日本的煤炭快速热解技术
活性炭制造工艺
我国及世界范围内活性炭的生产情况（数据来源2000年-2002年）1.世界主要活性炭产地是美国、中国、日本、东南亚地区及西欧等。
2.改革开放以来，我国活性炭生产进入高速发展时期，产量由改革开放初期的1万余吨增加到目前（2002年）的10万吨以上，总产量己超过日本仅次于美国，是世界第二大活性炭生产国。
同时，我国生产的活性炭约60%出口，是世界第一大活性炭出口国，我国活性炭产品出口四十多个国家和地区。
3.我国产量最大的煤基活性炭产品主要采用物理活化法生产。
4.世界上活性炭最大消费国美国，预计需求量将以每年5%的速度增长，价格也以每年5%-8%的速度上涨，其中，性能优异的活性炭产品市场需求还将以更高速度增长。
据专家预测，在未来几年内，国际活性炭市场上需求量增长速度较快的产品是:高档溶剂回收炭、汽车回收汽油炭、烟气净化专用炭及家庭饮用水处理炭。
5.活性炭领域的大公司有Calgon,Westva，Norit。
Norit公司拥有重金属回收用活性炭，Calgon公司拥有Centau系列活性炭。
6.北京煤化学研究所活性炭研究室是专门从事煤基活性炭生产技术及产品开发的国家级研究机构。
近几年来，根据国际活性炭市场需求，以国内煤炭、果壳和木材为原料，经过多年潜心研究，开发成功了多种国际市场上畅销的活性炭新产品。
1 汽车回收汽油用活性炭：为防止汽油挥发而浪费燃料和污染环境，发达国家汽车上一般要安装装填活性炭的炭罐。
所用活性炭不仅要求吸附性能好，而且要求有较好的脱附性能，一般用丁烷工作空量BWC表示其性能优劣，要求BWC>9(g1100ml)。
国内用常规方法生产的优质活性炭BWC只有6左右，难以满足国外汽车使用要求。
2 大颗粒活性炭：随着活性炭领域的不断扩大，一些新的应用领域要求活性炭有较大的粒度，以减少由于由于活性炭颗粒小而造成的床层压降。
用常规方法生产的大颗粒吸附性能、催化性能及强度难于同时满足使用要求。
我们根据中国煤质资源特点，以年青煤为原料生产出直径大于8mm的大颗粒活性炭，其性能达到国际先进水平。
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。
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。
国内外褐煤热解技术的应用及发展
国内外褐煤热解技术的应用及发展褐煤是一类煤种，它在地壳中分布广泛，含水量高、低热值、灰分较高的特点使得其在现代能源消耗的大环境下变得更加重要。
为了充分利用和开发褐煤这种资源，人们逐渐开发出了各种褐煤热解技术，以提高其热值、改善使用效果、减少环境污染。
一、国内褐煤热解技术的应用与发展自上世纪50年代起，中国就开始尝试热解褐煤的技术，经过多年的发展和改进，目前已形成了以热干法、分期分级热解法、水煤浆、热风气化等为主要代表的褐煤热解技术体系。
其中，热干法是目前应用最广泛的一种技术，其原理是将经过破碎、筛分处理的褐煤块通过高温干燥、冷却等多段工序，分解出大量有机物质，并分离出水分、灰分等无机成分。
随着技术的不断发展，中国的褐煤热解技术也越来越成熟。
江苏华电褐煤干法热解厂、内蒙古褐煤热解综合利用工程、鄂尔多斯市褐煤综合利用示范项目等一系列项目的建设，为全国褐煤资源的高效利用奠定了坚实的基础。
同时，中国在褐煤热解领域也取得了多项重大科技成果。
如近年来发展起来的“煤岩顶板式煤浆泵送导流台阶热解工艺”，以其独特的热解方式，避免了煤浆在热解过程中粘壁和结块等问题，在节能、减排、安全性等方面均表现出非常明显的优势。
二、国外褐煤热解技术的应用与发展相比于国内的热干法、热风气化等热解技术，国外的褐煤热解技术水平相对更加先进。
主要表现在以下几个方面：1、气固流化床热解技术该方法利用高温气体对褐煤进行热解，具有热转化效率高、操作稳定、产品质量好等优点。
该技术已在欧洲、美国等地进行应用，成为国际上流行的褐煤热解技术之一。
2、液态中温热解技术该技术利用液态废物作为热解剂，完成对褐煤的热分解。
同时，这种技术还具有减少二氧化碳排放、降低投资成本等优点。
目前，德国、日本等国家已经对该技术进行了研究和应用。
