煤炭分质利用进展

1产业技术现状及进展

1.1技术概况

煤炭分级分质综合利用产业是煤炭深加种产业中的重要内容，也是哈密地区重点发展的产业方向，其核心技术为煤的低温热解。煤热解工艺方法和类型很多，按加热方式分有外热式、内热式和内外热结合式：按煤料的形态分有块煤、型煤与粉煤三种；按供热介质不同乂有气体热载体和固体热载体二种；按煤的运动状态乂分为固定床、移动床、流化床和气流床等。

国内外煤热解工艺很多，国外主要技术包括：德国的LR工艺、德国的LS工艺、美国的LFC工艺、美国的Toscoal工艺、澳大利亚的流化床快速热解工艺、俄罗斯

3TX(ETCH)-175工艺等。在国内，近年来煤炭热解技术也得到了快速发展，主要包括煤科院多段回转炉工艺、大连理工固体热载体DG工艺、中科院油把头BT工艺、内热式方形炉、其它工艺等。

(1)Lurgi-Ruhrgas低温热解工艺

Lurgi-Ruhrgas工艺是德国的Lurgi GmbH和羌国的Ruhrgas AG两公司联合开发的一种有多种用途的固体热载体内热式传热的典型丄艺，处理原料包括煤、油页岩、油砂和液体桂类。Lurgi-Ruhrgas工艺流程简图见图8. 1-2。首先将初步预热的小块原料煤同来自分离器的热半焦在干憎器内混合，发生热分解反应，然后落入干憎器内，停留一定时间，完成热分解，从干镭器出来的半焦进入提升管底部，由热空气提送，同时在提升管中烧除其中的残碳，使温度升高，然后进入分离器内进行气固分离，半焦再返回干憎器，如此循环。从干懈器逸出的挥发物，经除尘、冷凝、回收焦油后，得到热值较高的煤气。

该技术工艺流程主要是山提升管、热载体收集槽、螺旋式混合器和干镭反应器组成的循环系统，双螺旋式混合器是它的核心设备。

Lurgi-Ruhrgas工艺的优点：①产油率高；②能耗较低；③设备结构较简

单。

图8. 1-1 Lurgi-Ruhrgas流程简图图8. 1~2 德国Lurqi-Spuelgas流程简图

(2)Lurqi-Spue 1 gas低温热解工艺(乂称鲁奇三段炉工艺)

徳国Lurqi GmbH公司开发的Lurgi-Spuelgas低温热解丄艺法是工业上已采用的典型内热式气体热载体工艺。其工艺是：低阶煤或111褐煤压制成的型煤 (约25〜60mm)由上至下移动，与燃烧气逆流直接接触受热。当炉顶进料水分约13%时，在干燥段可脱除至1.0%以下，逆流而上约230°C的热气体则冷至80°C〜100°C,干燥后原料在干镭段被600°C〜700°C不含氧的燃烧气加热至约500°C,发生热分解，热气体冷至约250°C,生成的半焦进入冷却段被冷气体冷却，半焦排出后再进一步用水和空气冷却，从干憎段逸出的挥发物经过冷凝、冷却等步骤，得到焦油和热解水。

(3)美国LFC匚艺

LFC热解提质工艺山美国SGI公司1987年研发(随后壳牌矿业公司(SMC) 加入共同研发)，现为MR&E, Ltd.公司拥有。LFC热解提质工艺是以低阶煤提质为目的，生产液体燃料和固体燃料。LFC热解提质工艺见图4。

本工艺采用怀俄明州的怀俄达克次烟煤为原料，将煤筛分成3-50mm,山给煤机将煤加入到装置的上部，并进入干燥炉。在干燥炉和热解炉中，有一个细格子的转鼓，将上部落下来的煤与下部吹上来的循环加热气体形成对流并进行混合。对于干燥炉内的温度和停留时间进行调节，以仅脱出原料水分。干燥后的煤进入反应炉里，并在这里约540°C下热解。根据生成物的特性，对加热速度和时间进行控制。离开反应炉后在卧式回转窑里被急冷的半焦进到贮存容器里。这种半焦易产生粉尘，而且易吸附水分。为此，SMC公司开发MK添加剂，可以防止粉尘飞扬和吸附水分。

