4 煤热解拔头技术
什么是煤解热
什么是煤解热？据中科合成油工程有限公司高级工程师唐宏青介绍，煤热解，也称煤的干馏或热分解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，把煤里面的焦油和煤气蒸发出来，得到焦油、煤气、兰炭的过程。
煤热解与煤液化、煤气化的区别有以下几点。
首先是工艺不同。
煤液化是将煤在高温下加氢裂解；煤气化是煤在高温条件下，以氧气、水蒸气或氢气作气化剂的一种反应；煤热解是一种加热蒸发的过程。
其次是得到的产品不同。
煤液化得到的是柴油、汽油；煤气化得到的是气体，比如煤气；煤热解能得到3种产品：焦油、煤气、兰炭。
此外，与煤气化比，煤热解产出的煤气量少；与煤液化相比，煤热解得到的燃料油比重大、密度高、十六烷值低，质量不如煤液化的好。
该技术最早产生于19世纪，起源于德国，发明之初主要用于制取煤焦油，也用于生产炼铁用焦炭和燃料气，由于该技术的能源转化率很高，一直被国内外认为是与煤气化、煤液化并列的第三种煤炭转化技术。
CCIN记者通过查阅科技文献发现，煤热解技术在19世纪就已出现，但受技术所限，生产的产品比较简单，当时主要用于制取灯油和蜡。
19世纪末，因电灯的发明，煤热解趋于衰落。
第二次世界大战前夕及大战期间，纳粹德国出于战争目的，建立了大型煤热解厂，以褐煤为原料生产煤焦油，再高压加氢制取汽油和柴油。
战后，由于大量廉价石油的开采，煤热解再次陷于停滞状态。
煤热解在我国的历史也很久远。
早在1865年9月，英商就在我国上海的苏州河畔建成了中国第一座煤气厂，建设了水平式煤热解炉，向公共租界供应煤气。
此后，繁华的外滩、南京路一带开始启用煤气路灯，取代了早期的煤油灯。
直到上世纪50年代，我国很多城市用的煤气还是通过煤热解产生。
20世纪50年代，我国开始进行煤热解工艺的进一步开发和研究，主要是为了将其产业化，用于发展煤化工，洁净高效综合利用煤炭。
这些研究取得了一些进展，特别是在生产兰炭方面，北京石油学院、大连理工大学、浙江大学、中科院山西煤化所等单位，先后开发了不同工艺的煤热解技术。
不同煤化程度煤的热解及氮的释放行为
不同煤化程度煤的热解及氮的释放行为刘钦甫;徐占杰;崔晓南;郑启明【摘要】采用热重-红外-质谱联用技术(TG-IR-MS),对4种不同煤化程度的煤进行热解实验,实时记录了煤在30 ～1 100℃,以10℃/min升温速率、氦气气氛下热解过程中的质量变化和生成气体成分.研究结果表明:随着热解温度的升高,煤中逐渐释放出氮化物,如HCN,NH3等.不同煤化程度的煤具有不同的N释放行为.气煤、焦煤、1/3焦煤等主要以NH3与HCN两种形式释放,无烟煤热解时主要是以NH3形式释放.煤热解释放的HCN和NH3来源于不同的氮.HCN可能主要来源于煤分子边缘的五元环吡咯氮和六元环吡啶氮,而NH3主要来源于煤分子内部的季氮.NH3的释放经历了2个阶段:低温(550℃)阶段为煤中挥发分的初级热解产物;高温(750 ～850℃)阶段为煤中挥发分的二次热解产物.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)002【总页数】6页(P450-455)【关键词】煤阶;热解;氮化物;热重-红外-质谱联用技术【作者】刘钦甫;徐占杰;崔晓南;郑启明【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;河南工程学院资源与环境工程系,河南郑州451191【正文语种】中文【中图分类】P57;TQ530刘钦甫，徐占杰，崔晓南，等．不同煤化程度煤的热解及氮的释放行为［J］．煤炭学报，2015，40(2): 450－455．doi:10．13225/j．cnki．jccs．2014．0320Liu Qinfu，Xu Zhanjie，Cui Xiaonan，et al．Release behavior of nitrogenin different rank coals during pyrolysis［J］．Journal of China Coal Society，2015，40(2): 450－455．doi: 10．13225/j．cnki．jccs．2014．0320氮是煤中的一种常量元素，主要以有机化合态存在，部分以NH+4固定在煤中矿物晶格中，氮含量与煤化程度和煤形成的时代密切相关［1－3］。
煤热解主要装置和技术汇总
煤热解主要装置和技术（一）鲁奇鲁尔煤气公司法（LurgiRuhrgas）1．工艺简介该法是由LurgiGmbH公司（联邦德国）和RuhrgasAG公司（美国）开发研究的，其工艺流程见图1－1。
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。
产生的煤气和焦油蒸气引至气体净化和焦油回收系统，循环的焦炭部分离开直立炉用风动输送机提升加热，与废气分离后作为热载体再返回到直立炉。
在常压下进行热解得到热值为26～32MJ／m3的煤气，半焦以及煤基原油，后者是焦油产品经过加氢制得。
2．开发应用状况此工艺过程在日处理能力12t煤的装置上已经掌握，并建立了日处理250t煤的试验装置以及日处理800t煤的工业装置。
（二）大连理工大学固体热载体干馏新技术1．工艺简介大连理工大学郭树才等人开发的固体热载体干馏新技术主要实验装置有混合器、反应槽、流化燃烧提升管、集合槽和焦油冷凝回收系统等。
原料煤粉碎干燥后加入原料槽。
干馏产生的半焦为热载体，存于集合槽，煤和半焦按一定的焦煤比分别经给料器进入混合器。
由于混合迅速而均匀，物料粒度小，高温的半焦将热量传给原料粒子，加热速度很快，煤即发生快速热分解。
由于煤粒热解产生的挥发物引出很快，二次热解作用较轻，故新法干馏煤焦油产率较高。
经混合器混匀的物料进入反应槽，在此完成干馏过程，析出干馏气态产物，即挥发产物。
反应槽固态产物半焦经给料器进入燃烧器。
半焦或加入的燃料与预热的空气进行燃烧，使半焦达到热载体规定的温度，在提升管中被提升到一级旋风分离器，半焦与烟气分离。
热半焦自一级旋风分离器人集合槽，作为热载体循环。
多余的半焦经排料槽作为干馏产物外送。
烟气在二级旋风分离器除尘后外排。
干馏气态产物自反应槽导出后，经过除尘器、空冷器和水冷器析出焦油和水。
煤气经干燥脱去水分，在－30℃左右条件下进行冷冻，回收煤气中的汽油。
净煤气经抽气机及计量后送出。
2．开发应用状况已完成多种油页岩、南宁褐煤、平庄褐煤和神府煤的10kg／h的试验室实验，在内蒙古平庄煤矿进行了能力为150t／d的褐煤固体热载体热解的工业性实验并建成5．5万t／a的工业示范厂。
煤热解多联产技术述评_张宗飞
