關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案【完整版】

關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）專題綜論關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案梁永煌游 偉章衛(wèi)星(關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案【完整版】(文檔可以直接使用，也可根據(jù)實際需要修訂后使用,可編輯放心下載）專題綜論關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案梁永煌游 偉章衛(wèi)星(中國五環(huán)工程湖北武漢3)摘要:簡述了褐煤提質(zhì)技術(shù)的根本原理和開展現(xiàn)狀;介紹了我國已建或在建的0個褐煤提質(zhì)工程以及7個褐煤提質(zhì)前期工程的根本情況;分析了褐煤提質(zhì)技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用中存在的問題并提出了相應(yīng)的解決方案。結(jié)果表明:①隨著0個褐煤提質(zhì)工程的投入運行我國處理褐煤的能力將超過1億t/a;②以褐煤枯燥低溫熱解為根底的煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)正在成為我國褐煤綜合利用的重要方向;③應(yīng)重視和加強褐煤提質(zhì)技術(shù)的工業(yè)化和工程化以及環(huán)境資源等方面的研究。關(guān)鍵詞:褐煤提質(zhì)技術(shù);枯燥脫水提質(zhì);熱解提質(zhì);應(yīng)用現(xiàn)狀;問題;解決方案i:0．9/j．in．4－1．．6．1中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:4－1()6－1－9Q6．1PreetcatontatonforatygragecoogyofgtenaadotoncemeofxtgProemsGnghungUiGiing(ChinaWuhuanEnginingCanyLtd．Wuhanui430223China)at:uthrhsbiflydibdthebicpiniplefrqulityupdingthnlyflinitenditspntdlpntitutin;hsint-dudthebicitutininwhihthewe30pjtshebnbuiltreinntutinfrqulityupdingflinitend17pjtsnlyplnndfrqulityupdingflinite;hsnldtheitingpblsinpplitinfrindutilitinfqulityupdingflinitendhsppdp-ppitelutinheswll．ultinditstht:(1)CpityttingliniteinChinawilldnehunddillint/alngwithputtingintoptinfr30pjtsfqulityupdingflinite;(2)MultibintiepdutinthnlyflbeisjutbingfiptntditinfrphnieutilitinfliniteinChinabdndinglinitendhtdpitinwithlwtptue;(3)ptnehuldbetthdndtnthndtotudynptsfindutilitinndniningutinfrqulityupdingthnlyflinitendninntuetc．Kyos:qulityupdingthnlyflinite;qulityupdingwithding/dhdtin;qulityupdingwithhtdpitin;pntitu-tinfpplitin;pbls;lutinhedi:10．3969/j．in．1004－8901．2021．06．001我國褐煤資源豐富量13億t，占全國煤炭總儲量13%］。褐煤是一種高揮發(fā)分含量(37%以上)高水分含量(20%～50%)低熱值(收到基低位發(fā)熱量14J/kg左右)的煤種易于風(fēng)化和自燃不宜長途運輸故長期被視作一種劣質(zhì)的煤炭資源主要用做坑口電廠燃料或就近氣化原料開發(fā)利用程度不1－］。當前隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速開展和對能源需求的與日俱增國內(nèi)優(yōu)質(zhì)煤炭資源供給已日趨緊我國優(yōu)質(zhì)動力煤供給緊張的局面同時還可利用低品位煤炭擴寬優(yōu)質(zhì)動力煤的資源渠道延伸煤炭工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)高品質(zhì)的石油替代產(chǎn)品提高煤炭資源的綜合利用效率和煤炭利用的環(huán)境效益從而更好地滿足我國能源需求為我國國民經(jīng)濟開展提供強有力的平安保］。因此建設(shè)一定規(guī)模的褐煤提質(zhì)項目對于充分利用我國褐煤資源提高褐煤利用的附加值具有重要的義下作者簡介:梁永煌(1985年－)男福建泉州人2021年畢業(yè)于中南大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)主要從事煤化工工程工藝專業(yè)的設(shè)計工作。