我国煤热解多联产技术的发展概况
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇我国煤热解多联产技术的发展概况范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：
目前煤热解多联产已成为一项提高煤炭资源综合利用率的高新技术，是未来洁净煤主要的发展方向.以煤热解为核心的多联产工艺已成为我国煤炭利用的主要途径，通过煤热解多联产技术可有效地将煤炭化工和电力工业结合起来，不仅解决了煤炭利用率低下、化工产品制造成本高等问题，而且对我国的环境保护有着重要影响.介绍了国内外煤热解多联产工艺的研究状况，并对国内几种典型的煤热解多联产工艺进行了评述，总结了当前煤热解多联产工艺的优缺点和主要发展方向.
关键词：
煤热解； 多联产； 洁净煤
中图分类号：TQ 523.2 文献标志码
：A
Development of the poly-generation technology based on
coal pyrolysis in China
HU Yuan， FENG Li-bin
（Faculty of Energy and Metallurgical Engineering， Kunming University of Science
and Technology， Kunming 650093， China）
Abstract：
The poly-generation based on coal pyrolysis has become an innovative technology which helps to utilize coal in a clean and highly efficient way and is also the main direction of future development of clean coal utilization.This technology has also become one of the main ways for coal utilization in China.By the poly-generation technology based on coal pyrolysis，the coal chemical industry and the electric power industry can jointly solve the problems in current coal utilization，such as low utilization rate of coal，high production costs of chemical products，and emissions of pollutants.In this paper，the state of the research efforts on the poly-generation technology based on coal pyrolysis at home and abroad was introduced，and typical domestic technologies were compared and discussed.A summing up of the advantages and disadvantages of the poly-generation technology based on coal pyrolysis was made and the main development direction of the technology was discussed.
Key words：
coal pyrolysis； coal poly-generation； clean coal technology
目前，我国面临着非常艰巨的节能减排任务，其中煤炭产业的责任尤为艰巨，煤直接燃烧带来的环境问题至今无有效根治的方法[1].因此，如何大力发展煤炭的洁净利用是需要面对的重要问题.以煤热解为基础的多联产技术则可通过煤炭气化，产生工业燃料、民用煤气、化工产品、氢气等产品，这种高效洁净的煤炭转化方式既可降低煤直接燃烧产生的环境污染，又可充分利用煤炭中具有经济价值的元素成分[2-4].这样既能满足环境要求、市场的需求以及应对我国能源供应紧张问题，又符合国家提出的节能减排方针和可持续发展的政策[5].
根据反应气化炉装置和采用的热载体性质不同，煤热解多联产工艺技术可分为流化床、移动床、熔融床、气化床等工艺[6].国内外学者对此进行了大量的研究，而且大部分已进行了工业性试验.国外具有代表性的工艺有美国的Garrett工艺[7]、Toscoal工艺[8-9]、德国的鲁奇和鲁尔公司开发的LR工艺[10].本文就国内几种典型的以煤热解为基础的多联产工艺进行介绍和评述.
1 国内典型的煤热解多联产工艺
1.1 大连理工大学DG工艺
我国起步较早的煤热解工艺是大连理工大学开发的新法干馏DG工艺[11]，其流程示意图如图1所示.该工艺主要装置有煤处理系统、干馏系统、固体热载体提升和回收系统.它以热解产生的半焦作为热载体，将热载体与原料煤在混合器里混合，发生低温快速干馏反应；产生的气体经分离后作为煤气；一部分半焦进入半焦提升管下部燃烧，一部分回收继续作为热载体[12].利用该工艺对国内许多褐煤进行了试验，得到的半焦活性好、焦油量和煤气产量较高.该工艺已在煤处理量为10 kg·h-1的连续装置上对20种褐煤和油页岩进行了热解试验，并建立了可处理褐煤能力为150 t·d-1的工业试验装置[13].
