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文档简介
1、 中国低阶煤热解分级分质利用技术及现状在世界一次能源消费结构中,石油、天然气、煤炭仍占据主要地位,总量达到了世界能源消费总量的86.3%,其中石油为32.57%,天然气为23.71%,煤炭为30.03%。中国的一次能源消费结构中,石油、天然气、煤炭三者总占比为89.1%,高于世界平均水平,其中石油占比为17.51%,天然气为5.62%,煤炭为66.03%。因此,中国作为一个“富煤贫油少气”国家的基本面貌没有改变,煤炭在国家能源结构中依然居于主导地位。来源于2015BP世界能源统计年鉴中国的煤炭资源探明储量为1145亿吨,占世界煤炭总储量的12.8%,其中无烟煤和烟煤622亿吨,占中国煤炭总储量
2、的54.32%,次烟煤和褐煤(统称低阶煤)523亿吨,占中国煤炭总储量的45.68%。低阶煤在我国煤炭构成中占有很咼的比例。来源于2015BP世界能源统计年鉴低阶煤是指煤化程度比较低的煤(一般干燥无灰基挥发分20%),主要为褐煤和低煤化程度的烟煤。褐煤包括褐煤一号(年轻褐煤)和褐煤二号(年老褐煤)2类,约占我国煤炭探明保有资源量的13%,主要分布于内蒙古东部和云南,少量分布于黑龙江辽宁山东吉林和广西等地区,近年发现新疆等区域亦赋存褐煤。低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤,约占我国煤炭探明保有资源量的33%,主要分布于陕西、内蒙古西部和新疆,其次为山西、宁夏、甘肃、辽宁、黑龙江等地区,吉
3、林、山东和广西等地区少量赋存。褐煤全水分高达20%60%,攵到基低位发热量一般为11.7116.73MJ/kg。由于高水分,高含氧量,低发热量,化学反应性好、孔隙多、热稳定性差,在空气中易风化和破碎,不适合远距离输送,应用受到很大限制。低煤化程度的烟煤原煤灰分一般低于15%,含硫量低于1%,鄂尔多斯盆地不黏煤和弱黏煤为为此类煤。低阶煤的化学结构中侧链较多,氢、氧含量较高,结果导致其挥发分含量高、含水高、含氧多、易自燃、热值低。直接燃烧会产生大量的污染物,不仅破坏环境,而且造成了能源的浪费。目前最常用的直接利用方法是燃烧发电,且主要用于坑口电站,少量被部分干燥、热解或制成型煤后运往外地供各种工业
4、锅炉燃烧或化工利用。但使用低变质煤发电在产生单位电量时需要更多的燃料和更大的设备资金投入,同时有较高的CO2排放,如褐煤锅炉燃料量是烟煤的24倍,产生的炉气量是其23倍。这使得发展更加高效、清洁、经济的低阶煤利用工艺显得十分必要。根据低阶煤中挥发分及氢含量高的特点,通过分级转化利用,可先获得高附加值的油、气和化学品,再将剩余半焦进行燃烧或气化,实现煤炭资源的梯级利用,从而,一方面提高了煤炭利用的能效,另一方面使难以利用的褐煤得到了有效利用,同时大大减少环境的污染。烧结焦粉一、低阶煤的热解低阶煤的结构特点决定了其挥发分高、活性强。由于水分和氧含量高而热值低,直接利用(燃烧或气化)效率低,经济价值
5、远不如高阶煤,大规模开发利用必须先对其进行加工提质。最为常用的方法之一是热解,即“干馏”或“热分解”。热解是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热至较高温度时,所发生的一系列物理变化和化学反应。在此过程中煤会发生交联键断裂、产物重组和二次反应,最终得到气体(煤气)、液体(焦油)、及固体(半焦)等产物。焦油中含有苯、萘、蒽、菲以及目前尚无法人工合成的多种稠环芳香烃类化合物及杂环化合物。与直接燃烧相比,热解实现了煤中不同成分的梯级转化,是一种资源高效综合利用方法,具有减少燃煤造成的环境污染,提高低阶煤资源综合利用价值的优势,可创造显著的经济社会效益。按煤热解温度可分为低温热解(500C-600C