張適時開展褐煤提質(zhì)綜合利用產(chǎn)業(yè)將有效緩解·2·化肥設(shè)計2021年第50卷簡要介紹褐煤提質(zhì)技術(shù)的開展·2·化肥設(shè)計2021年第50卷簡要介紹褐煤提質(zhì)技術(shù)的開展現(xiàn)狀以及我國褐煤提質(zhì)工程的相關(guān)情況分析探討我國褐煤提質(zhì)工業(yè)應(yīng)用過程中存在的主要問題和相關(guān)解決方案。但其處理能力和脫水效率尚難完全滿足褐煤脫水的要］。2.1.1 褐煤蒸發(fā)脫水提質(zhì)褐煤蒸發(fā)脫水技術(shù)是指在較低溫度下通過使用過熱蒸汽煙道氣或熱油為枯燥介質(zhì)進行脫水的一種褐煤脫水枯燥方法。該技術(shù)的典型工藝有滾筒式枯燥工藝振動混流枯燥工藝管式枯燥工藝、床混式干燥工藝蒸汽流化床枯燥工藝蒸汽－空氣聯(lián)合枯燥工藝等多種類8］。目前工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛的主要是滾筒式枯燥工藝振動混流枯燥工藝和管式枯燥工藝等3種褐煤枯燥技術(shù)例如西烏旗春成集團500萬t/a褐煤枯燥提質(zhì)工程采用的就是滾筒式枯燥工藝中電投蒙東白音華1期2×150萬t/a褐煤枯燥提質(zhì)試驗工程采用的是振動混流枯燥工藝而金新化工呼倫貝爾100萬t/a型煤裝置工程采用的那么是中國化學(xué)工程集團公司聯(lián)合德國EC共同開發(fā)的管式枯燥工藝(回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng))。管式干燥工藝的特點是在褐煤枯燥的同時，采用無粘結(jié)劑冷壓型煤技術(shù)將其制成型煤具有傳熱效率高平安可靠性好等優(yōu)點特別適用于燃點低易燃易爆的年輕煤］。采用該技術(shù)的金新化工呼倫貝爾100萬t/a型煤工程已于2021年11月一次投料成功產(chǎn)出合格產(chǎn)品。此外將成熟的流化床技術(shù)用于褐煤枯燥脫水可以有效提高熱效率和處理能力在美國澳大利亞和日本得到了廣泛的開發(fā)和研究具有代表性的有蒸汽流化床枯燥技術(shù)以及在其根底上開展的帶內(nèi)部熱循環(huán)的流化床蒸汽枯燥工］。在我國神華集團和中國礦業(yè)大學(xué)(北京)以煙道氣等惰性氣體作為枯燥介質(zhì)采用氣流床和流化床組合枯燥技術(shù)以及高壓無粘結(jié)劑熱成型工藝聯(lián)合開發(fā)出了一種低階煤高溫煙氣枯燥熱壓成型技術(shù)—U(otrespgradng)－06工藝技術(shù)該技術(shù)目前已成功應(yīng)用在神華寶日希勒2×50萬t/a的褐煤提質(zhì)工業(yè)示范工程上。褐煤經(jīng)熱壓枯燥成型后的型煤產(chǎn)品見圖1。1褐煤提質(zhì)技術(shù)根本原理所謂褐煤提質(zhì)是指通過物理的或化學(xué)的方法使褐煤品質(zhì)獲得提高的過程。褐煤在一定溫度下經(jīng)過脫水和熱分解作用后可將其中的水分和含氧官能團脫除或局部脫除同時去除其中過多的灰分從而降低褐煤在燃燒過程中由于水汽蒸發(fā)而消耗的熱量進而提高褐煤熱值使其具有類似煙煤性］。褐煤經(jīng)過提質(zhì)后品質(zhì)明顯得到提高應(yīng)用范圍顯著擴大。根據(jù)水在煤中的存在狀態(tài)褐煤中的水分主要分為外在水分和內(nèi)在水分以及與褐煤中礦物質(zhì)相結(jié)合的結(jié)晶水和化合水。褐煤在常壓下加熱100℃以上時大部分的外在水分將被蒸發(fā);繼續(xù)加熱到150℃以上時吸附和凝聚在煤顆粒內(nèi)部毛細管中的內(nèi)在水分將開始被脫除羥基和羧基等官能團陸續(xù)發(fā)生分解析出CO2氣體同時排出褐煤中的結(jié)合水;進一步提高溫度將使更多復(fù)雜的羥基和羧基等官能團分解褐煤外表性質(zhì)也將因此而發(fā)生顯著改］。褐煤經(jīng)過提質(zhì)后水分較原來降低60%～70%發(fā)熱量那么提高4．19～6．28MJ/kg不但能一定程度上防止褐煤自燃便于運輸和貯存而且有利于其在發(fā)電造氣和化工等行業(yè)的使］。2褐煤提質(zhì)技術(shù)開展現(xiàn)狀褐煤提質(zhì)技術(shù)的研究始于上世紀八十年代經(jīng)過30余年的開展局部褐煤提質(zhì)技術(shù)已趨于成熟，并逐步應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中。按照褐煤提質(zhì)程度劃分目前國內(nèi)外褐煤提質(zhì)技術(shù)主要分為采用物理法的枯燥(成型)脫水提質(zhì)技術(shù)和采用化學(xué)法的熱解(干餾)提質(zhì)技術(shù)2大類。2.1 褐煤枯燥脫水提質(zhì)技術(shù)褐煤枯燥脫水提質(zhì)技術(shù)的根本原理是將褐煤加熱或與高溫物質(zhì)(如熱煙氣過熱蒸汽等)進行換熱脫除其中的水分和局部揮發(fā)分提質(zhì)過程中煤體不發(fā)生焦化和熱分解等化學(xué)變化。據(jù)脫水程度輕度脫水(枯燥溫度0℃枯燥后產(chǎn)品全在0%)度脫水(枯燥溫度0～0℃，枯燥后產(chǎn)品全水在10%左右)?？菰锩撍豳|(zhì)技術(shù)又分為機械脫水蒸發(fā)脫水和非蒸發(fā)脫水等3種類6］。其中機械脫水技術(shù)在選煤廠已廣泛應(yīng)用，圖1褐煤熱壓枯燥型煤第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·3·靠具備了工第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·3·靠具備了工業(yè)化根底。新疆慶華煤炭分質(zhì)綜合利用多聯(lián)產(chǎn)工程目前正采用CC工藝開展詳細工程設(shè)計另有多個工程進行了前期的可行性研究。CC工藝所產(chǎn)固體燃料C半焦和液體燃料CT煤焦油見圖2。