3、热解气化联合技术该技术将直接热解和气化过程相结合，从而实现对褐煤在一个系统内的高效转化。
该技术被广泛应用于欧洲，是目前欧洲褐煤热解技术的重要组成部分。
煤炭分级利用
煤炭分级利用又称分质利用，主要是指将煤炭通过中低温干馏进行热解，取出其中的挥发分，包括煤气与煤焦油，剩余半焦再利用的一种煤炭使用理念。
煤炭分级利用最早可追溯至石油使用之前，煤热解产生煤油（煤焦油），用于煤油灯的时代。
但近年来随煤化工热潮兴起，分级利用亦随之兴盛，伴随多个煤分级利用大型项目逐渐落地，分级利用已近乎成为可与煤制油、气等煤转化形式相匹的一种煤转化形式。
煤炭分质转化的梯级利用技术路线第一步，先将煤炭经固体热载体催化热解技术处理，产出煤焦油、兰炭（块焦、粉焦）和焦炉煤气等初级产品，完成对原料煤炭的分质；第二步，从焦炉煤气中提取氢气用于精馏出酚等高附加值产品后的煤焦油加氢，产出石脑油、柴油、液化气、等石油产品；第三步，将提氢后的焦炉煤气中的甲烷成分分离出来，用于生产压缩天然气或液化天然气，焦炉煤气中剩余的一氧化碳用于生产甲醇、合成氨，或作为工业燃料。
对兰炭根据产品质量和粒度大小进行分质利用，块状兰炭用于生产电石、铁合金，粉状兰炭进行煤气化后生产甲醇、天然气、乙二醇、合成氨、合成油、石蜡等化工品，或作为高炉喷吹料、工业燃料，碳一基础化学品甲醇与石脑油用于耦合生产碳二基础化学品乙烯。
第四步，结合多联产，利用碳一、碳二基础产品，以及尿素等大宗化学品按照多品种、差异化原则，进一步延伸发展种类数量繁多的煤化工下游深加工产品，使煤炭资源在更加广泛的化工领域替代原油。
在高瓦斯煤矿周边区域则采用适度补充利用煤层气，进行“煤气互补，碳氢平衡”的煤炭综合利用多联产路线。
关键技术中低温干馏煤的干馏也称作煤的热解，是指煤在隔绝空气条件下加热至一定温度所发生的一系列复杂的物理、化学变化过程。
根据干馏温度的不同分为低温热解(500-650℃)、中温热解(650-800℃)、高温热解（900-1000℃)。
为得到更高产率的焦油和荒煤气，低阶煤分质利用通常采用中低温干馏。
国内典型中低温干馏技术路线是：将低变质煤经自然干燥，然后在热解炉内进行炭化处理，600-800℃条件下物料在隔绝空气的炭化炉中发生脱水、干馏、裂解等一系列反应，产生荒煤气、煤焦油和半焦。
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。
日本开发出清洁液化煤
日本开发出清洁液化煤
佚名
【期刊名称】《低温与特气》
【年(卷),期】2001(019)002
【摘要】日本科学家最近利用低温加热和溶液萃取相结合的方法从煤炭中制取清洁燃料获得成功，而且这种方法还能够抑制燃料中硫磺成分的产生。
rn 据《日刊工业新闻》报道，日本京都大学的科学家三浦孝一等在350 ℃和200个大气压的条件下裂解煤炭中的氢键，然后再用碳酸油萃取，这样可使80%的沥青煤变成液体，并且在室温环境下也能保持液体状态。
另外，在制取过程中，煤炭中70%的硫磺会被萃取，因此它不会被排放到空气中。
试验结果表明，用新法得到的燃料燃烧时产生的废气很少。
rn 据报道，利用这种方法生产的清洁液化煤在作为发电站燃料使用时，可减轻脱硫装置的负担，燃烧装置也能够实现小型化。
rn rn韩美【总页数】1页(P42)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.美CCTI在内蒙合资清洁煤和煤液化项目 [J],
2.煤液化项目获得突破性进展神华公司首次投煤成功制出实验油品 [J], 朱明旗
3.漳村矿开发自移式出煤出碴机 [J],
4.日本出光兴产公司与出光Unitec公司开发出间规聚苯乙烯树脂薄膜 [J],
5.日本研制出“不沾车”:汽车能自我清洁洗车或成历史 [J],
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煤炭加工中的煤炭热解气净化工艺
煤炭热解气净化工艺在煤炭加工中的应用
煤炭热解气净化工艺在能源领域的应用
煤炭热解气净化工艺在化工领域的应用
煤炭热解气净化工艺在环境保护中的应用
煤炭热解气净化工艺的应用范围
01
02
净化效果的评价指标
净化效果的实际案例分析
03
04
净化效果对环境和经济效益的影响
