低阶煤的固体热载体热解工艺
低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术
低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术一、技术原理低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术是一种将低阶粉煤气固转化为高品质燃料气的热解技术。
其基本原理是通过在高温下，利用催化剂的作用，将低阶粉煤气固中的有机物分解为气体燃料和固体炭质产物。
具体而言，该技术主要包括以下几个步骤：1. 预处理：将低阶粉煤气固进行破碎、干燥等预处理，以提高后续热解的效果。
2. 热解反应：将预处理后的低阶粉煤气固与催化剂一起送入热解反应器中，在高温下进行热解反应。
热解过程中，有机物分解为气体燃料和固体炭质产物。
3. 气体分离：将热解产生的气体通过分离装置进行分离，得到高品质的燃料气。
4. 固体产物处理：将热解产生的固体炭质产物进行处理，可以进一步提取有价值的化学品。
二、技术应用低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术在能源转化领域具有广泛的应用前景。
其主要应用包括以下几个方面：1. 燃料气生产：通过该技术可以将低阶粉煤气固转化为高品质的燃料气，用于供热、供电等领域。
2. 化学品生产：热解产生的固体炭质产物中含有许多有机化合物，可以用于生产化学品，如活性炭、炭黑等。
3. 能源回收利用：低阶粉煤气固中的有机物经过热解后，不仅可以转化为燃料气，还可以回收热能，提高能源利用效率。
三、技术优势低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术相比传统的煤气化技术具有以下优势：1. 高效能：该技术采用双循环的方式，能够充分利用热能，提高能源转化效率。
2. 灵活性：可以对低阶粉煤气固进行定制化处理，适应不同的原料特性和生产需求。
3. 环保性：通过催化剂的作用，可以降低热解温度，减少能源消耗和环境污染。
4. 经济性：低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术具有较低的投资成本和运营成本，有利于实现能源转化的经济可行性。
低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术是一种具有广泛应用前景的能源转化技术。
通过该技术，可以将低阶粉煤气固转化为高品质燃料气，提高能源利用效率，降低环境污染。
煤的梯级利用工艺路线介绍和煤热解技术对比
锅炉制造BOILER MANUFACTURING第1期2021年01月No. 1Jan.2021煤的梯级利用工艺路线介绍和煤热解技术对比Introduction of coal cascade utilization technology andcomparison of pyrolysis technology in coal洪超，王桔（哈尔滨锅炉厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150046）摘要:煤炭作为国内未来较长时间内的主要能源消费来源，煤的梯级利用可以实现低阶煤的环保、经济和高效利用，本文介绍了几种国内典型的煤梯级利用工艺路线，从工艺流程、工业化进程、技术特点和经济效益等方 面进行阐述，对比各工艺路线的核心热解技术，并对以后的技术发展方向提出展望。
关键词:煤的梯级利用;热解;煤气;焦油;半焦中图分类号：X7 文献标识码：B 文章编号:CN23 -1249（2021 ）01 -0040 - 030引言长期以来，我国的能源消费都是以煤为主，根 据国家统计局公布数据,2019年全年能源消费总量中煤炭消费总量增长1-0%,占比57.7%,占比相比去年下降1.3个百分点。
近年来随着清洁能源和新能源技术的不断发展，煤炭能源比例虽逐 年下降,消费总量却逐年增加，煤炭在较长时间内仍将占据能源消费主导地位。
根据中科院公布数据，截至2019年，国内已探明原煤储量10077亿吨。
其中低变质烟煤、褐 煤等低阶煤占煤炭储量的50%以上，其挥发分高、含水量高、热值低等特点决定了常规的直接燃 烧或者气化等利用方式存在效率低、氮硫氧化物等污染物排放量大等缺点⑴。
随着技术的发展 和市场的需求，形成了如直接发电、液化、完全气化、干燥提质和煤的梯级利用等多种典型的低阶 煤利用技术路线⑵。
1低阶煤的梯级利用煤的梯级利用技术主要是通过热解分质、梯 级延伸加工，实现各级产物的梯级利用、吃干榨尽，具有资源利用率高、热能效率高、利于环保等 优势。
褐煤低温干馏(热解)加工的生产工艺介绍
一、褐煤低温干馏（热解）加工的生产工艺介绍3.1低温煤干馏（热解）加工的主要工艺煤热解工艺按照不同的工艺特征有多种分类方法。
按气氛分为惰性气氛热解(不加催化剂)，加氢热解和催化加氢热解。