我国是一个以煤炭为主要能源资源的国家 , 在 今后很长一段时间内这种状况不 会改变 。 由于煤 在生产和利用过程中会产生大量的 SOX、NOX、细颗 粒物 、重金属和 CO2 , 对环境的影响 [ 1 -2] 较大 。 近年 来 , 在我国内蒙 、新疆等地连续发现了大规模煤田 , 主要以低阶煤为主 (褐煤占绝大多数 ), 如何在有效 利用这些资源 的同时最大限度地减轻对环境的污 染 , 引起了众多专家学者关注 。
· 12·
化肥设计
2010年第 48卷
基础的热电气多联产技术 ;③以焦热载体煤热解为 基础的热电气多联产技术 [ 7] 。
煤热解多联产工作原理[ ]
以流化床热解为基础 以流化床热解为基础的循环流 化床热电气多 联产技术主要 工艺特点是利用循环流化床锅炉的 循环热灰或半焦作为煤干馏 、部分气化的热源 , 煤 先在流化床气化炉中经热解 、部分气化产生中热值 煤气, 经净化除尘后输出 ,气化炉中半焦及放热后 的循环灰一起送入循环流化床锅炉 , 半焦燃烧放出 热量产生过热蒸汽用于发电和供热 。 以流化床热解为基础的循环流 化床热电气多 联产技术典型原理见图 1。
GeneralDescriptionforCoalPyrolysisPoly-GenerationTechnology
ZHANGZong-fei, RENJing, LIZe-hai, CHENGang (ChinaWuhuanEngineeringCompanyLtd., WuhanHubei 430223 China)
工艺作为一个系统来考虑 , 即 煤的多联产系统 , 从 整体利用效率的角度来提高煤炭资源利用率 , 则可 以更好地解决所面临的资源与环境问题 [ 3 -4] 。
煤炭资源的煤炭热解与煤制气技术
煤炭资源的煤炭热解与煤制气技术煤炭作为一种重要的能源资源，在现代工业发展中起到关键作用。
然而，传统的煤炭利用方式存在一些问题，如煤炭的高效利用以及对环境的污染等。
为了解决这些问题，煤炭热解与煤制气技术应运而生。
本文将重点介绍煤炭热解与煤制气技术的原理、应用及前景。
一、煤炭热解技术煤炭热解是指在高温（500-1000摄氏度）和缺氧（或无氧）条件下，将煤炭分解为气体、液体和固体产物的过程。
这种热解过程可以利用石油炼制过程的废气，或者通过专门设计的煤气化设备进行。
1. 煤炭热解的原理煤炭热解的原理是将煤炭中的有机成分分解为可燃气体、焦炭和液体产物。
在热解过程中，煤炭中的挥发分子和焦油分子被释放出来，而不可燃的矿物质则留在焦炭中。
这种反应可以通过控制热解温度和施加适当的压力来调节产物的比例。
2. 煤炭热解的应用煤炭热解技术具有广泛的应用前景。
首先，它可以将煤炭中的有机物质转化为可燃气体，用于供热和发电。
其次，通过热解后产生的焦炭可用于冶金和化工行业。
此外，煤炭热解还可以产生液体燃料，如煤油和煤焦油，用于交通运输和化工领域。
3. 煤炭热解技术的前景煤炭热解技术在能源转型和环境保护方面具有重要意义。
它可以提高煤炭利用效率，减少温室气体排放，并降低对环境的污染。
此外，煤炭热解技术还可以减轻对传统石油资源的依赖，并为煤炭行业带来新的发展机遇。
二、煤制气技术煤制气技术是指通过气化反应将煤炭转化为合成气的过程。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，可以作为燃料或原料用于化学工业的合成反应。
1. 煤制气的原理煤制气是通过将煤炭与氧气或蒸汽进行气化反应，生成一氧化碳和氢气。
气化过程需要高温和压力条件下进行，煤炭中的有机物质被转化为可燃气体。
反应过程可以分为两个阶段，首先是煤的干馏反应，生成挥发分子；然后是气化反应，将挥发分子转化为一氧化碳和水蒸气。
2. 煤制气的应用煤制气技术在化工和能源领域有广泛的应用。
合成气可以作为燃料供应给燃气锅炉、燃气轮机和内燃机等设备，用于供热和发电。
煤炭资源的煤炭清洁利用与热解技术
煤炭资源的煤炭清洁利用与热解技术煤炭是世界上最主要的能源之一，但由于其高含硫、高含碳等特点，其燃烧会产生大量的二氧化硫和二氧化碳等有害气体，对环境造成严重的影响。
为了减少煤炭燃烧所带来的环境问题，煤炭资源的清洁利用和热解技术成为了当今研究的热点之一。
本文将探讨煤炭资源的煤炭清洁利用与热解技术的相关内容。
一、煤炭清洁利用技术1.煤炭清洁燃烧技术煤炭清洁燃烧技术是指通过控制煤炭的氧化过程，减少燃烧产物中有害气体的排放量。
这种技术主要包括燃烧温度控制、燃烧条件优化和燃烧控制等方面。
通过煤炭清洁燃烧技术，可以有效减少煤炭燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等有害物质的排放，提高煤炭的利用效率。
2.煤炭气化技术煤炭气化技术是将煤炭在高温下与氧气或水蒸气反应，生成可燃性气体的过程。
通过煤炭气化技术，可以将煤炭转化为合成气，进而用于发电、燃气、合成燃料等领域。
煤炭气化技术可以提高煤炭资源的利用率，同时减少有害物质的排放。
3.煤炭液化技术煤炭液化技术是将煤炭在高温下与溶剂反应，将煤炭转化为液体燃料的过程。
通过煤炭液化技术，可以将煤炭转化为合成油、合成柴油等可直接使用的液体燃料，提高煤炭资源的利用效率。
二、煤炭热解技术1.煤炭热解原理煤炭热解是指将煤炭在高温下经过热分解，生成固体、液体和气体等多种产物的过程。
煤炭热解主要通过热解反应将煤炭转化为焦炭、焦油和煤气等产物。
煤炭热解技术可以实现煤炭的高效利用和资源化，同时减少煤炭的有害排放。
2.煤炭热解工艺煤炭热解的工艺主要包括顶吹热解、管堆热解和固床热解等。
这些热解工艺可以通过控制温度、速度和气氛等参数，实现煤炭的高效转化。
煤炭热解技术的发展，为煤炭的综合利用提供了新的途径。
三、煤炭清洁利用与热解技术的发展前景煤炭清洁利用和热解技术的发展具有重要的战略意义。
首先，清洁利用和热解技术可以减少煤炭燃烧带来的环境问题，降低大气污染和温室气体排放。
其次，清洁利用和热解技术可以提高煤炭资源的利用效率，延长煤炭资源的使用寿命。
某公司煤炭分质分级利用浅析
99煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式，主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发份，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。
为拓展某公司煤炭分质分级，通过采用低阶煤热解拔头，将产生的氢气作为氢源用于目前已有的涉氢化工技术路线中，同时低温焦油可以提取酚类、烷烃、芳烃和焦油蜡等实现该公司自有煤炭资源的综合高效利用，开展该公司煤炭分质分级利用研究，首先对该公司各矿区煤炭基本情况进行摸排，收集该公司各矿区现有数据，并进行整理。
同时，借助当地大学重点实验室资源，开展分质分级利用初步研究：1 某公司煤炭基本情况1.1 分布情况某公司现有矿井主要分布在三个矿区，煤炭总产量在6000万吨左右。
