褐煤热解提质技术与多联产构想.docx

褐煤热解提质技术与多联产构想 一、前言 全球褐煤地质储量约为4万亿吨，约占煤炭储量的40%，主要分布在欧洲，其次为亚洲和北美洲。褐煤分为硬褐煤和软褐煤两大类，硬褐煤储量最多的国家分别是美国、俄罗斯和中国。软褐煤储量最多的国家是俄罗斯（约占30%)，软褐煤储量丰富的国家还有德国、澳大利亚、美国、前南斯拉夫和波兰(合计约占40%)。 我国褐煤的资源量为3l94.38亿吨 (引自第三次全国煤田预测资料)，占我国煤炭资源总量的5.74%， 褐煤探明保有资源量1291. 32亿吨，占全国探明保有资源量的12.69%，主要分布于内蒙古东部、黑龙江东部 (主要是中生代株罗纪硬褐煤)和云南东部 (主要是新生代第三纪软褐煤)。随着勘探开发的进展，近年来我国褐煤的资源量、探明保有资源量不断增加，分布区域也不断扩大到新疆等区域。 随着我国褐煤生产量的提高，对褐煤的有效洁净利用显得日益重要和突出。褐煤的主要特点是水分含量高、氧含量高，发热量低。根据国内 176 个井田或勘探区统计资料，褐煤全水分高达20-60%，收到基低位发热量一般为11.71-16.73MJ/kg。由于高水分，高氧含量，发热量低，再加上褐煤易风化和自燃的特性，不适合远距离输送，应用受到很大限制。 热解提质可以使质量低、用途窄的褐煤得到多种用途广泛的产品，同时，褐煤热解提质可以通过工艺或产品 (深加工)优化组合成多联产，提高综合经济效益。发热量 13.4-16.7MJ/kg 的褐煤热解后，其半焦发热量在24.3 MJ/kg 以上，可满足各种客户的需求；孔隙发达的半焦可用作吸附材料、过滤材料、高炉喷吹料等；褐煤半焦可制成水煤浆(也称水焦浆，成浆浓度达到 60%以上，而褐煤的成浆浓度通常在50%以下)，可用于水煤浆气化(褐煤半焦也可用于其它各类气化方法实现气化，且其气化效率高于原褐煤的)，与合成气化工·(碳一化工)组成多联产；褐煤热解煤气是质量优良的民用燃气、工业用燃气或工业原料气；褐煤中氧含量高，通过热解提质可得到较多量的酚类化合物、油品等。褐煤半焦可远距离运输，与运输褐煤比较，可以节省运力25%左右。褐煤热解提质属于煤洁净利用技术，热解提质可以便褐煤用途拓宽；褐煤热解提质与相关工艺或产品优化组合成多联产，提高综合经济效益，对褐煤有效洁净利用意义重大。 二、热解提质技术原理与产品方案 褐煤由有机质、矿物质和水组成。有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素组成；褐煤中矿物质、水和有机质中的氧在燃烧放热的过程中是没有贡献的。与其它煤种比较，褐煤水分含量高 (全水分高达20-60%)，氧含量高 (约占有机质的20%)，所以其发热量低。如果将褐煤申的水分和氧脱除或部分脱除，可以使褐煤的发热量、利用范围或利用效率得到提高。也就是褐煤的品质得到提高。 褐煤提质是指通过物理的或化学的方法使褐煤的品质提高的过程。包括干燥(成型)提质、热解 (干馏)提质和其它特殊方法提质。 本文只介绍褐煤热解提质 (技术)。 褐煤热解 (干馏)提质是指在隔绝空气(或在非氧化气氛)条件下将煤加热，发生热解反应，最终得到焦油、煤气和半焦的加工过程 (方法)。 褐煤热解(干馏)提质包括气体热载体法热解提质、固体热载体法热解热解(干馏)提质和其它特殊热解万法提质。气体热载体法热解提质使用热气体传递热量给褐煤，提高褐煤品质的过程；固体热载体法热解热解(干馏)提质使用热固体传递热量给褐煤，提高褐煤品质的过程。 褐煤固体热载体法热解提质是将褐煤通过与热的载体 (热半焦)快速混合加热使褐煤热解 (干馏)得到轻质油品、煤气和半焦的过程。固体热载体法热解提质使用粉粒状原料，不怕褐煤热粉化。与其它低温干馏方法相比，固体热载体法热解提质多产油品，生产的焦油质量好，焦油中含有脂肪烃、芳烃和酚类物质，可加工得化学品和燃料油。同时，固体热载体法热解提质得到中热值煤气，可用作城市煤气、工业燃料，也可以用作化工原料，例如转化制氢、合成气。 褐煤热解提质主要得到半焦、煤焦油和煤气。半焦、煤焦油和煤气3种产品都是应用范围广泛、有较高价值或潜在价值的产品。褐煤热解提质技术主要应用范围见图1。根据目标产品，可以使褐煤热解提质与相关工艺或产品优化组合成多联产。 半焦是褐煤热解提质的主要产品，半焦热值高于原褐煤 (一般高50%—80%，半焦反应活性好。半焦灰分取决于原料褐煤中的性质，两者正相关。灰分低的半焦可用作高炉喷吹料、烧结分焦和铁合金用焦粉，也可以加工成洁净的无烟燃料或制成水煤浆(用于气化原料等)等；中等灰分可用作气化原料，灰分高的半焦可以燃烧发电。固体热载体法快速热解煤气为中热值煤气，可用作城市煤气、工业燃料，也可以用作化工原料。根据不同目标，褐煤热解提质可以与其