褐煤固体热载体热解提质工艺进展
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大连理工大学开发的褐煤固体热载体新法干馏 工 艺 是 将 褐 煤 和 高 温 半 焦 快 速 混 合 热 解 得 到 半 焦 、煤 气和焦油的工艺，简称 ＤＧ 工艺 ，实 ［１２－１５］ 验装置主要包 括褐煤处理和提升、热解、半焦循环提升、挥发分回收 分离系统。工艺流程：原料煤粉碎至 ６ ｍｍ 以下，经 ５５０ ℃热烟气干燥后提升至干煤存储槽，干煤和 ８００ ℃ 热半焦混合进入热解反应器，在 ５５０ ℃~６５０ ℃完成 快速热解反应，生成的热半焦被 ８００ ℃~９００ ℃的热烟
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
表 1 褐煤固体热载体热解工艺综合对比
原理 移动床热解 回转炉热解 移动床热解 移动床热解 循环流化床热解
适用范围 褐煤、油页岩 褐煤、弱黏结性煤
褐煤、泥煤 褐煤、低变质烟煤
褐煤、烟煤
进料粒度 ／ｍｍ ≤５
煤化工
Coal Chemical Industry
No.1(Total No.158) Feb. 2012
褐煤固体热载体热解提质工艺进展
李文英，邓 靖，喻长连
（太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，山西 太原 030024）
摘 要 介绍了国内外几种典型的褐煤固体热载体热解提质工艺，并从原理、操作条件、原料、热解产品、 能量利用率、局限性等方面对各种工艺进行了分析对比；分析了工业上常用的固体热载体的优缺点，提出了褐 煤固体热载体热解技术的发展方向。
２０．０ ２２．７ ４４．９ ７２．３ ４．０ ２０．３ １．０ １．７
１４．１ １４．３ ４３．２ ５５．３ ５．９ １７．８ １．３ ０．５
煤气组成 ／％ Ｈ２ ＣＯ ＣＯ２ Ｈ２Ｓ ＣＨ４ Ｃ２＋ 其他 １３．１ １１．５ ４７．４ ０．６ ２３．０ ３．７ ０．７ ７．８ １８．４ ３４．２ ０．３ ２４．９ １２．４ ２．０ ２４．３ １８．３ ２３．２ ０．３ １８．６ １１．４ ３．９ ２２．７ １３．８ ２９．８ ０．７ ２６．２ ４．４ ２．４
ＣＦＢ 煤热 解多联产 龙口褐煤
１８．７
原料成分 ／％
Mｔ
Aｄ
Vｄａｆ Ｃｄａｆ Ｈｄａｆ Ｏｄａｆ Ｎｄａｆ Ｓｄａｆ
３６．０ ８．０ ４２．８ ６０．２ ４．５ １７．７ ０．８ ０．９
２７．５ ７．６ ４７．５ ６２．９ ５．０ ２２．９ １．１ ０．５
３２．０ ９．９ ４６．１ ６９．９ ５．１ ２３．０ １．５ ０．４
卧式转窑热解气体热载体预热原料煤高温半焦为固体热载体半焦为固体热载体移动床热解高温烟道气加热半焦下行循环流化床与循环流化床锅炉耦合循环热灰作热载体焦油含尘量大利用价值低高温陶瓷球磨损严重不适合黏结性煤半焦混有焦渣利用价值低气固分离设备较多排渣受温度影响较大煤和高温热灰的均匀混合问题注
第 １ 期（总第 １５８ 期） ２０１２ 年 ２ 月
惰 性 气 体 会 稀 释 煤 气 ，降 低 产 气 品 质 。 固 体 热 载 体 法 是用高温固体的显热将煤热解，不仅避免了煤气被稀 释，而且可以很好地利用粉煤资源。