技术优势：高效、节能、环保，可有效去除煤炭热解气中的有害物质
政策支持：政府对环保产业的支持和鼓励，将为煤炭热解气净化工艺的发展提供有利的政策环境
国际合作：加强国际合作，引进国外先进技术和经验，推动煤炭热解气净化工艺的进步和发展
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煤炭加工中的煤炭热解气净化工艺
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煤炭热解气净化工艺概述
煤炭热解气净化工艺流程
煤炭热解气净化工艺技术参数
煤炭热解气净化工艺的应用与效果
Hale Waihona Puke 煤炭热解气净化工艺的未来发展与展望
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煤炭热解气净化工艺概述
煤炭热解气净化工艺是一种通过高温热解将煤炭转化为可燃性气体的技术。
工艺过程中，煤炭在高温下分解，产生可燃性气体和固体残渣。
温度控制策略：采用PID控制器进行温度控制，保证温度稳定在设定范围内
压力范围：0.1-0.5MPa
压力调节方式：自动调节
压力波动范围：±0.05MPa
压力测量精度：±0.01MPa
气体湿度：根据热解条件和环境湿度不同而有所差异
气体杂质：如硫化物、氮氧化物、粉尘等
气体浓度：根据煤炭种类和热解温度不同而有所差异
气体回收：将净化后的气体进行回收，用于后续利用或销售
日本煤炭清洁化的历史及现状
日本煤炭管理经验现在从技术、机构、政策和安全管理四个方面对资料进行总结：一、技术：日本的洁净煤技术开发从内容上分为2部分: 一是提高热效率, 降低废气排放。
如流化床燃烧(循环流化床CFBC, 加压流化床燃烧PFBC)、煤气化联合循环发电(IGCC)及煤气化燃料电池联合发电技术等; 二是进行煤炭燃烧前后净化, 包括燃前处理、燃烧过程中及燃后烟道气的脱硫脱氮、煤炭的有效利用等。
日本正在开展的研发技术主要有以下几项。
（1）提高煤炭利用效率的技术, 如IGCC、CFBC 和PFBC。
（2）脱硫、脱氮技术, 如先进的煤炭洗选技术, 氧燃烧技术, 先进的废烟处理技术, 先进的焦炭生产技术等。
（3）煤炭转化技术, 如煤炭直接液化, 加氢气化, 煤气化联合燃料电池和煤的热解等。
（4）粉煤灰的有效利用技术。
二、设立的相关机构：1984年成立经济产业省下设的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)负责组织实施具体的节能措施，NEDO包括煤炭气化专门委员会(1986)、火力发电新技术委员会(1981)、火力发电新技术调查委员会(1982) 等技术咨询部门。
1989年成立煤炭综合利用中心。
1990年促进海外煤炭科技开发的煤炭开发技术协力中心。
1995年在新能源综合开发机构( NEDO)内组建了一个洁净煤技术中心（CCTC）,专门负责开发21世纪的煤炭利用技术。
日本电力公司2001年组建清洁煤炭能源研究所,研究开发煤炭气化复合发电技术,并计划在2010年前使之达到实用化水平。
这家研究所计划在2004年建造功率为250MW级的发电设备，2007年进行验证试验,并计划在2010年之前使之达到实用化水平。
三、相关政策：尽管日本是市场经济非常发达的国家,然而政府对解决煤炭工业困境所采取的行政干预也很称著。
政府的支持政策是全面的、具体的、卓有成效的。
每次煤炭政策的出台都有相应的措施与政策的保证。
1、政府支持政策中最为突出的是补助金制度。
煤炭加工废弃物热解制备活性炭的研究
煤炭加工废弃物热解制备活性炭的研究随着能源需求的不断增加，煤炭作为非常重要的一种能源，在我国经济中占据着重要的地位。
但是在煤炭的开采和加工过程中，会产生大量的废弃物。
如果这些废弃物不能得到有效的利用，将导致资源浪费和环境污染，严重影响可持续发展。
活性炭是一种非常重要的环保材料，具有良好的吸附性能、化学稳定性和高表面积等特点，广泛应用于水处理、空气净化、废气净化、食品加工等领域。
与传统的煤炭相比，活性炭具有更高的经济和环境效益，因此制备活性炭已成为广大科学家关注的研究领域。
