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《中国煤化工》
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低阶粉煤热解工业试验装置开起来了
作者:记者 张颖华 | 来源:国家煤化工网 | 时间:2016-11-16
 

本网讯(记者  张颖华)  近年来煤热解技术虽然涌现出十几种,但粉煤热解尚无大规模工业化应用实例。热解气除尘效果不彻底、干法熄焦未突破、热传导效率低制约了粉煤热解大规模高效稳定运行。正因如此,近期取得工业试验突破的低阶煤热解技术十分亮眼。

低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP2万吨/年工业试验装置

911日,低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM-SP)工业试验项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的国家科技成果鉴定。该技术由陕西煤业化工集团上海胜帮化工技术股份有限公司与陕西陕北乾元能源化工有限公司合作开发,20155月在榆林市麻黄梁工业园区建成了2万吨/年低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术工业试验装置。经过一年多试验,装置累计运行时间超过2000小时,取得了大量的工业化试验数据。中国石化联合会组织专家于2016820日到23日进行72小时现场标定,该装置运行稳定,自动化程度高,操作灵活,能源转换效率80.97%,焦油产率17.11%(同基准葛金焦油收率的155%),半焦产率45.24%,有效煤气产率4.24%。鉴定委员会认为,技术创新性强,总体达到国际领先水平。

“目前,120万吨/年低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术示范装置工艺包和百万吨级低阶粉煤固热载体双循环快速热解技术工业示范项目规划已完成,主要工艺技术方案获得中石化洛阳工程有限公司专家组的认可。”上海胜帮化工技术股份有限公司总经理沈和平说,“工业化条件已具备,相信这一天并不遥远。”

“如果榆林地区年产5亿吨煤炭中拿出3亿吨就地进行热解分质转化,将可产生5000万吨油品,并可为市场提供近1.5亿吨清洁散烧燃料。”陕西省人大常委会副主任李金柱十分肯定这项技术的环保意义。

煤提取煤焦油与制合成气一体化(CCSI)技术万吨级工业试验装置

获得突破的,还有陕西延长石油(集团)有限责任公司碳氢高效利用技术研究中心自主研发的煤提取煤焦油与制合成气一体化(CCSI)技术。

陕西延长石油集团煤化工首席专家李大鹏说,CCSI技术核心是在一个反应器内完成煤的热解反应和气化反应,于是,煤炭直接转化成气、液两相产物,不仅获得煤焦油的高收率,还实现了粉焦的高效转化,真正做到“吃干榨尽”,转化效率和产物附加值更高。目前,万吨级的工业试验装置已进行了三次连续投煤运转,实现144小时连续平稳运行,煤焦油产率达16.23%、合成气有效气大于35%(空气气化),各项指标均达到或超过设计指标。“十三五”期间,将开展100万吨/CCSI工业示范和技术推广工作。

“这项技术将引领未来燃煤发电产业革命。”李大鹏表示,CCSI技术与发电产业相结合,在提取煤焦油的同时,“气”(合成气)代煤发电,可形成煤炭清洁高效转化—煤焦油深加工—绿色发电一体化的新型煤油电多联产。合成气不含汞、砷等重金属污染物,并且可在发电前脱硫、脱碳、除尘,以改变现有燃煤电厂烟气处理设施成本高、效果差的现状,在产业链条前端解决污染物排放问题。“我们和哈尔滨锅炉厂、杭州锅炉厂、上海电气、华能集团、中电集团西北电力设计研究院、通用电气、西门子、日立等国内外著名火电设备生产商、技术服务提供者进行了多次的交流与技术核算。结果是,CCSI-燃气轮机发电、CCSI-改建亚临界锅炉发电模式整体的收益都分别比现有IGCC、直接燃煤发电有明显的提升,发电过程中污染物产生量、排放量也得到大幅削减。”李大鹏说。

据了解,目前我国每年的燃煤发电使用量约20亿吨,其中70%左右的电厂使用的都是亚临界锅炉,如果将其全部利用CCSI技术改造,在大幅提高发电效率的同时,还将多产约2亿吨的煤焦油,可替代50%以上的原油进口量。

240/天固体热载体粉煤低温热解中试装置

截至20169月底,神木县锦丰源洁净煤科技有限公司240/天固体热载体粉煤低温热解中试装置累计运行时间超过4000小时,单次连续稳定运行时间达到362小时。实测满负荷条件下焦油产率为煤收到基的8.5%,焦油正庚烷可溶物>70%,焦油含尘率为0.4%。运行结果表明,中试装置达到了设计要求,实现了满负荷长周期连续稳定运行,成功解决了粉煤低温热解焦油含尘率高、系统运行不稳定、管路容易堵塞等关键问题。92127日,中试装置连续稳定运行168小时,完成了关键设备性能测试、系统优化以及考核试验研究工作。中国石油和化学工业联合会还组织了其72小时满负荷运行现场标定工作。现场标定专家组充分肯定中试装置连续稳定运行的调控能力,高度认可焦油的品质,并一致认为“所开发的基于循环流化床技术的煤热解-半焦部分燃烧耦合工艺,以高温半焦作为固体热载体,通过对固体热载体输送、加热和固体热载体与原料煤比例的协同控制,实现了热解反应温度的精确控制。所采用的轻油和重油分段油洗工艺,能够满足焦油有效回收的要求,总工艺流程合理,装置自动控制方案合理、可行。”

该装置是在中国科学院战略性先导科技专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”、中国科学院工程热物理研究所所长基金课题“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”的资助及神木县锦丰源洁净煤科技有限公司的支持下,由工程热物理所循环流化床项目研发团队在神木县柠条塔工业园区建成。通过独创的固体物料加热、高温物料循环控制、热解炉排焦等一系列工艺手段,成功控制了固体热载体燃烧炉和热解炉之间的热量和物料交换,实现了燃烧和热解的有机耦合。通过热解炉料位的准确控制、工艺操作条件的优化、集热解的前中后脱灰于一体的热解焦油分级脱灰技术,阻断了高温气的反窜,降低了热解炉扬尘,降低了油品含尘率,提高了焦油轻质组分含量,保证了循环流化床粉煤热解工艺的连续稳定运行。

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