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文/ 汪壽建中國化學工程集團（股份）公司  原總工程師國家“十三五”煤炭深加工產業(yè)示范規(guī)劃指出：“以煤為主要原料，生產多種清潔燃料和基礎化工原料的煤炭加工轉化產業(yè)，具體包括煤制油、煤制天然氣、低階煤分質利用、煤制化學品以及多種產品聯產等領域”。為低階煤的分質利用指明了發(fā)展方向，適度發(fā)展煤炭深加工產業(yè)，既是國家能源戰(zhàn)略技術儲備和產能儲備的需要，也是推進煤炭清潔高效利用和保障國家能源安全的重要舉措，尤其以低階煤熱解轉化為抓手、分級分質利用為方向、環(huán)保能效循環(huán)經濟為重點、油氣電化熱為目標，真正推動“十三五”期間中國低階煤技術發(fā)展的重大突破。概述根據《國民經濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》以及《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，制定的《煤炭深加工產業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》已于今年三月份出臺，規(guī)劃包括了煤炭深加工產業(yè)示范的指導思想、基本原則、發(fā)展目標、主要任務和保障措施等重要內容。亟待解決的問題對在“十二五”期間，煤炭深加工新興產業(yè)存在的一些問題進行了深刻的分析，認為目前仍處于初級階段，尚存在如下一些主要問題亟待解決。生產工藝和環(huán)保技術有待完善由于設計和裝置可靠性等問題，未能實現長周期、滿負荷運行。系統優(yōu)化集成不夠，主體化工裝置與環(huán)保設施之間、各單元化工裝置之間匹配度不夠，從而增加了投資和資源消耗，影響了總體運行效果。相關環(huán)保技術發(fā)展相對滯后，廢水處理難度大、處理成本高。示范項目建設秩序有待規(guī)范存在批大建小、進度滯后、工程造價超概算等問題，已啟動的前期工作項目在落實煤炭資源、水權置換、排污指標等配套條件方面存在一定困難。企業(yè)運營管理水平有待提高示范項目承擔單位大多來自煤炭、電力、傳統化工等領域，對技術密集、工藝復雜的煤炭深加工產業(yè)深入研究不夠，建設、運營管理可借鑒的經驗有限，對油氣和石化產品市場規(guī)律把握不足，示范效果與預期存在差距，總體風險控制水平有待提高。產業(yè)支撐體系有待健全在推進大型工程建設，支撐體系建設方面相對滯后。符合煤炭深加工產業(yè)特點的設計理念和體系有待建立，技術裝備的定型化、標準化、系列化有待提高，工程設計、建設、產品、安全、環(huán)保等標準規(guī)范需加快制修訂進度，以支撐產業(yè)健康發(fā)展。煤化工發(fā)展堅守的原則在分析問題的基礎上提出了煤化工發(fā)展的48字原則。自主創(chuàng)新，升級示范。強化原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新，推動新工藝、新技術、新產品、關鍵裝備，環(huán)境保護等全方位升級示范。量水而行，綠色發(fā)展。堅守水資源管理“三條紅線”，堅持規(guī)劃環(huán)評和建設項目環(huán)評并重，執(zhí)行最嚴格的環(huán)境保護標準，努力實現綠色發(fā)展。嚴控產能，有序推進。堅持高起點、高標準發(fā)展，列入規(guī)劃的項目應承擔明確的示范任務，成熟一個，建設一個，逐步提高產業(yè)水平和層次。科學布局，集約發(fā)展。落實《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》，按照“靠近原料、靠近市場、進入園區(qū)”的原則，科學合理確定產業(yè)布局。轉換動力，助推轉型。努力將煤炭深加工產業(yè)培育成為煤炭資源地區(qū)經濟發(fā)展的新動力。加快當地產業(yè)結構調整和經濟轉型發(fā)展。優(yōu)勢互補，協調發(fā)展。將煤炭深加工作為我國油品、天然氣和石化原料供應多元化的重要來源，發(fā)揮與傳統石油加工的協同作用，推進形成與煉油、石化和天然氣產業(yè)互為補充、協調發(fā)展的格局。