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据华炜介绍,煤分质利用理念的整体思路是:含油率较高(5%以上)的低阶煤,经中低温(550~850℃)热解,抽取其中的焦油、煤气等轻质组分,同时获得热值较高的清洁炭素材料半焦。煤气用于制氢或甲烷;煤焦油经提酚等处理后与氢气催化裂化反应生产石脑油和柴油馏分;脱除了挥发份的半焦,比原煤热值更高、更洁净,既可气化生产合成气,继而生产化工产品,又可作为优质民用燃料和电厂燃料,还可替代无烟煤,用于炼钢炉的高炉喷吹,从而实现煤的分质分级高效清洁利用。
据了解,我国于上世纪80年代末成功开发立式炉块煤热解技术,一直沿用至今,目前全国煤热解产能超过8000万吨/年。但立式炉只能以块煤作原料,煤气有效成份和热值低、单炉产能小,进一步推广受到限制,也难以真正体现高效与清洁。为此,近几年粉煤或全煤热解技术成为众多企业和科研单位竞相开发的方向。这其中,高温煤气中的油尘分离、高浓度(含焦油、酚、苯、氨氮、COD)热解废水的处理与资源化利用,以及装置大型化成为制约煤热解的3大难题。
经过科技人员的不懈努力,上述3大难题而今全部有了较为合理的解决方案。
油尘分离方面,神木天元与华陆公司开发的低阶粉煤回转热解制取无烟煤工艺技术,在用热烟气干燥粉煤的同时,吹出粒径小于0.2毫米的煤尘,大幅减少了后序热解过程煤焦油中的煤尘量,并巧妙运用高速离心分离技术,将含有少量煤尘的焦油进行高效分离,最终破解了粉煤热解过程油尘难以分离的难题。
CGPS技术则将粒径小于25毫米的末煤经分级布料进入带式炉,形成多层移动颗粒床层,利用不同颗粒煤层组成的移动过滤层,通过惯性碰撞、扩散沉积、重力沉积、直接拦截、静电吸引等过滤原理,实现对热解煤气的高效自除尘(除尘率达96%以上,焦油中含尘量降至0.32克/标方以下)。
热解废水处理方面,神木富油能源科技有限公司50吨/小时中低温煤热解及煤焦油加氢废水处理示范装置已经平稳运行1年多,经处理的废水指标达到新的《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》一级标准要求。
至于热解装置大型化问题,河南龙成集团开发的低阶煤旋转床热解技术已建成并运行了两套80万吨/年工业化装置;北京柯林斯达公司开发的带式炉内热式粉煤(或褐煤)热解技术单炉规模可达100万吨/年;陕煤化技术研究院有限公司开发的模块化工艺,一个模块年处理煤量可达300万~400万吨……
“此前人们担心的煤热解所得半焦(或焦粉)的出路问题,同样有了理想解决方案。”华炜透露。
他说,早在3年前,立志于煤炭分质分级利用的陕煤化集团就开始关注半焦(焦粉)的出路,并委托陕煤化技术研究院开展这方面的研究。经过几年的努力,大量工业化应用试验表明,半焦(焦粉)制备水煤浆气化或直接气化,其效果与原煤并无多大区别;用于高炉喷吹替代无烟煤也是完全可行的;用作居民冬季取暖的燃料,由于在热解过程已经脱除了硫、氮、挥发分,不仅热值高,且洁净耐用。
“我们开发的纯氧连续气化技术,不仅可以无烟煤为原料,也可用焦炭、烟煤、型煤等碎煤作原料。”江西昌昱实业有限公司总工程师赵乐群的话证明了华炜的说法。
府谷奥维乾元化工有限公司总经理任涛亦表示,该公司30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素装置配套的水煤浆气化炉所用原料,一半以上是企业自产的焦粉,装置2年多的运行结果表明,焦粉替代原煤制浆造气没有问题。
“目前,京津冀地区散烧煤量高达7200万吨/年,由于散烧煤过程会排放大量二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳和烟尘,导致雾霾不断加剧且很难治理。但若全部换成天然气,因受各种因素制约短期内难以实现。后期,一旦清洁半焦或型焦能够在京津冀地区推广应用,不仅能极大缓解环境压力,也将彻底解决困扰煤分质利用发展的半焦(焦粉)的出路问题。”谢克昌表示。
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