近年来，研究人员们发现煤炭加工废弃物可以通过热解制备活性炭，这种方法不仅可以实现废弃物的资源化利用，还减缓了煤炭对环境的影响。
煤炭加工废弃物中的有机成分可以通过在高温下热解，使其产生各种化学反应，最终转化为活性炭。
这种方法简单易行，成本低廉，并且不需要使用昂贵的化学药剂，因此备受研究人员们关注。
煤炭加工废弃物热解制备活性炭的实验研究需要考虑多个因素。
首先需要考虑热解温度和时间，这是影响热解反应的两个最重要的因素。
在不同的热解温度和时间下制备的活性炭，其表面积、孔隙大小和吸附性能都有所不同。
因此，热解温度和时间对活性炭的制备过程和吸附性能影响是需要充分考虑的。
其次，还需要考虑煤种选择和炭化条件的影响。
不同种类的煤所含的有机成分不同，因此在制备活性炭时需考虑煤种选择的因素。
此外，制备活性炭的炭化条件对其吸附性能也有很大影响，因此需要充分考虑和优化炭化条件。
在实验研究过程中，还需要考虑其他因素的干扰。
例如，废弃物的水分含量、颗粒大小、形态和硫含量等因素都可能会影响活性炭的制备和吸附性能。
因此，在实验研究中还需要充分考虑和控制这些干扰因素，以保证活性炭的制备过程和吸附性能的准确性和可靠性。
总的来说，煤炭加工废弃物热解制备活性炭是一种非常有前途的环保技术。
随着我国环保意识的不断提升，这种技术的应用前景将越来越广阔。
因此，通过对热解温度、热解时间、煤种选择、炭化条件和其他干扰因素的研究和控制，将有助于更加高效地制备活性炭，实现废弃物的资源化利用和环境保护的双重目的。
煤的流化床热解
煤的流化床热解煤在隔绝空气条件下加热至较高温度时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，称为煤的热解，或称热分解和干馏。
煤热解是煤转化的关键步骤,煤气化、液化、焦化和燃烧都要经过或发生热解过程。
在不同的工艺中,煤热解的加热速率和环境气氛是不同的。
迄今为止煤加工的主要工艺仍是热加工，煤炼焦工业就是典型的例子，煤的气化和液化过程也都与煤的热解过程分不开。
研究煤的热解对热加工技术有直接的指导作用。
另外还可指导开发新的热加工技术，如高温快速热解，加氢热解和等离子体热解等。
煤热解过程的3个阶段：（1）第一阶段（室温~300）煤外形无变化，脱水发生在120以前，而脱气（CH4、CO2、N2）大致在200前后完成。
（2）第二阶段（300~600）解聚、分解为主，煤黏结成半焦，发生一系列变化。
450前后析出焦油量最大，450~600析出的气体最多。
（3）第三阶段（600-1000）半焦聚合形成焦炭，以缩聚反应为主。
析出的焦油极少，挥发物主要是煤气，700后煤气主要成分是H2。
煤热解工艺的开发已经历几十年时间,形成了多种技术方法和工艺流程。
按反应温度可分为低温热解工艺(<600℃)和高温热解工艺(>600℃)；按反应压力，可分为常压热解工艺、加压热解工艺和负压热解工艺；按反应器类型，可分为流化床热解工艺和其他方式(固定床、振动床、旋转锥等)热解工艺。
下面根据反应器类型对目前的热解工艺进行总结。
1.1流化床热解工艺流化床是目前应用最多的热解工艺方法,根据其反应器数目，可以划分为单床、双床以及多床。
其中，单床热解工艺由于空间较小，往往需要通过提高反应器温度和压力等参数实现较高的热解效率；双床热解工艺中，通常将热解过程与热量产生的过程分离，因此需要较大的空间，但反应条件相对要求较低。
总体上看，反应器数量越多，热解的产品收率与效率越高,但是工艺复杂性也随之增加。
1.1.1双床热解工艺1.ETch--175粉煤快速热解工艺[46]。
CCTのIGGC技术
工艺流程
煤的制备、煤的气化、热量的回收
煤气的净化和燃气轮机及蒸汽轮机发电
评价
IGCC 发电的净效率可达 43% ～ 45% ，今后可望达到更高。 而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可 达99% ，二氧化硫排放在 25mg/Nm3 左右，远低于排放 标准 1200 mg/Nm3 ，氮氧化物排放只有常规电站的 15%～20%，耗水只有常规电站的1/2～1/3，对于环境保 护具有重大意义。 与传统煤电技术相比，IGCC将煤气化和燃气－蒸汽联合循 环发电技术集成具有发电效率高、污染物排放低，二氧化 碳捕集成本低等优势，是目前国际上被验证的、能够工业 化的、最具发展前景的清洁高效煤电技术。