十三五”低階煤分質利用示范項目及重點內容“十三五”低階煤分質利用重點是對成煤時期晚、揮發(fā)份含量高、反應活性高的煤進行分質利用，通過油品、天然氣、化學品和電力的聯產，實現煤炭使用價值和經濟價值的最大化。由此對低階煤應用給出了明顯的定位。示范項目內容對低階煤要研發(fā)重點突破清潔高效的低階煤熱解技術，攻克粉煤熱解、氣液固分離工程難題，開展百萬噸級工業(yè)化示范。研究更高油品收率的快速熱解、催化（活化）熱解、加壓熱解、加氫熱解等新一代技術。加強熱解與氣化、燃燒的有機集成，開發(fā)熱解-氣化一體化技術和熱解-燃燒一體化技術，配合中低熱值燃氣輪機或適應性改造后的燃煤鍋爐，開展焦油和電力的聯產示范。研發(fā)煤焦油輕質組分制芳烴、中質組分制高品質航空煤油和柴油、重質組分制特種油品的分質轉化技術，開展百萬噸級工業(yè)化示范。研究中低溫煤焦油提取精酚、吡啶、咔唑等石油難以生產的精細化工產品技術。開展50萬噸級中低溫煤焦油全餾分加氫制芳烴和環(huán)烷基油工業(yè)化示范。開展半焦用于民用灶具、工業(yè)窯爐、燒結、高爐噴吹、大型化氣流床和固定床氣化、粉煤爐和循環(huán)流化床鍋爐工業(yè)化試驗、示范及推廣。在各單項技術突破的基礎上，加強系統優(yōu)化和集成，開展油、氣、化、電多聯產的千萬噸級低階煤分質利用工業(yè)化示范。“十三五”低階煤分質利用新建示范項目為：建設京能錫盟、陜煤化榆林、延長石油榆林、陜西龍成、呼倫貝爾圣山低階煤分質利用示范項目，分別承擔相應的示范任務。詳見表1所示。表1.低階煤分質利用新建示范項目及示范任務內容項目名稱示范任務京能錫盟500萬t/a褐煤熱解分級綜合利用項目兩段轉體爐煤熱解技術百萬噸級工業(yè)化示范、半焦水煤漿氣化工業(yè)化示范、低溫熱解與間接液化技術組合示范。陜煤化榆林1500萬t/a煤炭分質清潔高效轉化示范項目百萬噸級低階煤熱解工業(yè)化示范、熱解-氣化一體化（CGPS）技術的大型工業(yè)化示范、焦油加氫制芳烴及航空燃料大型工業(yè)化示范、先進水處理技術工業(yè)化示范、關鍵裝備自主化示范。延長石油榆林800萬t/a煤提取焦油與制合成氣一體化（CCSI）產業(yè)示范項目煤提取煤焦油與制合成氣一體化(CCSI)技術百萬噸級工業(yè)化示范、煤油共煉（YCCO）技術百萬噸級工業(yè)化示范、油化電多聯產示范。陜西龍成煤清潔高效利用有限公司1000萬t/a粉煤清潔高效綜合利用一體化示范項目單系列200萬t/a旋轉床低階煤低溫熱解技術裝備示范、煤焦油和熱解氣深加工工藝技術示范。呼倫貝爾圣山30萬t/a褐煤清潔高效綜合利用示范項目熱溶催化技術（高液體收率的褐煤催化加氫熱解技術）工業(yè)化示范。儲備項目主要儲備項目為：延長石油榆橫煤基油醇聯產、陽煤晉北低階煤分質利用多聯產、京能哈密煤炭分級綜合利用、新疆長安能化塔城煤炭分質利用、華本雙鴨山煤炭與生物質共氣化多聯產、琿春礦業(yè)低階煤分質分級利用等項目。低階煤熱解技術現狀分析熱解技術類型中國低階煤熱解提質技術有幾十種之多，由于長煙煤、褐煤儲量大，高水份、高揮發(fā)分、易燃等屬性決定了低階煤直接利用存在一定的不合理性，由于低階煤煤質復雜，熱解路徑眾多，因此國內工藝技術繁多，表2給出了目前國內比較常見的22種熱解技術類型。表2　國內主要低階煤熱解技術研發(fā)種類名稱規(guī)模萬t/a工程狀態(tài)特點性質北京國電富通GF干餾直立爐粒度：5~150mm，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤50內蒙錫林浩特國能能源直立爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式中鋼鞍山熱能研究院RNZL干餾直立爐粒度：10~120mm，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤60神木天元、內蒙匯能煤電、新疆昌源等直立爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式陜西冶金研究設計院SH2007直立炭化爐粒度：20~150mm，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤60陜西神木等直立爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式神木恒源煤化公司倒階梯直立碳化爐塊煤粒度：30~80mm 