固体热载体热解提质属于低温快速热解，产焦油 多且质量好，焦油中含有脂肪烃、芳烃和酚类物质，可 加工获得化学品和燃料油，生成的中热值煤气和半焦 也有多种用途。相对而言，固体热载体热解提质工艺 优势明显，下面简单对比分析国内外几种典型的褐煤 固体热载体热解工艺。 １．１．１ ＬＲ 工艺
北京动力经济研究所与济南锅炉厂共同开发了 以循环流化床热灰为固体热载体将煤热解的多联产 工艺［１９－２０］。１９９２ 年建成以褐煤、烟煤为原料，热解煤量 １５０ ｋｇ／ｈ 的热态试验简化装置。该装置工艺流程为： 试验系统由热解反应器制煤气系统和循环流化床锅 炉 系 统 组 成 ，２０％ 的 煤 通 过 给 煤 机 进 入 循 环 流 化 床 锅 炉内，剩下 ８０％的煤与热灰共同进入热解反应器，在 热解反应器内混合、热解。生产的半焦由返料系统送 入循环流化床锅炉内，与进入的煤一起燃烧放热。 1.2 褐煤固体热载体热解工艺分析对比
焦油含尘量大，利用价值低
陶瓷球为热载体，卧式转窑热解
高温陶瓷球磨损严重，不适合黏结性煤
气体热载体预热原料煤，高温半焦为固体热载体
半焦混有焦渣，利用价值低
半焦为固体热载体，移动床热解，高温烟道气加热半焦 气固分离设备较多，排渣受温度影响较大
下行循环流化床与循环流化床锅炉耦合，循环热灰作热载体
煤和高温热灰的均匀混合问题
－２－
煤化工
２０１２ 年第 １ 期
热，预热后的煤和高温陶瓷球在旋转滚筒中混合，热 解温度保持在 ４３０ ℃~５４０ ℃。挥发分从气固分离器 顶部排出，在气液分离器中进一步分离。陶瓷球和半 焦经回转筛分离，陶瓷球由提升管送入加热器加热， 加热器燃料为此工艺生产的煤气或燃料油。 １．１．３ ＥＴＣＨ－１７５ 工艺
５．０~１２．０ １９~２０
６．０~１２．０ １６~１８
５．０~１５．０ １６~２２
表 3 各种技术的原料分析和煤气组成分析
热解工艺
原料 产地
原料热值 ／ＭＪ·ｋｇ－１
ＬＲ Ｌｕｋａｒａｃ 褐煤 １４．６
Ｔｏｓｃｏａｌ 怀俄达克褐煤 １６．２
ＥＴＣＨ－１７５ 坎阿褐煤 １５．４
ＤＧ
平庄褐煤 １９．１
热值／ＭＪ·ｋｇ－１ ５．７ ４~１０ ２~１２ １０~３６
焦油 含尘质量分数 ／％
４０~５０ ＜１５ ＞２０ ＞２０ ＜２０
注：热解物的产率都是相对干煤比较。
煤气
产率 ／％ 热值 ／ＭＪ·ｍ－３
７．３~８．３
１７~１９
８．４
２２
２９．２ ９．０ ２６．０ ０．２ ２６．４ ４．８ ４．４
从上页表 １ 和表 ２ 可知，早期研发的固体热载 体热解工艺目前未大规模商业应用的主要原因是： （１）半 焦 为 主 要 产 品 ，较 单 一 的 转 化 方 式 不 符 合 褐 煤 热转化的特性，经济效益不高；（２）高温半焦作为热载 体 ，半 焦 产 品 中 含 有 大 量 燃 烧 过 的 焦 渣 ，降 低 了 其 利 用价值；（３） 焦油中含尘量高，不利于焦油深加工利 用，且重质焦油和半焦细粒易黏附在分离系统管路 上，影响系统的长期运行；（４）褐煤和固体热载体常采 用 机 械 搅 拌 混 合 ，需 要 消 耗 大 量 动 力 ，给 工 艺 放 大 带 来困难；（５）固体热载体需要额外的燃料给其供热，增 加系统能耗、物耗。
