低阶煤粉煤热解提质技术研究现状及发展建议

为改善低阶煤煤质、提高其利用经济性和安全性,阐述了国内外主流的低阶煤粉煤热解提质技术的工艺特点及研究进展,分析了低阶煤粉煤热解提质技术存在的问题,并对低阶煤粉煤热解提质工艺的发展进行了展望。结果表明:粉煤热解一般采用固体热载体热解工艺,具有加热速度快、焦油产量高、热解煤气热值高等优点,是解决大量粉煤利用的关键技术之一。针对粉煤热解工艺存在的关键技术未实现突破、经济效益差、焦油品质难以有效控制、废水处理难度大等问题,提出未来应从实现热解关键技术突破、优选热解反应器、开发热解产品深加工技术、研发可提高焦油产率和改善焦油品质的新工艺、开发新型焦油分离和回收技术、开发含有机物废水的处理方法、开发具有高能源转化效率的多联产工艺等7方面进行粉煤热解提质技术的研究。     

低阶煤无热载体快速热解炉工艺试验研究

为实现煤炭热解分质梯级利用,提出了低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺,以印尼褐煤为研究对象,对无热载体粉煤快速热解工艺所产焦油、热解气、半焦等进行分析,验证低阶煤无热载体热解炉工艺的技术可行性。结果表明,试验煤种经低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺处理后热解焦油产率达11.84%、热解气产率14.08%,半焦产率64.97%,其中焦油产率比格金干馏试验提高了1.49%,半焦发热量较原煤提高了2.63 MJ/kg,热解气有效气体含量达80%以上。表明该低阶煤无热载体粉煤快速热解炉工艺具有热解温度可区域精确控制、热解速度快、焦油产率高、产品品质好等优点。     

我国低阶煤热解提质技术进展

简述了我国低阶煤热解提质技术的研发过程;介绍了LCC工艺、DG工艺、MRF工艺、循环流化床煤分级转化多联产工艺、煤拔头——煤炭综合利用新工艺等13种低价煤热解提质技术及其工业化应用情况;提出了推进我国低阶煤热解提质技术工业化进程的相关建议。     

低阶煤提质技术现状及完善途径

为实现低阶煤的清洁利用,分析了国内外低阶煤提质技术研究现状,重点介绍了以移动床、回转窑、流化床、气流床为反应器的典型热解技术。针对低阶煤热解技术焦油收率低,焦油重质组分和粉尘含量高等技术难题,提出了低阶煤提质技术完善途径。应根据不同粒径的煤料选择适宜的热解工艺,粉煤一般采用固体热载体加热;延长煤颗粒在低温区的停留时间可降低焦油的二次反应,提高焦油收率;内热式热解技术容易导致焦油含尘量高。应依据不同煤质煤的不同组分而分级转化,通过反应调控抑制重质组分生成,实现热解产物定向,最大程度获得轻质油气产品,开发新型反应器抑制粉尘产生及夹带,实现低阶煤的清洁高效利用。     

低阶煤分质清洁利用多联产试验总结

为了指导晋北现代煤化工园区的项目建设,获得低阶煤热解后的提质煤、煤气、焦油和废水的产量、收率、组分等方面的数据,在不同工况下进行了为期2个月的低阶煤分质清洁利用多联产中试试验。试验结果表明:热解炉可将煤中90%以上的挥发分提取出来,生产出高附加值的油气产品;提质煤产率随热解温度的升高而降低,煤气产率随热解温度的升高而增大;在热解温度700℃、热解时间7 h的条件下,焦油产率达到最大值(6.29%);热解废水产率随热解温度的升高变化不大;煤气中CH_4含量较高,适合生产合成天然气。     

低阶煤催化热解研究进展

煤热解是煤热转化过程中最先和必经的阶段,受热分解为煤气、焦油及半焦/焦炭三相产品.基于煤(催化)热解可实现低阶煤的高效分质利用,对煤催化热解机理、不同种类催化剂及在煤热解中的应用、煤催化热解的影响因素进行了阐述,同时对低阶煤催化热解的发展进行展望,期望开发出煤热解反应条件温和化、热解转化率更高、热解焦油轻质化及可对目标...     