分析
优势 发展障碍
IGCC电厂发电效率高
排放少，环保性能高
经济衰退已经压低了 增加新基本负荷发电 能力的动力
IGCC可用性的挑战 IGCC建设运营成本高
IGCC用水量较少
IGCC具有碳捕集优点
CO2捕集负面影响
前景展望
供应商降低发电容量成本的能力：采用更大型、更高燃烧温度的G级 和H级燃气轮机来取代F级燃气轮机，更大的规格将从经济规模方面提 供节约效果，降低燃料成本。
日本清洁能源 技术介绍
CCTのIGGC(煤气化联合循环发电)
日本煤消耗及经济、环境变化趋势
Clean Coal Technology
煤气化联合循环（IGCC）技术
是将煤气化技术和高效的燃气-蒸汽联合循环相发 电相结合的先进动力系统。
IGCC的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤 气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、 粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入 燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃 气透平做功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给 水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。
煤炭热解反应的三个过程及流程
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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
热解炭化技术
热解炭化技术美国：是最早开展城市生活垃圾热解处理的国家，早在1929年就对垃圾进行了高温热解的实验研究。
1967年Kisser 和Friedmdii进行了均质有机废物高温热解的试验，随后进一步进行了对非均质废物（如城市生活垃圾）的高温热解的研究，结果显示垃圾热解产生的气体可以用作锅炉燃料。
随后Hoffman和Fitz在实验室中使用一种干馏系统分解典型的城市生活垃圾，研究结果表明，高温分解产物包括气体、焦油及各种形式的固体残渣。
同时还证明了高温分解一旦开始，它就能自动维持下去，因为反应产物可以作为加热热解系统的能源。
欧洲：建立了一些以垃圾中的纤维素物质（如木材、庭院废物、农业废物等）和合成高分子物质（如废塑料、废橡胶等）热解实验性装罝，其目的是将热解作为焚烧处理的辅助性手段。
在欧洲，主要根据处理对象的祌类、反应器的类型和运行条件对热解处理系统进行分类，研究不同条件下产物的性质和组成，尤其重视各祌系统在运行上的特点和问题。
加拿大：热解技术研究主要围绕农业废弃物等生物质，特别是木材的气化进行的。
加拿大政府于二十世纪70年代末期，开始了以利用大量存在的废弃生物质资源为目的的研发计划，相继开展了利用回转窑、流化床对生物质进行气化和利用催化剂对木材高温液化的研究。
日本：对城市生活垃圾热解技术的研究是从1973年开始的，主要是为配合热解气化熔融技术而进行的，且新日铁的城市生活垃圾热解熔融技术在世界上最早实现工业化。
1）实验室研究进展经过科学家的不断摸索研究，热解工艺理论研究已初具规模。
热解过程包含四个连续的热反应阶段。
第一阶段为吸热脱水阶段，温度较低，析出结合水，聚合物开始裂解。
第二阶段为挥发分大量析出阶段，一氧化碳出现最大生成速率，同时生成少量液体产品。
前两阶段均为吸热反应。
第三阶段为二次裂解阶段，是液体产物的主要生成阶段，气体产物可燃成分大量增加，释放大量的热。
第四阶段固体产物焦结构固化、压缩，挥发物质减少，固定碳含量增加，同时生成氢和CO等。
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。
煤的热解技术
热解的意义