2.1.2褐煤非蒸發(fā)脫水提質(zhì)非蒸發(fā)脫水技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新型褐煤枯燥技術(shù)該技術(shù)是在一定溫度和壓力以及隔絕空氣的條件下將褐煤與高溫高壓的水蒸氣和溶劑直接接觸褐煤內(nèi)的水分呈液態(tài)脫出不需蒸發(fā)潛熱熱效率高同時減少了溫室氣體的排5］。非蒸發(fā)脫水技術(shù)主要有熱能脫水機械熱擠壓脫水和溶劑萃取脫水等在美國和日本得到了一定范圍的應(yīng)用其中日本的電源開發(fā)公司聯(lián)合川崎重工公司于1976年成功開發(fā)出的DK非蒸發(fā)脫水工藝已建立了中試裝置。據(jù)了解非蒸發(fā)脫水技術(shù)目前在我國還未見相關(guān)的研究和應(yīng)用報］。2.2褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)又稱褐煤干餾技術(shù)其根本原理是褐煤在隔絕空氣(或在非氧化氣氛)條件下，在較高的溫度下發(fā)生熱解反響和結(jié)焦在脫除水分和大局部揮發(fā)分的同時生成煤氣焦油粗苯和焦炭或半焦的過程。熱解提質(zhì)過程中褐煤煤體發(fā)生了焦化和熱分解等化學(xué)變化。熱解提質(zhì)按照熱解溫度可分為低溫(500～600℃)熱解和中溫(600～800℃)熱解;根據(jù)供熱介質(zhì)不同熱解提質(zhì)技術(shù)又可分為氣相熱載體熱解技術(shù)固相熱載體熱解技術(shù)以及其他特殊的熱解技50－］。2.2.1褐煤氣相熱載體熱解技術(shù)氣相熱載體熱解技術(shù)通過使用熱氣體傳遞熱量通常將燃料燃燒的煙氣引入熱解室對褐煤進行熱解國外典型的代表工藝:①德國urgibH公司開發(fā)的urgiSpuegas低溫熱解工藝(即LS熱解工藝又稱魯奇三段爐);②美國SI公司和SC公司共同開發(fā)的低階煤熱解提質(zhì)(C)工］;③美國的CED工藝波蘭的雙沸騰床工藝5］。國內(nèi)典型的代表工藝:①大唐華銀電力公司和中國五環(huán)工程在美國C工藝根底上共同開發(fā)的低階煤提質(zhì)(CC)工藝;②國能公司和北京國電富通公司在魯奇魯爾低溫煤干餾技術(shù)的基礎(chǔ)上合作研發(fā)的國能富通枯燥爐技術(shù)(又稱國富爐);③陜西神木三江煤化工公司在魯奇三段爐工藝的根底上開發(fā)出的SJ－IV低溫干餾爐工藝。其中CC工藝目前已成功應(yīng)用在大唐華銀30萬t/a褐煤低溫熱解示范工程上投料運行4次實現(xiàn)了80%負荷連續(xù)運轉(zhuǎn)72h結(jié)果說明該工藝技術(shù)路線簡捷設(shè)圖2C料C料T油2.2.2 褐煤固相熱載體熱解技術(shù)固相熱載體熱解技術(shù)那么是使用熱固體傳遞熱量主要通過高溫半焦或其他高溫物料與褐煤在熱解室內(nèi)混合利用熱載體的顯熱將褐煤熱解的一種提質(zhì)技術(shù)。與氣相熱載體技術(shù)相比固相熱載體熱解技術(shù)防止了煤熱解析出的揮發(fā)產(chǎn)物被煙氣稀釋的問題同時降低了冷卻系統(tǒng)的負荷。該技術(shù)國外典型的代表工藝:①德國公司LurgiGm-bH公司與美國RuhurgasAG公司聯(lián)合開發(fā)的Lur-giRuhurgas低溫熱解工藝(即R熱解工藝又稱魯奇魯爾低溫煤干餾技術(shù));②美國油頁巖公司的ocoal煤低溫熱解工藝;③美國西方研究公司的arret工藝;④俄羅斯的3X(ECH)175固體熱載體粉煤干餾技術(shù)。國內(nèi)典型的代表工藝:①大連理工大學(xué)開發(fā)的煤固體熱載體法褐煤低溫熱解］(G)技術(shù);②中國煤炭科學(xué)研究總院北京煤化所開發(fā)的低變質(zhì)煤熱解工藝(又稱多段回轉(zhuǎn)爐工藝);③中科院過程研究所開發(fā)煤拔頭—煤炭綜合利用新工藝(簡稱拔頭工藝即BT工藝);④神華集團煤制油化工研究院開發(fā)的神華模塊化固體熱載體熱解工藝。其中大連理工大學(xué)開發(fā)的G技術(shù)是將褐煤通過與熱載體(半焦)快速混合加熱使褐煤熱解而得到輕質(zhì)油品煤氣和半焦的一種熱解技術(shù)。G技術(shù)具有焦油產(chǎn)率高干餾煤氣熱值高單套處理能力大生產(chǎn)不需純氧以及產(chǎn)生的廢水量小等優(yōu)］。G技術(shù)早在1992年已在內(nèi)蒙古平莊建立了日處理150t工業(yè)示范裝］。目前呼倫貝爾東能實業(yè)500萬t/a褐煤低溫熱解計煤種適應(yīng)范圍廣爐內(nèi)煤塵含量小生產(chǎn)安全可·4·化肥設(shè)計2021年第50卷循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范裝置并已順利投入運91］。此外采用該技術(shù)的華電呼倫貝爾2×600萬t/a褐煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工程正處于建設(shè)中。目前國家有關(guān)·4·化肥設(shè)計2021年第50卷循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范裝置并已順利投入運91］。此外采用該技術(shù)的華電呼倫貝爾2×600萬t/a褐煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工程正處于建設(shè)中。目前國家有關(guān)主管部門正在論證新建大型褐煤循環(huán)流化床電站鍋爐系統(tǒng)同步建設(shè)多聯(lián)產(chǎn)示范成套裝置的可行性。