煤质特性对热解联产发电的可行性影响研究

以三种不同变质程度的低阶煤1kg/h规模的快速热解实验数据为基础,从能效和经济层面,对不同煤质特性的低阶煤通过热解实现提质和联产发电的可行性进行了探讨.研究发现,热解提质后煤质特性接近于烟煤的煤质特性,电厂锅炉掺烧半焦比掺烧原煤锅炉效率有不同程度的提高,并且该趋势随煤炭变质程度的降低而增强;另外,热解生成的低温煤焦油可为电厂创造可观的经济价值,干燥无灰基挥发分越高,碳氢比越小,焦油产率越高;但煤中全水分含量高,单位质量的原煤制得的焦油产率降低,经济性下降.     

低阶煤热解制浆耦合技术探讨

国内已有十余种低阶煤热解提质技术处于建设、试运行阶段,然而提质固体产品(半焦)的大规模、高效率利用尚未取得实质性进展。介绍了我国低阶煤利用现状,分析了低阶煤及其热解半焦的性质,对低阶煤热解制浆耦合技术的工艺流程和工程进展进行了探讨。     

神府煤田部分矿区煤基础性质的研究

本文以我国新开发的大煤田——神府煤田部分矿区煤为对象，对其基础性质进行了较详细的研究，研究包括工业分析、元素分析、粘结性，岩相分析、热重分析、热解动力学和低温干馏等内容．结果表明，神府煤具有低灰，低硫，高挥发分，高发热量的特性．煤燃点低，反应性好．所研究的四种煤开始分解温度在380℃左右，主要热解区段在350℃～580℃范围内，热解过程可用一级动力学方程来描述，主要热解阶段的表现活化能介于75-125KJ／mol．以大柳塔2层煤为原料的低温干馅，获得12．50％的焦油，所得焦油高沸点馏分少，油含量高，适于进一步加氢精制．     

多层床煤热解提高油气品质的机理研究

利用两段固定床对三层床煤依次经过450℃低温、650℃中温和900℃高温的分级热解过程进行模拟实验,研究了上两段中低温和下两段中高温热解相邻两段之间的相互作用,揭示了多层床煤热解提高油气品质的机理。通过中低温热解的相互作用,焦油中轻质组分(沸点低于360℃的馏分)含量增加,热解气中CH_4含量增加,H_2含量减小,说明中低温热解主要通过半焦对热解产物的原位催化提质作用而提高焦油品质。通过中高温热解的相互作用,焦油收率和焦油中轻质组分含量增加,CH_4和CO含量升高,H_2含量下降,表示中高温热解的主要作用是在富含H_2气氛下热解提高焦油收率和品质.实验结果表明,多层床煤热解主要通过半焦的原位催化提质和富H_2气氛的协同作用而提高热解油气品质.     

煤热解过程分析与工艺调控方法

通过煤热解技术获取紧缺的油气资源是低阶煤清洁利用的有效途径之一。针对煤热解工艺存在焦油产率与品质难以控制以及焦油中粉尘含量高等关键技术问题,从煤的热解反应机理出发,详细探讨了热解挥发分二次反应的种类和发生条件以及影响热解过程的主要因素,结合煤热解技术应用,总结了逆向传热与传质所导致的挥发分气相二次反应是焦油产率下降的主要原因;同时,分析了热解过程中煤颗粒破碎机理以及煤热解过程中粉尘的主要来源。在前人研究结果的基础上,提出控制热解挥发分的流动方向从高温区向低温区流动、热解耦合气化以及耦合原位的焦油提质与除尘等方法可以调控煤热解过程,抑制重质焦油生成、提高焦油中轻质组分含量以及减少焦油中的含尘量,从而实现煤的定向热解。     

