煤热解技术进展及工业应用研究

煤热解技术进展及工业应用研究
李达(山西煤炭进出口集团有限公司， 山西 太原 030006)
摘要：由于煤矿的储存量有限，越开采其总量越少，尤其是优质的煤炭资源更是成为稀缺型产品，研究煤热解技术非常有必要。

本文首先分析了国内外相对比较典型的煤热解技术及其工业应用，详细介绍了各个工艺的特点与存在的问题，并提出了我国煤热解技术的发展趋势与建议。

关键词：煤热解技术；进展；工业应用
作为一种化石燃料，煤炭的含碳量相对比较高，在我国资源和能源中占据重要的位置。

高效清净的利用现有的煤炭资源是企业单位与科研单位一直以来的重要研究课题。

煤热解技术就是让煤炭加热的时候进行空气隔绝，这样煤炭中的大分子化学键就会出现断裂以及缩聚等反应，进而产生相应的物理变化与化学变化，形成煤炭产品，包括煤气、煤焦油以及焦炭等。

通过利用煤热解技术能够实现煤炭资源的合理利用，扩充了当前煤炭的单一利用模式，属于国家战略需求中的新型煤炭战略。

因此，研究煤热解技术进展及工业应用对我国能源发展具有很强的现实意义。

1 典型煤热解技术
在研究这种技术的时候，根据热解炉选择加热的方式，一般可以分为三种，外热式、内热式以及混合式；根据热载体的具体类型的不同也可以分为三种，固体热载体，气体热载体以及固气热载体；结合煤炭热解的温度，当热解温度在500℃～650℃之间的时候称为低温热解，当温度在650℃～800℃之间的时候称之为中温热解，当温度在900℃～1000℃的时候，称之为高温热解，当温度大于1200℃的时候,根据物料的运行状况可以分为四种，有固定床、流化床以及气流床，第四种是滚动床热解技术；根据气氛又可以分为三种，分别是惰性气氛、加氢及催化、加氢热解。

由于分类比较多，为了更好的进行技术的比较，结合具体需求不一样要达到的效果也不一样，可以把低阶煤的技术分为三种不同的类型：第一种，煤热解提质技术，主要是把一部分热解气或者热解油进行燃烧提供热解反应热，主要目标就是取得高热值的煤炭产品；第二种，煤热解制油气技术，主要是通过对部分半焦产品进行燃烧来提供相应的热解反应热，进而获取相应的油气产品；第三种，以煤热作为基础的煤基多联产技术，主要是通过煤热解来获取油气产品，还可以把半焦燃烧获取的热量合成为气，进而达到多联产的目的。

1.1 煤热解提质技术
这项技术又可以分为三大类，一种是非蒸发脱水提质技术，一种是成型提质技术，还有一种是热解提质技术，主要是针对像褐煤等那些低变质程度的煤种。

国内外相关煤热解提质技术举例如下：
(1)LFC热解技术，其加热方式是气体热载体，主要是生成固体燃料PDF以及液油CDL，开发单位以美国Encoal公司等为代表，存在的问题是焦油的品质不好控制，而且还可能存在后续系统的堵塞等。

(2)MRF热解技术，为外热式加热技术，Toscoal热解技术，属于固体热载体的加热方式，这两项技术主要是生成焦油、半焦以及煤气，开发单位以煤炭科学技术研究院有限公司煤化工分院以及美国油页岩公司，存在的问题是容易出现粉尘的沉积，系统相对比较复杂，耗能比较高，而且生产能力受到限制。

(3)CSIRO热解技术，主要是气-固热载体为主要加热方式，生产焦油，代表公司是澳大利亚联邦科学与工业研究院，存在的问题是冷凝物不太容易分离。

(4)ACCP热解技术，加热方式是气体热载体，生成高热值燃料，代表单位是西部能源公司，存在的缺点是热解的温度不高，生产的半焦产品还可能存在自燃问题，难以进行长距离运输。

总之，虽然国内外针对低阶煤开发热解提质技术取得了相应的成就，但是也同样存在一些问题亟待解决，像热解产品的气体、固体分离，热载体的连续循环运行等，能量的利用率问题、环境污染问题、工业化程度等。