由此可見以褐煤干燥低溫熱解為根底的煤基多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)正在成為我國褐煤綜合利用的重要方向。工程國電興安能源化工分公司1100萬t/a褐煤低溫熱解等工程正在采用該技術(shù)開展相關(guān)的工程設(shè)計。2.3 循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)隨著近年來對煤炭綜合利用的巨大需求和循環(huán)流化床燃燒技術(shù)的快速開展基于循環(huán)流化床的熱解工藝技術(shù)已經(jīng)被逐步應(yīng)用到褐煤的熱解提質(zhì)上具有代表性的工藝有:①澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與研究院(CSIRO)開發(fā)的流化床快速熱解工藝;②北京動力經(jīng)濟研究所和濟南鍋爐廠開發(fā)的以循環(huán)流化床(CFB)循環(huán)灰作為固體熱載體的煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝;③中科院山西煤化所開發(fā)的循環(huán)流化床熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝;④浙江大學(xué)開發(fā)的循環(huán)流化床煤分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù);⑤中科院化工冶金研究所提出的循環(huán)流態(tài)化碳氫固體燃料四聯(lián)產(chǎn)工藝121］。其中浙江大學(xué)開發(fā)的循環(huán)流化床煤分級轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)將循環(huán)流化床鍋爐和熱解爐緊密結(jié)合在一套系統(tǒng)中實現(xiàn)熱電氣和焦油的聯(lián)合生產(chǎn)有效利用了煤中的各種組1］。該技術(shù)已在1臺1MW熱態(tài)試驗臺上得到實證運行。目前浙江大學(xué)與淮南礦業(yè)集團合作建立了75t/h3我國褐煤提質(zhì)工程概況通過對我國褐煤提質(zhì)現(xiàn)狀進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前存在于我國的褐煤提質(zhì)工藝技術(shù)路線多達十幾種特別是近幾年來隨著國內(nèi)外褐煤提質(zhì)工藝技術(shù)的不斷發(fā)展成熟已有相當一局部工藝技術(shù)在我國實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用或建立了示范裝置取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。通過調(diào)查了解，我國目前已建成的在建和擬建(備案)的褐煤提質(zhì)工程多達幾十個筆者詳細收集和整理了近幾年來我國主要的褐煤提質(zhì)工業(yè)化應(yīng)用工程及其所采用的工藝技術(shù)。我國褐煤提質(zhì)工業(yè)化應(yīng)用工程見表1。表1我國褐煤提質(zhì)工業(yè)化應(yīng)用工程序號工程名稱主要工藝技術(shù)技術(shù)所有者主要用途工程情況1內(nèi)蒙古平莊150t/d褐煤固體熱載體干餾新技術(shù)工業(yè)試驗裝］神華寶日希勒2×50萬t/a褐煤提質(zhì)工業(yè)示范工程煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)大連理工大學(xué)熱解多聯(lián)產(chǎn)1992年投運2神華低階煤高溫煙氣枯燥技術(shù)神華集團和中國礦業(yè)大學(xué)(北京)枯燥成型試運行3大唐多倫46萬t/aMP項目的12000t/d褐煤枯燥提質(zhì)裝置大唐國際煤?？菰锕に嚧筇茋H化工技術(shù)研究院枯燥試運行4大唐國能50萬t/a褐煤枯燥工程國能富通干燥爐(國富爐)工藝國能公司/國電富通公司干燥和熱解多聯(lián)產(chǎn)試運行5安徽淮南煤礦75t/h循環(huán)流化床熱電氣焦油多聯(lián)產(chǎn)示范裝置褐煤循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)浙江大學(xué)熱解多聯(lián)產(chǎn)2021年10月投運遼寧春成工貿(mào)(集團)公司6西烏旗春成集團500萬t/a褐煤干燥提質(zhì)工程滾筒枯燥技術(shù)枯燥首條50萬t/a生產(chǎn)線2021年3月投運7西烏旗科達褐煤提質(zhì)公司0萬t/a褐煤提質(zhì)工程SZ振動混流枯燥技術(shù)唐山市神州機械公司枯燥2021年9月投運8錫林浩特蒙元煤炭公司一期30萬t/a褐煤提質(zhì)工程柯林斯達物理枯燥技術(shù)北京柯林斯達公司枯燥2021年12月投運9錫林浩特鼎華300萬t/a褐煤枯燥工程鼎華低溫干餾工藝(三段爐工藝)錫林浩特鼎華資源開發(fā)公司干餾2021年12月投運低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(技術(shù)CC)10東烏旗大唐華銀30萬t/a褐煤干燥示范裝］大唐華銀電力公司/中國五環(huán)工程干燥和熱解多聯(lián)產(chǎn)2021年6月投運第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·5·續(xù)表序號工程名稱主要工藝技術(shù)技術(shù)所有者主要用途工程情況神華集團6000t/a褐煤熱解中試裝］褐煤熱解新工藝神華集團熱解多聯(lián)產(chǎn)2021年10月試車11呼倫貝爾金新化工100萬t/a型煤裝置間接枯燥型煤工藝中國化學(xué)工程集團公司/德國EMC公司第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·5·續(xù)表序號工程名稱主要工藝技術(shù)技術(shù)所有者主要用途工程情況神華集團6000t/a褐煤熱解中試裝］褐煤熱解新工藝神華集團熱解多聯(lián)產(chǎn)2021年10月試車11呼倫貝爾金新化工100萬t/a型煤裝置間接枯燥型煤工藝中國化學(xué)工程集團公司/德國EMC公司枯燥成型2021年11月投運12一期100萬t/a2021年12月投運;二期400萬t/a在建。