其中A矿区绝大部分为不粘煤，少量的1/3焦煤；B矿区有无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、1/3焦7个煤种，目前仅有无烟煤分公司开采无烟煤，其他关停。
C矿区89％为1/3焦煤、还有少量肥煤、气肥煤、气煤，目前停产。
（见表1）。
1.2 主要特点及用途目前，该公司无烟煤、焦煤、肥、廋、贫煤、气煤、不粘煤、气肥煤、1/3焦煤9个煤种中，只有不粘煤、无烟煤和1/3焦煤正常生产。
不粘煤：不粘煤是该公司目前主要煤种，主要分布在A矿区各个矿井，矿井1和矿井2煤矿产量最大，年产量约为2200万吨，剩余矿区产量约为3050万吨。
该煤种挥发份在29-37%，灰分在18-26%。
其中，性价比较高的大中块占公司总量的4.6%，主要是区内及周边地区民用；末煤（含粒煤及小块）主要用于内部煤化工和区内电厂。
1/3焦煤：1/3焦煤集中在A矿区矿井9、矿井10两矿，2019年总产量为380万吨，其中矿井10为320万吨；矿井9为60万吨，2020年矿井9计划产能120万吨。
由于两矿生产的1/3焦煤受洗选成本高、个别煤层硫分高达3%、炼焦市场需求不旺等因素影响，目前生产的1/3焦煤主要以动力煤销售，部分供当地焦某公司煤炭分质分级利用浅析王生金国家能源集团宁夏煤业公司煤制油化工建设指挥部 宁夏 灵武 751400摘要：煤炭分质分级利用是一种高效清洁的低阶煤转化方式,主要是将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发份，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭应用理念。
下行床煤拔头工艺的产品产率分布和液体组成
2005 年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2005收稿日期：2004−05−11，修回日期：2004−06−07基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(编号：2001AA529010)；国家重点基础研究资助项目(编号：G1999022103)；国家自然科学基金资助项目(编号：20221603, 90210034)作者简介：王杰广(1972−)，男，山东省临沂市人，博士研究生，化学工艺专业；林伟刚，通讯联系人，E-mail: wglin@.下行床煤拔头工艺的产品产率分布和液体组成王杰广， 吕雪松， 姚建中， 林伟刚， 都 林(中国科学院过程工程研究所多相反应开放实验室，北京 100080)摘 要：基于循环流化床锅炉燃烧技术和下行床技术相结合，在处理能力为8 kg/h 的煤拔头工艺热态实验装置上，以内蒙古霍林河褐煤为原料，普通河砂为固体热载体，考察了反应温度和煤粉粒径对气液固产品产率分布和液体组成的影响规律. 结果表明，在实验温度范围内，随着温度的升高，气体和液体产品的产率增加；液体产率随粒径的增大而降低. 当反应温度为660℃、煤粉粒径小于0.28 mm 、加料率为4.7 kg/h 时，轻质焦油(焦油中的正己烷可溶物)的产率可达7.5%(干煤基，ω)，其中酚类占57.1%，粗汽油(脂肪烃类)占12.9%，芳香烃占21.4%，极性组分和其他组分占8.6%. 实验表明，下行床由于气固沿重力场并流向下流动的特点，是适合煤拔头工艺的比较理想的反应器. 关键词：下行床；循环流化床；煤拔头；快速热解中图分类号：TQ051.2 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2005)03−0241−051 前 言中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国. 当前，煤约占中国总能源消耗的70%. 褐煤和高挥发分烟煤储量约占煤总储量的85%；而我国的石油储量非常有限. 从煤中制取液体产品可以缓解中国石油进口的压力. 如果发电前，在较温和的条件下，从高挥发分的煤中提取部分液体燃料和精细化学品，无疑在经济上较有吸引力.为了实现这个目的，中国科学院过程工程研究所提出了“煤拔头”工艺的设想[1]. “拔头”一词在概念上与石油加工工业中的“拔头”类似. 煤拔头的目标是在实现热电联产的同时，通过煤粉的快速热解获得尽可能多的轻质油品和精细化学品. 该工艺在下行床与循环流化床集成的系统中实现. 煤粉从下行床的顶部加入，与来自提升管的循环热灰强烈混合升温，在常压、较低温度(550∼700℃)、无氢气和催化剂存在的情况下实现快速热解. 生成的气相产品在下行管的底部通过快速分离器分离后，进入急冷器进行快速冷却，得到液体中烃. 分离下来的半焦返回提升管燃烧，用来供热和发电. 循环床料是煤快速热解的热源. 与煤的直接和间接液化相比，通过煤拔头工艺获得液体燃料和精细化学品会更容易一些. 过程的关键是如何实现煤粉的快速加热、热解挥发分的快速分离和快速冷却.本工作的目标是在下行床与循环流化床集成的系统中研究煤拔头工艺，考察煤粉在下行床中的快速热解行为. 重点讨论在加料率为4.7 kg/h 时，热解温度和煤粉粒径等工艺条件对气液固产品产率分布和液体组成的影响.2 实 验2.1 实验装置实验在一自行设计建立的热态循环床热解−燃烧装置上进行，该装置处理煤粉量为8 kg/h. 图1是实验的工艺流程简图. 装置总高约12 m ，其中燃烧室高7 m ，内径86 mm ；热解室高3 m ，内径39 mm. 实验装置主要由燃烧室(提升管)、热解室(下行床)、旋风分离器、热载体料仓、固固混合器、气固快速分离器和油气急冷器等组成. 其中，固固混合器内置锥形布料器，河砂经布料器分散后与氮气夹带切向进入的煤粉实现强烈混合. 气固快速分离器内置导流板和弧面锥体，颗粒通过气固的惯性差别以及与弧面、挡板的碰撞作用实现分离. 急冷器采用逆流直接喷淋液体技术，通过向上高速喷出的液体(流量为0.2 m 3/h)与快速分离器出来的油气逆向直接接触，将其从400℃迅速冷却至40℃以下. 上述主要设备的结构在文献[2]中有详细介绍. 整个装置采用外部电加热启动.实验时先将原料煤粉碎分级，并进行干燥处理后，经过正压加料装置1，利用气力输送方式切向加入到固固混合器2，在固固混合器中，煤粉与来自燃烧室3的循环热砂(灰)迅速混合，并被加热升温，之后被送入下行管4中；煤粉和热灰的混合物在下行管中下行的同时，煤粉发生热解；热解产生挥发分，热解产物进入到气固快速分离器5；在快速分离器中，快速分离气固混合物，分离出的油气和燃气快速进入到急冷器6；可冷凝的油气被循环的丙酮冷却液迅速冷却，经蒸馏分离得到液体产品，不可冷凝的油气经过冷却液降温后成为气相可燃气体；分离出的半焦和循环灰继续下行，通过固体返料装置7进入到燃烧室(锅炉)的下部，半焦燃烧，重新加热循环砂(灰)；燃烧升温后的循环热灰被燃烧烟气夹带到炉顶，在旋风分离器8中进行气固分离，收集下来的热砂(灰)进入热载体料仓9，然后经过高温固体料阀10加入到固固混合器中，重新参加新一轮的循环.