分質(zhì)利用引領(lǐng)煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化二○一八年2典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹TableofContents目錄1分質(zhì)利用大勢(shì)所趨3產(chǎn)業(yè)鏈配套技術(shù)一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨2016年我國(guó)能源消費(fèi)總量約為43.6億噸標(biāo)煤，約60%用作燃料，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)仍不會(huì)改變一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨簡(jiǎn)單粗放的應(yīng)用方式，使煤炭由“功臣”變“罪人”在我國(guó)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展以及能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)過(guò)程中，煤炭的清潔高效利用至關(guān)重要；2030年乃至2050年，大幅度CO2減排還要靠煤炭的清潔高效利用。如何實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔高效利用？一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨煉焦煤焦炭高溫焦化電石爐電石乙炔化工焦?fàn)t氣加工焦油加工甲醇合成氨合成副產(chǎn)焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)高溫焦油合成氨化肥甲醇碳一化工凈化鋼鐵工業(yè)煤氣化甲醇甲醇制烯烴甲醇制汽油甲醇制芳烴烯烴下游芳烴下游汽油羰基化/加氫甲烷化IGCC發(fā)電間接液化乙二醇聚酯合成天然氣SNG電力油品（柴油為主）原煤原煤直接液化凈化接軌石油天然氣化工接軌能源傳統(tǒng)煤化工現(xiàn)代煤化工拓寬煤炭轉(zhuǎn)化利用的廣度一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨6過(guò)度拆分，未能利用煤炭獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品附加值不高；產(chǎn)生大量無(wú)用的CO2和H2O，系統(tǒng)能效低。芳烴、氫化芳環(huán)脂鍵、醚鍵小分子氫氣一氧化碳水二氧化碳水二氧化碳燃燒氣化一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨低階煤煤巖組分中凝膠化組分相對(duì)較高工業(yè)分析組成中揮發(fā)分較高有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈較多有機(jī)質(zhì)元素組成中氫氧含量較高低階煤結(jié)構(gòu)和加熱特性，決定了可以通過(guò)低能耗、低物耗的中低溫?zé)峤夥绞綄⑵浞仲|(zhì)轉(zhuǎn)化為氣（煤氣）、液（煤焦油）、固（半焦）三種能源狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)煤氣、煤焦油、半焦進(jìn)一步分質(zhì)轉(zhuǎn)化，即可獲得油、氣、電及潔凈散燒燃料等清潔高效能源及高附加值化產(chǎn)品。

低階煤分質(zhì)利用是按照科學(xué)高效利用的原則，轉(zhuǎn)變煤炭傳統(tǒng)利用方式，將低階煤通過(guò)以熱解為核心的分質(zhì)轉(zhuǎn)化和物質(zhì)、能量的梯級(jí)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保地實(shí)現(xiàn)油、氣、化、電、熱的高效多聯(lián)產(chǎn)，從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和資源、環(huán)境和諧發(fā)展的煤炭高效清潔轉(zhuǎn)化利用方式。一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨低階煤轉(zhuǎn)化為潔凈半焦，可用作清潔的化工原料或燃料；50%以上的揮發(fā)分轉(zhuǎn)化為煤焦油和煤氣，可作為油品、化工原料污染物可集中處理，煤中NO、S及多環(huán)芳烴（PAHs）得到有效脫除熱解實(shí)現(xiàn)低階煤的清潔化和高附加值81%揮發(fā)分60%硫28%氮95%多環(huán)芳烴脫出低揮發(fā)分低硫低氮低其他污染一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨干燥熱解合成氣化工制氫提取LNG焦油加氫發(fā)電成型氣化活化低階煤合成氨甲醇等LNG柴油石腦油燃料油電能合成氣活性炭、活性焦型焦、無(wú)煙燃料等合成氨甲醇天然氣高爐噴吹料鐵合金還原劑燒結(jié)焦粉煤炭分質(zhì)利用提升煤炭轉(zhuǎn)化利用的深度一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨分質(zhì)利用上升為國(guó)家戰(zhàn)略習(xí)近平：中國(guó)的基礎(chǔ)能源還是煤炭，要用好煤炭；我國(guó)能源清潔化和能源自主化都要打好煤炭這張牌，要研究透煤炭的清潔高效利用，確保能源安全“十三五”規(guī)劃綱要，100個(gè)重大工程第8項(xiàng)《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃》（2014-2020年），促進(jìn)煤炭分級(jí)分質(zhì)利用《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃（2015-2020年）》，開(kāi)展、加大民用散煤清潔化國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局，煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化列入《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030）》“重點(diǎn)研究大型煤炭熱解技術(shù)”《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》：研究清潔高效的低階煤熱解技術(shù)，開(kāi)展百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化示范，開(kāi)展油、氣、化、電多聯(lián)產(chǎn)的千萬(wàn)噸級(jí)低階煤分質(zhì)利用工業(yè)化示范。一、分質(zhì)利用大勢(shì)所趨市場(chǎng)廣闊低階煤揮發(fā)分高，通常較難應(yīng)用于焦化，卻是中低溫?zé)峤獾膬?yōu)質(zhì)原料熱解處理后，低階煤提質(zhì)、潔凈，可以提高運(yùn)力及設(shè)備的使用效率低階煤在我國(guó)分布廣泛，占煤炭資源總量的55%以上，市場(chǎng)前景廣闊二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹12清潔化高附加值化商品化熱解技術(shù)發(fā)展方向?qū)掃m應(yīng)性高能效零排放模塊化熱解+產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟加氫、催化干熄焦工業(yè)化快速同質(zhì)吸收智能化發(fā)電冶金氣化散燒……工業(yè)化是熱解技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，乃至煤炭分質(zhì)利用技術(shù)得以落地推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)（SM-SP）工藝特點(diǎn)：雙循環(huán)氣流床反應(yīng)器進(jìn)行粉煤快速熱解，實(shí)現(xiàn)秒級(jí)反應(yīng)時(shí)間，并通過(guò)氣固熱載體技術(shù)保障固體的充分混合接觸，實(shí)現(xiàn)粉煤完全熱解工藝流程：磨煤干燥、粉煤進(jìn)料、反應(yīng)及燒炭單元、分餾單元和粉焦冷卻單元原煤粒徑：＜100μm反應(yīng)溫度：550～600℃固體熱載體工藝：半焦及循環(huán)煤氣為熱載體二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)（SM-SP）工藝特點(diǎn)：

以自產(chǎn)半焦與煤氣雙循環(huán)作為熱解的氣固熱載體，利用固體熱載體的高熱容與氣體熱載體的快速傳熱的雙重優(yōu)勢(shì)，有效強(qiáng)化了煤熱解過(guò)程的傳熱傳質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了低階粉煤的快速高效熱解。煤種適應(yīng)性強(qiáng)、熱解強(qiáng)度大（單套裝置產(chǎn)能可達(dá)200萬(wàn)噸/年以上），焦油收率高（大于葛金焦油收率150%）、系統(tǒng)彈性大、操作靈活、響應(yīng)快速。以自產(chǎn)煤氣作為循環(huán)載體，通過(guò)壓差智能化控制分離系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高溫油、氣、焦的高效在線分離，確保全系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為解決制約熱解技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用的瓶頸難題提供了可行方案。原料煤粒徑：＜100μm反應(yīng)溫度：550～600℃二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)（SM-SP）二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)（SM-SP）現(xiàn)場(chǎng)考核標(biāo)定結(jié)果表明：該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，工藝流程主裝置及自動(dòng)控制先進(jìn)合理；裝置運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高，操作靈活。2016年09月11日，氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技成果鑒定，并評(píng)價(jià)為“該技術(shù)創(chuàng)新性強(qiáng)，總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。