在建13香港國邦集團500萬t/a褐煤定位干餾工程定位干餾香港國邦集團干餾14蘇尼特左旗小白楊礦業(yè)公司東蘇旗450萬t/a褐煤枯燥工程滾筒枯燥工藝枯燥15華電呼倫貝爾2×600萬t/a褐煤熱解多聯(lián)產(chǎn)工程］褐煤干燥成型及熱解多聯(lián)產(chǎn)等技術(shù)浙江大學(xué)等干燥成型和熱解多聯(lián)產(chǎn)在建16創(chuàng)源煤化工377萬t/a褐煤低溫熱解清潔生產(chǎn)技術(shù)工程］褐煤低溫熱解技術(shù)廣東佛山創(chuàng)源投資公司低溫熱解在建17呼倫貝爾東能實業(yè)500萬t/a褐煤低溫熱解工程煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)大連理工大學(xué)熱解多聯(lián)產(chǎn)在建18中電投蒙東白音華一期2×150萬t/a褐煤枯燥提質(zhì)試驗工程SZ振動混流枯燥技術(shù)唐山市神州機械公司枯燥在建19華興工貿(mào)西烏旗一期150萬t/a褐煤枯燥工程SZ振動混流枯燥技術(shù)唐山市神州機械公司枯燥在建20神華呼倫貝爾1000萬t/a褐煤提質(zhì)工程(先期工程)］褐煤熱解新工藝神華集團熱解多聯(lián)產(chǎn)在建21錫林浩特興富160萬t/a褐煤提質(zhì)工程固體熱載體法快速熱解技術(shù)南澳能源開發(fā)公司熱解在建22錫林浩特博源20萬t/a褐煤綜合利用中試工程閉環(huán)流化床閃蒸氣化技術(shù)(比克比技術(shù))美國專利閃蒸氣化在建23大唐呼倫貝爾能源開發(fā)有限公司400萬t/a褐煤提質(zhì)工程國能富通干燥爐(國富爐)工藝國能公司/國電富通公司干燥和熱解多聯(lián)產(chǎn)在建24新疆慶華煤炭分質(zhì)綜合利用多聯(lián)產(chǎn)工程低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(技術(shù)CC)大唐華銀電力公司/中國五環(huán)工程熱解多聯(lián)產(chǎn)在建25興安盟辰龍能源集團200萬t/a潔凈煤工程SJ－V低溫干餾爐工藝神木三江公司干燥和低溫干餾在建26國電興安能源化工分公司1100萬t/a褐煤低溫熱解工程煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)大連理工大學(xué)熱解多聯(lián)產(chǎn)在建興安盟新湖煤業(yè)化工1100萬t/a褐煤低溫熱解循環(huán)經(jīng)濟工程煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)大連理工大學(xué)熱解多聯(lián)產(chǎn)在建2728西洋集團630萬t/a褐煤提質(zhì)工程國能富通干燥爐(國富爐)工藝國能公司/國電富通公司熱解多聯(lián)產(chǎn)在建京能2×500萬t/a褐煤提質(zhì)工程低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(技術(shù)CC)大唐華銀電力公司/中國五環(huán)工程熱解多聯(lián)產(chǎn)在建2930魯新300萬t/a褐煤提質(zhì)工程帶式爐熱解提質(zhì)工藝技術(shù)熱解在建·6·化肥設(shè)計2021年第50卷由表1可知我國褐煤提質(zhì)工業(yè)化工程所采用的工藝技術(shù)眾多既有物理枯燥脫水提質(zhì)工藝也有化學(xué)熱解提質(zhì)技術(shù);既有國內(nèi)自主開發(fā)的提質(zhì)技術(shù)也有引進國外的提質(zhì)工藝還有國內(nèi)外合作開發(fā)的提質(zhì)工藝技術(shù)。表·6·化肥設(shè)計2021年第50卷由表1可知我國褐煤提質(zhì)工業(yè)化工程所采用的工藝技術(shù)眾多既有物理枯燥脫水提質(zhì)工藝也有化學(xué)熱解提質(zhì)技術(shù);既有國內(nèi)自主開發(fā)的提質(zhì)技術(shù)也有引進國外的提質(zhì)工藝還有國內(nèi)外合作開發(fā)的提質(zhì)工藝技術(shù)。表1所統(tǒng)計的30個褐煤提質(zhì)工程大都集中在褐煤資源豐富的內(nèi)蒙古地區(qū)和新疆地區(qū)累計年處理褐煤能力超過1億t。隨著上述褐煤提質(zhì)工程的陸續(xù)投產(chǎn)在充分利用我國豐富褐煤資源的同時將能有效緩解我國能源供給緊張的局面。此外除上述已投運或在建的褐煤提質(zhì)工程外我國還有多個褐煤提質(zhì)工程完成了前期的可行性研究或進行了相關(guān)備案。已完成可行性研究和相關(guān)備案的褐煤提質(zhì)工程見表2。