图1 煤拔头工艺实验流程简图Fig.1 Schematic diagram of experimental apparatus for coaltopping实验过程中，温度由6组K 型热电偶测量，压力信号由12组U 型压差计测量，温度信号由计算机自动记录. 煤粉加料率通过改变螺旋加料机的转速进行调节，并通过称量实验前后料仓中煤粉的质量进行校正. 2.2 实验原料及性质实验所用煤种为内蒙古霍林河褐煤，粒径范围分别为−0.28, 0.28~0.45, 0.45~0.6 mm. 实验前在110℃条件下干燥4 h. 经干燥后煤的工业分析和元素分析见表1. 实验所用床料是平均粒径为0.25 mm 的河砂.表1 干燥褐煤的工业分析和元素分析Table 1 Proximate analysis and ultimate analysis of dry coal (%)M ad A ad V ad FC ad Proximate analysis 6.0 24.3 36.2 33.5C dafH dafN dafO dafS dafUltimate analysis71.6 5.5 1.9 19.5 1.5Note: M. denotes water, A. ash, FC. solid carbon, V . volatile component inmass percentage; Subscripts of ad and daf denote dry air basis and water-free and ash-free basis, respectively.2.3 实验步骤和工艺条件将反应器用外部电加热到设定温度后，通入一次风(18 Nm 3/h)、二次风(12 Nm 3/h)、U 阀流化气(N 1=1.4 Nm 3/h)、载气(N 2=1.5 Nm 3/h)和料仓松动气(N 3=0.2Nm 3/h)，将约6 kg 的河砂加入到循环系统中，开启蝶阀至合适位置，使河砂在系统中正常循环，循环量为25 kg/(m 2⋅s). 稳定后，床内温度分布趋于均匀. 开启螺旋加料器，开始连续加煤，加料率为4.7 kg/h. 加煤10 min 后，定时用气体采样袋取热解煤气样，固体半焦从快速分离器后的半焦取样器中获得，液体产品从急冷器下的液体储罐中得到. 每一次热态实验从河砂开始循环到主动停车，连续运行约10 h ，其中加煤时间约3 h. 参照煤拔头模拟小型实验[15]的结果，下行管一侧热解温度设定为570~660℃，提升管一侧设定的燃烧温度为750℃. 在典型的拔头条件[600℃, 25 kg/(m 2⋅s)]下，气体和颗粒在下行床主体中的停留时间分别为1.9和1.0 s. 实验在常压下进行. 2.4 产品分析气体分析：实验中采集到的气体样品用北京分析仪器厂生产的SP −3420型气相色谱仪分析. 定性方法为标准气体的保留时间对照法，定量方法采用校正因子归一法. 具体的色谱条件如下：载气为氩气；初温50℃，保持6.5 min ，然后以20℃/min 的速率程序升温至150℃，保持15 min.液体分析：利用溶剂萃取−化学处理−柱层析相结合的方法[3]，先从液体产品中分离出正己烷可溶物，再从正己烷可溶物中分离出酚类化合物、芳香烃类化合物、脂肪烃类化合物和极性组分化合物等4个族组分. 族组分的分析使用HP6890/5972色质联用仪. 定量方法为面积归一法，色谱柱为HP −5MS ，溶剂延迟时间2 min ，气质界面温度280℃，载气为高纯氦气，流速1 mL/min ，分流比30:1.3 结果与讨论3.1 数据处理煤气产量根据氮平衡计算；半焦产量原则上可根据灰平衡计算，但在循环流化床实验中，由于得到的半焦样品不可避免地混有部分燃烧灰分，单独用灰平衡计算误差较大，需结合碳元素平衡进行校正. 液体产量由加料量减去固体和气体产量得到. 实验中所有的产率都是指干基煤的质量百分数.3.2 温度和粒径对气液固产品产率分布的影响气液固产品产率分布与温度的关系如图2所示. 从图可以看出，在实验温度范围内，气体和液体产率随热解温度的升高而增加，半焦产率随温度的升高而下降，总挥发分(气体+液体)产率随温度的升高而增加.值得注意的是，由于快速加热的原因，工艺实验的挥发分产率比通过标准工业分析测得的煤中的挥发分solid mixersolid separator temperature solid valve : Fluidization gas in U valve : Carrier gas in downer : Aeration gas in hopper−−−−123第3期 王杰广等：下行床煤拔头工艺的产品产率分布和液体组成 243还要高. Ahthony 等[4]也观察到了这一事实.5605806006206406601020304050607080Y i e l d (%, ω, d r y )Pyrolysis temperature (℃)图2 热解温度对气液固产品产率的影响 Fig.2 Product yield vs. pyrolysis temperature热解产品分布的交替是由于焦油的生成和裂解反应之间存在竞争引起的. 随着温度的升高，焦油的产生和裂解速率都增加，但在实验温度范围内，产生速率大于裂解速率，因此液体产率增加. 据文献[5]报道，液体产品的产率随热解温度的增加先达到一个最高值，以后由于二次反应加剧，裂解速率大于产生速率，产率下降. 然而，在本实验中可能由于实验温度范围较窄的原因，没有观察到这一现象. 但与喷动载流床中霍林河褐煤的快速热解[5]相比，下行床煤拔头液体最高产率对应的温度向高温方向移动(喷动载流床中液体产率最高点在650℃就已经出现). 液体产率出现最高点是判断焦油是否发生剧烈二次反应的标志[6]. 这说明，在相同温度区间内，下行床中焦油的二次反应程度下降. 这可能是由于下行床中气体停留时间较短，气体返混较小所致.图3给出了热解温度为660℃时，煤粉粒径对产品分布的影响规律. 随着煤粉粒径的增加，半焦产率增加，总挥发分产率下降，液体产率随着煤粉粒径的增加而下降，气体产率则随着粒径的增加而升高.0-0.280.28-0.450.45-0.6102030405060Y i e l d (%, ω, d r y )Coal particle size (mm)图3 煤粉粒径对气液固产品产率的影响Fig.3 Product yield vs. coal particle size通常认为，煤的热解过程受煤颗粒内外的传热和传质过程的影响[7]. 煤粉粒径的大小可以影响煤粒内部的传热、传质和二次反应程度. 