6、)中温热解(650C-800C)高温热解(900C-1000C)和超高温热解(1200C)。为得到高产率的焦油和煤气,低阶煤多采用低温热解路线。除低温热解外,还可以利用加氢热解来提高热解产率,即通过外加氢气来饱和热解产生的自由基,拟制二次反应。表2热解技术分类序号项目分类反应温度低温中温高温超咼温450-650700-900900-120012002反应速率慢速中速快速闪热解KiI、煤十恢背1”干煤施凤器I弘捕粉蘇旅凤器I鼻旅风鴉含器F卄斥、应器I鼻删駅升请.T麹隼粉谙却HNh弟毘合器F4原料焊楷;W-黔胖给料机.11-W机I1丄-燃烧炉-*c?flAtr刀轩-I-徘rIIh机班4h)k暑5。
7、图5澳大利亚流化床快速热解装置煤粉用氮气从加煤器通过管道喷入流化床热反应器,反应器床层由0.31mm大小的砂粒组成,液化石油气和空气燃烧形成的烟气和电加热器预热的氮气通过反应器底部的分布板进入流化床,煤粉在热解反应器中快速热解(停留时间小于05s),离开反应器的气体通过温度约350C的高效旋风分离器使大量半焦分离出来,气体则经过冷却器进入约80C的电捕焦油器,分离出焦油并收集。我国中科院过程所研发的喷动-载流床工艺与之类似。6、俄罗斯3TX(ETCH)-175工艺3TX(ETCH)-175工艺是由俄罗斯开发的固体热载体粉煤干馏技术。建有处理能力为4t/h和6t/h煤的中试装置。4t/h的中试装
8、置建在加里宁。在中试装置上进行了多灰、多硫煤、褐煤及泥煤试验。在克拉斯诺雅尔建成了每小时处理175t煤的3TX-175(即ETCH-175)工业化装置。图6气怖朋TX(ETCH)-1?5:工艺褐煤经破碎后,用烟道气干燥。干燥粉煤再在气流式预热器中预热。预热的粉煤与固体热载体相混合,达到干馏温度进行干馏。热解室中析出的油、煤气经除尘后冷凝分离,得到焦油、轻质油和煤气。装置系统中生成的多余的半焦从热解室排出,回收热量后作为电站燃料。装置能量(考虑电、蒸汽及产品净化能耗)效率为83-87%。干馏产品也用于其他方面,0-005mm的半焦细粉(代替工业炭黑作为橡胶制品及热塑性塑料的填充剂);0.05-0
9、25mm的炭粉,发热量达到2724MJ/kg,作为电站、高炉和其他炉子燃料。试验结果表明,用此燃料每吨生铁消耗的冶金焦可以降低20kg或更多;大于0.25mm的细粒半焦,用来净化电站和其他工厂的含油废水,以代替昂贵的吸附剂,试验表明,这种半焦在上述废水处理中是一种良好的吸附剂。煤气热值为20.95MJ/m3,作为能源、家用和化学原料。焦油分离得到燃料油(汽油、柴油)、筑路沥青、浸渍油、酚及同系物(包括酚、甲酚、二甲苯酚、邻苯二酚、间苯二酚、萘酚)、吡啶碱,还有一些芳香族碳氢化合物及其他物质。7、DG工艺DG工艺(也称煤固体热载体法快速热解技术)由大连理工大学开发。平庄工业性试验新法干馏流程见图
10、717994原煤g2681610f煤14煤气灰渣空气焦油烟气半焦心/图7平庄工业性试验新法干馏流程1煤槽;2干燥提升;3干煤槽;4混合器;5反应器;6加热提升管;7热焦粉槽;8流化燃烧炉;9旋风分离器;10洗气管;11气液分离器;12分离槽;13间冷器;14除焦油器;15脱硫箱;16空气鼓风机;17引风机;18煤气鼓风机原煤粉碎后进入干燥预热系统,用热烟气(约550弋)进行气流干燥预热并提升至干煤贮槽,烟气除尘后经引风机排入大气。干煤(约120C)经给料机加入到混合器,在此与来自热焦粉槽的粉焦(约800C)混合,然后进入反应器完成快速热解反应(550650C),析出热解气态产物。荒煤气经除尘去
