低阶粉煤“吃干榨净”有了新路径

——大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术研发应用侧记

目前，我国煤炭分质利用设备多为直立方形炉，无法处理小的块煤和粉煤，生产成本高、煤焦油回收率较低。并且，大型工业装置较少，难以规模化、连续化稳定运行

陕煤集团神木天元化工有限公司先后破解了管道堵塞、油气中粉尘含量高、运行周期短、设备结焦、油水分离困难等一系列难题，成功研发了大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术

截至目前，60万吨/年粉煤分质综合利用装置已连续满负荷安全稳定运行1152小时，累计运行2952小时

富煤、贫油、少气的资源禀赋，决定了煤炭的能源主体地位短期内不会改变。在能源结构短期内无法改变的情况下，推动煤炭清洁高效利用势在必行，其中低阶煤的高效利用是一个重要方向。

陕煤集团神木天元化工有限公司、华陆工程科技有限责任公司共同研发的大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术，可利用低阶粉煤生产优质提质焦粉、煤焦油和热解煤气，为“吃干榨净”低阶煤提供了一条新路径。

“吃干榨净”低阶煤

在我国已探明的10200亿吨煤炭储量中，55%以上是煤化程度低的低阶煤。低阶煤具有储量大、埋藏浅、煤质好、开采成本低、高发热量等特点。在煤炭机械化综合开采过程中，块煤仅占煤炭产量的20%，绝大部分为粉状煤。

现阶段，煤炭分质清洁高效转化利用是实现煤炭行业转型升级的有效途径。

“目前，我国煤炭分质利用原料以直径30毫米至80毫米的块煤为主，设备多为直立方形炉，无法处理小的块煤和粉煤，且生产成本高、煤焦油回收率较低。虽然粉煤热解工艺技术不断获得突破，但大型工业装置较少，规模化、连续化稳定运行等难题仍未得到有效解决。”华陆工程科技有限责任公司原总工程师、全国工程勘察设计大师山秀丽说。

为了突破低温热解领域粉煤清洁高效分质转化利用的关键性技术瓶颈，神木天元化工有限公司历时7年，先后攻克了管道堵塞、油气中粉尘含量高、运行周期短、设备结焦、油水分离困难、污水量大、污水处理难等一系列问题，成功研发了大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术。

该技术的创新之处主要体现在核心设备回转反应炉、具有独创性的关键设备提质焦粉分级冷却及钝化系统中的冷却器和具有原创性设计的高效油气除尘及回收系统上，不仅易于实现大型化，实现较长周期运转，而且其能源转化效率高达86.3%，整体达到国际领先水平。

“这套技术产业延伸性强，对于促进低阶粉煤的高效转化、煤热解领域的科技进步具有积极意义。”陕煤集团神木煤化工产业有限公司、神木天元化工有限公司董事长毛世强说。

毛世强同时表示，该技术的原料适用性强，适合粒度为0毫米至30毫米之间的粉状褐煤、长焰煤、弱黏煤、不黏煤等高挥发分煤种。此外，该技术装置热循环利用率高，耗水少，特别适合在陕西、宁夏、内蒙古等低阶煤资源丰富、水资源缺乏的地区推广使用。

“截至目前，60万吨/年粉煤分质综合利用装置已连续满负荷安全稳定运行1152小时，累计运行2952小时。”毛世强介绍。

记者了解到，粉煤热解关键技术之所以难以突破，主要囿于除尘、设备大型化、长周期稳定运行、产品品质差、环保这五大难题。在毛世强看来，该装置经过多年的实践检验，不断优化完善，在破解五大难题方面优势明显。

在除尘方面，该装置通过设置防破碎、降尘构件，攻克了国际煤化工领域内粉煤热解净化除尘的关键技术难关，解决了下游油气和产品煤焦油粉尘含量大的问题。

在设备大型化及长周期稳定运行方面，该装置采用煤干燥、热解、冷却全密闭生产模式，设备国产化率达97.06%，可长周期运行，传热效率高、投资少、系统综合能效高、易于大型化。单系列设备原煤处理量大，单套装置规模可达100万吨/年以上。

在产品应用方面，该装置主要产品为提质焦粉、煤焦油和热解煤气。提质焦粉品质好，产率约为原料煤的70%;煤焦油回收率高、质量高，机械杂质含量低;热解煤气品质好，有效气成分高。

在环保方面，该装置采用反应炉头、炉尾多点引气相结合的方式和大接触比密封结构，可对废水、油气、烟气进行密封回收利用。

经济和社会效益良好

“提质焦粉品质好，应用领域广，除了用于无烟煤替代、动力配煤、冶金行业高炉喷吹、清洁煤、环保燃料等，还可以用于制造各种碳素材料、吸油剂等。”毛世强表示，提质焦粉平均全水分10%、灰分7%、挥发分10%、固定碳82%、硫含量0.25%。

目前，该装置已经实现了智能控制，可根据用户要求调整产品。

据了解，该装置产出的煤焦油产率高，含尘量低，是深加工制取轻质化燃料、新型碳材料以及高附加值化工产品的优质原料，可直接用于现有装置和在建装置。热解煤气可利用的高附加值组分多，是制取LNG、LPG和其它化工品的优质原料。

截至11月6日，60万吨/年粉煤分质综合利用装置已累计加工原煤14.24万吨，生产煤焦油1.3万吨、热解煤气1638万标准立方米、提质焦粉8.61万吨，销售收入超过1亿元，实现利润1138.6万元。

“2018年8月，神木煤化工产业有限公司在清洁兰炭推介会上，与雄安新区安新县签署战略合作协议;今年11月，安徽华塑股份有限公司与神木天元化工有限公司就增加清洁兰炭、提质焦粉供应和合作运销、产品采购达成合作共识，市场对我们的技术和产品十分认可。”毛世强说。

目前，大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术已获得国家专利56项，其中发明专利12项、实用新型专利44项。

据毛世强介绍，下一步，660万吨/年粉煤资源洁净化分质利用示范项目建设将继续推进。该项目建成后，神木天元化工有限公司可实现年深加工热解煤气6.6亿标准立方米、煤焦油59.40万吨、提质焦粉430万吨、清洁油品46万吨、高纯炭4.8万吨、精酚2.2万吨、硫磺0.2万吨、液氨0.6万吨。