热解生成的初级挥发分在通过颗粒内部的传质过程中，会发生裂解、缩合和聚合等二次反应. 二次反应的结果是分子量较大的烃类分子断裂生成分子量较小的烃类分子，而且挥发分中的部分碳原子会沉积在煤粒空隙的内壁上生成半焦[8]. 粒径越大，挥发分从内孔到表面经历的路径越长，传质阻力增大，停留时间延长，导致二次反应程度增加，焦油的产率下降. 此外，颗粒粒径的增加增大了颗粒内部热传导的阻力，以致于颗粒内部存在着明显的温度梯度. 在这样的条件下，当颗粒表面的温度已经达到适合沉积反应发生的条件时，颗粒内部才开始释放挥发分[9]. 于是，在温度相对较低的颗粒内层释放的挥发分易于在较热的外层发生沉积. 所有这些现象的结果就是最终焦油产率下降，而气体和半焦产率提高. 3.3 温度和粒径对液体产物的影响图4为液体产品中不同组分[水、焦油、轻质焦油(焦油中的正己烷可溶物，以下同)]与热解温度的关系. 可以发现，褐煤在热解过程中会产生大量的水. 这是由于褐煤中氧含量较高的缘故. 煤的内在水分在200℃以下就会释放出来. 当温度提高时，煤中一些弱的桥键断裂形成自由基，这些自由基重新结合会生成水. 在250~700℃范围内，褐煤中的羟基缩合分解也会生成水. 由于水的大量产生，使褐煤热解的焦油产率下降.5605806006206406600481216Y i e l d (%, ω, d r y )Pyrolysis temperature (℃)图4 热解温度对液体产品分布的影响Fig.4 Liquid products vs. pyrolysis temperature热解过程中产生的焦油气体进入加热区会发生二次热解. 二次热解反应程度受温度和停留时间的共同影响. 在低温(小于700℃)条件下，焦油气体在下行床中的停留时间较短(小于2 s)，来不及发生深度的二次热解，从而使二次热解处在初期. 二次热解初期以环烷烃的裂解、焦油中大分子桥键的断裂(分解为较小的焦油分子的化合物)反应为主，同时伴有少量的焦油的缩聚反应244 过 程 工 程 学 报 第5卷(生成半焦和高分子化合物)[5]. 另外，在实验温度范围内，上述这些裂解和断裂反应的速率随热解温度增加而提高. 因此，轻质焦油产率随温度的升高而增加. 此外，本实验中轻质焦油的产率(7.5%)比相同温度(660℃)下喷动载流床[5]中的产率(6.4%)要高. 这同样可能与煤颗粒在下行床中的停留时间比在喷动载流床中的停留时间(约3 s)短而减少了二次反应程度有关.图5给出了正己烷可溶物中不同族组分(酚类、脂肪烃类、芳香烃类和极性组分)随热解温度的变化规律. 可以观察到，芳香烃和脂肪烃的产率随温度的升高而增加，酚类化合物产率随温度的变化与之类似，极性组分化合物产率则在610℃时出现一个最大值，然后下降.图6表示了颗粒粒径对液体产品中不同组分(焦油、热解水和轻质焦油)产率的影响. 热解温度为660℃时，轻质焦油中不同族组分与煤粉粒径的关系如图7所示. 随着煤粉粒径的增加，较低的加热速率和颗粒内部的二次反应会降低焦油和轻质焦油的产率，这将直接影响族组分的分布. 和其他族组分相比，酚类似乎对颗粒粒径更为敏感. 图8是粒径对甲酚产率的影响. 甲酚的产率从原料粒径小于0.28 mm 时的2.9%迅速下降至0.45~0.6 mm 时的0.6%. 这主要是由于粒径增加，挥发分在颗粒内停留时间延长，酚羟基发生缩合和分解造成的. 表2和3分别列出了温度为660℃时，两种不同粒径的原料得到的酚类化合物的组成，可见在酚类化合物中甲酚所占的比例最高.56058060062064066001234Y i e l d (%, ω, d r y )Pyrolysis temperature (℃)0-0.280.28-0.450.45-0.61234Y i e l d (%, ω, d r y )Coal particle size (mm)图5 热解温度对正己烷可溶物组成的影响 图6 煤粉粒径对液体产品组成的影响 Fig.5 Group fraction vs. pyrolysis temperature Fig.6 Liquid products vs. coal particle size0-0.280.28-0.450.45-0.6246810121416Y i e l d (%, ω, d r y )Coal particle size (mm)0-0.280.45-0.60.00.51.01.52.02.53.0Pyrolysis temperature: 660 ℃Feed rate: 4.7 kg/hM e t h y l -p h e n o l y i e l d (%, ω, d r y c o a l )Coal particle size (mm)图7 煤粉粒径对正己烷可溶物中不同组分分布的影响 图8 煤粉粒径对甲酚产率的影响Fig.7 Group fraction vs. coal particle size Fig.8 Methyl-phenol yield vs. coal particle size 表2 煤粉粒径小于0.28 mm 时酚类的具体组成Table 2 Compositions of phenols with coal particle sizes minus 0.28 mm (%, ω) (Pyrolysis temperature: 660℃, feed rate: 4.7 kg/h)PhenolPhenol, 3-methyl- Phenol, 2-ethyl- Phenol, 2,4-dimethyl-Phenol, 3-ethyl-Phenol, 2,3-dimethyl-Phenol, 3,4-dimethyl-Phenol,2-ethyl-6-methyl-1-Naphthalenol Others8.6 52.8 6.3 13.2 7.5 1.0 1.9 2.9 1.1 4.6第3期 王杰广等：下行床煤拔头工艺的产品产率分布和液体组成 245表3 煤粉粒径为0.45~0.6 mm时酚类的具体组成Table 3 Compositions of phenols with coal particle sizes of 0.45~0.6 mm (%, ω) (Pyrolysis temperature: 660℃, feed rate: 4.7 kg/h) Phenol Phenol, 3-methyl- Phenol, 4-methyl- Phenol, 2-ethyl- Phenol, 2,4-dimethyl- Phenol, 3-(1-methylethyl)-Others15.8 11.7 43.1 9.2 13.5 1.0 5.64 结 论作为第一次利用下行床集成循环流化床技术进行煤拔头工艺研究的尝试，新建的热态工艺实验装置实现了高温连续稳定运转，并得到了以下结果：(1) 热解温度对产品的分布具有决定性的影响. 