1.2 济南锅炉厂热电煤气多联产工艺（BJY工艺）
循环流化床可适应多种煤的燃烧，可利用炉内的循环高温热灰作为热载体，不需要额外提供加热热载体所需的热量[14]，因此目前基于循环流化床的固体热载体煤热解工艺逐渐受到重视.济南锅炉厂开发的以循环流化床高温热灰为固体热载体的煤热解多联产工艺[15]如图2所示.该工艺将两个循环流化床有机结合，利用高温热灰作为固体热载体气化煤粉得到煤气等产品.主要阶段为流化床热解和半焦气化阶段、半焦燃烧阶段、气体冷却阶段和气体收集净化阶段.在煤处理量为150 kg·h-1的热态试验装置上利用该工艺对5种煤种进行试验，并以此为基础，在1995年通过和北京水利电力经济研究所等单位合作在辽源市建立了处理煤量为6.5 t·h-1的工业试验装置，并进行了多项工业性试验[16].
1.3 中科院过程工程研究所“煤拔头”工艺（BT工艺）
“煤拔头”是中国科学院郭慕孙院士提出的新型煤炭转化技术.该技术通过与循环流化床的有机结合，在低温情况下不添加任何催化剂，采用温和的热解方式提取煤炭中气体和化工产品，实现油、热、煤气和电的多联产[17].“煤拔头”工艺[18]流程如图3所示.该工艺也是利用循环流化床中的高温热灰作为热载体，通过和煤粉原料的混合，进入下行管.煤粉在向下流动时，利用高温热灰实现对煤的快速热解，使其析出挥发分.然后热解产物进入气固分离器，分离后气体通过冷凝器冷却，得到焦油和煤气.而产生的半焦和热灰被送回循环流化床锅炉内进行燃烧，产生的水蒸气用于供热和发电[19].目前基于该工艺已建立了煤处理量为8 kg·h-1的装置[20]，并与哈尔滨工业大学能源科学与工程学院合作进行了中试.
1.4 浙江大学循环流化床热解联产工艺（ZDL工艺）
浙江大学循环流化床热解多联产技术工艺[21]是将循环流化床锅炉和气化炉相结合，在一套系统中实现电、气、热和焦油的联合生产[22].图4为其工艺流程图.先将煤粉送入气化炉内热解，产生的高温煤气一部分送入循环流化床锅炉作为流化介质，一部分经过冷却、净化、提纯后变为净煤气作为工业用气.在提纯过程中又可回收优质的焦油、苯的化学产品[23].其中，气化炉内热解所需的热量是由循环流化床锅炉内的高温热灰提供.此外，在气化炉中热解产生的半焦和高温热灰被送入流化床锅炉燃烧，产生的蒸汽用于供热和发电.在此基础上，浙江大学已和淮南矿业集团合作开发了12 MW煤热解多联产装置，并于2007年投入运行.
2 国内几种工艺的比较
本文从煤炭热解的原料产品、煤炭热解技术原理以及煤热解多联产技术优缺点等方面对国内几种煤热解多联产工艺进行了比较[24-27]，结果如表1～3所示.
3 结论
（1） 目前国内以煤热解为基础的多联产工艺所用的煤种大多为不黏结煤或弱黏结煤，基本采用煤粉进料的方式.从环境保护、国际能源现状和社会经济效益等方面考虑，煤粉热解技术是今后洁净煤技术最有前景的发展方向.
（2） 以热解为基础的多联产工艺的发展趋势是采用连续式、大规模、内热式循环流化装置.考虑到资源的综合利用，热载体因传热速度、热量利用等原因，大多为固体热载体半焦或循环热灰.考虑到焦油等产品的收率，各种工艺的最优操作温度大多为500～600℃.在快速热解方面，快速热解可在短时间获得产品，并抑制焦油的二次裂解，加氢热解将成为进一步研究开发的重要方向.
参考文献：
[1] 杨鉴淞.煤炭资源可持续利用制度的经济学分析[J].中国煤炭，2006，32（10）：21-23.
