低階粉煤“吃干榨凈”有了新路徑

低階粉煤“吃干榨凈”有了新路徑

——大型工業(yè)化低階粉煤回轉熱解成套技術研發(fā)應用側記

目前，我國煤炭分質利用設備多為直立方形爐，無法處理小的塊煤和粉煤，生產成本高、煤焦油回收率較低。并且，大型工業(yè)裝置較少，難以規(guī)模化、連續(xù)化穩(wěn)定運行

陜煤集團神木天元化工有限公司先后破解了管道堵塞、油氣中粉塵含量高、運行周期短、設備結焦、油水分離困難等一系列難題，成功研發(fā)了大型工業(yè)化低階粉煤回轉熱解成套技術

截至目前，60萬噸/年粉煤分質綜合利用裝置已連續(xù)滿負荷安全穩(wěn)定運行1152小時，累計運行2952小時

富煤、貧油、少氣的資源稟賦，決定了煤炭的能源主體地位短期內不會改變。在能源結構短期內無法改變的情況下，推動煤炭清潔高效利用勢在必行，其中低階煤的高效利用是一個重要方向。

陜煤集團神木天元化工有限公司、華陸工程科技有限責任公司共同研發(fā)的大型工業(yè)化低階粉煤回轉熱解成套技術，可利用低階粉煤生產優(yōu)質提質焦粉、煤焦油和熱解煤氣，為“吃干榨凈”低階煤提供了一條新路徑。

“吃干榨凈”低階煤

在我國已探明的10200億噸煤炭儲量中，55%以上是煤化程度低的低階煤。低階煤具有儲量大、埋藏淺、煤質好、開采成本低、高發(fā)熱量等特點。在煤炭機械化綜合開采過程中，塊煤僅占煤炭產量的20%，絕大部分為粉狀煤。

現(xiàn)階段，煤炭分質清潔高效轉化利用是實現(xiàn)煤炭行業(yè)轉型升級的有效途徑。

“目前，我國煤炭分質利用原料以直徑30毫米至80毫米的塊煤為主，設備多為直立方形爐，無法處理小的塊煤和粉煤，且生產成本高、煤焦油回收率較低。雖然粉煤熱解工藝技術不斷獲得突破，但大型工業(yè)裝置較少，規(guī)?；?、連續(xù)化穩(wěn)定運行等難題仍未得到有效解決。”華陸工程科技有限責任公司原總工程師、全國工程勘察設計大師山秀麗說。

為了突破低溫熱解領域粉煤清潔高效分質轉化利用的關鍵性技術瓶頸，神木天元化工有限公司歷時7年，先后攻克了管道堵塞、油氣中粉塵含量高、運行周期短、設備結焦、油水分離困難、污水量大、污水處理難等一系列問題，成功研發(fā)了大型工業(yè)化低階粉煤回轉熱解成套技術。

該技術的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在核心設備回轉反應爐、具有獨創(chuàng)性的關鍵設備提質焦粉分級冷卻及鈍化系統(tǒng)中的冷卻器和具有原創(chuàng)性設計的高效油氣除塵及回收系統(tǒng)上，不僅易于實現(xiàn)大型化，實現(xiàn)較長周期運轉，而且其能源轉化效率高達86.3%，整體達到國際領先水平。

“這套技術產業(yè)延伸性強，對于促進低階粉煤的高效轉化、煤熱解領域的科技進步具有積極意義。”陜煤集團神木煤化工產業(yè)有限公司、神木天元化工有限公司董事長毛世強說。

毛世強同時表示，該技術的原料適用性強，適合粒度為0毫米至30毫米之間的粉狀褐煤、長焰煤、弱黏煤、不黏煤等高揮發(fā)分煤種。此外，該技術裝置熱循環(huán)利用率高，耗水少，特別適合在陜西、寧夏、內蒙古等低階煤資源豐富、水資源缺乏的地區(qū)推廣使用。