在实验温度范围内，提高温度，煤气产率提高，半焦产率下降；660℃时，液体产品的产率达到了最大. 煤粉粒径对热解产品的分布有重要影响. 减小煤粉粒径有利于提高液体产率.(2) 实验结果展示了一个有前景的产品分布. 当反应温度为660℃、煤粉粒径小于0.28 mm、加料率为4.7 kg/h时，焦油和轻质焦油(焦油中的正己烷可溶物)的产率分别为14.5%(干煤基，ω)和7.5%. 其中轻质焦油中酚类占57.1%，粗汽油(脂肪烃类)占12.9%，芳香烃占21.4%，极性组分和其他组分占8.6%.(3) 液体产品中含有高附加值的酚类. 酚类中以甲酚产率为最高，在实验温度范围内，甲酚产率可高达2.9%. 通过联产高附加值的酚类，煤拔头工艺在经济上将更有吸引力.(4) 下行床反应器由于气固沿重力场方向并流下行，轴向返混小，停留时间短的特点，是适合煤拔头工艺的有前景的反应器. 煤拔头工艺可以通过选择合适的热解温度、较小的煤颗粒粒径、合适的停留时间进行优化.参考文献：[1] 郭慕孙. 煤拔头工艺 [A].中国科学院第九次院士大会报告汇编[C]. 北京：科学出版社，1998. 202−204.[2] 郭慕孙，姚建中，林伟刚，等. 循环流态化碳氢固体燃料的四联产装置 [P]. 中国专利：CN01218480.2, 2002−01−30.[3] 董美玉，朱子彬，何亦华，等. 烟煤快速加氢热解研究⎯III. 焦油组成考察 [J]. 燃料化学学报, 2000, 28(1): 55−58.[4] Ahthony D B, Howard J B. Coal Devolatilization and Hydro-gasification [J].AIChE J.,1976, 24: 72−77.[5] Cui L J, Yao J Z, Lin W G. Product Distribution from Flash Pyrolysisof Coal in a Fast Fluidized Bed [A]. Proceedings of the 17th International Conference on Fluidized Bed Combustion [C]. Florida: American Society of Mechanical Engineers, 2003. CD−ROM.[6] Xu W C, Tomita A. Effect of Temperature on the Flash Pyrolysis ofVarious Coals [J]. Fuel, 1987, 66: 632−636.[7] Wutti R, Petek J, Staudinger G. Transport Limitations in PyrolysingCoal Particles [J]. Fuel, 1996, 75(7): 843−850.[8] Stubington J F, Sumaryono K. Release of V olatiles from Large CoalParticles in a Hot Fluidized Bed [J]. Fuel, 1984, 63: 1013−1019. [9] Bliek A, Van Poelje W M, Van Swaaij W P M, et al. Effects ofIntraparticle Heat and Mass Transfer during Devolatilization of a Single Coal Particle [J]. AIChE J., 1985, 31(10): 1666−1681.Total Distribution and Liquid Composition of Products from Coal Topping Processin a Downer ReactorWANG Jie-guang, LU Xue-song, YAO Jian-zhong, LIN Wei-gang, DU Lin(Multi-phase Reaction Laboratory, Institute of Process Engineering, CAS, Beijing 100080, China)Abstract: A hot downer reactor system integrated with a circulating fluidized bed was built to examine its performance in the coal topping process. The effects of reaction temperature and coal particle size on the total product distribution and liquid composition were determined for Huolin River coal (Inner Mongolia, China). The results show that increasing temperature can increase the yields of gas and liquid products, and a larger coal particle size leads to a lower liquid yield. The experimental results exhibit a promising product distribution. As the pyrolysis temperature was 660℃, the coal particle size was less than 0.28 mm and feed rate was 4.7 kg/h, the yield of light tar (hexane soluble fraction) reached 7.5% (dry coal basis, ω). The composition of light tar was phenols (57.1%, ω), crude gasoline (aliphatics, 12.9%), aromatics (21.4%), and polar and basic groups (8.6%). The closeness to plug flow pattern of the gas and solids in the downer makes it a promising reactor for the coal topping process.Key words: downer; circulating fluidized bed; coal topping; fast pyrolysis。