按热解温度分为低温热解即温和热解(500～650℃)、中温热解(650～800℃)、高温热解(900一l000℃)和超高温热解(>1200℃)。
按加热速度分为慢速(3～5℃／min)、中速(5～100℃／s)、快速(500～105℃／s)热解和闪裂僻(>106℃／s)。
按加热方式分为外热式、内热式和内外并热式热解。
根据热载体的类型分为固体热载体、气体热载体和固一气热载体热解。
根据煤料在反应器内的密集程度分为密相床和稀相床两类。
依固体物料的运行状态分为固定床、流化床、气流床，滚动床。
依反应器内压强分为常压和加压两类。
而且煤热解工艺的选择取决于对目标产品的要求，并综合考虑煤质特点、设备制造、工艺控制技术水平以及最终的经济效益。
慢速热解如煤的炼焦过程，其热解目的是获得最大产率的固体产品――焦炭；而中速、快速和闪速热解包括加氢热解的主要目的是获得最大产率的挥发产品――焦油或煤气等化工原料，从而达到通过煤的热解将煤定向转化的目的。
表3—1 目标产品与相应的工艺条件上表列出了目标产品与一般所相应采用的热解温度、加热速度、加热方式和挥发物的导出及冷却速率等工艺条件。
到目前为止，国内外研究开发出了多种各具特色的煤热解工艺方法，有的处于试验室研究阶段，有的进入中试实验阶段，也有的达到了工业化生产阶段如鲁奇～鲁尔煤气公司法、COED 法、Toscoal法等。
下面将其中的典型热解方法加以介绍。
3.1.1国外低温煤干馏的加工工艺(一)鲁奇～鲁尔煤气公司法(Lurgi Ruhrgas)1．工艺简介该法是由LurgiGmbH公司(联邦德国)和Ruhrgas AG公司(美国)开发研究的。
其工艺流程为粒度小于5mm的煤粉与焦炭热载体混合之后，在重力移动床直立反应器中进行干馏。
低阶煤热解
低阶煤热解提质技术进展；一、低阶煤概况；煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左；我国煤炭资源分类及其性质；低阶煤是指煤化程度比较低的煤(一般干燥无灰基挥发；褐煤包括褐煤一号(年轻褐煤)和褐煤二号(年老褐煤；低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占；褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一；低煤化程度的烟煤原煤灰分一般低于15%，含硫低阶煤热解提质技术进展一、低阶煤概况煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左右, 预计到2015年煤炭消费量仍将占65%左右。
在漫长的地质演变过程中，煤炭的形成受多种因素的作用，致使煤炭品种繁多。
依据结构和组成不同，煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤3大类，而每大类又分为若干小类，其中烟煤可分为低变质烟煤和中变质烟煤，低变质烟煤也叫次烟煤，与褐煤一起统称为“低阶煤”。
煤阶这一概念用来表示煤炭煤化程度的级别。
一般情况下，煤埋藏深度增加，其煤化程度增加，碳含量相应增加。
低阶煤在我国煤炭储量及产量中占很高比例。
中国煤炭地质总局第三次全国煤田预测，我国低阶煤储量占全国已探明煤炭储量的55%以上，达5612亿吨，其中褐煤占12.7%，低变质煤占42.5%。
我国煤炭资源分类及其性质低阶煤是指煤化程度比较低的煤( 一般干燥无灰基挥发分＞20%) ，主要分为褐煤和低煤化程度的烟煤。
褐煤包括褐煤一号( 年轻褐煤) 和褐煤二号( 年老褐煤) 2类，约占我国煤炭探明保有资源量的13%，主要分布于内蒙古东部和云南，少量分布于黑龙江辽宁山东吉林和广西等地区，近年发现新疆等区域亦赋存褐煤。
低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占我国煤炭探明保有资源量的33%，主要分布于陕西、内蒙古西部和新疆，其次为山西、宁夏、甘肃、辽宁、黑龙江等地区，吉林、山东和广西等地区少量赋存。
褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一般为11．71～16．73MJ/kg 。
由于高水分，高含氧量，低发热量，再加上褐煤易风化和自燃的特性，其不适合远距离输送，应用受到很大限制。
国内低阶煤最新热解提质梯级利用技术发展概述
国内低阶煤最新热解提质梯级利用技术发展概述简述了近年几种最新低阶煤提质梯级利用技术，并总结了各自的技术特点，同时提出开展和建设低阶煤分质转化项目建议。
标签：低阶煤；热解提质；梯级利用；概述1 低阶煤提质利用背景低阶煤的煤化程度较低，包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤、褐煤等煤种，其资源储量丰富，占我国已探明煤炭储量的50%以上，主要特征为挥发分高、含水量高、发热量低、易燃易碎、不适宜长距离运输，褐煤在这方面尤其突出，应用受到很大限制。