注：能耗、水耗都是以热解 １ ｔ 煤为基准。
２０１２ 年 ２ 月
李文英等：褐煤固体热载体热解提质工艺进展
－３－
表 2 各种技术的产物对比
热解工艺
ＬＲ Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
产率 ／％ ３０~４０
４４ ３４~５６ ３０~４０ ２５~３７
半焦 Aｄ／％ １７~３５ ２０~３０ １８~３８ １６~３０ １９~３０
系统热效率 ／％ ８０
７５~８０ ８０~８３
８２ ≥８５
能耗 ／ｋＷ·ｈ ≥３０ ≥４０ ≥３０
≥３８．６ ２０~４５
水耗 ／ｔ ０．９８ ０．６０ ０．５０ ０．４０ ０．８０
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
特点
存在问题
气流床半焦加热，循环半焦为热载体，部分半焦燃烧
Ｔｏｓｃｏａｌ 工艺是美国油页岩公司和 Ｒｏｃｋｙ Ｆｌａｔｓ 研究中心共同开发的以高温陶瓷球为固体热载体的 热解工艺 ［８－１１］，其工艺流程：将粉碎至 ６ ｍｍ 以下 的 煤 送入提升管，并用从陶瓷球加热器出来的热烟气加
收 稿 日 期 ： ２０１１－０８－２５ 基金项目：８６３ 计划重大专项项目资助（２０１１ＡＡ０５Ａ２０２） 作者简介：李文英（１９６８— ），女，山西大同，教授，博士，１９８９ 年本科毕业于太原理工大学，研究方向为煤炭清洁高效利用， Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇ＠ｔｙｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
每 种 工 艺 因 开 发 的 目 的 、应 用 方 式 等 不 同 ，而 具 有不同的特点。本文从原理、操作条件、原料、热解产 品 、能 量 利 用 率 、特 点 和 局 限 性 等 方 面 对 不 同 固 体 热 载体热解工艺进行对比，结果见表 １、下页表 ２ 和表 ３。
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
关键词 褐煤，低温热解，固体热载体，催化，多联产
文章编号：１００５－９５９８（２０１２）－０１－０００１－０５ 中图分类号：ＴＱ５２３．６ 文献标识码：Ａ
1 褐煤热解提质
褐煤热解提质是指在非氧化气氛下将煤加热，发 生热解反应，最终得到焦油、煤气和半焦的加工过程。 褐煤在整个受热过程中经历 ３ 个热解变化过程［１］：（１） 室温到 ３５０ ℃主要是褐煤干燥、脱气阶段。煤的外形 基本不发生变化，到 ２００ ℃后，发生部分脱羧基反应， 生成热解水，并开始分解释放 ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ 气体等。（２） ３５０ ℃~６５０ ℃主要发生分解和解聚反应。褐煤不形成 胶质体，直接发生激烈的分解反应，逸出大量挥发分， 形成粉末状半焦。（３）６５０ ℃~１ ０００ ℃以分子间缩聚 反应为主，半焦生成焦炭，此阶段焦油析出量很少。 1.1 褐煤固体热载体热解提质工艺