煤的基本化工过程与污染特征分析

通过回顾性叙述煤干馏、煤制焦、煤制气、煤制油等方面的煤化工过程基本原理,分析了煤化工过程的产品方向,从煤的性质、工艺要求和技术特点介绍了煤化工过程产生污染物的原因。从煤制焦、煤制气两个方面重点分析了“三废”的来源及其成分,其中,废气来自化学转化过程中未完全炭化的细煤粉及其析出的挥发分、焦油气、飞灰和泄漏的粗煤气、出焦时灼热的焦炭与空气接触生成的CO、CO₂、NO₂等,废水包括除尘废水、剩余氨水、酚氰废水、脱硫废液、煤气水封水等,废渣包括粉尘、煤尘、酸焦油、焦油渣、剩余污泥等。煤化工过程的气相污染物主要包括碳氧化物、硫氧化物、氨气、挥发酚、苯、苯并芘、CO、CH₄、小分子烃类化合物等,液相污染物除了含有氨氮、氰化物、硫氰化物、硫化物、苯类、酚类及油分外,还含有大量苯并芘、萘等的多环芳烃和吡啶、咔唑、联苯、三联苯等的杂环芳烃化合物。煤化工污染表现为分布面广、组分复杂、高浓度、多相介质共存、环境风险大的特征,而煤化工废水则表现为高浓度/盐分、高污染(组分多)、有毒难降解、富氮缺磷的典型特征。文中指出煤化工过程与污染特征之间的关系的阐明需要科技工作者加深对煤的基本性质、转化过程原理、分离纯化原理、产品应用原理的全面认识,与此对应的技术与策略应当立足于对行业的资源-产品-经济-环境-社会作用链深度理解和有效的系统集成基础上,从规模、产品、技术、管理、市场、人才等方面加强战略设计与逻辑创新的构建。     

低阶煤低温干馏高效采油技术研究进展

低温干馏技术作为低阶煤清洁高效和科学分级利用的核心技术,已经得到国内外广泛关注。但是现有工业化应用的煤低温干馏技术存在采油率低和原料粒度要求高等问题,开发新型低温干馏高效采油技术已成为我国低阶煤利用研究的重点。本文主要从低温干馏炉的结构特征、生产原料、干馏产品、能量利用率和采油率等几个方面对国内外典型煤低温干馏炉及干馏技术进行了比较和讨论;介绍了作者课题组研究开发的低温干馏高效采油技术及其特点。分析认为,干馏炉的大型化、自动化和高效环保化;高温半焦和荒煤气热能的回收利用;粉煤资源的综合利用;干熄焦新技术;快速干馏、催化干馏技术等低温分级转化技术的研究开发是低温干馏技术今后研究开发的主要方向。     

干馏式发生炉与其它煤气发生炉对比分析

从煤气发生炉的结构及造气过程着手,对干馏式发生炉与一段式和两段式发生炉进行了较为系统的对比分析。就煤气质量和产量、焦油回收、资源的节约利用、设备的操作维护等方面,干馏式发生炉都优于一段式发生炉和两段式发生炉,干馏式发生炉特别适合于气化含水分、挥发分和灰分较高的烟煤。     

平朔煤的热解试验研究

对平朔煤在不同温度下进行了热解研究,考察了热解温度对煤热解产物产率和热解气性质的影响规律。研究表明,对上述煤样,随煤的热解温度升高,半焦产率下降,干馏气产率增加;液体率在一定温度范围内先增后降,在600℃左右达到最高。热解温度升高,热解气中H2的含量就越高,热解气中CH4的含量在热解温度550～650℃左右达到最高。随热解温度的升高,CO2的含量显著降低,烃类组分随温度升高是先升后降,峰值出现在600℃左右。     