国家“十三五”规划纲要中，将“煤炭清洁高效利用”列为九项重大工程之一，特别是将“低阶煤中低温热解分质转化”列为国家“十三五”时期“能源发展重大工程”和“能源关键技术装备”。
低阶煤分质梯级利用思路就是通过一个相对简单的中低温加热，常压生产，实现煤炭的分质，得到气（煤气）、液（焦油）、固（半焦）三相物质，这是目前能耗、物耗最低的煤炭转化方式。
目前，我国已开发了很多热解工艺，如煤炭科学研究总院的多段回转炉（MRF）热解技术[1]，大连理工大学研究开发的DG工艺[2]，浙江大学的多联产技术[3]，中国科学院过程工程研究所“煤拔头”工艺[4]，大唐华银电力股份有限公司低阶煤低温热解改质利用技术（LCC）[5]等。
笔者现将近年来新开发研制的几种低温热解技术作一简要概括并总结其技术特点，为尽早实现低阶煤综合利用的工业化，促进能源结构合理调整和产业结构升级转型，产生积极的促进作用。
2 近年低阶煤主要热解提质技术概况2.1 低阶煤旋转床低温干馏制油、制气分质利用技术该技术由河南龙成集团有限公司开发，解决了梯级供热智能控温、高温旋转动态密封两大煤干馏技术难题，并在世界范围内率先实现了规模化、工业化稳定运行，为低阶煤分质梯级利用开辟出一条新路子。
2011年10月，30万吨/年装置正式运营；2014年3月，1000万吨/年试生产，其单套装置处理能力达100吨/小时，洁净煤、煤焦油、煤气产率分别为71.53%、11.05%、9.87%。
低阶煤热解
低阶煤热解提质技术进展；一、低阶煤概况；煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左；我国煤炭资源分类及其性质；低阶煤是指煤化程度比较低的煤(一般干燥无灰基挥发；褐煤包括褐煤一号(年轻褐煤)和褐煤二号(年老褐煤；低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占；褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一；低煤化程度的烟煤原煤灰分一般低于15%，含硫低阶煤热解提质技术进展一、低阶煤概况煤炭是我国的主要能源,在一次能源结构中占70%左右, 预计到2015年煤炭消费量仍将占65%左右。
在漫长的地质演变过程中，煤炭的形成受多种因素的作用，致使煤炭品种繁多。
依据结构和组成不同，煤炭分为褐煤、烟煤和无烟煤3大类，而每大类又分为若干小类，其中烟煤可分为低变质烟煤和中变质烟煤，低变质烟煤也叫次烟煤，与褐煤一起统称为“低阶煤”。
煤阶这一概念用来表示煤炭煤化程度的级别。
一般情况下，煤埋藏深度增加，其煤化程度增加，碳含量相应增加。
低阶煤在我国煤炭储量及产量中占很高比例。
中国煤炭地质总局第三次全国煤田预测，我国低阶煤储量占全国已探明煤炭储量的55%以上，达5612亿吨，其中褐煤占12.7%，低变质煤占42.5%。
我国煤炭资源分类及其性质低阶煤是指煤化程度比较低的煤( 一般干燥无灰基挥发分＞20%) ，主要分为褐煤和低煤化程度的烟煤。
褐煤包括褐煤一号( 年轻褐煤) 和褐煤二号( 年老褐煤) 2类，约占我国煤炭探明保有资源量的13%，主要分布于内蒙古东部和云南，少量分布于黑龙江辽宁山东吉林和广西等地区，近年发现新疆等区域亦赋存褐煤。
低煤化程度的烟煤包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤，约占我国煤炭探明保有资源量的33%，主要分布于陕西、内蒙古西部和新疆，其次为山西、宁夏、甘肃、辽宁、黑龙江等地区，吉林、山东和广西等地区少量赋存。
褐煤全水分高达20%～60%，收到基低位发热量一般为11．71～16．73MJ/kg 。
由于高水分，高含氧量，低发热量，再加上褐煤易风化和自燃的特性，其不适合远距离输送，应用受到很大限制。
固体热载体煤热解工艺的开发与进展
我 国煤 炭 资源 丰富 ， 原煤 除部 分 用 于炼 焦 、 化 转 加工 外 ， 绝大 部 分 用 于 直接 燃 烧 。将 煤 直 接 燃 烧 小 但 热效率 低 、 对环 境 的破 坏严 重 ， 而且 煤 中具 有较 高
中 图分 类 号 ： ＇ ２ ． Ｑ ５ ３ ６ Ｉ 文献标识码 ： 人 文 章 编 号 ： ６ ２３ ６ （ ０ ７ ０ ０ ２０ １ ７ ７ ７ ２ ０ ） ３０ ３ ５
Ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍ ｅ ｎ ｏ ｒ ｓ ｂ ｕ ａ ｒ ｌ ｓ ｓｗｉｈ Ｓ ｌｄ Ｈ ｅ ｔＣａ ｒ ｅ ｎｔａ ｄ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ａ ｏ ｔＣｏ ｌＰｙ ｏ ｙ ｉ ｔ ｏ ｉ ａ ｒ ｉ ｒ
２， Ｓｔ ｔ ｅ ｈｏ ａ ｏ ｙ ｏｆＣｏａ ａ ｅ Ｋ ｙ Ｌａ ｒ ｔ ｒ ｌＣｏｎｖ ｒ ｉ ｅ ｓｏｎ，Ｉ ｔｌ ｅ ｏｆＣｏａ ｎｓ ｉｕｔ ｌＣｈｅ ｉｔ ｙ， （Ａ Ｓ，Ｔａ ｙ ｎ，Ｓｈａ ｉ０３ ０１，Ｃｈ ｎ ｍ ｓｒ ： ｉ ｕａ ｎｘ ００ ｉ ａ）