11、洗气管,在气液分离器分离出水和焦油,经间冷器分离出轻汽油,煤气经鼓风机加压除焦油和脱硫后入煤气柜。由反应器出来的半焦部分经冷却后作为产品,剩余半焦(约600C)在加热提升管底部与来自流化燃烧炉的含氧烟气发生部分燃烧,半焦被加热至800850C后提升到热焦粉槽作为热载体循环。由热粉焦槽出来的热烟气去干燥提升管,原煤在干燥提升管完成干燥过程8、MRF工艺MRF工艺(多段回转炉温和气化工艺)由煤炭科学硏究总院北京煤化工研究分院开发。该工艺主体设备是3台串联的卧式回转炉,MRF工艺流程见图8图8MRF工艺流程1干燥炉;2热解炉;3熄焦炉;4加热炉;5除尘器;6引风机;7排料阀原料煤在干燥炉经直接干燥脱
12、出70%的水分;原料煤热解在外热式热解炉内进行,避免荒煤气被其他气体稀释,热解温度550750弋,热解得到的荒煤气经除尘冷却后回收煤气和焦油;热半焦经水力熄焦后排出。辅助工艺包括原料煤储备、焦油分离储存、煤气净化、半焦筛分及储存、锅炉房和质量检验等单元。热解加热炉可以单独或同时使用气体燃料和固体燃料。9、循环流化床煤分级转化多联产技术75t/h循环流化床煤分级转化多联产工业示范装置由浙江大学与淮南矿业集团合作建立。示范装置主要由2部分组成:流化床气化(热解)炉和循环流化床锅炉半焦燃烧发电系统75t/h循环流化床多联产装置工艺流程见图9。图975t/h循环流化床多联产装置工艺流程1锅炉;2分离器
13、;3热解炉;4激冷塔;5电捕焦油器;6间冷器;7二次电捕;8缓冲罐;9煤斗;10点火器;11汽包;12水封槽;13焦油池;14循环水池;15轻油池;16除尘器;17烟囱原料煤进入气化炉后与来自锅炉旋风分离器的高温循环灰混合,在600弋左右的温度下进行热解,产生的粗煤气焦油雾及细灰渣经气化炉旋风分离器除尘进入急冷塔和电捕焦油器,冷却捕集焦油和轻油后由煤气排送机送入缓冲罐,部分煤气送回气化炉作为流化介质,其余进入脱硫等设备净化后再利用。热解半焦和循环灰经返料机构进入锅炉燃烧,高温物料随高温烟气一起通过炉膛出口进入旋风分离器,分离后的烟气进入锅炉尾部烟道,先后经过加热器、再热器、省煤器及空气预热器等
14、受热面产生蒸汽用于供热和发电。分离下来的高温灰进入返料机构,部分高温灰进入气化炉,其余则直接送回锅炉炉膛。10、带式炉改性提质技术带式炉改性提质技术是北京柯林斯达科技发展有限公司开发的褐煤提质工艺。带式炉由炉体驱动系统输送系统和自动控制系统等4部分组成,配套系统为燃煤热风炉和产品冷却系统,带式炉改性提质工艺见图10。图10带式炉改性提质工艺1干燥段;2改性炭化段;3冷却段;4热风炉;5烟冷器原料煤由入炉端均匀分布在耐热金属材质的输送带上,在中性气氛下依次经过干燥段和改性(炭化)段,与热烟气(含氧量3%)穿层换热完成干燥脱水和改性(炭化)提质过程,最后进入冷却段被冷烟气(含氧量3%)冷却成为提质
15、煤,改性提质时所用热量来自燃煤热风炉,炭化提质热源来自自产煤气,并副产焦油,输送带速度可调,温度能够实现自动控制。11、GF-I型褐煤提质工艺GFI型褐煤提质工艺由北京国电富通科技发展有限责任公司开发。该工艺核心设备是采用外燃内热式的低温热解方炉,GF-I型褐煤提质工艺流程见图11。878IQ1917111415水蒸气启动煤图11GFI型褐煤提质工艺流程1煤斗;2预热段;3干燥段;4干馏段;5冷却段;6半焦;7除尘器;8双竖管;9间2LA冷器;10电捕;11酚水槽;12初焦油分离器;13焦油槽;14油分离器;15轻油槽;16最终油分离器;17煤气加压机;18燃烧器;19冷水塔煤斗内的原料煤利用