20％；5~30mm 72％；小粒煤粒度15~22mm 25％；5~15mm 25％；＜5mm 12％，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤陜西神木等直立爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式北京眾聯盛化工公司外熱式直立爐粒度：＞25 mm　塊煤，60內蒙準格爾伊東工業(yè)園直立爐、煤氣燃燒室、熱輻射、外熱式山西暢翔科技公司外熱式直立爐粒度：6~50mm工業(yè)試驗直立爐、煤氣燃燒室、間接換熱、外熱式神木三江煤化公司SJ干餾方爐粒度：20~80 mm，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤60陜西神木等方爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式西安三瑞實業(yè)公司外熱式回轉爐粒度：6~30mm，神府煤20陜西神府等回轉熱解爐、干燥爐、氣固燃燒爐、間接換熱、外熱式河南龍城臥式回轉窯熱解爐粒度：6~8mm，長焰煤80河北高碑店等回轉熱解爐、燃燒室、氣熱載體、內熱式浙江大學雙流化床灰熱載體熱解ZDL爐粒度：0~6mm，褐煤、煙煤75t/h安徽、云南、浙江等流化床熱解爐、流化床鍋爐、灰熱載體、內熱式北京藍天新能源流化床灰熱載體熱解粒度：0~8mm，褐煤、煙煤75t/h內蒙赤峰富龍等流化床熱解爐、流化床鍋爐、灰熱載體、內熱式大唐華銀五環(huán)LCC熱解爐粒度：5~70mm，褐煤30內蒙東烏旗、呼倫貝爾東能等熱解爐、干燥爐、熱解和干燥熱風爐、氣熱載體、內熱式、半焦精制塔、焦油激冷塔北京科林斯達三段帶式熱解爐粒度：6~20mm 褐煤30內蒙錫盟蒙元、山東棗莊能源等碳化段、干燥段、碳化和干燥熱風爐、氣熱載體、內熱式北京神霧無熱載體旋轉床熱解粒度：10~80mm 褐煤30干燥旋轉床、熱解旋轉床、蓄熱燃燒、輻射管加熱、內熱式大連理工移動床焦載體熱解DG爐粒度：＜6mm粉煤、長煙煤、油頁巖60神木富油、大慶干燥提升器、熱解反應器、煙氣發(fā)生爐、半焦熱載體、內熱式長青中美K燃料粒度：＜5mm北京低碳所高效采油外熱式干餾爐粒度：粉煤中試直立爐、煤氣燃燒室、間接換熱、外熱式北京煤化所MRF外熱式多段回轉爐粒度：6~30mm，褐煤5.5工業(yè)試驗回轉熱解爐、干燥爐、氣固燃燒爐、間接換熱、外熱式國電錫林河能源公司瓷球熱載體回轉爐粒度：6~8mm，褐煤1工業(yè)試驗回轉熱解爐、回轉管式干燥器、瓷球加熱器、瓷球熱載體、內熱式西安建筑科技大學富氧干餾直立爐粒度：6~50mm，弱黏結煤、不黏結煤、長焰煤工業(yè)試驗直立爐、煤氣燃燒爐氣熱載體、內熱式北京煤科院內熱式回轉爐粒度：6~8mm，神府煤5.5工業(yè)示范回轉熱解爐、干燥爐、氣固燃燒爐、氣熱載體、內熱式江蘇鵬飛熱灰載體回轉爐粒度：6~8mm，工業(yè)試驗回轉熱解爐、預熱爐、固體燃燒室、灰熱載體、內熱式熱解技術主要特征由表2可知，這些低階煤熱解工藝大部分均投入運營，比較典型的內熱式立式三段爐（干燥、碳化、冷卻）等在蘭炭等方面投入較多，單系列規(guī)模大都在5～10萬t/a左右，其中還有個別工藝仍在進行工業(yè)試驗。這些熱解技術現狀可以用二句話概況：一是大部分通過了有關部門組織的技術鑒定，基本上都正面對這些低階煤熱解裝置進行了技術評價，生產示范裝置達到中國（或世界）先進水平，具有完全自主知識產權，各項設計指標達到設計要求，經72 h運行考核生產出熱解的產物，焦油、煤氣和半焦產品達到了產品指標要求；二是部分運行或間歇運行裝置（煉焦和蘭碳除外）長周期穩(wěn)定生產較差，規(guī)模小產業(yè)鏈短，環(huán)保配套不全是一種比較普遍的現象。對上述技術進行分析歸納，見表3所示。