1.2 煤热解制油气技术
(1)Garrett工艺。

研发单位以美国Garrett研究与开发公司为代表，主要是生成焦油、半焦以及煤气等产品，存在堵塞问题。

(2)COED热解工艺，研发单位以美国FMC 和ORC 公司为代表，主要是生成气、焦油与半焦，属于低压多段热解。

(3)L-R 热解工艺，研发单位以德国Lurgi GmbH 公司为达标，生产焦油、半焦以及煤气，属于高温高压热解，但是机械的磨损相对比较严重。

(4)ATP热解工艺，研发单位以加拿大UMATAC 工程有限公司为达标，生产焦油和半焦产品，这种技术的焦油产量相对比较高，但是能耗也比较高。

(5)煤炭快速热解工艺，以日本煤炭能源中心为代表，生产焦油和半焦产品。

这种工艺的热解速度比较快，能够最大化的获取气态与液态的产品。

(6)DG 热解工艺，以大连理工大学为研发单位，生产焦油、煤气与半焦，热值比较高，焦油的含酚量也比较高，但是煤焦混合特别容易磨损机器。

以上技术各有优缺点，要选择其中一项技术需要综合煤质以及目标产品的收率、产业的规模，运行操作的难易度等。

如果优先定位焦油产品的收率，那么就需要把温度控制在500℃～900℃之间，一般在600℃以内最为适宜，一旦热解温度高于700℃，可能会出现焦油的二次裂解，对收率产生很大的影响。

1.3 以煤热解为基础的多联产技术
随着煤炭相关领域科学研究的发展，一些前沿性技术得以提升，煤热解开始朝着大型化以及多联产的方向发展。

所谓多联产技术主要是把煤炭当作基本的原料，把多种转化方式集成到同一个系统中，得到二次能源产品[1]。

这项技术的实质就是联合生产煤、电以及气和油等，讲究的是系统效益最大化，污染物排放最小化，煤炭多联产技术这项系统比较复杂，跨行业、跨学科，力争做到多产品生产的优化组合，但是还存在一些技术上的问题，而且相配套的煤气、焦油等副产品的回收工程也不是很完善。

现有的多联产煤热解项目在运行生产过程中，长周期的稳定运行存在难度，但是其优势仍旧非常突出：首先，煤炭资源的综合利用率得到了很大的提升，经济效益随之提高；其次，煤炭种类的适应性比较好，能够利用那些热值相对比较低
的劣质煤炭；再次，实现了环保效益，能够废物再利用[2]。

2 煤热解技术的发展趋势与建议
就当前情况来看，国内外传统的低阶煤气体热载体以及固体热载体热解工艺基本都处在示范运营阶段，并没有进行规模化的运行，存在的原因有两个，一个是焦油的含尘量比较高，后期进行处理的时候存在一定的难度，而且焦油以及半焦颗粒特别容易在分离设备上粘附，对系统的周期运行产生不利的影响；另一个是热解工艺相对比较复杂，稳定性也不是特别好。

结合近几年煤炭热解技术的发展状况，可以把煤热解技术的发展趋势总结为：
首先，热解装置要朝着大型化、规模化的方向发展。

当前我国的煤热解状况处理能力 不是特别强，有的是尚在研发状态，有的是中试阶段，还有的是示范装置阶段，并没有进行大规模的应用。

其次，要对煤热解初级产品进行深加工，把其产业链延伸。

当前我国的煤热解装置基本还是单纯的热解时期，并没有很好的实现焦油产品、半焦油产品的深层次加工，煤气的综合利用率不是很高，要持续进行相关产品的深加工，还需要煤热
解跟其他行业的耦合，让低阶煤实现梯级利用[3]。

再次，要注重热解装置的典型化。

可以选择那些操作方便、安全，自动化程度高的技术进行工业化建设，减少盲目化发展，进而提高我国煤热解技术的整体发展水准。

第四，注重热解反应调控以及油气质量控制。

在煤热解中，产生的气液产品品质控制并没有技术上的提升，有的热解焦油中沥青质质量分数甚至超过了百分之四十，这在很大程度上降低了整个产品的品质，而且对热解技
术的工业化应用产生了阻碍[4]。