16、冷却段出来的热烟气进行初步预热后经插板门进入干燥段。干燥段设有4个燃烧器,燃烧所需煤气来自热解煤气,在该段煤中95%以上的水分被脱除,同时煤的温度被提高到150弋左右,干燥段烟气送入冷却段用于半焦冷却,干煤继续下行进入干馏(热解)段,热解段设有4个燃烧器,燃烧所需煤气同样来自热解煤气,热解反应温度约560弋。热解段产生的荒煤气经除尘后进入冷却净化系统回收焦油和煤气,最后煤气经由加压机抽出返送回提质炉供干燥段和热解段燃烧用。热解半焦下行进入冷却段,经来自干燥段的冷烟气冷却降至80弋以下由推焦机推入埋刮板机内汇集到输焦胶带运往储焦仓。12、神华模块化神华模块化固体热载体热解工艺由神华煤制油化工研究
17、院开发,神华模块化固体热载体热解工艺流程见图12。图12神华模块化固体热载体热解工艺流程1煤回转干燥器;2混料器;3热解器;4除尘器;5洗涤冷却器;6油水分离器;7提升机;8分料器;9半焦加热回转窑;10筛分;11鼓风机;12燃烧器;13引风机原料煤经回转干燥器干燥后与来自半焦加热回转炉的高温半焦混合,在移动床热解反应器内完成热解反应。固体基于固体载热褐煤热解技术由清华大学-天素投资节能减排联合研发中心开发,120万t/a褐煤深加工项目热解系统工艺流程见图13。IJiT图13120万t/a褐煤深加工项目热解系统工艺流程1干燥段;2存料槽;3一级干馏;4二级干馏;5半焦槽;6冷却器;7提升管;8
18、燃烧床;9热焦槽;10混合;11荒煤气净化;12补燃室;13热风炉;14鼓风机;15除尘器该系统采用固体热载体流化床快速干馏(热解)工艺,利用自产煤气作为流化介质,燃烧床内高温含灰半焦作为热载体。燃烧床内为贫氧状态,部分半焦燃烧提供系统运行所需要的热量,其余半焦升温后作为热载体。燃烧床生成的烟气(含可燃成分)进入补燃装置燃烬并副产蒸汽供园区使用,降温后的烟气作为干燥装置的热源。14、褐煤热溶催化新工艺自1998年起,顺鑫煤化工科技有限公司开始研究褐煤热溶催化新工艺,120kg/d小型连续试验装置工艺流程见图14。2956L调和汽油液化油k调和柴油卜m等低级酚轻油中油提质褐煤厂一褐煤催化剂一加掘
19、盘剂一一图14120kg/d小型连续试验装置工艺流程1备煤制浆;2一段预热器;3脱氧预处理反应器;4二段预热器;5催化热熔反应器;6常压塔;7外循环减压塔;8减压焦化器;9溶剂加氢反应器在热溶催化转化过程中,采用加氢蒽油作为反应的初始溶剂,通过一定次数的循环,溶剂达到稳定平衡,自身产生的转化油可以作为循环溶剂,并满足工艺要求。15、煤拔头-煤炭综合利用新工艺20世纪80年代中国科学院郭慕孙院士提出了煤拔头工艺,中国科学院过程工程研究所对煤拔头、煤炭综合利用新工艺进行了开发,亥项技术也称BT工艺,属于多联产范畴。煤拔头中试工艺系统由5部分组成:锅炉主机系统、快速加热快速分离系统、快速冷却系统、物
20、料输配系统和控制与测量系统。煤拔头中试工艺系统见图15。图15煤拔头中试工艺系统1循环流化床;2空气预热器;3快速热解下行床;4惯性分离装置;5急冷器;6沉降池;7空气冷却器;8轻质油槽;9罗茨鼓风机;10快速分离器;11热回料旋风分离器;12贮煤斗;13旋转卸料器;14煤气风机;15接灰器该工艺通过下行床与循环流化床的耦合实现煤粉从下行床的顶部加入,与来自提升管的循环热强烈混合并升温,在常压较低温度(550700。0无氢气无催化剂的条件下实现快速热解。生成的气相产品在下行管的底部通过快速分离器分离后,进入急冷器进行快速冷却,最终得到液体产品。16、优质煤产品生产装置及生产系统李柏荣公开了一种
21、优质煤产品生产装置及生产系统,该生产装置包括:外壳进料斗、出料斗、导热机构和排气机构。国邦清能采用连续干馏热解定位提质技术及成套设备(LCP)建成了100万t/a褐煤热解提质工程。优质煤产品生产装置见图16。10681052312.13图16优质煤产品生产装置1上部进料段;2中部进料段;3下部进料段;4上出料段;5下出料段;6多个导热介质导出部;7多个导热介质导入部;8多个导热管;9翅片;10中心排气通道;11环形排气通道;12排气端;13排气口;14上端排气口;15调节阀该装置在导热管之间的落料空间中设置翅片,起到翻料排气的作用,使气体能够及时排出,热量的传递效率得到一定程度的提高。李柏荣对
