由于煤化程度低,富含水分、发热量低,具有低灰、低硫、高挥发分、高活性、易燃易碎等特点,不宜直接燃烧和远距离运输。
低阶煤先分级提质后开发利用的方法,可显著提升碳和热的转化率,降低能耗与水耗,能效高、污染小,适合在我国低阶煤资源丰富、生态脆弱和水资源缺乏的地区开发利用。
低阶煤分质利用(也称分级利用)指煤炭经热解分解为煤焦油、煤气和半焦的气、液、固三相物质,实现对原料的分质,再根据各类产物性质及结构差异,结合周边项目的原料供应和状况布局,梯级转化、区别加工、延伸产业链,生产化工原料和各类精细化学品,最终实现对煤炭转化全过程“分质转化、梯级利用、能化结合、集成联产”的新型利用方式。
煤炭的利用方法包括:(1)原煤分级:精洗块煤、末煤用于炼焦或化工生产,中煤、煤泥和矸石用来燃烧发电。
(2)初级处理:升级改造干馏工艺,并与现代化先进气化技术或超超临界发电技术耦合。
(3)深度处理:焦炉煤气生产甲醇、乙二醇、醋酸、合成氨等化工产品,或液化天然气、氢气等清洁能源;煤焦油提取分离苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽等精细化工产品后,加氢裂解生产清洁液体燃料;清洁半焦或焦粉去掉氮、硫、磷及挥发分后,可用于工业锅炉或发电,还可生产碳一化学品,或者加工活性炭、炭黑。
低阶煤脱水提质技术发展现状

基金项目: 作者简介:
E- mail:
国家重点基础研究发展计划基金资助项目( 973 计划) ( 2010CB227001) 虞育杰( 1986-) , 男, 浙江大学在读博士研究生。 jzliu@ zj u. edu. cn
1
1 蒸发干技术
1. 1 热空气干燥 热空气干燥属于低温( 低于 250 e ) 干燥法, 以热
目前, 国内对热空气干燥法影响因素的研究较多。 吕舜[ 3] 对低阶煤的脱水研究认为: 以 190 e 的热空气 为热源和干燥介质, 采用热空气干燥法干燥 12 min 可 将煤的全水分从 28% 降低到 18% 以下; 干燥介质温度 较高时其湿度对干燥效果影响较小, 当温度低于 90 e 时干燥介质的湿度对干燥效果影响显著。陈鹏等[ 4] 研 究发现, 热空气中的氧气对煤也有低温氧化作用, 采用 低温干燥法时热空气的温度不宜超过 170 e 。刘利[ 5] 研究发现, 随着干燥温度的增加和脱水时间的延长, 煤 的脱水活化能增加, 而煤的吸氧增加则脱水活化能降 低。这表明煤的脱水难度随干燥温度和脱水时间的增 加逐渐增加, 而煤氧复合反应的速度则逐渐加快, 尤其 是 170 e 以上, 时间超过 10 m in, 煤的氧化程度加深, 自燃性增强。
STATUS QUO OF DEVELOPMENT IN DEWATERING FOR UPGRADING LOW RANK COAL
YU Yujie, LIU Jianzhong, W ANG Chuancheng, H U Yax uan, ZH OU Junhu, CEN Kefa
St ate-l evel K ey L aborat ory of Cl eam Energy U t iliz at ion, Zhejiang U ni versit y, H an ghzou 310027, Zhejiang Province, PRC
低阶煤热解提质技术发展现状及趋势研究

(1)按加热方式可分为外热式、内热式及内 热外热混合式。外热式技术中的加热介质与原料 不直接接触。热量由管壁传人:内热式炉的加热 介质与原料直接接触。