维普资讯
第 ２ ６卷 第 ３期 ２０ ０ ７年 ８月
ＶＯ ２ ｏ ３ Ｉ ６Ｎ
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低阶煤中低温热解工艺技术研究进展及展望
ＤＧ技术是主要 是大连理工大学 自主研 发的。对于该技术
对其进行 大规模 的开发利用必须要首先进行加工 。而 目前最为 主要 的操 作是 应用 常压操 作，其组 成 的部 分也 非常 多，包括
使用 多的方法 是热解 。在进 行煤 热解 时，煤会 发生交联键断裂、 煤 干燥 、提升 、半焦流 化燃烧 及煤 焦混合 等，其 最大 的优 点
产物重组和二 次反应 ，最后 能够得到 一系列 的产物 。
是 具 有 很 高 的 热 效 率 ， 因此 得 到 的 产 品 焦 油 产 率 也 是 非 常 高 ，
１．２ 集 中较 多的 科研 力量
属 于优质 的民用煤气 和工业 燃气 。对于相 关工业 化示 范装置
就 目前的情 况来看 ，煤 热解工 艺技术 已经 成为 了煤化 工 在 ２０１２年 已经建 成 ，但是其 在 应用 的过 程 中也 存在着 问题，
化 工 设 计 通 讯
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
煤 化 工 与 甲醇
Ｃｏａｌ Ｃｅｍ ｉｃａｌ Ｍ ｅｔｈａｎｏｌ
第４４卷第４期
２０１８年 ４月
低 阶煤 中低 温 热 解 工 艺 技 术 研 究 进 展 及 展 望
杨 生智 （北京 国电富通科技发展 有限责任 公 司，北京 １００００７０）
工 作 中非常重 视 的部分 。在 我 国比较 典型 的工艺有 北京 国 电 不能够 长期进行运 转控制 ，因此 需要不 断地 加强对其 的研 究，
富通 的外燃 内热式 多段炉 工艺 、大连 理工大 学 的新 法干馏 工 从而能够更好地进行 改造优化 ，达 到高效使用 的 目的。 艺、煤炭科学研 究总院的多段 回转 炉工艺等。但是 目前对于各 ２．２．２ 循环 流化 床热 ．电．气 多联 产技 术
褐煤低温干馏(热解)加工的生产工艺介绍
一、褐煤低温干馏（热解）加工的生产工艺介绍3.1低温煤干馏（热解）加工的主要工艺煤热解工艺按照不同的工艺特征有多种分类方法。
按气氛分为惰性气氛热解(不加催化剂)，加氢热解和催化加氢热解。
按热解温度分为低温热解即温和热解(500～650℃)、中温热解(650～800℃)、高温热解(900一l000℃)和超高温热解(>1200℃)。
按加热速度分为慢速(3～5℃／min)、中速(5～100℃／s)、快速(500～105℃／s)热解和闪裂僻(>106℃／s)。
按加热方式分为外热式、内热式和内外并热式热解。
根据热载体的类型分为固体热载体、气体热载体和固一气热载体热解。
根据煤料在反应器内的密集程度分为密相床和稀相床两类。
依固体物料的运行状态分为固定床、流化床、气流床，滚动床。
依反应器内压强分为常压和加压两类。
而且煤热解工艺的选择取决于对目标产品的要求，并综合考虑煤质特点、设备制造、工艺控制技术水平以及最终的经济效益。
慢速热解如煤的炼焦过程，其热解目的是获得最大产率的固体产品――焦炭；而中速、快速和闪速热解包括加氢热解的主要目的是获得最大产率的挥发产品――焦油或煤气等化工原料，从而达到通过煤的热解将煤定向转化的目的。
表3—1 目标产品与相应的工艺条件上表列出了目标产品与一般所相应采用的热解温度、加热速度、加热方式和挥发物的导出及冷却速率等工艺条件。
到目前为止，国内外研究开发出了多种各具特色的煤热解工艺方法，有的处于试验室研究阶段，有的进入中试实验阶段，也有的达到了工业化生产阶段如鲁奇～鲁尔煤气公司法、COED 法、Toscoal法等。
下面将其中的典型热解方法加以介绍。
3.1.1国外低温煤干馏的加工工艺(一)鲁奇～鲁尔煤气公司法(Lurgi Ruhrgas)1．工艺简介该法是由LurgiGmbH公司(联邦德国)和Ruhrgas AG公司(美国)开发研究的。
其工艺流程为粒度小于5mm的煤粉与焦炭热载体混合之后，在重力移动床直立反应器中进行干馏。
煤炭热解反应的三个过程及流程
煤炭热解反应的三个过程及流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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低阶煤热解提质技术
度，增加煤气量和焦油中的杂质。因此，需要根据煤种和实际情况，调
整升温速度。
03
改进进料方式
传统的固定床或流化床进料方式可能会造成低阶煤热解的不均匀。采用
一些先进的进料方式，如脉冲进料等，可以改善这一问题。
设备改进建议
选用高效热解炉
高效热解炉可以提供更高的热效率，提高低阶煤的转化率 和产品收率。同时，需要针对不同的煤种和实际情况，选 用适合的热解炉。
原材料及消耗量
低阶煤
原料，根据工艺需求确定用 量。
燃料
加热器用，根据工艺需求确 定用量。
电
设备运行所需，根据设备功 率确定用量。
