分质利用引领煤炭清洁高效转化课件

分质利用引领煤炭清洁高效转化二○一八年分质利用引领煤炭清洁高效转化二○一八年12典型热解工业化成套技术介绍TableofContents目录1分质利用大势所趋3产业链配套技术2典型热解工业化成套技术介绍TableofContent2一、分质利用大势所趋2016年我国能源消费总量约为43.6亿吨标煤，约60%用作燃料，以煤为主的能源结构短期内仍不会改变一、分质利用大势所趋2016年我国能源消费总量约为43.6亿3一、分质利用大势所趋简单粗放的应用方式，使煤炭由“功臣”变“罪人”在我国社会的可持续发展以及能源结构转型升级过程中，煤炭的清洁高效利用至关重要；2030年乃至2050年，大幅度CO2减排还要靠煤炭的清洁高效利用。如何实现煤炭资源的清洁高效利用？一、分质利用大势所趋简单粗放的应用方式，使煤炭由“功臣”变“4一、分质利用大势所趋炼焦煤焦炭高温焦化电石炉电石乙炔化工焦炉气加工焦油加工甲醇合成氨合成副产焦炉煤气副产高温焦油合成氨化肥甲醇碳一化工净化钢铁工业煤气化甲醇甲醇制烯烃甲醇制汽油甲醇制芳烃烯烃下游芳烃下游汽油羰基化/加氢甲烷化IGCC发电间接液化乙二醇聚酯合成天然气SNG电力油品（柴油为主）原煤原煤直接液化净化接轨石油天然气化工接轨能源传统煤化工现代煤化工拓宽煤炭转化利用的广度一、分质利用大势所趋炼焦煤焦炭高温焦化电石炉电石乙炔化5一、分质利用大势所趋6过度拆分，未能利用煤炭独特的分子结构，产品附加值不高；产生大量无用的CO2和H2O，系统能效低。芳烃、氢化芳环脂键、醚键小分子氢气一氧化碳水二氧化碳水二氧化碳燃烧气化一、分质利用大势所趋6过度拆分，未能利用煤炭独特的分子结构，一、分质利用大势所趋低阶煤煤岩组分中凝胶化组分相对较高工业分析组成中挥发分较高有机质化学结构中侧链较多有机质元素组成中氢氧含量较高低阶煤结构和加热特性，决定了可以通过低能耗、低物耗的中低温热解方式将其分质转化为气（煤气）、液（煤焦油）、固（半焦）三种能源状态，进而对煤气、煤焦油、半焦进一步分质转化，即可获得油、气、电及洁净散烧燃料等清洁高效能源及高附加值化产品。

低阶煤分质利用是按照科学高效利用的原则，转变煤炭传统利用方式，将低阶煤通过以热解为核心的分质转化和物质、能量的梯级利用，经济环保地实现油、气、化、电、热的高效多联产，从而促进经济和资源、环境和谐发展的煤炭高效清洁转化利用方式。一、分质利用大势所趋低阶煤煤岩组分中凝胶化组分相对较高工业分7一、分质利用大势所趋低阶煤转化为洁净半焦，可用作清洁的化工原料或燃料；50%以上的挥发分转化为煤焦油和煤气，可作为油品、化工原料污染物可集中处理，煤中NO、S及多环芳烃（PAHs）得到有效脱除热解实现低阶煤的清洁化和高附加值81%挥发分60%硫28%氮95%多环芳烃脱出低挥发分低硫低氮低其他污染一、分质利用大势所趋低阶煤转化为洁净半焦，可用作清洁的化工原8一、分质利用大势所趋干燥热解合成气化工制氢提取LNG焦油加氢发电成型气化活化低阶煤合成氨甲醇等LNG柴油石脑油燃料油电能合成气活性炭、活性焦型焦、无烟燃料等合成氨甲醇天然气高炉喷吹料铁合金还原剂烧结焦粉煤炭分质利用提升煤炭转化利用的深度一、分质利用大势所趋干燥热解合成气化工制氢提取LNG焦油加氢9一、分质利用大势所趋分质利用上升为国家战略习近平：中国的基础能源还是煤炭，要用好煤炭；我国能源清洁化和能源自主化都要打好煤炭这张牌，要研究透煤炭的清洁高效利用，确保能源安全“十三五”规划纲要，100个重大工程第8项《煤电节能减排升级改造行动计划》（2014-2020年），促进煤炭分级分质利用《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》，开展、加大民用散煤清洁化国家发改委、国家能源局，煤炭分质清洁转化列入《能源技术革命创新行动计划（2016-2030）》“重点研究大型煤炭热解技术”《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》：研究清洁高效的低阶煤热解技术，开展百万吨级工业化示范，开展油、气、化、电多联产的千万吨级低阶煤分质利用工业化示范。一、分质利用大势所趋分质利用上升为国家战略习近平：中国的基础10一、分质利用大势所趋市场广阔低阶煤挥发分高，通常较难应用于焦化，却是中低温热解的优质原料热解处理后，低阶煤提质、洁净，可以提高运力及设备的使用效率低阶煤在我国分布广泛，占煤炭资源总量的55%以上，市场前景广阔一、分质利用大势所趋市场广阔低阶煤挥发分高，通常较难应用于焦11二、典型热解工业化成套技术介绍12清洁化高附加值化商品化热解技术发展方向宽适应性高能效零排放模块化热解+产业联盟加氢、催化干熄焦工业化快速同质吸收智能化发电冶金气化散烧……工业化是热解技术可持续发展，乃至煤炭分质利用技术得以落地推广的关键环节。