热解技术
半 焦 、 循 环 600-900 灰 热灰 570-660
国内各种煤炭热解技术的比较
从优缺点的比较
热解工艺 SJ工艺 DG工艺 MRF工艺 ZDL工艺 优点 存在问题 环保、节能状况 物料下降均匀，布料、布气和加热均 煤气热值低，炉内阻力 环保、节能效果差 匀 大 原料利用率高，产品质量好，操作弹 气固分离设备多，排渣 环保、节能效果好，成 性大 受温度影响 本高 减少酚水量，污水处理系统简化 资源利用充分、热效率高 热效率低，粉尘易造成 环保好，节能差 阻塞 净化系统和下料部分易 环保节能效果好 阻塞
BJY工艺
BT工艺
保证装置的连续运行
液体产品收率高、反应停留时间短
煤气回收系统不完善
连续输送不稳定
环保好，节能差
环保节能好
岩石热解仪
概述：近年研发生产的新型石油仪器，它利用 岩石热解技术，按设定时间段和温度区间对分 析样品进行加热，获得S0、S1、S2（分别表示 气态烃、液态烃以及固态烃）、Tmax等分析参 数。该仪器用于油气勘探生产现场，可定量分 析、评价生油岩、储集岩,为生产决策提供资料。
固体热载体干馏工艺（新法干馏）
技术路线：热原料煤粉碎到小于6 mm,送入原 料煤槽1，湿的原料煤由给料机送入干燥提升管 2。干燥提升管下部有沸腾段；热烟气由下部进 入，湿煤被550℃左右的烟气提升并加热干燥。 干煤与烟气在旋风分离器分离，干煤入干煤槽3； 烟气除尘后经引风机17排入大气。
干煤自干煤槽经给料机去混合器4。来自热半焦 槽7的800℃热粉焦在混合器与干煤相混合。混 合后物料温度为550℃～650℃；然后进入反应 器5，完成煤的快速热解反应，析出干馏气态产 物。
构成：由热解装置、FID（热解烃）、微电流放 大器、温度程序控制器、气路系统组成
6 煤热解技术
加氢裂化装置原理、流程及特点
• 加氢裂化装置是在高温、高压条件下操作，介质为烃 类、氢气和硫化氢，运行条件较为苛刻。
• 高温氢的腐蚀－表面脱碳和内部脱碳（氢腐蚀：高温 高压氢扩散进入钢中并和不稳定的碳化物反应生成甲 烷气体）
• 高温氢－硫化氢的腐蚀（腐蚀形态为硫化氢对钢的化 学腐蚀，在富氢环境中90%～98%的有机硫将转化为 硫化氢，在氢的促进下加速对钢材的腐蚀。
• 产品为：液态苯、苯酚、芳烃和轻质油； 气态富甲烷的高热值煤气。
FHP与煤的气化和液化相比较，优点：
• 热效率高 • 氢耗低 • 投资省
在国内，扎赉若尔褐煤、东胜弱黏结煤 等进行了各条件下煤快速加氢热解的深 入研究。
工程示例：内蒙古多段回转炉（MRF）
• 年轻煤（褐煤、长焰煤、弱黏煤） • 回转炉获得焦油、煤气、半焦。 • 内蒙古海拉尔建成年处理2万吨热解示范
• 2、燃烧气体温度很高，在未戴防护措施情况 下吸入高温气体使呼吸系统粘膜受热肿胀 而窒息。
• 3、这些易燃气体在遇到新鲜空气，温度达到 燃点后，会重新燃烧，产生新的火灾，造 成更 大的损失。
减轻干馏危害的主要方法： • 1、用水冷却密封舱室的外部，降低火场温度 • 2、水雾掩护进入舱室 • 3、用直流水枪向着火舱室顶部喷水
• 设计时通过选材解决－铬钼钢材料作基材，不锈钢复 合堆焊作内衬。
1、Coalcon工艺
• 中温中压非催化加氢反应。 • 优点：无催化剂、氢耗低、造作压力低、
有处理粘结性煤的能力，液体和气体产 率高、产品易于分离。
• 2、快速加氢热解技术
2、快速加氢热解工艺FHP
• 国际上称之为介于煤的气化和液化之间 的第三种煤转化技术。
• 不同产物的比例随热解温度而变
煤拔头工艺流程
煤拔头工艺流程：原料煤通过输煤系统进入煤仓，通过设在仓下的电振给料机定量给球磨机喂料。
原料煤经球磨机研磨干燥后，粉煤灰依靠风力输送进入粗粉分离器，合格的煤粉经收尘器收集后，通过气力输送系统送入燃烧热解系统厂房顶层的煤粉中间仓中，待用。
球磨机所需要的热风由热风炉供给，热风炉的燃料为煤气。
从循环流化床锅炉旋风筒分离器椎体底部去除部分热会，进入储存斗中，通过气力输送系统进入燃煤热解厂房顶部的热灰中间仓，通过热灰输送螺旋定量送入下行床中。
储存在煤粉中间仓的煤粉，通过煤粉输送螺旋定量送入下行床中。
煤粉在快速热解下行床中进行低温快速热解反应。
之后进入移动床热解器中，经分离后得到比较清洁的热解气。
该热解气问东在600-650度之间，其中还含有一些细小的固体颗粒，热解气经气固分离器将颗粒分离后送入洗涤冷却系统。
移动床热解器下部排除的半焦和热灰的混合物与气固分离器分离出的颗粒通过返料璐璇回到循环流化床锅炉中。
从燃烧热解系统来的热解气进入集气管中喷入冷却水直接急冷，冷却后的拔头气进入一号洗涤冷却塔，然后再进入二号洗涤冷却塔中被冷却到25度以下，经煤气鼓风机引出外送到脱硫塔，脱硫后，洁净的拔头气为清洁煤气，进煤气储存柜储存。
煤的热解技术
煤炭热解过程示意图
• 第一阶段为干燥阶段，此时热解温度在 300℃以下，原料煤在此阶段外形没有变化， 主要发生表面的吸附水蒸发，放出原料中 的吸附气体，并有少量CO2、CH4、H2S及 水蒸气产生。 • 该过程为吸热过程，主要发生脱羰基反应。
• 第二阶段为热解阶段，此时热解温度为 300～600 ℃ 。原料煤中有机质开始发生变 化，放出CO、CO2及水蒸气，生成热解水， 产生焦油，原料煤不变软并发生剧烈分解， 放出大量挥发产物，绝大部分焦油产生， 形成半焦。 • 这个过程主要发生解聚和分解反应
（1）鲁奇—鲁尔（Lurgi Ruhrgas）工艺
• 该法是由Lurgi GmbH公司（德国）和RuhrgasAG 公司（美国）开发研究的，是用热半焦作为热载 体的煤低温热解方法。粒度小于5mm的煤粉与焦 炭热载体混合后，在重力移动床直立反应器中进 行干馏。产生的煤气和焦油蒸气引致气体净化和 焦油回收系统，循环的半焦一部分离开直立炉用 风动运输机提升加热，并与废气分离后作为热载 体再返回直立炉。在常压下进行热解得到热值为 26~32MJ/m3的煤气、半焦以及焦油，焦油经过 加氢制得煤基原油。
（2）快速加氢热解工艺
• 煤的快速热解（简称FHP）是国外最近开发的一 种新的煤转化技术，它是以10000K/s以上极快的 升温速率加热煤，在温度600~900℃和压力 3~10Mpa条件下，煤于氢气中热解，仅以数秒的 短暂时间完成反应。由此最大程度从煤中获取笨、 甲苯、二甲苯（BTX）和苯酚、甲酚和二甲酚 （PCX）等液态轻质的芳烃（HCL）和轻质油等， 同时得到富甲烷的高热值煤气，其气、液态生成 物的总碳转化率可达50%左右，所以国际上称之 为介于气化和液化之间的第三种煤转化技术。
选/煤/技/术
煤炭热解技术
煤炭热解技术
煤炭热解技术是指将煤炭加热至一定温度下，在没有氧气或氧气限制的条件下，使煤炭在高温下发生物理和化学变化，产生气体、液体和固体产物的过程。
