煤的多联产技术

煤的多联产技术

所谓“多联产”，煤多联产技术是指以煤为原料，集成煤热解焦化、燃烧发电、气化与化工合成、废弃物处理与污染控制单元工艺，以生产洁净燃料、化学品、电力、热力、制冷等多种产品为目标，通过多种工艺的耦合与联产，实现保护生态环境，合理利用资源，减少工程投资，降低单位生产成本，提高过程效率与经济效益的单元工艺优化组合与产品方案灵活可调的“资源-化工-能源-环境”一体化的煤转化技术集成系统，故有时也自称为煤多联产系统。

以煤热解燃烧为核心的多联产系统以为热解的多联产技术正是针对煤中活性组分和惰性组分在化学性质上的差异，分阶段实施煤的热解和燃烧的分级转化利用。以煤热解燃烧为核心的多联产系统用热载体提供煤热解所需的热量，通过热解可以得到工业用气或民用燃料气，并通过焦油分离、精制获得苯、萘、酚、蒽、菲等多种芳烃化合物，半焦直接燃烧生产蒸汽用于供热或发电。目前大多数以煤热解为基础的多联产技术主要包括热解、燃烧和热电生产单元技术的集成，可以为城镇提供煤气，蒸汽和电力，也有在以上联产基础上利用热解气进一步合成甲醇等下游化学品。总体上讲，以煤热解的多联产系统可表示为图所示。

以煤部分气化为核心的多联产技术，主要是将煤在气化炉内进行部分气化产生煤气，没有被气化的半焦进入锅炉燃烧产生蒸汽以发电、供热。部分气化产生的煤气视成分不同分别用于不同用途。如空气气化产生的煤气由于氮气含量高、热值较低而用于燃气-蒸汽联合循环发电。而氧气气化产生的合成气一般可以直接作为燃料气供应，如民用燃气、生产工艺燃气和燃气-蒸汽联合循环发电等，也可经过转化生产各种丰富的化学产品，如甲醇、二甲醚及乙二醇等。另外，在热、电、气多联产系统中，还可获得其它副产品，如硫磺及CO2等其它产品，煤灰渣中可提取钒等贵重原料，或可作为建筑原料。经过多年的发展，目前在国外主要有气化燃烧技术与联合循环发电相结合的先进燃煤发电技术。以煤部分气化为基础的先进燃煤发电技术的主要代表有美国FosterWheeler公司开发的第二代增压循环流化床联合循环（APFBC）和英国Babcock公司开发的空气气化循环（ABGC）。近年来，日本通过引进国外技术和自行开发研究的结合，设计出了第二代增压流化床联合循环（APFBC）和增压内部循环流化床联合循环（PICFG）。以煤部分气化为核心的多联产技术以煤完全气化为基础的多联产技术

煤完全气化为核心的多联产系统主要由气化单元、煤气净化与变换单元、化工合成单元和热电生产单组成。以煤完全气化为基础的热电气多联产技术就是将煤在一个工艺过程——气化单元内完全转化，将固相炭燃料完全转化为合成气，合成气可以用于燃料、化工原料、联合循环发电及供热制冷等，实现以煤为主要原料，联产多种高品质产品，如电力、清洁气体、液体燃料、化工产品以及为工业服务的热力。例如：美国能源部提出Vision21（展望21）能源系统，其基本思想是以煤气化为龙头，利用所得的合成气，一方面用以制氢供燃料电池汽车用；另一方面通过高温固体氧化物燃料电池和燃气轮机组成的联合循环转换成电能，能源利用效率可达50%～60%。其系统特点是排放少，经济性比现代煤粉炉高10%

浙江大学是国内较早开发以煤热解气化为核心的煤分级转化综合利用的研究单位之一。早在1981年就提出了循环流化床煤热解气化热、电、气多联产综合利用方案，自行设计并建造的1MW煤热解气化燃烧分级转化试验装置上进行了部分气化燃烧验，并在上面对不同的煤种和不同运行参数进行了大量试验，证实了技术上和工艺上的可行性，于1995年获得国家发明专利。利用该技术开发了12MW及300MW循环流化床多联产装置，下图为该多联产技术的基本工艺流程图。12MW热电气焦油多联产系统典型运行特性见表1，气化炉运行温度为580℃时，煤气及焦油的产率分为1.1m3/h及10%。循环流化床锅炉和流化床气化炉联运时，锅炉气化炉能够稳定协调地运行，通过调整进入气化炉高温灰热载体，可方便地调整气化炉温度。

循环流化床多联产系统生产的典型煤气成分见表2。由表2可知，H2及CH4含量高，两者之和达到近70%，N2及CO含量较低，其典型低热值达24MJ/