二、典型热解工业化成套技术介绍12清洁化高附加值化商品化热解二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技术（SM-SP）工艺特点：双循环气流床反应器进行粉煤快速热解，实现秒级反应时间，并通过气固热载体技术保障固体的充分混合接触，实现粉煤完全热解工艺流程：磨煤干燥、粉煤进料、反应及烧炭单元、分馏单元和粉焦冷却单元原煤粒径：＜100μm反应温度：550～600℃固体热载体工艺：半焦及循环煤气为热载体二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技13二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技术（SM-SP）工艺特点：

以自产半焦与煤气双循环作为热解的气固热载体，利用固体热载体的高热容与气体热载体的快速传热的双重优势，有效强化了煤热解过程的传热传质，实现了低阶粉煤的快速高效热解。煤种适应性强、热解强度大（单套装置产能可达200万吨/年以上），焦油收率高（大于葛金焦油收率150%）、系统弹性大、操作灵活、响应快速。以自产煤气作为循环载体，通过压差智能化控制分离系统，实现高温油、气、焦的高效在线分离，确保全系统的稳定运行，为解决制约热解技术大规模推广应用的瓶颈难题提供了可行方案。原料煤粒径：＜100μm反应温度：550～600℃二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技14二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技术（SM-SP）二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技15二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技术（SM-SP）现场考核标定结果表明：该装置运行稳定，工艺流程主装置及自动控制先进合理；装置运行平稳，自动化程度高，操作灵活。2016年09月11日，气固热载体双循环粉煤快速热解技术通过中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，并评价为“该技术创新性强，总体达到国际领先水平”。能源转换效率：80.97%单位原料煤综合能耗：181.02kgce/t原料煤产品产率：焦油产率17.11%（同基准葛金焦油收率的155.5%），半焦产率45.24%，有效煤气产率4.24%。运行负荷率：100%吨原料煤“三废”排放情况：废水79.6kg/t，烟气1.72t/t二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技16二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技术（SM-SP）已完成120万吨/年粉煤热解工艺包的编制，工业示范项目正在建设。1）装置原料本装置原料为长焰煤。2）装置产品装置的主要产品为焦油、轻油、粉焦和煤气。3）装置规模装置公称规模：120×104t/a，原煤进料量为170t/h，操作弹性为60~110%。二、典型热解工业化成套技术介绍气固热载体双循环粉煤快速热解技17二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业化技术（SM-GF）该技术采用煤气热载体多段分层热解，解决了30mm以下混煤热解工业化、油尘气分离、单套装置规模小等行业难题，建成了50万吨/年工业示范装置，实现了安、稳、长、满、优运行；采用自产热解煤气作为热载体，通过分段多层结构、均匀传质传热、惰性烟气循环干法熄焦与热量回收再利用等技术,实现了能量的高效合理利用，系统的能源利用效率可达91.9%。分段多层布料形成了移动式颗粒床层，含尘热解煤气在设计流速下穿过煤层，实现了气体的高效自除尘；同时结合开发的高效旋风除尘技术，解决了热解过程中的气固分离难题。蓄热式煤气加热技术，提高煤气品质（有效组分达84.4%）的同时还可以提高焦油收率（格金值的87.2%）。二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业18二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业化技术（SM-GF）2008~2013核心设备开发50万吨/年褐煤热解生产线的建设与调试完成技术开发与示范装置的设计完成50万吨/年示范装置主体建设开始第一阶段调试混煤热解技术与装备开发开发煤气热载体分段多层煤热解技术和核心装置完成加热炉系统施工完成系统调试，连续运行106天2014~20152015~20172017~20182018.6.26~6.28完成现场72小时标定通过科技成果鉴定二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业19二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业化技术（SM-GF）2018年6月26日至29日进行了72小时标定，标定前，工业示范装置在以煤气为热载体工艺条件下连续运行91天，期间装置运行平稳，日处理原煤1580~1800t，负荷稳定在95~108%。