(2)按加热介质的不同则有固体热载体法和 气体热载体法两种。固体热载体由热解生产的半 焦或热灰作为循环热载体.充分利用热解固体热 能:气体热载体由高温热烟气或惰性气作为循环 热载体,进行干燥干馏。
(5)Tos-coal回转炉热解工艺。是美国油页 岩公司(The Oil Shale Corporation)和Rocky Flats 研究中心基于褐煤开发的干馏工艺[8’93.在200 t/d 工业示范装置上先后对次烟煤、粘结性烟煤、褐 煤进行了试验。该技术的特点在于采用瓷球作为 加热介质。瓷球经过加热器预热后与煤在热解炉 中接触.热解后再与提质煤分离.处理后可循环 使用,加热热量来自工艺自产的煤气或燃料油。 2.2.1.2国内
褐煤对环境的威胁主要体现在燃烧排放物和 运输过程中的扬尘污染。部分褐煤含有较高硫、 氮元素.在燃烧过程中将产生更多的硫氧化物、 氮氧化物以及汞等微量元素,特别是汞元素在燃 烧过程中将转化成不同形态被排放.对环境威胁 较大。褐煤在转运、装卸等过程中会产生大量的 扬尘颗粒物,对周边环境造成污染.目前很难对 其进行有效抑制。 1.3技术分类及原理
第31卷第1期
化学工业
2013 年 1 月
CHEMICAL姗USTRY
·7·
低阶煤热解提质技术发展现状及趋势研究
刘思明
(石油和化学工业规划院,北京 100013)
摘要:本文围绕褐煤资源综合开发利用的问题进行了探讨:对褐煤煤质的特殊性进行了分析:对国内外褐煤
提质加工技术进行了分类,简要说明了各类工艺的工作原理和技术特点:重点分析了国内外褐煤干燥热解技术
提质煤产业发展之我见

提质煤产业的发展之我见新疆广汇煤碳清洁炼化公司马臻一、提质煤产业的发展概况与当前的状况提质煤又称半焦、兰碳,是以低阶不粘煤和弱粘煤为原料,采用中低温干馏工艺生产的一种高固定碳含量的碳素材料,因提质煤只有原低阶煤污染物含量的10%~20%左右,特别是硫仅为原煤的10%,所以具有良好的环保属性,所以被认为是清洁能源的一种。
提质煤的生产工艺也是目前成本最低的低阶煤分级利用转化路径,与煤液化相比,属于部分气化,不需要催化、加氢、加压等,投资小,成本低,资源利用效率高。
由于提质煤固定炭高、比电阻高、化学活性高、低硫、低磷等特性,部分产品可取代冶金焦,用作高炉喷吹煤与金属硅铁、铅锌冶炼等还原剂。
可运用于化工、冶金、造气等行业。
提质煤产业发展大致经历了土法炼焦、机制兰炭和规模生产的三个时期。
八十年代中后期,陕西榆林私人小型煤炭企业为摆脱当时低阶原煤市场低迷、外运困难的局面,开始尝试土法炼焦,即将大量块煤平地堆积,用明火点燃,待烧透后用水熄灭而制成兰炭,为电石、铁合金、硅铁等载能行业提供还原剂。
这种简单的转化不仅缓解了当时煤炭滞销的局面,也具有“短平快”的特点,在神府地区迅速掀起了“全民炼焦”的风潮。
土法炼焦是当时特殊条件下的产物,对兰炭产业的起步进行了最早的实践探索。
但由于工艺简单、落后,产品质量不稳定,大量副产的煤气和煤焦油随意排放,造成了严重的资源浪费和环境污染,兰炭产业还处于自发和混乱的状态。
进入九十年代,随着兰炭市场迅速扩大,年产1.5万吨、3万吨的小型直立式炭化炉相继开发、推广使用,该产业在榆林得到了快速发展。
业内把用直立式碳化炉生产的兰碳称之为“机制兰炭”。
因为兰碳有一定的地域属性,除陕北、内蒙鄂尔多斯等地外,其他地方生产的“兰碳”也叫“提质煤”。
直至2006年,兰碳企业还处于规模较小、工艺落后和布局分散的状况,兰炭生产仍然具有高能耗、高污染的特征,被列为“五小企业”,面临全行业被淘汰的困境。