04
CATALOGUE
低阶煤热解提质技术试验及数据分析
试验方案及操作步骤
选取低阶煤样品
热解装置设计
选择具有代表性的低阶煤样品，确保煤质 稳定且无其他杂质。
设计热解装置，包括加热系统、样品支架 、温度控制系统等，确保能够准确控制加 热速度和温度。
数据处理
通过数据处理软件，对数据进行进一步处理和分 析，如绘制图表、计算相关指标等。
试验结果与结论
结果分析
根据收集到的数据，分析低阶煤 在热解过程中的变化规律，以及 不同操作条件对热解产物的影响 。
结论总结
根据试验结果，得出低阶煤热解 提质技术的最佳操作条件和方法 ，以及该技术在改善低阶煤利用 方面的优势和局限性。
智能化和自动化技术 的应用将改变低阶煤 热解提质技术的传统 生产模式。
技术创新将推动低阶 煤热解提质技术的效 率和环保性能不断提 升。
技术研究方向及重点
针对低阶煤热解提质的反应机制和动力学过程进行深入 研究，探索提高热解效率的途径。
研发新型高效的低阶煤热解工艺和设备，提高生产效率 和能源利用率。
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术煤气热载体分段多层低阶煤热解技术是一种将低阶煤通过热解过程转化为煤气的先进技术，本文将从煤气热载体技术的概念、原理、特点和应用等方面进行介绍。
煤气热载体技术是一种通过热载体将煤转化为可燃气体的热解技术。
它的基本原理是将煤和热载体共同进入热解装置，煤在高温环境下与热载体发生热解反应，产生可燃气体。
热载体通常选择石英砂、沸石和石墨等材料，具有较高的热稳定性和导热性能，能够满足高温热解环境的要求。
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术是在煤气热载体技术的基础上进行改进的一种技术。
在传统的热解装置中，通常只有一层热载体，不同热载体之间的温度差异较大，容易出现反应不均匀的问题。
而分段多层热载体技术将热载体分成多层，并通过不同层之间的热量传递来实现温度均匀分布，提高反应效率和产物质量。
低阶煤是一种煤炭资源的重要组成部分，其含碳量较低，热值也相对较低。
传统的热解技术对于低阶煤的利用率较低，往往会造成能源浪费和环境污染的问题。
而煤气热载体分段多层低阶煤热解技术可以有效地提高低阶煤的利用率，减少对环境的影响。
这种技术的特点主要有以下几个方面。
首先，通过多层热载体的设置，可以实现温度均匀分布，提高反应效率。
其次，该技术可以灵活调整温度和反应时间，以适应不同种类和含碳量的低阶煤。
此外，煤气热载体分段多层低阶煤热解技术还具有煤气产率高、煤气质量好等优点。
最后，这种技术对于低阶煤的无害化利用和能源转化具有重要意义。
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术在实际应用中有着广泛的前景。
首先，该技术可以应用于工业煤气制备，可以将低阶煤转化为高热值的煤气，用于锅炉燃烧、工业加热和城市燃气等方面。
其次，该技术还可以应用于煤化工领域，将低阶煤热解产生的煤气用于合成甲醇、合成气等化学品的生产。
此外，煤气热载体分段多层低阶煤热解技术还可以应用于能源转化和环保等领域。
总之，煤气热载体分段多层低阶煤热解技术是一种将低阶煤转化为煤气的先进技术。
低阶煤流化床热解气化新工艺
石油炼制与化工PETROLEUM PROCESSING AND PETROCHEMICALS2021年1月第52卷第1期加工工艺低阶煤流化床热解气化新工艺吴治国，王鹏飞，邹亮，王卫平，王蕴（中国石化石油化工科学研究院,北京100083）摘要：针对低阶煤流化床热解气化所遇到的问题，对热解炉供热模式、原料煤粒径与颗粒分级、热解气初级冷却与除尘、排灰方式等问题进行探讨，优化工艺过程。
新工艺中，选择高温半焦为热解炉提供热量，将原料煤磨制成亚毫米级粉粒，磨煤产生的少量粒径小于0.1mm的细颗粒被分离出来，送往配套的气流床气化炉，与流化床气化炉气体带出的细粉一起进行熔渣气化，提高碳转化率。
大量粒径为0.1〜1.0mm的颗粒进热解炉,热解炉出来的气体经适当馏分煤焦油冷却、捕集颗粒物，使温度降至350C左右，采用间接换热模式进一步降温，由此将有机废水产量降至近零水平，实现清洁高效热解气化。
以低阶煤4600t/d规模的流化床热解气化新工艺为例，干基煤粗粉进热解炉，干燥单元取水约480kt/a,热解单元不产生有机废水，可产有效气体（一氧化碳和氢气）约1.09X109m3/a,产煤焦油约81kt/a,系统碳转化率大于95%，煤焦油、煤气、半焦的产率分别为&97%,110m3/t,67.5%，半焦气化产物气中有效气体体积分数大于80%。
关键词：低阶煤热解气化流化床气流床清洁利用我国煤炭资源相对丰富，从不同煤种储量来看，低阶煤约占46%。
低阶煤低温热解（或干馏）的煤焦油产率为5%〜12%，煤焦油经分离可生产高附加值有机原料或产品，也可加氢生产燃油；热解煤气中甲烷含量高，甲烷是一种绿色能源。