煤炭热解技术通常被用于生产煤焦油、煤气和煤焦等产品。
煤炭热解技术可以通过以下几种方式进行：
1. 干馏：将煤炭加热至500-1300摄氏度，使煤炭中的挥发分
和部分可燃物质被释放出来，形成煤焦和煤气。
此过程常用于炼焦过程中。
2. 流化床热解：通过将煤炭悬浮在气体或液体载体中，以流化床方式进行加热，使煤炭与载体进行固液反应。
该技术可以产生高品质的煤气和液体燃料。
3. 热裂解：将煤炭在高温下快速加热至800-1300摄氏度，使
煤炭产生热解气体和焦炭。
该技术通常用于生产二氧化碳和单质硅等材料。
4. 气相热解：将煤炭加热至高温，使煤炭分解生成可用作燃料的气体，如合成气等。
煤炭热解技术在能源利用、化工材料等领域具有重要的应用价值。
它可以实现从煤炭中高效提取能源，并减少对环境的影响。
然而，煤炭热解过程中会产生大量的气体和液体废物，对环境
和生态系统造成一定影响，因此需要合理设计和处理热解产物，以减少对环境的影响。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤热解拔头技术报告人：李松庚
能源转化课题组
中国科学院过程工程研究所
2011褐煤利用技术研讨会（上海）
煤炭资源结构分布
55.2% (＞5662亿吨)
煤化程度低, 挥发分高、水含量高、燃烧/气化效率低
褐煤
12.7%
次烟煤
42.5%
烟煤
33.1%
无烟煤
11.7%
如何清洁、高效利用？
煤炭资源的结构特征
烟煤/褐煤
挥发分(20-30%)：油、气
半焦(70-80%)：无定型碳与灰
2008年23亿吨中高挥发分煤，含潜在油气4-6亿吨，其中20%煤热解制油气0.8-1.2亿吨，相当于我国原油产量的一半
煤利用现状：单一转化、燃烧为主
煤
煤气化
天然气合成油
燃烧
二甲醚合成气
直接液化
加氢/精制
燃油
电力/蒸汽
甲醇
乙烯/丙烯
IGCC 联产
甲醇/电力>80%
~3%
中高挥发分煤炭未充分利用，效率低、排放高
煤分级高效综合利用思路
热解
油、气
（20-30％）
半焦
(70-80%)
燃烧
气化
合成油化
学品
先进发电
煤
以热解为先导的煤分级高效综合利用
多联产
实施方案:循环流化床热解/燃烧(气化)耦合
CFB 燃烧(气化)热灰
热
解
热灰
煤半焦
/灰
空气油/气
下行床流化床移动床
•新型反应器实现快速固固混合
•快速固固混合控制自由基生成(可控断裂)•集成快速分离、快速冷却阻断重聚
高油气产率快速热解及
燃烧耦合联产技术
下行床固体热载体油气热电技术
技术特点：快速混合/快速分离/快速冷却
15
510
焦油产率（%）
总焦油量
轻质焦油量
焦化
快速热解
气体产
品
下行床热解器
提升管燃烧器
煤
弧面椎体内置高温过滤气固分离装置
多级折流板固固混合快速热解
分级喷射快速冷凝
70%
10%
10%
10%
半焦焦油煤气水
质量分布能量分布
70%
20%
10%
半焦焦油煤气
产品质量和能量分布
450500550600650700750800850900
20
406080100
Y i e l d s (d r y c o a l w t .%)
Pyrolysis Temperature (o C)
Gas
Liquid
Char
650o C 左右液体产
率最高
温度对热解产物分布的影响
450
500550600650700750
800850900
0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0Y i e l d s (d r y w t .%)
Pyrolysis Temperature(o
C)
酚类 脂肪族芳香族
极性组分
温度对热解油组分的影响
氢气18%
甲烷33%
一氧化碳11%
二氧化碳26%
乙烷5%
乙烯2%其他5%
氢气甲烷
一氧化碳二氧化碳乙烷乙烯其他
热解气的组分分布
20～30MJ/M 3，可用于燃气、制合成气或制氢
半焦燃烧特性
0.0
0.10.2
0.30.40.50.6
0.00.20.40.60.8
1.0可燃质整体转化率X k r z
反应时间（s）
DT
DT80550 DT80650 DT80750 DT80850 YQ 8750C
半焦燃烧活性大大高于无烟煤
75吨循环流化床锅炉
额定蒸发量：75吨/时
额定蒸汽压力：3.82Mpa
额定蒸汽温度：450℃
排烟温度：150℃
设计燃料：23MJ/kg
热效率：85%
燃料消耗量：10吨/时
燃料的颗粒度要求：≤13mm
锅炉主要技术参数
热解系统主要参数
最大热解煤量：5吨/时
热解温度：650℃
循环灰温度：800℃
最大循环灰量：45吨/时万吨级/年煤拔头工业试验
现场照片
热解焦油
焦油槽照片热解焦油取样
10t/d 煤热解中试平台
10t/d级煤热解中试装置
100kg/h流化床热解-气化技术
布袋除尘器
E-2
E-1
2
换热器
1
冷凝器
中试技术平台外观
万吨级移动床热解拔头技术中试
200
400
600
800
1000
1200
0100
200300
400500600
7008009001000T 1T 2 T 3 T 4T 5T 6
T e m p e r a t u r e
/o
c T im e /m in
建立与75t/h CFB锅炉匹配的煤处理量
5t/h的移动床干馏炉
以府谷煤为原料，实现中试装置稳定运行，CFB锅炉正常发电，600℃时热解气产率8%，焦油产率约6%.
采用半焦滤料，焦油含尘量达3-4%.
山西煤化所
万吨级流化床热解拔头技术中试
煤热解联产焦油与半焦
连续48小时运行10t/h固体热载体粉煤快速热解制油及半焦工业中试工程
热解气收率8%，4000
kcal/Nm 3，半焦热值约7000
kcal/kg
轻质油品质高、但总体上热解油中含尘量较高
工程热物理所
系统基本参数
煤种：神木煤
煤处理量：10t/h
热解炉温度：600 C
气化炉温度：850 C
加入空气炉空气温度：常温
设计油产率：714kg/h
设计半焦产率：5600kg/h
工业中试装置运行温度图
100
200300400500600
70080090010009:36
13:12
16:48
20:24
0:00
3:36
7:12
10:48
14:24
18:00
21:36
1:12
4:48
8:24
12:00
温度(℃)
气化炉底部温度气化炉中部温度气化炉顶部温度上返料器温度
1区
2区
启动过程
100
200
300400500
600
7008009009:36
13:12
16:48
20:24
0:00
3:36
7:12
10:48
14:24
18:00
21:36
1:12
4:48
8:24
12:00
温度(℃)
时间(h:m)
热解炉顶部温度热解炉中部温度热解炉底部温度下返料器温度
启动过程
1区
2区。