从2007年开始,全国各地按照“上大关小、等量置换”的思路,开始关闭一些分散建设、总规模达不到60万吨的小兰炭企业,陕北榆林地区全面推广使用神木三江公司SJ-型、陕西冶金设计院SH2007型为主的单炉产量为7.5万吨至10万吨中低温干馏直立式方形碳化炉,开始逐步实现规模化生产。
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低阶煤提质技术现状及发展建议赵鹏;李文博;梁江朋;谷小会【摘要】为实现低阶煤的高效利用,分析了我国低阶煤的煤质特征,阐述了国内外低阶煤压缩成型、干燥脱水和低温热解3类提质加工技术的主要特点,综述了国内外具有代表性的低阶煤提质技术的发展现状,重点介绍了国内低阶煤干燥脱水和热解提质的主要示范项目,并对我国低阶煤的利用提出建议.低阶煤热解提质后产物具有水分低,发热量高,不易自燃,便于运输和储存等特点,提高了可靠性和利用率,是未来低阶煤提质利用的重要方向.低阶煤的提质加工应充分考察我国不同地区低阶煤的煤质特征,逐步发展工艺条件温和,过程简单,适合我国低阶煤不同组成及结构特点的机械热压脱水工艺,适合与电厂集成的褐煤固体热载体法干馏技术等,同时开发多联产技术.【期刊名称】《洁净煤技术》【年(卷),期】2015(021)001【总页数】4页(P37-40)【关键词】低阶煤;成型提质;干燥脱水;热解提质;煤质特征【作者】赵鹏;李文博;梁江朋;谷小会【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013;煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院,北京100013;煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD849我国煤炭资源储量丰富,低阶煤占我国已探明储量的55%。
其中褐煤占总量的13%[1],长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质烟煤占总量的42%。
2009年以来,我国低阶煤在煤炭总产量中的比例突破40%[2]。
低阶煤具有碳含量低,水分高,挥发分高,易粉化自燃,浸水、落下强度差等特点,不适宜远距离输送,限制了低阶煤的直接利用,制约了其液化、气化和干馏等转化利用。
低阶煤直接液化具有液化反应活性高、液化条件缓和等特点,但低阶煤高水分和较高的氧含量造成其氢耗较高,废水产生量较大。
如何降低直接液化氢耗,减少废水处理量,降低成本是低阶煤液化研究的重点[3]。
低阶煤气化具有煤气便于输送、净化,工艺设备简单等特点。
现有的固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法都可用于低阶煤气化,但由于受产地、地质年代等条件制约,低阶煤性质存在一定差异,在选择气化方法时应全面考虑和慎重权衡[4]。
低阶煤干馏可得到半焦、煤焦油和煤气等多种煤基产品,具有工艺简单,建设投资少,生产成本低,产品可综合利用等特点,不足之处是煤焦油产率低,对褐煤干馏技术的完善及规模化是今后的研究重点[5]。
近年来,澳大利亚、德国、美国、日本等都在研究开发低阶煤提质工艺和设备。
而我国在煤化工火热的大背景下,却出现了大量低阶煤的规划待建项目,行业内缺乏对各类技术的客观分析评价。
针对这一问题,笔者系统分析了国内外低阶煤压缩成型、干燥脱水和低温热解3类提质加工技术,对开发适合我国低阶煤煤质特征的提质与转化技术,大力推进工程示范及产业化,实现我国低阶煤的高效利用具有重要意义。
我国褐煤主要分布在内蒙古东部和云南等地区。
近年来我国褐煤探明保有量不断增加,分布区域也扩大到新疆等地,以年老褐煤为主。
全水分约为30%,有的高达70%,导致褐煤干燥过程中易粉化,影响成型效果,造成运力浪费。
我国大多数褐煤的干基灰分为15%~30%[6],而澳洲、印度尼西亚等国褐煤干基灰分低于5%;我国年老褐煤发热量一般为15.07 kJ/g左右;煤灰熔融性低,软化温度ST在1250℃左右。
低变质烟煤主要分布在陕西、内蒙古西部和新疆,其最大特点是低灰、低硫、活性高、可选性好。
其中,不黏煤平均灰分11%,硫分0.7%;弱黏煤平均灰分10%,硫分0.8%。
总体上看,不黏煤和弱黏煤的煤质均好于我国其他低阶煤。
如大同弱黏煤,神府矿区和内蒙古西部东胜煤田的长焰煤、不黏煤,一般灰分为5%~10%,硫分小于0.7%,被誉为天然精煤,均为优良的低阶煤资源。
成型提质是以一定比例的黏结剂为辅料,经过一系列高压或剪切等物理作用,从本质上改变煤阶,得到具有一定形状、尺寸及理化性质的块煤制品。
目前,成型提质技术分为无黏结剂和有黏结剂2种。
1)无黏结剂成型技术。
德国褐煤无黏结剂成型工艺在19世纪50年代就已经实现了工业化,后来推广到澳大利亚和印度等国家。
在我国,具有代表性的是神华宝日希勒2×0.5 Mt/a褐煤提质工业试验项目[7]。
无黏结剂成型采用脱水热压提质(HPU)技术。
2008年开工,2009年 10月试车成功,型煤成球率较高,水分低于8%,发热量提高了40%。
2)黏结剂成型技术。
黏结剂成型技术是针对高变质褐煤开发的。
最具代表性的是日本神户制钢所的UBC(Upgraded Brown Coal)工艺[8]。
国内李登新等[9]研究的黏结剂FX适用于褐煤成型,干粉煤与黏结剂FX混合压力成型,自然风干即可制得工业型煤。
低阶煤脱水提质是解决长途运输和提高经济价值的有效途径,目前低阶煤脱水技术分为机械脱水、蒸发脱水和非蒸发脱水(图1)。
由于机械脱水能力和效率很难达到要求,因此,蒸发脱水和非蒸发脱水备受关注。
1)直接加热法。
以流化床干燥技术为代表,分为蒸汽流化床工艺和烟气流化床工艺。
德国莱茵褐煤公司和鲁奇公司建立了2个15万t/a示范厂。
蒸汽流化床[10]干燥器的温度为106~120℃,流化蒸汽压力为15~25 kPa,加热蒸汽压力为400~500 kPa,产品水分10%~20%。
水蒸汽干燥消除了燃烧和爆炸危险,热效率高,减少了粉尘排放。
烟气流化床干燥工艺与蒸汽流化床干燥工艺相似,但需考虑着火与爆炸问题。
2)间接脱水法。
以蒸汽筒式干燥技术为代表,分为燃烧烟气与水蒸汽的干燥工艺。
蒸汽筒式干燥技术采用低压饱和蒸汽间接加热,具有连续稳定和安全可靠等特点。
德国莱茵型煤原料采用转筒式干燥器[11],具有工艺操作简单,投资较低等特点。
其工艺参数为:停留时间25~30 min,转速0.5~2.0 r/min,压力0.5 MPa,干燥介质温度185℃,水分降至12%~18%。
非蒸发脱水法以高温高压蒸汽干燥技术为代表。
蒸汽与低阶煤接触,部分矿物质溶于水中排出,降低了灰分,水分以液态形式脱出,无需消耗蒸发潜热,提高了热效率。
K燃料工艺首先由美国KFx公司在20世纪80年代开发[12],已进入工业应用阶段,类似技术还有乌克兰的热压处理工艺。
日本也开发出D-K非蒸发脱水工艺,实现了褐煤在非蒸发条件下加热干燥。
针对我国低阶煤的煤质特性,国内许多高校、科研机构和发电企业开展了低阶煤干燥技术研究。
白音华低阶煤提质干燥技术可将褐煤发热量提高30%,核心设备为振动混流干燥器和复合式干选机,规划规模1500万t/a,一期300万t/a,建设2条150万t/a生产线。