能源轉(zhuǎn)換效率：80.97%單位原料煤綜合能耗：181.02kgce/t原料煤產(chǎn)品產(chǎn)率：焦油產(chǎn)率17.11%（同基準(zhǔn)葛金焦油收率的155.5%），半焦產(chǎn)率45.24%，有效煤氣產(chǎn)率4.24%。運(yùn)行負(fù)荷率：100%噸原料煤“三廢”排放情況：廢水79.6kg/t，煙氣1.72t/t二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解技術(shù)（SM-SP）已完成120萬(wàn)噸/年粉煤熱解工藝包的編制，工業(yè)示范項(xiàng)目正在建設(shè)。1）裝置原料本裝置原料為長(zhǎng)焰煤。2）裝置產(chǎn)品裝置的主要產(chǎn)品為焦油、輕油、粉焦和煤氣。3）裝置規(guī)模裝置公稱規(guī)模：120×104t/a，原煤進(jìn)料量為170t/h，操作彈性為60~110%。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹煤氣熱載體多段分層熱解成套工業(yè)化技術(shù)（SM-GF）該技術(shù)采用煤氣熱載體多段分層熱解，解決了30mm以下混煤熱解工業(yè)化、油塵氣分離、單套裝置規(guī)模小等行業(yè)難題，建成了50萬(wàn)噸/年工業(yè)示范裝置，實(shí)現(xiàn)了安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行；采用自產(chǎn)熱解煤氣作為熱載體，通過(guò)分段多層結(jié)構(gòu)、均勻傳質(zhì)傳熱、惰性煙氣循環(huán)干法熄焦與熱量回收再利用等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了能量的高效合理利用，系統(tǒng)的能源利用效率可達(dá)91.9%。分段多層布料形成了移動(dòng)式顆粒床層，含塵熱解煤氣在設(shè)計(jì)流速下穿過(guò)煤層，實(shí)現(xiàn)了氣體的高效自除塵；同時(shí)結(jié)合開(kāi)發(fā)的高效旋風(fēng)除塵技術(shù)，解決了熱解過(guò)程中的氣固分離難題。蓄熱式煤氣加熱技術(shù)，提高煤氣品質(zhì)（有效組分達(dá)84.4%）的同時(shí)還可以提高焦油收率（格金值的87.2%）。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹煤氣熱載體多段分層熱解成套工業(yè)化技術(shù)（SM-GF）2008~2013核心設(shè)備開(kāi)發(fā)50萬(wàn)噸/年褐煤熱解生產(chǎn)線的建設(shè)與調(diào)試完成技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范裝置的設(shè)計(jì)完成50萬(wàn)噸/年示范裝置主體建設(shè)開(kāi)始第一階段調(diào)試混煤熱解技術(shù)與裝備開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)煤氣熱載體分段多層煤熱解技術(shù)和核心裝置完成加熱爐系統(tǒng)施工完成系統(tǒng)調(diào)試，連續(xù)運(yùn)行106天2014~20152015~20172017~20182018.6.26~6.28完成現(xiàn)場(chǎng)72小時(shí)標(biāo)定通過(guò)科技成果鑒定二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹煤氣熱載體多段分層熱解成套工業(yè)化技術(shù)（SM-GF）2018年6月26日至29日進(jìn)行了72小時(shí)標(biāo)定，標(biāo)定前，工業(yè)示范裝置在以煤氣為熱載體工藝條件下連續(xù)運(yùn)行91天，期間裝置運(yùn)行平穩(wěn)，日處理原煤1580~1800t，負(fù)荷穩(wěn)定在95~108%。標(biāo)定期間，產(chǎn)品產(chǎn)率穩(wěn)定，日均半焦產(chǎn)率64.2~66.8%，焦油收率為格金值的85.1~89.3%，噸煤產(chǎn)氣量160~180Nm3。產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，半焦水分1.4~1.9%，揮發(fā)分6.8~7.8%；焦油密度1.031~1.040g/cm3，輕質(zhì)組分75~82%，機(jī)械雜質(zhì)2%以下；煤氣有效氣組分82.1~90.5%，其中H2為35~42%，CH4為25~30%。2018年07月31日，煤氣熱載體多段分層熱解成套工業(yè)化技術(shù)通過(guò)中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技成果鑒定，并評(píng)價(jià)為“該技術(shù)綜合性能和指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平”。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹煤氣熱載體多段分層熱解成套工業(yè)化技術(shù)（SM-GF）SM-GF技術(shù)以揮發(fā)分高、灰分低、化學(xué)反應(yīng)性好的榆林地區(qū)低階煤為試驗(yàn)原料，具有能量利用效率高、產(chǎn)品收率高、品質(zhì)好、經(jīng)濟(jì)效益顯著等突出優(yōu)點(diǎn)，在低階煤分質(zhì)利用領(lǐng)域具有良好的推廣應(yīng)用前景。