因此，低阶煤分级利用被认为是借助煤炭资源缓解我国原油供应紧张的措施之一［12。
流化床热解气化技术以粉煤为原料，具有加热快、热解反应或半焦气化反应时间短的优势，适合大规模生产。
同时，流化床热解气化技术可供选择的设计模式较多，目标不同则工艺有所不同。
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术
煤气热载体分段多层低阶煤热解技术1. 引言1.1 概述近年来，随着全球能源需求的不断增长和对环境保护的要求日益严格，煤炭作为主要能源之一面临着诸多挑战。
传统的煤热解技术在高温条件下进行，会产生大量污染物排放，并导致能源利用效率低下。
为了解决这些问题，近年来涌现出了一种创新的煤气热载体分段多层低阶煤热解技术。
1.2 文章结构本文将首先介绍煤气热载体分段多层低阶煤热解技术的概况，包括其基本原理和工艺流程。
然后，将详细分析该技术在能源转化效率提高、环境污染排放减少以及资源利用方式改善等方面的优势。
接着，通过实际应用案例从工业规模应用情况、实验室试验结果评估与展望以及经济与环境可行性分析三个角度进行深入探讨。
最后，在结论部分展望该技术的发展前景，并对整篇文章进行综合评价与总结。
1.3 目的本文的主要目的是全面介绍煤气热载体分段多层低阶煤热解技术，并分析其在能源转化效率、环境污染排放和资源利用方式等方面的优势。
同时，通过应用案例分析和讨论，探索该技术在不同领域的应用前景以及经济与环境可行性。
最终，旨在为进一步推广和应用该技术提供理论依据和实践指导。
2. 煤气热载体分段多层低阶煤热解技术2.1 煤气热载体概述在低阶煤热解过程中，采用合适的煤气作为载体可以提高反应效率。
煤气作为一种优质的热能媒介，可以有效传递和分配能量，加速低阶煤的热解进程，并减少副产物的生成。
2.2 多层低阶煤热解原理多层低阶煤热解技术采用了一种分级处理的方法，在不同温度段进行多层次反应。
通过控制不同温度区域的反应条件，包括压力、催化剂和气氛等因素，可以使得低阶煤在不同温度下发生不同的化学反应。
这样可以优化反应路径，提高产品选择性和产率。
2.2.1 底层反应区底层反应区主要是在较低温度下对低阶煤进行预处理。
这个环节有助于初始活性物质释放和初步转化。
此时使用的细聚辛焦油（FCC）煤气作为载体，其高的活性组分能够加速这一反应过程。
2.2.2 中层反应区中层反应区是在较高温度下进行的，主要是进一步转化低阶煤。
低阶煤的固体热载体热解工艺
低阶煤的固体热载体热解工艺发表时间：2019-08-30T16:39:11.633Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：冉启东张倍铭[导读] 摘要：低阶煤的热解是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心湖北武汉 430000摘要：低阶煤的热解是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
低阶煤的固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其它的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解，如Garrett、Toscoal、LR和DG等工艺。
本文对煤的固体热载体热解工艺的相关专利进行了统计，并从专利申请趋势、专利申请分布和煤的固体热载体热解工艺发展趋势进行了分析。
关键词：煤，固体热载体，热解对煤热解工艺的应用始于19 世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。
二次世界大战期间，德国建立了大型低温干馏工厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。
到上世纪七十年代，煤炭热解生产低温焦油已受到各国学者的广泛重视，并开发出多种热解工艺过程。
煤热解工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类，外热式热效率低，加热不均匀，挥发产物的二次分解严重；内热式工艺克服了外热式的缺点，借助热载体（根据供热介质不同又分为气体热载体和固体热载体）把热量直接传递给煤，煤受热后发生热解反应。
气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧的烟气引入热解室，代表性的有美国的COED工艺、ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等；固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其它的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解。
与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷，如Garrett、Toscoal、LR和DG等工艺。