表2我國褐煤提質(zhì)前期工程(含備案)序號工程名稱主要用途擬采用工藝技術(shù)及來源工程進展1北方電力400萬t/a褐煤提質(zhì)工程枯燥和低溫干餾神木三江公司SJ－V低溫干餾爐工藝備案2錫林浩特蒙元煤炭有限公司180萬t/a褐煤改性提質(zhì)工程內(nèi)蒙古錫林河90萬t/a褐煤提質(zhì)工程中電投蒙東能源二期1200萬t/a褐煤枯燥工程枯燥北京柯林斯達物理枯燥技術(shù)備案枯燥和熱解多聯(lián)產(chǎn)枯燥魯奇三段爐技術(shù)中電投褐煤枯燥(CD)工藝備案備案345國電內(nèi)蒙古電力公司1200萬t/a褐煤低溫熱解工程熱解多聯(lián)產(chǎn)煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)備案6國電內(nèi)蒙古能源公司100萬t/a褐煤提質(zhì)工程枯燥成型澳大利亞懷特能源公司褐煤干燥成型(BCB)技術(shù)褐煤流化床輕度氣化技術(shù)備案7華能伊敏煤電500萬t級褐煤提質(zhì)首期100萬t/a試驗工程牙克石貴鼎型煤公司3×5000t/d褐煤提質(zhì)工程云南珠江能源開發(fā)公司2×50萬t/a褐煤枯燥提質(zhì)工程云南彌勒2×100萬t/a褐煤提質(zhì)工程云南云天化150萬t/a褐煤綜合利用工程東烏朱穆沁旗鑫地公司1000萬t/a褐煤熱解提質(zhì)及焦油加氫多聯(lián)產(chǎn)工程呼倫貝爾伊源達公司500萬t/a褐煤熱解提質(zhì)工程低溫熱解可研低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(CC)技術(shù)管式枯燥工藝無粘結(jié)劑成型技術(shù)和低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(CC)技術(shù)德國EMG公司的蒸汽管式枯燥技術(shù)低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(CC)技術(shù)低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(CC)技術(shù)89枯燥和熱解多聯(lián)產(chǎn)干燥成型和熱解多聯(lián)產(chǎn)枯燥成型熱解多聯(lián)產(chǎn)熱解多聯(lián)產(chǎn)可研可研101112可研可研可研13熱解多聯(lián)產(chǎn)煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)可研14東蘇旗西平礦業(yè)500萬t/a褐煤提質(zhì)工程熱解多聯(lián)產(chǎn)煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)可研15中煤能源集團2000萬t/a褐煤提質(zhì)工程熱解多聯(lián)產(chǎn)低階煤轉(zhuǎn)化提質(zhì)(CC)技術(shù)可研16天策煤化工500萬t/a褐煤熱解提質(zhì)工程熱解多聯(lián)產(chǎn)煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)可研17中航國際都凌煤化工1100萬t/a褐煤熱解工程熱解多聯(lián)產(chǎn)煤固體熱載體法褐煤低溫熱解(G)技術(shù)可研4.1枯燥脫水提質(zhì)4褐煤提質(zhì)工業(yè)化工程的問題及解決方案4.1.1 問題我國目前所采用的褐煤枯燥脫水提質(zhì)技術(shù)主要是各種不同的蒸發(fā)脫水枯燥技術(shù)該類技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用過程中存在的主要問題如下。(1)存在爆炸危險。當采用煙氣作為熱源對褐煤進行枯燥時當枯燥溫度超過150℃時由于褐煤的高揮發(fā)性容易發(fā)生爆炸。采用該類技術(shù)的神華低階煤高溫煙氣枯燥技術(shù)滾筒枯燥技術(shù)和柯林斯達物理枯燥技術(shù)等在褐煤枯燥過程中均存在爆炸危險。據(jù)了解錫林郭勒盟多倫縣和呼倫貝爾市海拉爾區(qū)各有1家工廠在設(shè)備調(diào)試時發(fā)生過爆炸事故。前我國已投產(chǎn)或試運行的褐煤提質(zhì)工深入研究和分筆者認我國褐煤提提質(zhì)工藝技術(shù)的發(fā)工程大都屬于示范運，生產(chǎn)邊改良的試運行階段在工程化和工業(yè)化應(yīng)用過程中暴露出了一系列問題如枯燥產(chǎn)物易自燃干燥水的回收利用提質(zhì)煤的儲存和長途運輸環(huán)保和資源節(jié)約設(shè)備大型化工程規(guī)?；人械倪@些問題都需要進一步改良和優(yōu)化力爭使褐煤提質(zhì)工程達標達產(chǎn)并長周期穩(wěn)定運行。第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·7·(第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·7·(2)提質(zhì)煤存放過程中容易回吸水3］。當采用蒸汽作為熱源進行枯燥時一般只能脫除褐煤外表的水分難以脫除結(jié)合水等內(nèi)水。假設(shè)沒有配套加壓成型工藝和設(shè)備提質(zhì)后的褐煤容易回吸水分提質(zhì)效率降低難以滿足后續(xù)的運輸和燃燒使用要求。(3)設(shè)備磨損嚴重。對于帶有內(nèi)加熱裝置的干燥工藝普遍存在嚴重的設(shè)備磨損問題。例如采用滾筒式枯燥工藝時枯燥機滾筒在長時間的枯燥過程中筒壁被煤粒磨損嚴重而采用管式枯燥工藝的管式枯燥器也存在同樣的問題。(4)破碎成本增加應(yīng)用范圍受限。采用干燥脫水技術(shù)一般需將原煤破碎到一定粒度以下再進行枯燥如蒸汽脫水技術(shù)需將煤粒破碎到6m以下這樣就增加了破碎成本而且枯燥后需進行成型處理故較小粒度的提質(zhì)煤一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。