半焦空气分级燃烧NOx排放试验研究

半焦是低阶煤经低温热解后的产物,其中半焦粉与煤粉工业锅炉常用煤种烟煤相比价格低廉。若能将半焦粉用作煤粉工业锅炉的燃料,既可拓宽煤粉工业锅炉的适用燃料范围,又可增强煤粉工业锅炉的市场竞争力。由于半焦挥发分低、固定碳高,实现其着火和稳定燃烧需要更高的温度,同时,降低NOx初始排放也是一个技术难题。为了实现半焦在煤粉工业锅炉中的稳定燃烧及NOx排放的降低,采用两段式滴管炉开展半焦空气分级燃烧NOx排放规律研究。笔者对半焦空气不分级燃烧NOx排放规律进行了研究,主要探究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及过量空气系数的影响,为后续空气分级燃烧降低NOx的效果提供对比依据。半焦空气分级燃烧试验主要研究了主燃区温度(1 000~1 400℃)及二次风比例(0.4~0.8)的影响,并从燃尽率、NOx减少比例、灰样微观孔隙和形貌等方面进行论证,试验结果表明,在空气不分级燃烧条件下,即燃尽风配风比例为0时,随着主燃区温度升高,NOx排放浓度随之迅速升高;随着过量空气系数增加,NOx浓度先迅速增加,过量空气系数大于1.15时,NOx浓度增速变缓;在空气分级燃烧中,相同主燃区温度条件下,二次风比例由高到低变化时,NOx排放呈先迅速下降后缓慢回升的变化趋势,燃尽率先快速升高而后趋于平缓。二次风比例为0.56时(即燃尽风率为0.39),燃尽率达90%,NOx排放浓度降至最低,为120 mg/m^3以下,此时是试验条件下的最佳二次风比例。     

水力停留时间对改良生物增浓工艺处理煤焦油废水的影响

采用添加生物填料改良生物增浓装置处理煤焦油废水,考察水力停留时间(HRT)对该系统COD、挥发酚和氨氮去除效果的影响。研究结果表明,当HRT为36 h时,改良生物增浓装置处理煤焦油废水的效能最佳,出水COD为330 mg/L、挥发酚及氨氮的质量浓度分别是为9.53、100.83 mg/L,去除率分别达到71.43%、96.56%、51.15%。改良生物增浓装置最大限度降低了废水中的COD和挥发酚浓度,为后续硝化反硝化处理创造良好的处理条件,并且减少了废水处理时间,具有实际经济效益。     

煤热解动力学模型的建立

通过对煤热解反应动力学分析,基于分布活化能模型DAEM,建立了集总反应动力学模型表示煤炭热解过程。确定了可以预测热解产物组成、分布与热解终温和升温速率关系的动力学方程。结果表明：随热解温度升高,各种挥发分产物析出率越来越接近最大产率;半焦C含量增加,但产率下降,H,O,N和S等元素降低。升温有利于提高半焦脱硫率、脱氮率。温度为600℃左右时,除H2外的大部分挥发分基本析出,半焦元素变化幅度减小。热解终温较低且一定时,较慢的升温速率有利于各热解挥发分最大限度析出。秦丽娜     

粉煤加氢快速热解技术的研究开发及工业化实践

介绍了粉煤加氢快速热解技术的研发历程、技术概况、工艺原理、技术难点、工艺流程及特点。中试实验结果表明:热解焦油产率最高达23.1%,为原料煤格金焦油产率的187%;产品焦油的含尘率为0.08%,密度为1127kg/m^3;热解半焦的固定碳含量为81.3%,半焦比表面积为8.19m^2/g,平均孔径为4.95nm;合成气中H2和CO的体积分数分别为43.64%和31.99%,合成气热值达到12.16MJ/m^3以上。计算表明,该中试装置81h连续稳定运行期间的物料平衡偏差为1.79%,系统能效为94.6%。     

煤焦油加工技术的探讨

煤焦没是多环芳烃和高碳物料的宝贵资源，我国尚未充分利用，煤焦油化工在规模和技术上都远远落后于石油化工，应急起直追，本文从以下方面对煤焦油加工的一些关键问题进行了探讨：（１）煤焦油蒸馏技术；（２）特殊蒸馏技术的采用；（３）多环芳烃分离中的结晶技术；（４）煤焦油沥青加工利用技术；（５）煤焦油加工的经济规律等。