ＥＴＣＨ－１７５ 工艺是由俄罗斯开发的固体热载体粉 煤 快 速 热 解 技 术 ［７］，在 克 拉 斯 诺 雅 尔 建 成 了 处 理 规 模 为 ４ ２００ ｔ／ｄ 的工业化装置，流程如下：褐煤粉碎后用 ５００ ℃烟气干燥，干燥粉煤进入气流式预热器中预热 到 １００ ℃~１２０ ℃，预热的粉煤与 ８００ ℃热载体半焦相 混合，在 ６００ ℃~６５０ ℃发生热解，从热解反应器中析 出的挥发分经除尘后冷凝分离，得到焦油、轻质油和煤 气。工艺中生成的半焦部分作为热载体循环利用，多余 半焦从热解反应器排出，回收热量后作为电站燃料。 １．１．４ 新法干馏工艺
气加热并提升至热半焦存储槽，进入反应器循环使用。 １．１．５ 褐煤热解耦合循环流化床燃烧多联产工艺
该工艺是褐煤清洁利用的重要发展趋势。循环流 化床（ＣＦＢ）锅炉除了具有清洁高效、炉内脱硫、高效燃烧 劣质煤的特点外，床内还存在稳定的高温热灰循环流， 热灰携带大量显热可在炉外利用。可在褐煤固体热载 体热解提质工厂建立一种新工艺系统，以 ＣＦＢ 锅炉的循 环热灰为固体热载体，原料褐煤通过低温快速热解生 成煤气和焦油，热解后的半焦与循环热灰返回 ＣＦＢ 锅 炉燃烧，实现电、热、煤气和焦油的多联产［１６－１８］。
ＬＲ 工艺由德国鲁奇公司和鲁尔公司共同研发，是 高温循环半焦作热载体的一种多用途热解 工 艺 ， ［５－７］ 处 理 原 料 包 括 煤 、油 页 岩 、油 砂 等 ，其 工 艺 流 程 ：将 原 料褐煤粉碎至 ５ ｍｍ 以下，经螺旋进料器进入导管，煤 在导管中随通入的冷煤气进入热解反应器，与高温循 环半焦机械混合，热解温度维持在 ４４０ ℃~５９０ ℃，挥 发分进入分离系统进行气液产品分离，生成的半焦一 部分被热烟气送入半焦收集槽作循环热载体，一部分 作为产品分离出来。 １．１．２ Ｔｏｓｃｏａｌ 工艺
褐煤热解提质工艺有很多种，主要包括：美国的 Ｔｏｓｃｏａ１ 工 艺 、ＣＯＤＥ 工 艺 、ＥＮＣＯＡＬ 工 艺 ， 俄 罗 斯 的 ＥＴＣＨ－１７５ 工艺，德国的 ＬＲ 工艺、ＬＳ 工艺，澳大利亚的 ＣＳＩＲＯ 流化床快速热解工艺，中国的新法干馏工艺、 煤拔头工艺等。
褐煤热解提质过程为吸热过程，通常需要外部供 热 ，常 规 供 热 方 法 有 两 种 ：外 热 式 和 内 热 式 。 根 据 热 量传递介质不同，内热式又分为气体热载体法和固 体热载体法。气体热载体工艺是将热烟气引入热解 反 应 器 中 ，例 如 波 兰 的 双 沸 腾 床 工 艺 ［２］、美 国 的 ＥＮ－ ＣＯＡＬ 工艺［３］和 ＣＯＥＤ 工艺［４］，缺点是热烟气中的 ＣＯ２ 和
≤１２．７ ≤６ ≤６ ≤１０
目标产物 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气
煤气、焦油、电
主产品 半焦 半焦 半焦 半焦
电、焦油、煤气
工业化程度 ／ ｔ·ｄ－１ １ ７００ ２５ ４ ２００ １５０ ２０~２５
热载体类型 半焦
陶瓷球 半焦 半焦 热灰
热解温度 ／℃ ４４０~４９０ ４３０~５４０ ６００~６２５ ５５０~６５０ ５６０~６４０