1 专利申请量趋势分析笔者检索到的国外关于低阶煤的固体热载体热解工艺的专利最早出现在1974年。
低阶煤热解工艺优化及反应历程研究
低阶煤热解工艺优化及反应历程研究摘要：国内已探明的煤炭资源储量中，低阶烟煤占煤炭资源储量的33%左右，其中长焰煤占低阶烟煤的1/3以上。
但低阶烟煤水分含量高，容易风化和氧化，因此不便于长距离运输，并且输出成本较高，适于就近转化利用，生产高附加值、易储存运输的产品如煤气、兰炭等。
低阶煤热解提质技术，可以将质量差、用途窄的低阶煤经转化得到用途广泛的多种产品，实现了煤的清洁高效利用。
基于此，本文主要对低阶煤热解工艺优化及反应历程进行分析探讨。
关键词：低阶煤；热解工艺优化；反应历程1、前言国内早在90年代就积极推广清洁煤技术，其中最重要的是低阶煤热解提质技术。
与其他煤转化技术相比较，低阶煤热解技术从表面上看仅仅是一个热加工工程。
在常压下就能得到煤气和焦油，不需要加氢，也不需要加氧。
低阶煤经过热解提质，能较大地提高了资源利用效率，极大减少了有毒物质的排放，而且有利于后续的转化，有着光明的前景。
2、低阶煤热解提质的工作原理及影响因素低阶煤热解是在隔绝空气(或非氧化气氛)条件下，把低阶煤升温至一定温度，发生热解反应，制得半焦、煤焦油和煤气3种产品的工艺过程。
反应过程十分复杂，会发生物理和化学变化。
首先脱掉分子中的侧链和活泼性的基团，然后煤中的氢元素转移到小分子中，或可以通过分子碎片周围的原子重排，析出挥发产品(焦油和煤气等)。
残留下来的半焦固定碳中有自由基的存在，会发生缩聚反应，最终形成煤气和焦炭等。
2.1低阶煤热解提质的工作原理煤化程度比较低的低阶煤典型热解过程一般可以分成三个部分。
2.1.1干燥阶段(＜200℃)在此阶段，并没有发生化学变化，而是发生了简单的物理变化。
在温度＜100℃时，主要是脱水，低阶煤得到了干燥;当温度处于100～200℃，主要是脱气，析出煤的封闭空隙以及煤吸附的二氧化碳、氮气等。
2.1.2热解阶段(200～600℃)这一阶段是热解的主反应阶段，主要发生解聚和分解反应。
低阶煤在升至200℃以上后，开始分解，发生脱羧基反应。
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低阶煤的固体热载体热解工艺
发表时间：2019-08-30T16:39:11.633Z 来源：《基层建设》2019年第16期作者：冉启东张倍铭[导读] 摘要：低阶煤的热解是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心湖北武汉 430000
摘要：低阶煤的热解是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。
低阶煤的固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其它的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解，如Garrett、Toscoal、LR和DG等工艺。
本文对煤的固体热载体热解工艺的相关专利进行了统计，并从专利申请趋势、专利申请分布和煤的固体热载体热解工艺发展趋势进行了分析。
关键词：煤，固体热载体，热解
对煤热解工艺的应用始于19 世纪，当时主要用于制取灯油和蜡。
二次世界大战期间，德国建立了大型低温干馏工厂，用褐煤为原料生产低温煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。
到上世纪七十年代，煤炭热解生产低温焦油已受到各国学者的广泛重视，并开发出多种热解工艺过程。
煤热解工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类，外热式热效率低，加热不均匀，挥发产物的二次分解严重；内热式工艺克服了外热式的缺点，借助热载体（根据供热介质不同又分为气体热载体和固体热载体）把热量直接传递给煤，煤受热后发生热解反应。
气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧的烟气引入热解室，代表性的有美国的COED工艺、ENCOAL工艺和波兰的双沸腾床工艺等；固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其它的高温固体物料与煤在热解室内混合，利用热载体的显热将煤热解。
与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了煤热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷，如Garrett、Toscoal、LR和DG等工艺。
1 专利申请量趋势分析
笔者检索到的国外关于低阶煤的固体热载体热解工艺的专利最早出现在1974年。