22、优质煤生产系统年处理100万t褐煤的过程进行了热量衡算,通过回收导热介质的热量以及生产过程中产生的气体等物质,整个过程的能耗得到一定程度的降低。17、蓄热式无热载体旋转床干馏新技术北京神雾环境能源科技集团股份有限公司通过集成已工业化的蓄热式旋转床和蓄热式辐射管燃烧器等多项专利技术,开发出蓄热式无热载体旋转床干馏新技术。煤料经干燥器干燥后进入煤仓,通过装料装置在干馏炉内完成布料。在干馏炉的旋转作用下煤料依次经过预热区、加热区、均热区和冷却区。低温干馏所得半焦在气封条件下出炉,进入干熄焦器进行余热回收,回收的热量用于煤料的预干燥,冷却后的半焦输入焦仓;干馏气进入煤气净化系统,分离出煤气焦油等。图1
23、7北京神雾热解工艺主装置图18、CCTI工艺技术发明人LarryHunt美国)美国清洁煤技术公司CCTI)已与国内数家单位接触并推进该项技术的应用。多段热解室见图18。12345热解室;6多段热解室间开闭装置干燥后的原料煤在惰性气氛下经一段热解室(温度204399。0、二段热解室(温度482593。0、三段热解室(温度704843C)和四段热解室(温度10931316。0得到提质煤,提质煤在五段热解室的低温干燥惰性气体环境中降温至120C。热解炉装置通常与水平面呈515夹角,昔助原料煤自身重力在热解室内移动。19、LCC工艺LCC工艺由大唐华银电力股份有限公司和中国五环工程有限公司联合开发,主
24、要过程分为3步:干燥、轻度热解和精制LCC。技术工艺流程见图19。1热解热风炉;2干燥热风炉;3烟气脱硫;4干燥循环风机;5干燥旋风除尘器;6热解循环风机;7干燥炉;8热解炉;9激冷盘;10PCT静电捕集器;11热解旋风除尘器;12激冷塔;13精制塔;14PCT冷却器;15激冷塔循环泵原料煤在干燥炉内被来自干燥热风炉的热气流加热脱除水分。在热解炉内,来自热解热风炉的热循环气流将干燥煤加热,煤发生轻度热解反应析出热解气态产物。在激冷盘中引入工艺水迅速终止热解反应,固体物料输送至精制塔,预冷却后与增湿空气发生氧化反应和水合反应得到固体产品PMC(ProcessMiddleCoke),从热解炉出来的
25、气态产物经旋风除尘后进入激冷塔,塔顶出来的不凝气体进入电除雾器,气体中夹带的PCT(ProcessCoalTar)被捕集下来,并回流至激冷塔。冷凝下来的PCT经换热器冷却后,大部分返回激冷塔,剩余部分为初步的PCT产品。从PCT静电捕集器出来的不凝气一部分作为热解炉的循环气体,剩余部分作为一次燃料。干燥炉出来的烟气经旋风除尘后大部分循环,小部分经脱硫后排放。20、外热式外热式回转炉技术广泛用于冶金、氟化工等许多领域,应用于煤炭干馏热解装置的主要技术的主要优势包括:1)原料的适用范围广:根据产品最终用途,外热式回转炉可以处理40mm以下的原煤,包括8mm以下末煤。2)焦油产率高、质量好,所产焦油
26、轻质组分高,质量优于传统内热式炉所产低温焦油,由于加热终温及温升速度可控性好,焦油产率比内热式高1015%。3)工艺装置操作灵活、弹性大,可根据不同的市场要求即时调整工艺参数改变产品品质。4)煤气纯净、热值高:由于采用外热式工艺,煤气未混入惰性气体,提高了煤气的热值,且成分稳定,适宜作为工业和民用燃料。5)半焦水分低:由于采用连续干法熄焦,可将产品水分控制在“零”。提高了半焦的质量,节约能源,减少了有害气体及工业污水的生成,减少了相应的治理装置及费用。6)装置产能大:单台套装置可以实现50-100万吨/年以上。外热式回转炉技术广泛用于冶金、氟化工等许多领域,本身技术成熟,在煤干馏领域的应用也已