(5)其他問題。枯燥脫水技術(shù)一般還存在著能耗高尾氣排放量大易揚塵環(huán)保性差等問題同時由于枯燥提質(zhì)煤比原煤更易自燃不適宜長途運］。4.1.2解決方案(1)針對枯燥提質(zhì)過程中使用煙氣進行枯燥的防爆問題解決方案主要是要控制過氧度盡可能降低煙氣的含氧量(一般控制在5%以下)此外還可增加氮氣用作消防保護。典型案例:①神華集團目前在其低階煤高溫煙氣枯燥技術(shù)應(yīng)用過程中采用補充氮氣來降低爆炸風(fēng)險;②中電投蒙東白音華褐煤提質(zhì)試驗工程除了嚴格控制整個褐煤提質(zhì)系統(tǒng)的密閉性之外還增加了氮氣消防保護并盡可能通過優(yōu)化設(shè)計來去除由于煤粉堆積等原因而可能形成的點火源。(2)針對枯燥提質(zhì)后提質(zhì)煤存放過程中容易回吸水分的問題解決方案是褐煤枯燥提質(zhì)后的成型處理。典型案例:①神華集團目前在寶日希勒褐煤提質(zhì)工業(yè)示范工程上采用高壓無粘結(jié)劑成型工藝對枯燥提質(zhì)煤進行成型;②中國化學(xué)工程集團公司聯(lián)合德國EC公司在金新呼倫貝爾100萬t/a型煤裝置中采用無粘結(jié)劑熱壓高壓型煤工藝均取得了較好的實際應(yīng)用效果。(3)針對帶有內(nèi)加熱裝置枯燥工藝的設(shè)備磨損嚴重的問題目前國內(nèi)外還缺少有效的解決方法。此外對于枯燥脫水技術(shù)普遍存在的能耗和本錢高易揚塵環(huán)境污染大等問題國內(nèi)外目前也缺少4.2熱解提質(zhì)4.2.1問題已工業(yè)化應(yīng)用(包括示范裝置)的褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)主要有大連理工大學(xué)的G技術(shù)大唐國能公司的國富爐工藝浙江大學(xué)的褐煤循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)大唐華銀電力公司和中國五環(huán)工程有限公司共同開發(fā)的CC技術(shù)以及神華集團的褐煤熱解新工藝。目前這幾種褐煤熱解工藝技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用過程中除了也存在爆炸的危險外還有以下幾個主要問題。(1)焦油別離和回收效果不好容易發(fā)生堵塞，且高溫熱解氣除塵相對困難粉塵進入冷卻系統(tǒng)將直接影響焦油品質(zhì)嚴重時堵塞焦油冷卻管道影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性這也是國內(nèi)外許多工藝開發(fā)遺留的難題。例如國富爐工藝使用空冷管冷卻煤氣通過水洗煤氣急冷分離焦油分離效果不好且極易發(fā)生堵塞;而固體熱載體法快速熱解技術(shù)利用氨水對煤氣進行激冷洗滌后從氣液別離器別離出焦油氨水焦油渣由于各層之間密度差較小因此依靠密度別離法別離焦油較為困］。(2)廢水處理問題。由于褐煤含水率高其熱解產(chǎn)生的廢水量大回收困難且熱解過程中容易生成各種有機物如苯酚等增加了廢水處理的難度。(3)熱解所得副產(chǎn)品未得到有效利用影響項目經(jīng)濟效益。由于目前工業(yè)化運行的褐煤熱解提質(zhì)工程規(guī)模普遍較小得到的煤焦油尚未能進行有效的深加工和綜合利用一定程度上影響了工程的經(jīng)濟效益。4.2.2解決方案針對焦油別離回收問題以2個方案為例:①苑衛(wèi)軍等］提出了一種煤氣凈化冷卻工藝流程該工藝首先對熱煤氣進行高溫除塵然后通過熱交換回收煤氣顯熱再經(jīng)過靜電除焦器除去大局部焦油最后冷卻至30～35℃可以除去冷凝出來的大局部含酚廢水和輕油該工藝的關(guān)鍵在于對各節(jié)點煤氣的溫度控制來實現(xiàn)煤氣中焦油的有效別離;②CC的方案是從熱解爐中出來的氣體首先經(jīng)旋風(fēng)除塵器別離出夾帶的煤粉后進入激冷塔中冷卻，冷卻后的塔頂氣體進入靜電捕集器回收氣體中夾帶的大局部液體煤焦油產(chǎn)］從而實現(xiàn)煤焦油的有效別離。(2)針對褐煤熱解過程中產(chǎn)生的含有機物難處理廢水的一種可能有效的處理措施是:利用該股廢水和煤粉混合制成水煤漿作為燃料應(yīng)用或用作水成熟且普遍適用的解決方案需加大開發(fā)力度?！?·化肥設(shè)計2021年第50卷進煤而·8·化肥設(shè)計2021年第50卷進煤而大的煤炭生產(chǎn)企業(yè)都有著自己長期穩(wěn)定合作的客戶一般不對散戶供給褐煤資源造成部分提質(zhì)煤企業(yè)的原料供應(yīng)緊張。此外原煤價格不穩(wěn)定也一定程度上影響了褐煤提質(zhì)企業(yè)的原料供給。(4)提質(zhì)煤的儲存和長途運輸問題。提質(zhì)煤水分低粒度小在儲存和長途運輸中易發(fā)生自燃和揚塵問題。4.3.2解決方案(1)針對褐煤提質(zhì)工藝技術(shù)不成熟單機處理能力偏低問題的解決對策除了褐煤提質(zhì)生產(chǎn)企業(yè)對已運行或試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題加以改造通過不斷完善工藝技術(shù)以更加成熟的工藝技術(shù)擴大生產(chǎn)規(guī)模外當?shù)卣€應(yīng)從政策上給予褐煤提質(zhì)企業(yè)必要的扶持特別是應(yīng)重點選擇2～3種提質(zhì)技術(shù)進行重點推廣建立示范工程并通過引導(dǎo)支持和幫助使示范工程實現(xiàn)工業(yè)化和規(guī)模化。