• 焦油经加氢可制取汽油、柴油和喷气燃料，是石 油的代用品，而且是石油所不能完全代替的化工 原料。 • 煤气可成为天然气的代用品，另外还可用于化工 合成。 • 半焦既是优质的无烟燃料，也是优质的铁合金用 焦、气化原料、吸附材料。 • 用热解的方法生产洁净或改质的燃料，既可减少 燃煤造成的环境污染，又能充分利用煤中所含的 较高经济价值的化合物，具有保护环境、节能和 合理利用煤炭资源的广泛意义。
• 结构单元之间的桥键易受热断裂生成自由 基，其主要是：—CH2—、—CH2—CH2— 、 —CH2—CH2—O —、 —O—、 —S— 、 —S—S—等。 • 脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如： CH4、C2H6、C2H4等。 • 含氧官能团的热稳定顺序为—OH>（>800 ℃ 生成H2 O）—C=O—（400 ℃ 生成CO） >—COOH（200 ℃生成CO2和H20）。
• 第三阶段为热解后期，此时热解温度为 600～1000 ℃ 。在这个阶段大部分焦油已 经生成完毕，是焦炭的形成阶段。从半焦 到焦炭，析出大量的煤气，是固体产物的 挥发份降低，密度增加，体积收缩，形成 碎块。 • 700 ℃以下煤气主要成分是CO、CO2、H2 • 700 ℃以上时，煤气主要成分是H2 • 该过程以缩聚反应为主。
由此最大程度从煤中获取笨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源自选/煤/技/术煤的热解技术
热解的定义
• 煤的热解也称煤的干馏或热分解。 • 煤的热解，是将煤在隔绝空气的条件下加 热，煤在不同温度下发生一系列的物理变 化和化学反应的复杂过程。 • 生成气体（煤气）、液体（焦油）、和固 体（半焦或焦炭）等产物。尤其是低阶煤 热解能得到高产率的焦油和煤气。
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日本的煤炭快速热解技术徐 振 刚(煤炭科学研究总院北京煤化学研究所,北京 100013)摘要:为了开发独具特色的煤炭快速热解技术,日本先后建立了原料煤处理量分别为7t/d 和100t/d 的工艺开发和中间试验装置。
大量的试验研究结果表明:1t 高挥发分原料煤经过快速热解,大致可以得到低热值为17187MJ /m 3的煤气1000m 3、半焦250kg 、焦油70kg 、苯类(主要是苯、甲苯及二甲苯)35kg ,同时还可副产水蒸气约300kg 。
目前,中试研究仍在进行中。
关键词:煤炭;快速热解;气流床中图分类号:TQ534 文献标识码:A 文章编号:100626772(2001)0120048204收稿日期:2001-02-12作者简介:徐振刚(1960-),男,吉林梨树人,高级工程师,现任煤科总院北京煤化学研究所副所长。
为了实现煤炭的洁净与高效利用,提高煤炭产品的附加值,并能从高挥发分煤中同时获得气态、液态及固态的多种化工产品和燃料,日本开发了独具特色的煤炭快速热解技术,并先后建立了原料煤处理量分别为7t/d 和100t/d 的工艺开发和中间试验装置。
本文将对日本煤炭快速热解技术的反应器结构、工艺流程、工艺开发研究、中间试验研究以及将来商业化生产装置的物料衡算等有关情况作简要介绍。
1 反应器结构 日本煤炭快速热解技术采用的反应器为两段气流床形式,上段用于煤粉干馏,下段用于半焦气化。
下部半焦气化段的作用主要有二:一是为上部煤粉热解段提供热量;二是分离和排出半焦中的灰(试验表明:半焦中8314%的灰从气化段底部以液态形式排出,其余部分的灰随煤气带走)。
图1为该两段气流床反应器的结构示意图。
图1 日本煤炭快速热解反应器结构示意2 工艺流程 图2为日本煤炭快速热解技术的工艺流程框图。
原料煤经干燥,并被磨细到有80%小于01074mm 后,用氮气或热解产生的气体密相输送,经加料器喷入反应器的热解段。
然后被来自下段半焦化产生的高温气体快速加热,在600～950℃和013MPa 下,于几秒内快速热解,产生气态和液态产物以及固体半焦。
在热解段内,气态与固态产物同时向上流动。