27、经取得了较大进展,主要包括陕煤天元20万吨/年中试装置、三瑞实业450kg/h的外热式回转炉低温干馏工艺试验系统。图21现场装置图四、低阶煤热解技术的工业化应用及技术瓶颈截至目前,国内的高校科研院所大型企业集团和工程公司一直致力于推进低阶煤热解提质技术的工业化进程,低阶煤热解提质技术工业化现状见表1,热解技术分类见表2,热解单元传热原理见表3。表1国内低阶煤热解提质技术工业化现狀序号技术典型丁厂厂址煤种粒度Cwi规模/万I1EK;工艺陕煤化神木富油陕两神木神木长焰煤062x602MRF工艺不详内蒙古海拉尔内蒙古褐煤63023循环流化床煤分级转化爭联产技术淮南矿业新庄孜电厂室徽淮闽淮伺烟煤075
28、(t/h)斗带武炉改性提质技术蒙元煤炭公司内蒙古锡林洽特内蒙古褐煤325305GF-1型褐煤提J质工艺錫林浩特国能公司内蒙古锡林浩特内蒙古褐煤6-120506神华模块化固体热载体热解工艺神华集团内蒙古鄂尔多斯内蒙古褐煤()306(XX)(t/a7固体我热褐煤赠解技术曲靖众一化工公司云闹曲靖云南揭煤U-10120S碣煤热港催化新工艺锡盟创源煤化公司内蒙占锡林郭勒盟内蒙占碣煤0.074-0.175S779煤拔头煤炭综合利用新工艺汗科院过程所河北闻坊低挥发分次烟煤1ltJ(t/rl)10JIT技术国郴淸能公司内蒙古霍林郭勒内蒙古褐煤不详10011蓄趣式无热載体旋转床干僧新技术北京神雾集团公司北京福煤
29、长焰煤10-10()312CCTI工艺中蒙国际投资金司内蒙古乌兰沦特内蒙古褐煤12002反应速率慢速中速快速闪热解1O63加热方式内热式外热式內外并热4热裁体固体热載体气休热我体固-气热戟体5反应气氛隔绝空气氮气氢气水蒸气6反应压力常压加压表3热解单元传热原理序号技术传热形式热戦体1DG工艺內热式执半隹Jibi1JkVT2M11F工艺外热式热烟气3爲环流化尿煤分级转化爹联产技术内热式高温灰4带式炉改性提质技术内热式热烟气5(:F-1型福煤提质工艺内热式热烟气6神华模块优固体热戦体热解工艺内热式执半毎jiki1/m7固体賊热褐煤热解技术内热式含灰半焦&陽煤热落催化新工艺不详不详9煤拔头煤炭综合利
30、用新工艺内热式热灰10LCP技术外热式热气体11蓄热式无热我休碇转床干谓新技术外热式热烟气12CCTI匸艺外热式热烟气13LCCT艺内热式热烟气低阶煤热解技术根据热载体的不同,主要分为气体热载体技术和固体热载体技术。现阶段无论哪种技术在解决低阶煤分级分质利用的同时都或多或少的存在一些问题。一)气体热载体热解技术该类技术采用高温热烟气或惰性气体作为干燥介质。代表技术有带式炉热解工艺、立式三段炉热解工艺、LCC转底炉热解工艺。主要技术应用情况如下。1、立式三段炉工艺技术立式炉又叫国富炉或三江炉,是将传统的一段立式炉分为干燥段和干馏段的改进炉型,是国内较为成熟的工艺。国能公司在锡林浩特建设的单套50
31、万t/a立式三段炉装置已经投入生产。从项目运行情况来看,该工艺路线生产工艺简单易操作,运行相对安全。半焦产品质量差,只能作为动力煤供电厂使用,且无法回收挥发分中的焦油和干馏煤气,项目经济性较差,能源利用效率低,环境污染严重。主要存在问题有:干燥段产生水蒸气直接排放,无法回收利用;废烟气直接排放,湿法熄焦产生大量煤泥水。环境污染严重;煤气中混入氮气含量达50,有效气体提取能耗较高。2、LCC热解工艺技术该技术是湖南华银能源技术公司引进美国LFC技术基础上自行研发的工艺。该工艺以生产半焦和低温焦油为目的,工艺路线简洁。参数可调,产品可实现动态调节:工艺采用低氧热烟气为热载体,炉内粉尘含量小,生产安