标定期间，产品产率稳定，日均半焦产率64.2~66.8%，焦油收率为格金值的85.1~89.3%，吨煤产气量160~180Nm3。产品品质稳定，半焦水分1.4~1.9%，挥发分6.8~7.8%；焦油密度1.031~1.040g/cm3，轻质组分75~82%，机械杂质2%以下；煤气有效气组分82.1~90.5%，其中H2为35~42%，CH4为25~30%。2018年07月31日，煤气热载体多段分层热解成套工业化技术通过中国石油和化学工业联合会科技成果鉴定，并评价为“该技术综合性能和指标达到国际领先水平”。二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业20二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业化技术（SM-GF）SM-GF技术以挥发分高、灰分低、化学反应性好的榆林地区低阶煤为试验原料，具有能量利用效率高、产品收率高、品质好、经济效益显著等突出优点，在低阶煤分质利用领域具有良好的推广应用前景。下一步将总结50万吨/年煤气热载体分段多层低阶煤热解工业示范装置的运行数据及经验，开展加热炉燃烧方式优化、催化热解技术研究等工作，提升经济性，并积极建设百万吨级的煤气热载体分段多层低阶煤热解工业示范项目，推动我国煤炭分质清洁高效转化技术的发展。二、典型热解工业化成套技术介绍煤气热载体多段分层热解成套工业21二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术工艺特点：（1）采用悬浮正压热解技术，反应速度快，固气比高，热解强度大，控制灵活，易于放大。（2）气体热载体气速高，200目的煤粉原料热解过程快速均匀、返混量小，产品品质均匀，易于调控。（3）热半焦进行悬浮急冷干法熄焦系统，充分回用半焦显热并将热半焦冷却至80℃，无需进一步冷却钝化，环保与节能优势明显。（4）热解焦油根据焦油组成特性实行梯级分质回收，提高了焦油收率，同时降低焦油后续加工的难度。（5）对热解气中的粉尘，尤其是超细粉尘进行深度分离，有效降低进入下游工段热解气中的尘含量，进而保证焦油回收工段的稳定运行，从而提升系统的稳定性。（6）以粉煤为原料，发展空间广大，同时系统易于引入催化剂，易于改变热解气氛，进一步提升系统的处理规模与产品品质。二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术工艺特点22二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术2012年，实验室研究2013-2014年，千吨级中试试验2012-2013年，50kg/h小试2015-2017年，万吨级工业化试验二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术201223二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术2016年12月一次投料试车成功，打通工艺流程，运行90小时2017年11月至12月，累计运行1049小时试验实测半焦收率65~70%，焦油收率11~13%正在进行60万吨/年工业示范工艺包编制与可行性研究二、典型热解工业化成套技术介绍输送床粉煤快速热解技术201624三、产业链配套技术进展Step1热解分质Step2产物增值半焦煤气焦油热解碳一化工合成气化工电力冶金环保技术油品加工功能材料系统耦合工业示范技术升级环保技术三、产业链配套技术进展Step1热解分质Step225三、产业链配套技术配套技术进展--半焦利用燃烧冶金气化电站煤粉锅炉循环流化床锅炉工业锅炉民用散烧烧结原料高炉喷吹湿法气化干法气化完成1MW平台试烧，制粉及燃烧系统做出一定改进后可用完成3MW平台试烧，可直接燃烧完成7MW平台试烧，开发新型半焦专用燃烧器后可用散烧与成型燃烧同步开展，技术风险可控，产品试用阶段已完成实验室评价，完成初步工业试验，大规模长周期工业试验筹备中；完成气化性能实验室评价，制浆及气化效果良好，正在筹备工业试验目前还没有可以大规模消耗粉焦的专业领域，需要通过技术创新来为粉焦发掘潜在的利用途径。主要的制约因素有：