中国褐煤提质技术现状及发展趋势

中国褐煤提质技术现状及发展趋势

白中华;赵玉冰;黄海东;杨文辉;张向洲;穆静静;张培林;史亚微

【摘要】介绍了国内外典型的褐煤干燥提质技术和褐煤干馏技术以及这两类技术的优缺点.阐述了中国褐煤提质市场和主要干馏工艺的发展建设现状,总结了中国褐煤提质工业的发展情况.2008-2012年,中国干馏提质项目明显增加,而干燥提质项目数量基本稳定,多用于坑口电厂的电煤干燥;2010年项目总量和投资额出现低点,2011年以后,中国褐煤提质项目投资额成倍增长.阐述了目前国内主要的褐煤干馏提质项目主要有国富GF褐煤提质工艺、LCC提质工艺、DG工艺直立炭化炉工艺、ZDL工艺等,并对各项目的应用情况进行对比.最后提出了中国褐煤提质技术的发展趋势主要为:减少褐煤直接燃烧,加大褐煤提质再利用;以褐煤干馏提质为主,辅以干燥提质;褐煤资源的多联产梯级利用逐步成为褐煤资源利用的主导;褐煤提质装备系统大型化将是褐煤综合利用系统装备开发的发展主流.

【期刊名称】《洁净煤技术》

【年(卷),期】2013(019)006

【总页数】5页(P25-29)

【关键词】褐煤;干燥提质;干馏;褐煤综合利用;多联产

【作者】白中华;赵玉冰;黄海东;杨文辉;张向洲;穆静静;张培林;史亚微

【作者单位】北京国电富通科技发展有限责任公司,北京100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;河北省电网公司,河北石家庄050021;青海省电力设计院,青海西宁810008;世源科技工程有限公司,北京100855;北京国电富通科技

发展有限责任公司,北京100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003;北京国电富通科技发展有限责任公司,北京100070;国网电力科学研究院,江苏南京210003

【正文语种】中文

【中图分类】TQ536;TD849

0 引言

中国是煤炭储藏、生产和消费大国,煤炭消费占全国能源消费的70%以上。中国已探明褐煤储量1303亿t[1-2]。褐煤产量逐年递增,据统计,2011年中国褐煤产量已达4亿多t,较2007年的2亿t增加了1倍多。

褐煤属于低阶煤,具有水分、挥发分较高,热值低[3]等特点,严重影响褐煤资源的直接利用[4]。褐煤提质可有效降低煤中水分,提高褐煤发热量,提质后的褐煤具有与烟煤类似的性质,达到一般用煤要求。同时,褐煤提质过程中可副产低温煤焦油、煤气等高附加值产品[5],因此褐煤提质是实现褐煤综合洁净利用的有效途径[6-7]。随着“十二五”期间国家各项鼓励和扶持煤化工政策[8-9]的出台,褐煤综合洁净利用产业将迎来快速发展时期。

1 褐煤提质工艺发展现状

褐煤提质工艺分为2种:一种是褐煤干燥,即通过加热方式除去褐煤外水,对内水和挥发分基本没有影响[10-11]；另一种是褐煤干馏,即在隔绝空气(或在惰性气体中)的条件下加热褐煤,最终可得到热解煤气、焦油、焦炭或半焦产品[12-13]。褐煤提质工艺的研究和技术的开发正呈现百家争鸣的局面。

1.1 褐煤干燥工艺

褐煤干燥提质技术由于开发时间长,已比较成熟,有较为规范的运行经验。国内外典型褐煤干燥工艺见表1。由于褐煤干燥项目投资小,运行成本较低,提质后的褐煤水分降低,发热量提高,完全可以满足电厂生产用煤的要求,具有较好的经济效益。褐煤干燥仅能除去褐煤外水,内水和挥发分不会受到太大影响,因此干燥后的褐煤极易自燃,不易存放和运输。同时褐煤干燥提质后产品单一,不能充分利用褐煤资源,市场竞争力较弱,影响经济效益。

1.2 褐煤干馏工艺

干馏法提质技术不仅能脱除褐煤中的外水和内水,还可以副产酚类、热解煤气、半焦、煤焦油、焦炭等产品,有效实现了褐煤的综合利用。目前,国内褐煤干馏技术的应用还处于试验和示范应用阶段,需在工程应用中逐步改进、完善。国内外典型褐煤干馏提质工艺见表2。

表1 国内外典型褐煤干燥工艺序号国外序号国内1德国泽马克蒸汽管式干燥辊压成型工艺[12]1 2德国科林公司蒸汽流化床褐煤干燥技术3日本神户制钢UBC 热油工艺4美国K-燃料干燥工艺动混流干燥技术工艺2滚筒干燥工艺3神华集团-HPU工艺4北京柯林斯达带式炉改性、炭化工艺5山东天力热蒸汽内加热流化床干燥技术

表2 国内外典型褐煤干馏工艺序号国外序号国内1 LurgiGmbH公司(德国)和Ruhrgas AG公司(美国)开发研究开发的鲁奇-鲁尔法2 美国FMC和OCR联合开发的COED法3 澳大利亚的CSIRO CSIRO工艺4 美国西方研究公司研究开发的Garrett法5 美国油页岩公司(Oil shale corp)和Rocky Flasts研究中心开发的Toscoal法6 日本煤炭快速热解法7 美国ENCOAL公司LFC褐煤干燥提质技术8 俄罗斯的3TX(ETCh)-175工艺1 大连理工大学固体热载体干馏工艺(DG工艺)2 陕西三江煤化工有限责任公司开发的SJ低温干馏方炉3 LCC低阶煤转化技术4 北京国电富通公司国富褐煤提质技术5 神雾公司褐煤无热载体干馏新技术6 中国科

学院过程研究所煤拔头工艺7煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院的低变质煤

热解工艺

2 中国褐煤提质项目建设现状

2.1 项目分布

据不完全统计,目前中国褐煤提质项目约67项,内蒙古的提质项目占81%,为54项,其中干燥提质项目17项,干馏提质项目37项。新疆地区8项,云南3项,陕西2项

均为干馏提质项目,提质项目总投资近2000亿元,年处理褐煤量3亿多t。各地区

提质项目投资比例如图1所示。其中应用褐煤干馏处理技术有50项,占项目总量的74.63%,干燥处理技术17项,占项目总量的25.37%。

图1 各地区提质项目投资比例

2.2 项目发展

中国褐煤提质市场总体呈现快速增长的发展态势。2008—2012年项目开工数量

如图2所示。2008—2012年开工项目投资如图3所示。

由图2可知,由于干馏提质可实现褐煤资源的综合洁净利用,因此采用该技术的提质项目明显增加,而干燥提质项目数量基本稳定,多用于坑口电厂的电煤干燥。由图2、图3可知,2008—2012年,虽然开工建设项目数量总体呈增长趋势,但由于技术问题和国家对煤化工项目持谨慎态度,2010年项目总量和投资额出现低点,整体项目投

资相比2009年有所降低,2010年投资额不足50亿元,单个项目投资额较小。2011年以后,随着国内技术开发的深入和国家对褐煤综合利用的重视,中国褐煤提质项目

投资额成倍增长,2012年开工及准备开工项目投资额达到1793.73亿元。

图2 2008—2012年褐煤提质项目开工数量

图3 2008—2012年褐煤提质开工项目投资

2.3 主要工艺应用

目前市场上主要有国富GF褐煤提质工艺、LCC提质工艺、DG工艺直立炭化炉工