第五，要注重环境保护问题。

国家相继出台了一些环境保护措施，导致企业的环保压力随之增加。

由于煤热解过程消耗的水量比较大，排出的废水也比较多，要进行回收循环利用也存在困难。

在废水中存在大量的有机化合物以及无机化合物，还有硫、氮等物质，污染物的色度比较高，而且难以进行生化降解，对环境造成了不利的影响。

因此，煤热解技术研究要把环保问题放在重要位置，既要经济效益还要环境效益[5]。

3 结语
综上所述，事实上，我国有大量的低阶煤资源，要进一步提
高煤炭的加工与转化水平，就要把煤炭从原来的单一化的燃料转变为原料和燃料，这是煤炭资源利用的原则。

要注重研究煤质影响工艺，积极优化煤炭热解中多种工艺的集成，这样才能更好的促进煤炭的分级利用，让煤炭产业持续实现结构优化升级。

总之，以煤热解为基础的热电气多联产技术具备突出的节能减耗的优势，要选择合适的地区进行示范与推广，进而实现现代煤炭工业的产业化、规模化与集成化发展。

参考文献：
[1]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，2016，(4).
[2]王其成，吴道洪.无热载体蓄热式旋转床褐煤热解提质技术[J].煤炭加工与综合利用，2016，(6).
[3]张顺利，丁力，郭启海，等.煤热解工艺现状分析[J].煤炭加工与综合利用，2016，(8).
[4]邵俊杰.褐煤提质技术现状及我国褐煤提质技术发展趋势初探[J].神华科技，2017，(1).
[5]戴爱军，杜彦学，袁善录，等.半焦粉末与废水湿法气化制合成气试验研究[J].煤化工，2017，(5).
浅谈激光自动焊接技术在二次电池制造中的应用
李世杰(新乡市万创技术服务有限公司,
河南 新乡 453000)
摘要：无毒无污染的绿色二次电池如今在全球都有极大的需求量。

而自动化生产线更保证了生产速效与质量以及产品的一致率，电池的焊接与安全阀等多种工序需用到激光焊接技术。

因此，制造二次电池的各类激光自动焊接技术随之应运而生。

本文总结了国内外的各种电池激光自动焊接技术的原理以及研究方向，同时提出如今存在且待处理的问题，探讨了需要改进与发展的方向。

关键词：激光自动焊接；技术；二次电池
0 引言
二次电池的充放电的循环次数可达上千次之多，因此也叫充电电池，比干电池要相对经济实用一些。

而其中锂电池等是二十世纪九十年代兴盛起来的绿色能源，其以多种优越性如高循环次数与无污染以及高电压等而受到人们的喜爱，是二十一世纪的主导电源，也是中国能源领域重点扶持的高新产业，以下就详细表述二次电池在当今社会上的应用领域与未来展望。

1 电池生产中的激光焊接应用
二次电池其结构非常特殊，其制造工序都需要使用到激光焊接技术，绝大部分为热传导激光焊接，即结合部位受到激光照射之后，金属表面温度升高，被焊工件两部分的结合面因温度升高而产生熔点继化成液体，快速凝固之后，两部分结合面便焊接到一起。

提高生产速效就需要使用到自动焊接技术去配合自动化生产线进行二次电池的制造，因此，高技术水平的焊接设备就需要很多精密的结构和自动装置来相互配合，如此来完成自动化制造。

如今，大部分二次电池主要流行于手机电池以及笔记本电脑等诸多便携式电器之中，而方形电池外壳的焊接工作主要分为顶焊与侧焊这两种，先说广泛应用于手机等便携式电器中的方形电池，其上有一长方形盖板，将其正极引出端，盖板塞入外壳和上口整齐，接着将之间的缝隙用重复脉冲的方式焊接密封。

早期的方形电池多为顶焊密封工艺，但因为工艺水平上没有定位台阶以及长度尺寸上面要求严格，从而在制造上出现很大的困难，因此就采用顶盖侧焊结构，针对此项技术，国内外已经研究出了激光焊接的工艺手段。

激光自动焊接技术所要求的工艺严谨，不同型号的二次电池便有不同的制造工艺。

在自动化生产线，电池正极的激光焊接流程有多种辅助的工序，如自动上料机等，它们会对电池进行严格检测，如存在不良状况，则自动筛出，而检测合格就自动移至激光焊接工位所在位置，经过自动压紧的设备将其紧密联合一起，之后射出一股激光脉冲，以此进行焊接。

激光焊接二次电池安全阀自动焊接技术，可实现如自动上料、压紧焊接等，。