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为粉煤热解开辟新路径

——榆林甲和煤炭热解公司粉煤热解技术开发纪实

  近日,国家能源局就“十四五”煤炭清洁高效转化分质利用在陕西进行专题调研。榆林市甲和煤炭热解技术开发有限公司自主开发的“移动床沸腾床耦合粉煤热解(低温干馏)工业化技术开发研究”科技成果引起了有关专家的关注,拟将该成果作为粉煤热解新技术之一。

  我国富煤缺油少气的资源禀赋,决定了煤炭在今后较长时期内仍是主导能源。煤炭清洁分质利用已成为国家能源战略的重点领域和主攻方向,中低温热解技术作为煤炭分质利用、清洁高效转化的重要方式,纳入国家《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》和《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》。

  占我国煤炭资源总量一半以上的低阶煤,主要分布在陕西、内蒙古、新疆等地。这种煤油含率和水含率较高,适合中低温热解。但目前国内现有的热解工艺主要以块煤为主,存在较大局限性。随着煤炭综采技术发展,开采的原煤中70%~80%属于粉煤,难以得到有效转化利用。

  甲和公司经过多年攻关开发的低阶粉煤热解新工艺,采用自主知识产权的明显四段(烘干、预热、干馏、冷却)外燃内热式沸腾床粉煤热解(低温干馏)技术,焦油收率达8%,半焦产品固定碳超过84%,综合水分仅0.2%,挥发份达6%~8%,发热量达7300~7500大卡,达到无烟煤指标。其中的固定碳、水分、强度、比电阻等主要指标,均优于一级半焦产品,可直接用作生产电石、硅铁的优质原料。

  半焦产品品质何以优于常规的粉煤热解技术?甲和公司董事长刘喜存告诉记者,核心是他们采用移动床和沸腾床耦合进行粉煤热解。其中,预热段采用移动床,干馏段采用沸腾床,实现粉煤分段耦合热解,集合了内外热的优点,使粉煤受热均匀、热效率高,热解温度控制在600℃左右的较低范围且可控。

  这项科技成果于4月中旬通过了陕西省石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。专家认为该技术攻克了粉煤热解关键性技术难题,创新性突出,达到国内领先水平,为我国粉煤热解开辟了新的工艺技术路径。

  我国中低温煤热解技术发展较快,但粉煤热解技术尚未完全突破,主要制约瓶颈是热解油、气、煤尘在线分离。甲和公司巧妙地在预热段和干馏段内置除尘设施,将煤气中的煤尘除去并回用,解决了粉煤热解系统易堵塞、焦油含尘大无法分离的难题。他们还通过移动床解决了沸腾床产生的气固粉尘分离关键技术难题,焦油中粉尘含量小于0.2%,攻克了我国粉煤热解行业存在的共性技术难题。

  该技术原料实用性强,粒径30毫米以下的粉煤及细粉煤可以全部利用。“粒径0.2毫米以下的细粉煤难以运输和处理,容易着火。”刘喜存说,根据粉煤的特点,该公司自行研发了粉煤烘干装置,利用加热循环煤气的热烟气对烘干器的粉煤加热烘干,将水分降至3%~5%。工艺参数稍作改动,也可以适用水分含量较高的褐煤。

  采用该技术,甲和公司于2016年5月在陕西榆神工业区建成10万吨/年粉煤热解(低温干馏)工业化示范装置,多次开展装置运行并优化,可将小于30毫米的粉煤全部实现低温干馏。截至2019年6月,装置累计运行3000小时以上,各项指标达到预期目标,验证了工艺的合理性和装置的可靠性。

  榆神工业区管委会副主任马飞告诉记者,半焦(兰炭)作为榆林主导产业之一,煤炭热解技术齐全,兰炭产能占全国总量的一半以上,但稳定运行的粉煤热解大型工业化装置仍属空白,此前技术也未完全突破。甲和公司粉煤热解技术实现了粉煤及细粉煤全部利用难能可贵,为量大价低的粉煤有效利用找到了出路。

  据刘喜存透露,该公司目前正在着手进行30万吨/年粉煤热解工业化项目的工艺包设计,将进一步加快该项成果的工业化推广应用。

 

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