大唐华银电力股份有限公司低阶煤干燥提质示范项目利用气载体分步干燥、低温热解、固体产品钝化,获得性质稳定、发热量高的固体产品,一期工程建设规模1000 t/d。
大唐国际锡林浩特矿业有限公司褐煤干燥项目采用滚筒干燥技术,实现了褐煤不同程度的干燥,水分可降至15%以下,热值由12.56~13.82 kJ/g提升至18.84 kJ/g,规划规模2000万t/a。
该技术虽能降低水分,但无法有效提质,水分复吸严重,存在系统安全问题。
呼伦贝尔金新化工有限公司型煤工艺采用德国蒸汽管式干燥技术,于2011年7月投料试车,产出型煤产品,型煤生产能力100万 t/a,原煤消耗量125万t/a。
此外,清华大学、浙江大学和中国煤炭科工集团唐山研究院有限公司等也在开发褐煤提质技术,如微波提质,太阳能提质[13]等。
低阶煤热解提质后,水分明显降低,发热量大幅提高,不易自燃,便于运输和储存,提高了可靠性和利用率,是未来低阶煤提质利用的重要方向。
国外对低阶煤热解提质技术进行了大量研究,典型工艺见表2。
西部能源公司开发的ACCP热解工艺于1992年7月开始运行,采用热处理耦合浮选技术,低阶煤热值显著提高。
美国的LFC技术将煤的干燥、热解和钝化相结合,将低阶煤提质成性质稳定的低硫高热值燃料,同时可得到部分经济价值更高的低硫工业燃料油副产物。
内热式固体热载体的典型工艺为德美联合开发的L-R低温热解工艺。
预热的原煤与热半焦在干馏器内混合热解,生成的半焦返回干馏器,同时得到高热值煤气。
Toscoal回转炉热解工艺是美国油页岩公司和Rocky Flats研究中心针对褐煤开发的提质工艺。
热瓷球与煤在热解炉中充分混合,热解后与提质煤分离,处理后循环使用[14]。
近年来,太阳能热解低阶煤引起了许多学者的关注。
美国怀特沙漠试验地区堪莫尔实验室利用太阳能进行了气化试验。
利用定日镜将阳光反射到聚光器上,形成直径12.7 cm的光斑,将煤炭加热到1920 ℃,产生了含有 CO2、CO、H2、CH4和碳氢化合物的可燃煤气[15]。
国内研发了多项低阶煤热解提质成套工艺[16],并进行了工业示范。
煤炭科学研究总院针对我国低阶煤开发了多段回转炉温和气化工艺(MRF),建设了167 t/d工业示范装置。
采用多段串联回转炉,经过干燥、热解、增碳等热加工,低阶煤转变为中热值煤气、焦油以及优质半焦。
其中煤焦油加工采用煤炭科学研究总院自主研发的非均相催化剂悬浮床加氢专利技术,轻质油收率87%~93%,远高于市场上同类技术。
自主研发的煤焦油专用催化剂添加量低,活性高,可获得高附加值的酚类化合物,降低了加氢催化剂活性和床层操作稳定性的影响。
大连理工大学开发的褐煤固体热载体新法干馏(DG)技术,在万吨级装置上进行了不同煤种和不同批次的工艺试验。
该工艺具有煤气热值高、焦油产率高、单套装置处理量高、废水量小等优点,但气固分离设备较多。
北京柯林斯达科技发展有限公司在改性提质带式干燥炉基础上研发了带式炉低温干馏技术,并进行了150 t/d工业试验。
加热方式为气体热载体,反应器采用变温带式炉,具有安全性高、热烟气含氧量低、烟气达标排放、提质效率高等特点,但入料只能采用15~30 mm块煤,存在一定安全隐患,有热量损失。
近10年来,随着我国优质煤炭资源量的减少,储备丰富的“劣质”低阶煤资源优势逐渐显现。
低阶煤的提质加工技术成为我国煤化工发展的热点,但尚处于起步阶段,在引进国外先进技术的同时,还要加强自主创新,充分考察我国不同地区低阶煤的煤质特性,逐步发展工艺条件温和,过程简单,适合我国低阶煤结构特点的机械热压脱水工艺(MTE),适合与电厂集成的褐煤固热载体法干馏技术(DG)等,同时开发多联产技术,高效利用我国丰富的低阶煤资源。