基于循环流化床燃烧的固体热载体褐煤热解工 艺，可以合理地利用 ＣＦＢ 锅炉的优势，实现热、电、油、 气多联产，克服传统固体热载体工艺存在的问题，因 而比传统工艺更具有优势：（１）ＣＦＢ 锅炉可提供大量 能在炉外利用的高温热载体，因此可以在不需要增加 额外加热设备的情况下，得到高温热载体；（２）被热载 体稀释的热解半焦不需要分离，全部直接燃烧发电， 高温半焦的显热得到完全利用，因此整个系统热效率 高；（３） 煤中大部分含硫化合物在热解过程中富集脱 除 ，降 低 了 燃 烧 过 程 和 后 续 工 艺 脱 硫 负 荷 ，减 少 了 净 化系统设备投资，提高了整个系统净化效率。
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
表 1 褐煤固体热载体热解工艺综合对比
原理 移动床热解 回转炉热解 移动床热解 移动床热解 循环流化床热解
适用范围 褐煤、油页岩 褐煤、弱黏结性煤
褐煤、泥煤 褐煤、低变质烟煤
褐煤、烟煤
进料粒度 ／ｍｍ ≤５
煤化工
Coal Chemical Industry
No.1(Total No.158) Feb. 2012
褐煤固体热载体热解提质工艺进展
李文英，邓 靖，喻长连
（太原理工大学煤科学与技术省部共建国家重点实验室培育基地，山西 太原 030024）
摘 要 介绍了国内外几种典型的褐煤固体热载体热解提质工艺，并从原理、操作条件、原料、热解产品、 能量利用率、局限性等方面对各种工艺进行了分析对比；分析了工业上常用的固体热载体的优缺点，提出了褐 煤固体热载体热解技术的发展方向。
２０．０ ２２．７ ４４．９ ７２．３ ４．０ ２０．３ １．０ １．７
１４．１ １４．３ ４３．２ ５５．３ ５．９ １７．８ １．３ ０．５
煤气组成 ／％ Ｈ２ ＣＯ ＣＯ２ Ｈ２Ｓ ＣＨ４ Ｃ２＋ 其他 １３．１ １１．５ ４７．４ ０．６ ２３．０ ３．７ ０．７ ７．８ １８．４ ３４．２ ０．３ ２４．９ １２．４ ２．０ ２４．３ １８．３ ２３．２ ０．３ １８．６ １１．４ ３．９ ２２．７ １３．８ ２９．８ ０．７ ２６．２ ４．４ ２．４
ＣＦＢ 煤热 解多联产 龙口褐煤
１８．７
原料成分 ／％
Mｔ
Aｄ
Vｄａｆ Ｃｄａｆ Ｈｄａｆ Ｏｄａｆ Ｎｄａｆ Ｓｄａｆ
３６．０ ８．０ ４２．８ ６０．２ ４．５ １７．７ ０．８ ０．９
２７．５ ７．６ ４７．５ ６２．９ ５．０ ２２．９ １．１ ０．５
３２．０ ９．９ ４６．１ ６９．９ ５．１ ２３．０ １．５ ０．４
卧式转窑热解气体热载体预热原料煤高温半焦为固体热载体半焦为固体热载体移动床热解高温烟道气加热半焦下行循环流化床与循环流化床锅炉耦合循环热灰作热载体焦油含尘量大利用价值低高温陶瓷球磨损严重不适合黏结性煤半焦混有焦渣利用价值低气固分离设备较多排渣受温度影响较大煤和高温热灰的均匀混合问题注
第 １ 期（总第 １５８ 期） ２０１２ 年 ２ 月
惰 性 气 体 会 稀 释 煤 气 ，降 低 产 气 品 质 。 固 体 热 载 体 法 是用高温固体的显热将煤热解，不仅避免了煤气被稀 释，而且可以很好地利用粉煤资源。
固体热载体热解提质属于低温快速热解，产焦油 多且质量好，焦油中含有脂肪烃、芳烃和酚类物质，可 加工获得化学品和燃料油，生成的中热值煤气和半焦 也有多种用途。相对而言，固体热载体热解提质工艺 优势明显，下面简单对比分析国内外几种典型的褐煤 固体热载体热解工艺。 １．１．１ ＬＲ 工艺