32、全性高;产品半焦经过钝化处理,长时间堆放不会自燃;装置放大较容易。具备单炉百万吨级放大潜力。目前,国内已经建成大唐华银30万t/a褐煤热解项目,并且正在建设神华呼伦贝尔150万t/a褐煤热解项目。大唐项目投产试车情况表明该技术是可行的,但存在一定的优化空间:褐煤破碎率高,全系统出尘量10,导致焦油产品中固性物含量高,过滤较困难;粉煤回收后干燥成型难度大,甚至加入粘结剂后也不易脱模;采用湿熄焦处理工艺,全厂耗水量较大,实际运行中吨煤水耗达06t,产生的煤泥水难以处理;热效率低,工艺热半焦显热未回收利用,需补充1/3的外热;半焦粉化率高,影响其市场价格。3、带式炉热解技术该技术是北京柯林斯达公司在
33、改性提质带式干燥炉基础上研发出来的,主要将原先单一温度的炉体分为干燥、热解提质、冷却三部分。干燥温度300C热解温度500600C。该技术的优点是安全性高,干燥、热解所用热烟气含氧量很低;半焦采用干法熄焦,不产生工业废水;热风炉采用流化床石灰石脱硫技术,烟气达标排放;提质效率较高,热解提质产生的半焦和低温焦油快速完成。蒙元煤炭有限公司利用该技术在锡林浩特建设了30万t/a褐煤提质项目,项目总投资3亿元,分三期建设。一期工程已于2010年底投产运行。从运行情况来看,褐煤经提质后发热量由原来的14.7215.26MJ/kg(35203650kcal/kg)提高到21.33MJ/kg(5100kca
34、l/kg),水分由原来的34%下降到10%左右。该技术的缺点主要有:对入炉煤限制较为严格,只能用1530mm的块煤作为原料;部分小颗粒原料掉落到装置底部,出现过烧情况,存在一定安全隐患;干燥与热解过程没有完全分开,造成一定热量损失等。总体来看:三段炉能耗较高,热效率较低,环境污染严重,废水处理难度大,不具有推广前景;LCC工艺具备一定可行性,但应针对项目运行中暴露的问题进行改进,未来应密切关注大唐华银、神华呼伦贝尔项目的进展情况;带式炉工艺能效较高,设备放大容易。环境污染小,应尽快进行大型工业化示范,以取得项目的运行数据。固体热载体热解技术固体热载体技术以生产干馏煤气和低温焦油为主要产品,充分
35、利用固体半焦或热灰中的显热,国内以大连理工大学研发的固体半焦热载体技术和浙江大学研发的高温热灰热、电、气、油多联产技术为代表。主要技术应用情况如下。1、DG固体热载体热解技术DG技术是由大连理工大学自主研发的。该技术采用常压操作,主要由煤干燥、提升、半焦流化燃烧及煤焦混合、煤干馏、焦油及煤气回收系统等部分组成。该技术的优点是热效率高,所得产品中焦油产率较高,热解煤气发热量在16.73MJ(4000kcal)以上,是优质的民用煤气和工业燃气。陕西神木富油公司利用该技术建设了12万t/a中低温煤焦油综合利用项目,其中煤热解装置60万t/a。该装置仅用于长焰煤热解。从投产运行情况来看,主要存在气固分
36、离设备较多、均匀混合耗时较长、混合不均匀、排渣受温度影响较大以及粉尘带出量过大等问题。目前该装置处于停产调试状态。国内多家公司拟采用该技术建设褐煤提质项目。2、循环流化床热电气多联产技术该技术由富熙能源工程技术公司和浙江大学热能工程研究所共同研发,以循环流化床锅炉的高温热灰为热载体,利用煤不同组分及转化特性,实现煤热解、燃烧分级转化,提取煤气、焦油,剩余半焦作为锅炉燃料燃烧发电。目前已经建设的项目有:国电集团云南小龙潭电厂2x300MW褐煤循环流化床热一电一气多联产改造和安徽淮南12MW热一电一气焦油多联产示范项目。该技术的优点是在一套系统中实现了热、电、油、气的联合生产,提高了褐煤的综合利用能效及经济效益。但是,该工艺实质上仍为内压流化床热解技
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