固体半焦经高温旋风分离器从气体中分离出来后,一部分返回反应器的气化段与氧气和小蒸气在1500～1650℃和013MPa 下发生气化反应,而为上段的热解反应提供热量;其余半焦经换热器回收余热后,作为固体半焦产品。
从高温旋风分离器出来的高温气体中含有气态和液态产物,经过一个间接式换热器回收余热,然后再经脱苯、脱硫、脱氨以及其它净化处理后,作为气态产品。
间接式换热器采用油作为换热介质,从煤气中回收的余热用来产生蒸汽。
煤气冷却过程中产生的焦油和净化过程中产生的苯类作为主要液态产品。
图2 日本快速热解工艺流程3 工艺开发研究 在工艺开发研究阶段,首先建立了一套原料煤处理量为7t/d 的试验装置。
其中,热解段的几何尺寸为Φ280mm ×4000mm ,煤粉处理能力为300kg/h ;气化段的几何尺寸为Φ500mm ×600mm ,半焦处理能力为100kg/h 。
该装置的用途主要有2个:一是验证煤炭快速热解工艺在技术上的可行性;二是用其进行该工艺中的关键技术开发。
表1给出了在该工艺开发装置上试验所用的2种原料煤的煤质分析数据。
表1 原料煤的煤质分析数据%煤样工业分析A dV d元素分析C d H d N d S d O d 煤A 4170421927612651291168015711150煤B915435161741724178113001469120 工艺开发阶段的主要研究结果见图3～图5。
其中,图3为沿煤粉热解段高度上的温度分布情况,图4为热解温度对煤气、半焦及焦油产率的影响,图5为热解温度对苯类产率的影响。
图3 沿煤粉热解段高度的温度分布 然后,又建立了一套放大3倍的半焦气化反应器,对应于煤粉热解段的处理能力为20t/d 。
在该试验装置上获得了中间试验装置所需的设计和操作参数。
4 中间试验研究 在中间试验研究阶段,建立了一套原料煤处理量为100t/d 的中试装置,如图6所示。
中间试验研究试验所用的原料煤与工艺研究阶段用煤相同。
中间试验研究的目的是评价该快速热解工艺的运行特性,同时获得商业化生产装置设计所需的必要参数。
整个中间试验研究阶段的工作计划如下:1996图4 热解温度对煤气、半焦及焦油产率的影响图5 热解温度对苯类产率的影响图6 原料煤处理量为100t/d 的中试装置年为设计阶段,1997年建设阶段,1998年开车,1999年为试运转(阶段1基本运行,阶段2工艺评价),2000年为实验运行(阶段3热解温度实验,阶段4煤种,阶段5长期运行)。
其中,实验运行分为5个阶段、10个实验。
阶段1包括实验1和实验2,为中间试验装置的基本运行,对装置进行检查和暴露工艺中的问题;阶段2包括实验3和实验4,使用高挥发分烟煤作为标准原料进行实验,对整个工艺进行评价;阶段3包括实验5和实验6,使用标准原料煤进行实验,来评价热解温度的影响;阶段4包括实验7和实验8,使用次烟煤和高挥发分烟煤进行100h 的实验,来评价该工艺对其它煤种的适应性;阶段5包括实验9和实验10,实验9的运行时间为200h ,实验10的运行时间为1000h ,该阶段实验是评价中间试验装置长期运行的可靠性、可操作性以及可维护性。
截至2000年3月,该中间试验装置的累计运行时间为:半焦气化段18616h ,煤粉热解段14610h ,最长整体连续稳定运转时间为50h ,如图7所示。
图8为50h 的最长连续稳定运行状态下的温度记录。
图9给出了中间试验实验获得的各种热解产物的产率及其与工艺开发试验数据的对比情况。
5 商业化生产装置物料衡算 以上述研究结果为基础,针对以煤A 为原料、处理量为1000t/d 的大规模商业化生产装置所作的物料衡算结果如图10所示。
图7 中试装置1999年5月至2000年3月的运转情况图10 1000t/d规模商业化生产装置的物料衡算图8 50h的最长连续运行实验的温度记录图9 各种热解产物的产率6 结 语 日本的煤炭快速热解技术,将煤的气化和热解有机地结合在一起而独具特色,它可以从高挥发分原料煤最大限度地获得气态(煤气)和液态(焦油和苯类)产品。
该技术的中间试验研究工作将于2001年3月底告一段落。
下一步的研究工作能否继续进行下去,将主要取决于是否能够继续得到足够的研究经费。
(下转第56页) 新型煤泥炉是从循环流化床锅炉技术发展起来的,以煤泥为主要燃料,燃烧效率很高的中小型电站锅炉。