“截至目前，60萬噸/年粉煤分質綜合利用裝置已連續(xù)滿負荷安全穩(wěn)定運行1152小時，累計運行2952小時。”毛世強介紹。

記者了解到，粉煤熱解關鍵技術之所以難以突破，主要囿于除塵、設備大型化、長周期穩(wěn)定運行、產品品質差、環(huán)保這五大難題。在毛世強看來，該裝置經(jīng)過多年的實踐檢驗，不斷優(yōu)化完善，在破解五大難題方面優(yōu)勢明顯。

在除塵方面，該裝置通過設置防破碎、降塵構件，攻克了國際煤化工領域內粉煤熱解凈化除塵的關鍵技術難關，解決了下游油氣和產品煤焦油粉塵含量大的問題。

在設備大型化及長周期穩(wěn)定運行方面，該裝置采用煤干燥、熱解、冷卻全密閉生產模式，設備國產化率達97.06%，可長周期運行，傳熱效率高、投資少、系統(tǒng)綜合能效高、易于大型化。單系列設備原煤處理量大，單套裝置規(guī)?？蛇_100萬噸/年以上。

在產品應用方面，該裝置主要產品為提質焦粉、煤焦油和熱解煤氣。提質焦粉品質好，產率約為原料煤的70%;煤焦油回收率高、質量高，機械雜質含量低;熱解煤氣品質好，有效氣成分高。

在環(huán)保方面，該裝置采用反應爐頭、爐尾多點引氣相結合的方式和大接觸比密封結構，可對廢水、油氣、煙氣進行密封回收利用。

經(jīng)濟和社會效益良好

“提質焦粉品質好，應用領域廣，除了用于無煙煤替代、動力配煤、冶金行業(yè)高爐噴吹、清潔煤、環(huán)保燃料等，還可以用于制造各種碳素材料、吸油劑等。”毛世強表示，提質焦粉平均全水分10%、灰分7%、揮發(fā)分10%、固定碳82%、硫含量0.25%。

目前，該裝置已經(jīng)實現(xiàn)了智能控制，可根據(jù)用戶要求調整產品。

據(jù)了解，該裝置產出的煤焦油產率高，含塵量低，是深加工制取輕質化燃料、新型碳材料以及高附加值化工產品的優(yōu)質原料，可直接用于現(xiàn)有裝置和在建裝置。熱解煤氣可利用的高附加值組分多，是制取LNG、LPG和其它化工品的優(yōu)質原料。

截至11月6日，60萬噸/年粉煤分質綜合利用裝置已累計加工原煤14.24萬噸，生產煤焦油1.3萬噸、熱解煤氣1638萬標準立方米、提質焦粉8.61萬噸，銷售收入超過1億元，實現(xiàn)利潤1138.6萬元。

“2018年8月，神木煤化工產業(yè)有限公司在清潔蘭炭推介會上，與雄安新區(qū)安新縣簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議;今年11月，安徽華塑股份有限公司與神木天元化工有限公司就增加清潔蘭炭、提質焦粉供應和合作運銷、產品采購達成合作共識，市場對我們的技術和產品十分認可。”毛世強說。

目前，大型工業(yè)化低階粉煤回轉熱解成套技術已獲得國家專利56項，其中發(fā)明專利12項、實用新型專利44項。

據(jù)毛世強介紹，下一步，660萬噸/年粉煤資源潔凈化分質利用示范項目建設將繼續(xù)推進。該項目建成后，神木天元化工有限公司可實現(xiàn)年深加工熱解煤氣6.6億標準立方米、煤焦油59.40萬噸、提質焦粉430萬噸、清潔油品46萬噸、高純炭4.8萬噸、精酚2.2萬噸、硫磺0.2萬噸、液氨0.6萬噸。

“660萬噸/年粉煤資源潔凈化分質利用示范項目全部用粉煤，不再外采塊煤，將徹底突破原料供應瓶頸。若焦油全部自產且回用、不計深加工熱解煤氣產生的效益，該項目每年可節(jié)約生產資金2億元，新增工業(yè)產值40.76億元。”毛世強說。