CDL 贮存CDL 贮存电除尘风机热解燃烧器空气成品至PDF 贮存干燥燃烧器 烟囱烟气脱硫风机旋风除尘器冷却器钝化淬冷气化器干燥器旋风除尘器筛分 原煤至卡车和铁路

1992年第一座示范厂（EYCOAL 工厂）在科罗拉多州的吉勒特市附近建设 完成并投产运行。该示范厂得到了美国能源部清洁煤技术示范项LI 的支持，采 用波德河煤田生产的次烟煤，处理能力1000t/do

该工艺固体产品PDF （即半焦）发热量比原煤提高50%,所得半焦燃烧稳定 性

好，且没有自然发火的问题。采用MK 粉尘抑制剂，有效地抑制了微粉尘的 量，添加半焦质量的0. 2%,可以使微粉尘的量降低到10%以下。该丄艺还得到液 态产品称为CDL （也就是煤焦油）该工艺以低阶煤提质为□的，CDL （煤焦油） 产率并不高。工厂通过近5年的运行，对LFC 热解提质工艺进行了完善，成功 生产出新燃料产品，完成了燃烧应用。2006年开始与中国大唐华银发电股份有 限公司合作。

采用该工艺的项口有：大唐华银东乌褐煤干燥示范装置项忖。年处理褐煤

图8. 1-3 LFC 工艺流程示意图 （4） Toscoal 煤低温热解技术

Toscoal 煤低温热解技术是美国油页岩公司和Rocky Flats 研究中心基于 油页岩干憎工艺开发的，于1970年至1976年间在25t/d 的中试厂先后对次烟 煤、粘结性烟煤进行了试验。

主要流程：粉碎好的干煤在提升管内用来自瓷球加热器的热烟道气预热， 预热煤在热解转炉中和热瓷球接触，受热并发生分解，产生半焦和桂蒸汽，半 焦在回转筛中与瓷球分离并排出，瓷球与半焦分离后进入提升管被提升、加 热，加热器燃料为该工艺自产的煤气或燃料油，热瓷球加热后循环使用。

(5) 澳大利亚流化床快速热解工艺

澳大利亚联邦科学与工业研究院(CSIRO)自上世纪70年代开始研究开发了 流化床快速热解工艺，见图6。煤粉用氮气从加煤器通过管道喷入流化床热反应 器，反应器床层由0.3〜lmrn 大小的砂粒组成，液化石油气和空气燃烧形成的烟

气和电加热器预热的图8. 1-4美国Toscoal 热解工艺流程

氮气通过反应器底部的分布板进入流化床，煤粉在热解反应器中快速热解(停留时间小于0.5s),离开反应器的气体通过温度约350°C 的高效旋风分离器使大量半焦分离出来，气体则经过冷却器进入约80°C的电捕焦油器，分离出焦油并收集。我国中科院过程所研发的喷动-载流床工艺与之

类似。

图8. 1-5澳大利亚流化床快速热解装置图8. 1-6 3TX(ETCH)-175工艺

(6)俄罗斯3TX(ETCH)-175 工艺

3TX(ETCH)-175工艺是曲俄罗斯开发的固体热载体粉煤干懾技术。建有处理能力为4t/h和6t/h煤的中试装置。4t/h的中试装置建在加里宇。在中试装置上进行了多灰、多硫煤、褐煤及泥煤试验。在克拉斯诺雅尔建成了每小时处理175t煤的3TX-175 (即ETCH-175)工业化装置。

褐煤经破碎后，用烟道气干燥。干燥粉煤再在气流式预热器中预热。预热的粉煤与固体热载体相混合，达到干镭温度进行干憎。热解室中析出的油、煤气经除尘后冷凝分离，得到焦油、轻质油和煤气。装置系统中生成的多余的半焦从热解室排出，回收热量后作为电站燃料。装置能量（考虑电、蒸汽及产品净化能耗）效率为83-87%o干憎产品也用于其他方面，0-0. 05mm的半焦细粉（代替工业炭黑作为橡胶制品及热塑性塑料的填充剂）；0. 05-0. 25mm的炭粉，热值27. 24MJ/kg,作为电站、高炉和其他炉子燃料，试验结果表明，用此燃料每吨生铁消耗的冶金焦可以降低20kg或更多；大于0.