目前,山东兖矿集团东滩电厂75t/h煤泥炉、兴隆庄电厂35t/h煤泥炉、枣庄矿集团柴里电厂30t/h煤泥炉、相继投产,运转成功,标准着中国煤泥燃烧技术已达到国际先进规定的标准,特别是柴里电厂30t/h煤泥炉,实现了微机操作自动化,燃烧效率达95%,热效率高达87%,脱硫效果达93%,除尘效果达国家规定的标准,炉灰利用价值高。
鉴于新型循环流化床煤泥炉的诸多优点,新老矿区相互借鉴,取长补短,借助自身优势,构筑新的经济增长点,必将促进煤泥电厂的发展。
3 煤泥炉的种类特点 目前,中国的煤泥炉还不多,主要分步在山东省内,有的是燃油锅炉改装的,有的是煤粉炉改装的,也有的是采用新型循环流化床技术刚投产的,根据其给料方式,可分分为3类:(1)喷燃式煤泥炉 这种煤泥炉,主要是改装煤泥炉,如山东白杨河电厂锅炉,其特点是必须先将煤泥制成水煤浆,用喷枪把水煤浆射入炉膛,雾化燃烧,其优点是煤泥含水率高,流态特性好,易于利用。
(2)挤压式煤泥炉 这种煤泥炉主要是国内新开发投产的电厂锅炉,如山东兖矿集团东滩电厂锅炉,其特点是先用皮带把煤泥运到炉顶,由挤压机挤入炉膛,煤泥在下落过程中不断烘干,最后爆裂燃烧,其优点是燃烧效果好,热效率高。
(3)旋转密封给料式煤泥炉 这种煤泥炉,山东枣矿集团柴里电厂30t/h 煤泥炉,是国内首家,代表着国内先进水平,它由日本FW公司设计汽包集箱在日本长崎制造,承压管件在芬兰制造的最新式煤泥炉。
其特点是煤泥先经破碎机破碎,再在刮板机运输机上烘干,使煤泥含水率降到30%,最后经旋转密封阀绞入炉膛。
其优点是,从负压给煤机,热能损失少,燃烧效果好,热效率高。
4 前 景 煤泥、煤矸石都是煤炭企业的副产品,虽然有些地方用煤泥做煤球,用煤泥制备颗粒活性炭,用煤矸石造空心砖,用煤矸石代替粘土产水泥等,消耗不少,但相对于全国每年的产出量来说,毕竟不是小数目。
近几年煤矸石电厂发展很快,而煤泥电厂却很少,随着人们环保意识的增强和企业经济效益的挖潜,对煤泥的综合利用将会越来越重视,随着国家能源结构的调整和煤泥燃烧技术的开发、进步,煤泥炉以其自身的优点,将会获得更大、更快发展,特别是在较大矿区的配套建设中,将会被列为重点建设项目,进行广泛推广和应用。
因此,单就矿区而言,煤泥炉的发展空间很大,潜力也很大。
(上接51页)Development of Coal Flash Pyrolysis Process in JapanXU Zhen-gang(Beijing Research Institute of Coal Chemist ry,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China)Abstract:A process research unit of entrained bed coal flash prolysis process which has a coal feeding ca2 pacity of7t/d,and a pilot plant which has a coal input of100t/d have been built in Japan.The result is shown that,about1000m3of coal gas with a heating value of17187MJ/m3,250kg of char,70kg tar and35kg of B TX can be obtained from1t of raw coal by this pyrolysis process.Besides,nearly300 kg of steam is also produced as by-product.At present,the pilot plant study of thi process is underway.This paper presents a brief introduction to some information on the development of the process and result obtained.K ey w ords:coal;flash pyrolysis;entrained bed。