北京动力经济研究所与济南锅炉厂共同开发了 以循环流化床热灰为固体热载体将煤热解的多联产 工艺［１９－２０］。１９９２ 年建成以褐煤、烟煤为原料，热解煤量 １５０ ｋｇ／ｈ 的热态试验简化装置。该装置工艺流程为： 试验系统由热解反应器制煤气系统和循环流化床锅 炉 系 统 组 成 ，２０％ 的 煤 通 过 给 煤 机 进 入 循 环 流 化 床 锅 炉内，剩下 ８０％的煤与热灰共同进入热解反应器，在 热解反应器内混合、热解。生产的半焦由返料系统送 入循环流化床锅炉内，与进入的煤一起燃烧放热。 1.2 褐煤固体热载体热解工艺分析对比
焦油含尘量大，利用价值低
陶瓷球为热载体，卧式转窑热解
高温陶瓷球磨损严重，不适合黏结性煤
气体热载体预热原料煤，高温半焦为固体热载体
半焦混有焦渣，利用价值低
半焦为固体热载体，移动床热解，高温烟道气加热半焦 气固分离设备较多，排渣受温度影响较大
下行循环流化床与循环流化床锅炉耦合，循环热灰作热载体
煤和高温热灰的均匀混合问题
－２－
煤化工
２０１２ 年第 １ 期
热，预热后的煤和高温陶瓷球在旋转滚筒中混合，热 解温度保持在 ４３０ ℃~５４０ ℃。挥发分从气固分离器 顶部排出，在气液分离器中进一步分离。陶瓷球和半 焦经回转筛分离，陶瓷球由提升管送入加热器加热， 加热器燃料为此工艺生产的煤气或燃料油。 １．１．３ ＥＴＣＨ－１７５ 工艺
５．０~１２．０ １９~２０
６．０~１２．０ １６~１８
５．０~１５．０ １６~２２
表 3 各种技术的原料分析和煤气组成分析
热解工艺
原料 产地
原料热值 ／ＭＪ·ｋｇ－１
ＬＲ Ｌｕｋａｒａｃ 褐煤 １４．６
Ｔｏｓｃｏａｌ 怀俄达克褐煤 １６．２
ＥＴＣＨ－１７５ 坎阿褐煤 １５．４
ＤＧ
平庄褐煤 １９．１
热值／ＭＪ·ｋｇ－１ ５．７ ４~１０ ２~１２ １０~３６
焦油 含尘质量分数 ／％
４０~５０ ＜１５ ＞２０ ＞２０ ＜２０
注：热解物的产率都是相对干煤比较。
煤气
产率 ／％ 热值 ／ＭＪ·ｍ－３
７．３~８．３
１７~１９
８．４
２２
２９．２ ９．０ ２６．０ ０．２ ２６．４ ４．８ ４．４
从上页表 １ 和表 ２ 可知，早期研发的固体热载 体热解工艺目前未大规模商业应用的主要原因是： （１）半 焦 为 主 要 产 品 ，较 单 一 的 转 化 方 式 不 符 合 褐 煤 热转化的特性，经济效益不高；（２）高温半焦作为热载 体 ，半 焦 产 品 中 含 有 大 量 燃 烧 过 的 焦 渣 ，降 低 了 其 利 用价值；（３） 焦油中含尘量高，不利于焦油深加工利 用，且重质焦油和半焦细粒易黏附在分离系统管路 上，影响系统的长期运行；（４）褐煤和固体热载体常采 用 机 械 搅 拌 混 合 ，需 要 消 耗 大 量 动 力 ，给 工 艺 放 大 带 来困难；（５）固体热载体需要额外的燃料给其供热，增 加系统能耗、物耗。
注：能耗、水耗都是以热解 １ ｔ 煤为基准。
２０１２ 年 ２ 月
李文英等：褐煤固体热载体热解提质工艺进展
－３－
表 2 各种技术的产物对比
热解工艺
ＬＲ Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
产率 ／％ ３０~４０
４４ ３４~５６ ３０~４０ ２５~３７