上世纪80年代年开始，相关专利申请量保持了较为平缓的态势，以每五年为一个阶段统计国外专利申请量大概在40~60件之间。
而相关工艺在国内起步较晚，国内专利最早出现在1995年，在2010年以前一共只有35件申请。
但是从2012年以后，专利申请增长极为迅速，2012年的申请量为54件，2013年至今更是申请了296件，其中近两年的申请还有大量处于未公开状态。
2 煤的固体热载体热解工艺专利分布
排名靠前的国家依次为中国、日本、美国、德国和俄罗斯，并且中国和日本的申请量远远高于其他国家，显示出极高的开发研究活跃度。
这与中国政府“十一五”规划中煤化工被列为大力发展对象有关。
进一步地，对在华申请人进行统计分析发现（如下图3 和图4 所示），企业的申请量占比最多，来自高校及科研院所的申请也比较多，分配比较均匀。
中国的企业申请人中，中石化洛阳工程有限公司申请量最大，为12件，此外，中煤能源黑龙江煤化工有限公司、中石油的申请量均为11件。
高校的申请人中，东北电力的申请量最大，为17件，长安大学和大连理工大学申请量均为14件，此外，上海交通大学的申请量也达到了8件。
科研院所申请人中，中科院过程所、北京低碳清洁能源研究所、陕西煤业化工技术研究院有限责任公司在这一领域的研究也比较活跃，也都在10件左右。
本领域个人申请相对较少。
近年来企业申请量较大说明低阶煤的固体热载体热解工艺在国内企业中应用较多，前景较好，同时高校和科研院所也保持了很高的活跃度，说明至少在未来一段时间内低阶煤的固体热载体热解工艺仍是国内低阶煤热解工艺的重要工艺。
3 重要申请人特点
国内的主要申请人中，大连理工的申请主要研究CFB多联产工艺，以及依托自身开发的DG工艺进行流化床和固定床联用工艺的研究，这也是当前大部分高校和科研院所的改进重点。
东北大学的申请侧重于将固体热载体热解与外热式工艺结合，其大部分申请都是为了提高干馏煤气的热值和降低焦油中的粉尘和重质组分。
中石化洛阳工程有限公司的研究主要集中与对DG工艺和传统LR工艺的改进，该公司对低阶煤的热解工艺的申请大多是跟随类似的油页岩热解工艺的申请一起提出。
中石油对低阶煤固体热载体热解工艺的研究并不活跃，但是其在油页岩热解领域的专利技术较多，油页岩和低阶煤具有相似的热解性质，这也是我们需要关注的地方。
中科院过程所的专利大多专注于对热解反应器的改进。
结语
总体来说，低阶煤固体热载体热解工艺主要有Carrett工艺、LR工艺、DG工艺、Toscoal工艺和CFB工艺五大技术路线。
CFB多联产工艺是国内目前研究的热点，约占了该领域申请量的64%。
此外，大连理工大学开发的DG工艺以及对国内引进的传统LR工艺的改进也是当前研究的重点，而Carrett工艺和Toscoal工艺的研究和应用均比较少。
在对CFB多联产工艺的改进中，最突出的技术问题是优化低阶煤能量利用，约占54％，此外，改善装置稳定性也是多联产工艺的研究热点，约占23%。
针对优化低阶煤能量利用这一技术问题，该领域常用的技术手段主要有以下3 种：（1）将煤燃烧与热解耦合，将低阶煤干馏后的高温半焦（500℃～600℃）直接送入循环流化床锅炉燃烧，以燃烧后的高温热灰作为热载体热解低阶煤，充分利用了热灰和半焦的显热；（2）通过对低阶煤的分级转化，产出电、热、煤气和煤焦油。
根据市场需求调节四种产品的产出，以达到最高的效益；（3）将低阶煤与其他劣质燃料配合利用，通过热解系统使用高挥发分的低阶煤，循环流化床锅炉使用劣质燃料（如煤矸石等），将热解产生的半焦加入在循环流化床锅炉的燃烧进料负荷之内，在一个系统中实现对优、劣燃料的合理利用。
从总量来看，这三种技术手段的专利产出量基本相当，除此之外也还有其他的一些技术手段，包括将热解和气化耦合，实现对低阶煤的梯级利用等。
DG工艺整体思路和LR工艺相似，可以看成是对后者的改进，在对这两种工艺进行改进时面临的技术问题也有很多相同之处，其中，面临的较多的技术问题主要有以下两点：1）煤和半焦载热体混合不均导致热解效果差；2）由于半焦热载体在循环过程中发生磨损，产生的细小颗粒随着油气从热解装置中排除，最后在旋风分离器中随着焦油的冷凝粘附于旋风分离器中，导致设备腐蚀和堵塞。
针对煤和半焦载热体混合不均这一技术问题，该领域一般采用添加烧炭器等燃烧设备和较小粉煤粒径来解决。
针对半焦热载体在循环过程中发生磨损这一技术问题，该领域一般采用调节半焦运动速度和形成煤包半焦的状态。
参考文献：
【1】高晋生.煤的热解、炼焦和煤焦油加工[M].北京：化学工业出版社，201
【2】张殿奎.我国褐煤综合利用的发展现状及展望[J].神华科技，2010，8（1）：51-56
【3】吴爱坪，潘铁英，史新梅，等.中低阶煤热解过程中自由基的研究[J].煤炭转化，2012，35（2）：1-5 【4】刘金刚.固体热载体法褐煤和生物质催化气化工艺研充[D].大连：大连理工大学，2006
作者简介：
冉启东（1988.7-），男，湖北咸丰人，硕士，初级职称，专利审查员。
张倍铭（1987.8-），男，湖北天门人，本科，初级职称，专利审查员。
备注：张倍铭在本文中的位置等同第一作者。