此外政府還應(yīng)制定褐煤提質(zhì)工程準入條件在能效三廢排放水耗等方面提出定額指標盡可能遏制低水平重復(fù)建設(shè)和盲目擴張趨勢應(yīng)明確新建褐煤提質(zhì)工程單機處理原煤能力不低于100萬t/a進一步優(yōu)化褐煤提質(zhì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。(2)針對氣候制約性問題的解決措施主要是要加強對褐煤提質(zhì)工程前期工作的深入細致研究，加強科學(xué)論證特別是在工程設(shè)計期間應(yīng)充分考慮寒冷地區(qū)的工藝操作條件和設(shè)備耐寒能力從選材和優(yōu)化工藝設(shè)計等方面加以解決。(3)針對局部褐煤提質(zhì)企業(yè)原料煤供給緊張的問題當?shù)卣畱?yīng)從政策上給予必要支持在協(xié)調(diào)和保證褐煤資源供給的同時制定有效的原煤價格機制穩(wěn)定煤價幫助褐煤提質(zhì)企業(yè)解決好原料煤的供給問題并以市場為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)煤礦與提質(zhì)煤企業(yè)互利共贏。(4)針對提質(zhì)煤在儲存和長途運輸中存在的易揚塵和易自燃的解決對策一方面褐煤提質(zhì)企業(yè)可以考慮將提質(zhì)后的褐煤通過添加適當?shù)酿そY(jié)劑或加壓成型方式制提質(zhì)型煤使其具有較高的機械強度和較好的防水性能滿足儲存和長途運輸要求防止自燃;另一方面當?shù)卣畱?yīng)認真研究煤炭的鐵路外運問題規(guī)劃好當?shù)睾置嚎菰锕こ痰纳a(chǎn)布局重點與鐵路裝車線路建設(shè)搞好銜接保證提質(zhì)煤的及時快捷外運。煤漿氣化原料。由于水煤漿的燃燒溫度一般在1100～1300℃在此溫度下苯酚等有機物將劇烈燃燒被分解成水和碳氧化物(COCO2等)從而到達根治含有機物的褐煤熱解廢水的目］。當然處理廢水的最有效措施還是要從源頭上盡可能地減少廢水的產(chǎn)生。和其他熱解技術(shù)對熱解煤氣采用直接激冷方式相反鼎華低溫干餾褐煤工藝采用間接冷卻方式對熱解煤氣進行間接冷卻煤氣一直在封閉的管內(nèi)流動不和冷卻水直接接觸這樣就有效防止了冷卻水受到污染從而減少了廢水的排放;CC技術(shù)采用先進的油冷卻新工藝有效減少了化工廢水的排出。(3)針對副產(chǎn)品未能得到有效利用影響項目經(jīng)濟效益的問題目前很多企業(yè)已加緊研究和規(guī)劃提質(zhì)副產(chǎn)品向下游產(chǎn)品的加工利用特別是局部企業(yè)已深入開展了焦油深加工的前期工作也有企業(yè)充分利用褐煤熱解半焦化學(xué)活性高比電阻高熱值高等特點將其制成還原劑炭質(zhì)吸附劑和高爐噴吹燃料等高附加值產(chǎn)品從而提高了熱解半焦的經(jīng)濟性。此外局部企業(yè)在現(xiàn)有的中試或工業(yè)示范裝置逐步獲得成功的經(jīng)驗根底上積極擴大工程規(guī)模目前國內(nèi)最大的在建褐煤熱解提質(zhì)工程的規(guī)模已達1200萬t/a副產(chǎn)品規(guī)?；眯?yīng)將逐步顯現(xiàn)。此外褐煤提質(zhì)工程所在當?shù)氐恼块T在提供各種政策支持的同時也逐步開始了對褐煤提質(zhì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)進行相關(guān)配套積極延伸產(chǎn)業(yè)鏈條促進提質(zhì)企業(yè)提高產(chǎn)品層次從而形成產(chǎn)業(yè)集群提高資源綜合利用水平。4.3其他4.3.1問題我國褐煤提質(zhì)除了上述工程化和工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用方面存在的主要問題外還存在著以下幾個共性問題。(1)褐煤提質(zhì)工藝技術(shù)多而雜大多不夠成熟，且存在單機處理能力偏低問題目前已建成工程的單機年處理褐煤能力均在100萬t/a以下規(guī)模偏小運行本錢偏高。(2)存在一定的氣候制約性。我國褐煤提質(zhì)項目除個別在新疆等地外大都集中在內(nèi)蒙古地區(qū)，且相當一局部工程采用的工藝技術(shù)是從國外和我國南方引進工程設(shè)計時考慮寒冷氣候影響缺乏，致使局部工程建成后發(fā)現(xiàn)寒冷超出了設(shè)備的正常防凍水平影響了設(shè)備的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。(3)原料煤供給存在問題。主要表現(xiàn)在多數(shù)5結(jié)語(1)根據(jù)我國一次能源的賦存和分布特點充褐煤枯燥企業(yè)沒有自己的煤礦需要從附近煤礦第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·9·分合理利用我國褐煤資源提高褐煤利用的綜合能效第6期梁永煌等關(guān)于我國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題的解決方案·9·分合理利用我國褐煤資源提高褐煤利用的綜合能效控制煤炭轉(zhuǎn)化過程中三廢排放符合我國加強資源綜合利用及潔凈煤利用的產(chǎn)業(yè)政策也是我國能源利用中積極推廣和開展?jié)崈裘杭夹g(shù)的重要方向。我國褐煤提質(zhì)具有廣闊的開展空間和應(yīng)用前景十二五期間及今后的一段時間內(nèi)將得到快速穩(wěn)步的開展。(2)近年來隨著國內(nèi)外褐煤提質(zhì)技術(shù)的不斷開展成熟我國積極推進褐煤提質(zhì)工程建設(shè)通過鼓勵局部褐煤提質(zhì)工程先行先試使得褐煤提質(zhì)示范工程建設(shè)快速推進一批工程陸續(xù)建成投產(chǎn)或試運行并通過示范工程的試運行解決了很多的技術(shù)難題進一步優(yōu)化了提質(zhì)工藝流程逐步走出一