半焦 Aｄ／％ １７~３５ ２０~３０ １８~３８ １６~３０ １９~３０
系统热效率 ／％ ８０
７５~８０ ８０~８３
８２ ≥８５
能耗 ／ｋＷ·ｈ ≥３０ ≥４０ ≥３０
≥３８．６ ２０~４５
水耗 ／ｔ ０．９８ ０．６０ ０．５０ ０．４０ ０．８０
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
ＤＧ ＣＦＢ 煤热解多联产
特点
存在问题
气流床半焦加热，循环半焦为热载体，部分半焦燃烧
Ｔｏｓｃｏａｌ 工艺是美国油页岩公司和 Ｒｏｃｋｙ Ｆｌａｔｓ 研究中心共同开发的以高温陶瓷球为固体热载体的 热解工艺 ［８－１１］，其工艺流程：将粉碎至 ６ ｍｍ 以下 的 煤 送入提升管，并用从陶瓷球加热器出来的热烟气加
收 稿 日 期 ： ２０１１－０８－２５ 基金项目：８６３ 计划重大专项项目资助（２０１１ＡＡ０５Ａ２０２） 作者简介：李文英（１９６８— ），女，山西大同，教授，博士，１９８９ 年本科毕业于太原理工大学，研究方向为煤炭清洁高效利用， Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇ＠ｔｙｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
每 种 工 艺 因 开 发 的 目 的 、应 用 方 式 等 不 同 ，而 具 有不同的特点。本文从原理、操作条件、原料、热解产 品 、能 量 利 用 率 、特 点 和 局 限 性 等 方 面 对 不 同 固 体 热 载体热解工艺进行对比，结果见表 １、下页表 ２ 和表 ３。
热解工艺 ＬＲ
Ｔｏｓｃｏａｌ ＥＴＣＨ－１７５
关键词 褐煤，低温热解，固体热载体，催化，多联产
文章编号：１００５－９５９８（２０１２）－０１－０００１－０５ 中图分类号：ＴＱ５２３．６ 文献标识码：Ａ
1 褐煤热解提质
褐煤热解提质是指在非氧化气氛下将煤加热，发 生热解反应，最终得到焦油、煤气和半焦的加工过程。 褐煤在整个受热过程中经历 ３ 个热解变化过程［１］：（１） 室温到 ３５０ ℃主要是褐煤干燥、脱气阶段。煤的外形 基本不发生变化，到 ２００ ℃后，发生部分脱羧基反应， 生成热解水，并开始分解释放 ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｓ 气体等。（２） ３５０ ℃~６５０ ℃主要发生分解和解聚反应。褐煤不形成 胶质体，直接发生激烈的分解反应，逸出大量挥发分， 形成粉末状半焦。（３）６５０ ℃~１ ０００ ℃以分子间缩聚 反应为主，半焦生成焦炭，此阶段焦油析出量很少。 1.1 褐煤固体热载体热解提质工艺
ＥＴＣＨ－１７５ 工艺是由俄罗斯开发的固体热载体粉 煤 快 速 热 解 技 术 ［７］，在 克 拉 斯 诺 雅 尔 建 成 了 处 理 规 模 为 ４ ２００ ｔ／ｄ 的工业化装置，流程如下：褐煤粉碎后用 ５００ ℃烟气干燥，干燥粉煤进入气流式预热器中预热 到 １００ ℃~１２０ ℃，预热的粉煤与 ８００ ℃热载体半焦相 混合，在 ６００ ℃~６５０ ℃发生热解，从热解反应器中析 出的挥发分经除尘后冷凝分离，得到焦油、轻质油和煤 气。工艺中生成的半焦部分作为热载体循环利用，多余 半焦从热解反应器排出，回收热量后作为电站燃料。 １．１．４ 新法干馏工艺