下一步將總結(jié)50萬(wàn)噸/年煤氣熱載體分段多層低階煤熱解工業(yè)示范裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)展加熱爐燃燒方式優(yōu)化、催化熱解技術(shù)研究等工作，提升經(jīng)濟(jì)性，并積極建設(shè)百萬(wàn)噸級(jí)的煤氣熱載體分段多層低階煤熱解工業(yè)示范項(xiàng)目，推動(dòng)我國(guó)煤炭分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹輸送床粉煤快速熱解技術(shù)工藝特點(diǎn)：（1）采用懸浮正壓熱解技術(shù)，反應(yīng)速度快，固氣比高，熱解強(qiáng)度大，控制靈活，易于放大。（2）氣體熱載體氣速高，200目的煤粉原料熱解過(guò)程快速均勻、返混量小，產(chǎn)品品質(zhì)均勻，易于調(diào)控。（3）熱半焦進(jìn)行懸浮急冷干法熄焦系統(tǒng)，充分回用半焦顯熱并將熱半焦冷卻至80℃，無(wú)需進(jìn)一步冷卻鈍化，環(huán)保與節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯。（4）熱解焦油根據(jù)焦油組成特性實(shí)行梯級(jí)分質(zhì)回收，提高了焦油收率，同時(shí)降低焦油后續(xù)加工的難度。（5）對(duì)熱解氣中的粉塵，尤其是超細(xì)粉塵進(jìn)行深度分離，有效降低進(jìn)入下游工段熱解氣中的塵含量，進(jìn)而保證焦油回收工段的穩(wěn)定運(yùn)行，從而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（6）以粉煤為原料，發(fā)展空間廣大，同時(shí)系統(tǒng)易于引入催化劑，易于改變熱解氣氛，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的處理規(guī)模與產(chǎn)品品質(zhì)。二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹輸送床粉煤快速熱解技術(shù)2012年，實(shí)驗(yàn)室研究2013-2014年，千噸級(jí)中試試驗(yàn)2012-2013年，50kg/h小試2015-2017年，萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)化試驗(yàn)二、典型熱解工業(yè)化成套技術(shù)介紹輸送床粉煤快速熱解技術(shù)2016年12月一次投料試車成功，打通工藝流程，運(yùn)行90小時(shí)2017年11月至12月，累計(jì)運(yùn)行1049小時(shí)試驗(yàn)實(shí)測(cè)半焦收率65~70%，焦油收率11~13%正在進(jìn)行60萬(wàn)噸/年工業(yè)示范工藝包編制與可行性研究三、產(chǎn)業(yè)鏈配套技術(shù)進(jìn)展Step1熱解分質(zhì)Step2產(chǎn)物增值半焦煤氣焦油熱解碳一化工合成氣化工電力冶金環(huán)保技術(shù)油品加工功能材料系統(tǒng)耦合工業(yè)示范技術(shù)升級(jí)環(huán)保技術(shù)三、產(chǎn)業(yè)鏈配套技術(shù)配套技術(shù)進(jìn)展--半焦利用燃燒冶金氣化電站煤粉鍋爐循環(huán)流化床鍋爐工業(yè)鍋爐民用散燒燒結(jié)原料高爐噴吹濕法氣化干法氣化完成1MW平臺(tái)試燒，制粉及燃燒系統(tǒng)做出一定改進(jìn)后可用完成3MW平臺(tái)試燒，可直接燃燒完成7MW平臺(tái)試燒，開(kāi)發(fā)新型半焦專用燃燒器后可用散燒與成型燃燒同步開(kāi)展，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)可控，產(chǎn)品試用階段已完成實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)，完成初步工業(yè)試驗(yàn)，大規(guī)模長(zhǎng)周期工業(yè)試驗(yàn)籌備中；完成氣化性能實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)，制漿及氣化效果良好，正在籌備工業(yè)試驗(yàn)?zāi)壳斑€沒(méi)有可以大規(guī)模消耗粉焦的專業(yè)領(lǐng)域，需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)為粉焦發(fā)掘潛在的利用途徑。主要的制約因素有：1、大量、穩(wěn)定的半焦供應(yīng)；2、半焦價(jià)格；3、用戶使用習(xí)慣；4、政策環(huán)境。三、產(chǎn)業(yè)鏈配套技術(shù)配套技術(shù)進(jìn)展—焦油利用特種油品燃料油材料化學(xué)品煤焦油加氫尾油制環(huán)保型特種油品技術(shù)研發(fā)中針狀焦、碳纖維、炭黑國(guó)外技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)國(guó)內(nèi)技術(shù)開(kāi)發(fā)中煤焦油加氫制芳烴化學(xué)品提取特有化學(xué)品完成小試，準(zhǔn)備進(jìn)行中試放大煤焦油輕質(zhì)化已實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，新技術(shù)同步研發(fā)中三、產(chǎn)業(yè)鏈配套技術(shù)配套技術(shù)進(jìn)展—熱解氣利用ABC燃燒分離提取化工原料電廠