[2] 徐振刚.多联产是煤化工的发展方向[J].洁净煤技术，2002，8（2）：5-7.
[3] 倪维斗，李政.煤的超清洁利用—多联产系统[J].节能与环保，2001（5）：16-21.
[4] 倪维斗，郑洪弿，李政，等.多联产系统：综合解决我国能源领域五大问题的重要途径 [J].动力工程，2003，23（2）：2245-2251.
[5] 王五一.以煤的热解为基础的经济、洁净利用煤的多联产技术[J].洁净煤技术，2009，15（6）：9-12.
[6] 寇公.煤炭气化工程[M].北京：机械工业出版社，1992.
[7] SASS A.Garrett research and development company coal pyrolysis process [J].Chemical Engineering Progress，1974，70（1）：72-73.
[8] ATWOOD M T.SCHULMAN B L.The toscoal process pyrolysis of western coals and lignites for char and oil production[J].Preprints of Papers American Chemical Society Division of Fuel Chemical，1977，22（2）：233-252.
[9] CORTEZ D H，LADELFA C J.Production of synthetic crude oil from coal using the toscoal pyrolysis process[C].Poceedings of the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference，1981：2178-2183.
[10] RAMMLER R W，LURGI K.Synthetic fuels from Lurgi coal pryolysis [J].Energy Progress，1982，2（2）：121-129.
[11] 郭树才.煤和油页岩新法干馏技术-LR固体热载体快速热解法[J].煤炭化工设计，1986（4）：59-71.
[12] 梁鹏，巩志坚，田原宇，等.固体热载体煤热解工艺的开发与进展[J].山东科技大学学报，2007，26（3）：32-36.
[13] 郭树才.年轻煤固体热载体低温干馏[J].煤炭转化，1998，21（3）：51-54.
[14] 王俊琪，方梦祥，刘耀鑫，等.以循环灰热载体热解为基础的热电气多联产技术的开发与进展[J].能源工程，2004（2）：39-43.
[15] 朱国防，吴善洪.利用循环流化床技术实现热、电、煤气三联产的工艺研究[J].山东电力技术，1993（3）：19-23.
[16] 吴茂峰，刘作，渠伟.热电煤气“三联产”的试验探索[J].能源技术，2003，24（1）：39-40.
[17] 姚建中，郭慕孙.煤炭拔头提取液体燃料新工艺[J].化学进展，1995，7（3）：205-208
[18] 郭慕孙，姚建中，林伟刚，等.循环流态化碳氢固体燃料的四联产工艺及装置[P].中国：CN 1377938A，2002-01-30.
[19] 王广杰.下行循环流化床煤拔头工业研究[D].北京：中国科学院研究生院，2005：3-5.
[20] 王杰广，吕雪松，姚建中，等.下行床煤拔头工艺的产品产率分布和液体组成[J].过程工程学报，2005，5（3）：241-245.
[21] 王勤辉，骆仲泱，方梦祥.12兆瓦热电气多联产装置的开发[J].燃料化学学报，2002，30（2）：141-146.
[22] 岑可法，骆仲泱，方梦祥.新颖的热、电、燃气三联产装置[J].能源工程，1995（1）：17-20.
[23] 方梦祥，骆仲泱，王勤辉.循环流化床热、电、气三联产装置的开发和应用前景分析[J].动力工程，1997，17（4）：21-27.
[24] 项友谦，王昌遒.循环流化床锅炉热灰载体煤干馏技术的分析[J].煤化工，2003，31（6）：21-25.
[25] 梁鹏.对CFB燃烧/煤热解多联产工艺过程的开发[J].热能动力工程，2010，25（3）：58-60.
[26] 怀涛.对我国热、电、煤气“三联产”技术研究开发状况的分析及建议[J].中国能源，1998（12）：20-22.
[27] 张宗飞，任敬，李泽海，等.煤热解多联产技术述评[J].化肥设计，2010，48（6）：11-15.