气加热并提升至热半焦存储槽，进入反应器循环使用。 １．１．５ 褐煤热解耦合循环流化床燃烧多联产工艺
该工艺是褐煤清洁利用的重要发展趋势。循环流 化床（ＣＦＢ）锅炉除了具有清洁高效、炉内脱硫、高效燃烧 劣质煤的特点外，床内还存在稳定的高温热灰循环流， 热灰携带大量显热可在炉外利用。可在褐煤固体热载 体热解提质工厂建立一种新工艺系统，以 ＣＦＢ 锅炉的循 环热灰为固体热载体，原料褐煤通过低温快速热解生 成煤气和焦油，热解后的半焦与循环热灰返回 ＣＦＢ 锅 炉燃烧，实现电、热、煤气和焦油的多联产［１６－１８］。
ＬＲ 工艺由德国鲁奇公司和鲁尔公司共同研发，是 高温循环半焦作热载体的一种多用途热解 工 艺 ， ［５－７］ 处 理 原 料 包 括 煤 、油 页 岩 、油 砂 等 ，其 工 艺 流 程 ：将 原 料褐煤粉碎至 ５ ｍｍ 以下，经螺旋进料器进入导管，煤 在导管中随通入的冷煤气进入热解反应器，与高温循 环半焦机械混合，热解温度维持在 ４４０ ℃~５９０ ℃，挥 发分进入分离系统进行气液产品分离，生成的半焦一 部分被热烟气送入半焦收集槽作循环热载体，一部分 作为产品分离出来。 １．１．２ Ｔｏｓｃｏａｌ 工艺
褐煤热解提质工艺有很多种，主要包括：美国的 Ｔｏｓｃｏａ１ 工 艺 、ＣＯＤＥ 工 艺 、ＥＮＣＯＡＬ 工 艺 ， 俄 罗 斯 的 ＥＴＣＨ－１７５ 工艺，德国的 ＬＲ 工艺、ＬＳ 工艺，澳大利亚的 ＣＳＩＲＯ 流化床快速热解工艺，中国的新法干馏工艺、 煤拔头工艺等。
褐煤热解提质过程为吸热过程，通常需要外部供 热 ，常 规 供 热 方 法 有 两 种 ：外 热 式 和 内 热 式 。 根 据 热 量传递介质不同，内热式又分为气体热载体法和固 体热载体法。气体热载体工艺是将热烟气引入热解 反 应 器 中 ，例 如 波 兰 的 双 沸 腾 床 工 艺 ［２］、美 国 的 ＥＮ－ ＣＯＡＬ 工艺［３］和 ＣＯＥＤ 工艺［４］，缺点是热烟气中的 ＣＯ２ 和
≤１２．７ ≤６ ≤６ ≤１０
目标产物 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气 半焦、焦油、煤气
煤气、焦油、电
主产品 半焦 半焦 半焦 半焦
电、焦油、煤气
工业化程度 ／ ｔ·ｄ－１ １ ７００ ２５ ４ ２００ １５０ ２０~２５
热载体类型 半焦
陶瓷球 半焦 半焦 热灰
热解温度 ／℃ ４４０~４９０ ４３０~５４０ ６００~６２５ ５５０~６５０ ５６０~６４０
基于循环流化床燃烧的固体热载体褐煤热解工 艺，可以合理地利用 ＣＦＢ 锅炉的优势，实现热、电、油、 气多联产，克服传统固体热载体工艺存在的问题，因 而比传统工艺更具有优势：（１）ＣＦＢ 锅炉可提供大量 能在炉外利用的高温热载体，因此可以在不需要增加 额外加热设备的情况下，得到高温热载体；（２）被热载 体稀释的热解半焦不需要分离，全部直接燃烧发电， 高温半焦的显热得到完全利用，因此整个系统热效率 高；（３） 煤中大部分含硫化合物在热解过程中富集脱 除 ，降 低 了 燃 烧 过 程 和 后 续 工 艺 脱 硫 负 荷 ，减 少 了 净 化系统设备投资，提高了整个系统净化效率。