表3　低階煤熱解主要特征類別主要特征熱解開發(fā)類型換熱方式：內熱式（直接換熱）、外熱式（間接換熱）、內外混熱式（直、間接組合換熱）傳熱介質：高溫半焦熱載體、高溫爐灰熱載體、熱風爐燃氣或高溫煙氣熱載體、瓷球熱載體熱解溫度：500～650、650～800、750～900熱解速度：中速（中低速、中快速）～快速進料粒度：塊煤進料10～120mm、小粒煤進料6～30mm、粉煤進料﹤6mm國內專利商或用戶塊煤進料：中鋼鞍山、陜西冶金、神木三江、神木恒源、北京國電富通、北京眾聯、西安三瑞實業(yè)等）小粒煤進料：北京柯林斯達、河南龍城、北京神霧、大唐華銀/五環(huán)粉煤進料：浙江大學雙流化床、大連理工DG、長青中美K燃料、北京藍天新能源流化床國外專利商或用戶德國Lurgi-spuelags（魯奇－斯皮爾蓋斯）內熱氣熱載體三段立式爐德國Lurqi-ruhurgas（魯奇－魯爾蓋斯）低溫內熱半焦/熱灰熱載體快速熱解美國CODE二段、三段、四段流化床煙氣半焦供熱熱解美國Encoal公司LFC低氧氣熱載體熱解美國Toscooal低溫熱解瓷球熱載體回轉爐熱解前蘇Etch-175固熱載體粉煤熱解熱解工藝研發(fā)會形成新技術對主要特征進行技術研發(fā)創(chuàng)新組合，可能又會形成一種新的熱解工藝技術熱解技術特點分析對國內10種熱解工藝特點參數的分析分別列于表4。表4 國內10家熱解工藝煤質粒度、產品和產業(yè)化分析名稱試驗煤質/適宜煤質進料粒度/mm工業(yè)化狀態(tài)/萬t·a-1產品RNZL爐中鋼鞍研院神木、內蒙古、新疆/褐煤、弱黏結煤、低變質煤10~12060焦油、半焦SJ爐神木三江榆林、府谷、神府、東勝/褐煤、低變質煤20~12060焦油、半焦GF爐國電富通錫林浩特/褐煤、弱黏結煤、5~15050焦油、半焦LCC爐大唐五環(huán)內蒙東烏旗、呼倫貝爾東能/褐煤、低變質煤5~7030焦油、半焦眾聯盛爐內蒙準格爾/弱粘煤、煙煤、塊狀長焰煤＞2560焦油、半焦、煤氣DG爐大連理工平莊、錫林浩特、霍林浩特、神木、大慶/褐煤、長焰煤0~660焦油、半焦、煤氣ZDL爐浙大淮南、大同、平頂山、徐州/煙煤0~675t/h鍋爐焦油、電力、煤氣BJY爐北京經研院大同、金州、朔州、龍口/煙煤、長焰煤0~1075t/h鍋爐焦油、電力、煤氣BT爐中科過研院淮南、府谷、霍林河/褐煤、煙煤0~610t/h中試裝置焦油、電力MRF爐北京煤科院先鋒、大雁、神木、天祝/褐煤、低變質煤6~305.5示范裝置焦油、半焦、煤氣根據表4提供的內熱式三段直立爐，如中鋼鞍研院RNZL爐，神木三江SJ爐等小顆粒低階煤熱解典型工藝流程示意見圖1。圖1  內熱式三段直立爐熱解工藝示意表5　國內10家熱解工藝爐型、熱載體、熱解溫度、熱解速度分析序號名稱熱解類型加熱類型熱載體熱解溫度/℃熱解速度1RNZL爐直立爐、煤氣燃燒爐內熱式空氣、煙氣730~770中速2SJ爐直立爐、煤氣燃燒爐內熱式空氣、煙氣550~650中速3GF爐直立爐、煤氣燃燒爐內熱式空氣、煙氣650~750中速4LCC爐熱解/干燥爐熱解/干燥熱風爐內熱式空氣、煙氣550~650中速5眾聯盛爐直立爐、燃燒室外熱式熱煙氣730~770中速6DG爐直立移動床、煙氣發(fā)生爐內熱式半焦550~600快速7ZDL爐流化床、循環(huán)流化床內熱式循環(huán)熱灰600~850快速8BJY爐移動床、循環(huán)流化床內熱式循環(huán)熱灰半焦600~850快速9BT爐下行床、循環(huán)流化床內熱式熱灰570~660快速10MRF爐多段回轉爐、氣/固燃燒爐外熱式熱廢氣650~750中速根據表5提供的內熱式半焦熱載體移動床，大連理工大學的DG爐，粉煤熱解典型工藝流程示意見圖2。圖2  半焦固體移動床低溫熱解工藝流程示意根據表5提供的內熱式高溫爐灰熱載體流化床，浙江大學的ZDL爐，粉煤熱解典型工藝流程示意見圖3。圖3  熱灰固載體流化床低溫熱解工藝流程示意表6國內10家熱解工藝主要特點和不足分析序號名稱主要特點存在不足1RNZL爐中鋼鞍山院1、爐容大型化，規(guī)模大2、精準設計燃燒室，布氣和換熱效果好3、直立爐三段式，干餾段有煤氣導出，設有氣體加熱室，煤氣部分用作燃料，部分外送4、布料和換熱有自動調節(jié)系統控制1、內熱式換熱煤氣作燃料2、換熱燃氣稀釋煤氣，降低熱值3、環(huán)保處理要配套2SJ爐神木三江1、低溫干餾，焦油收率高2、能量利用率高82.02％3、物料下降均勻，分布均勻4、焦爐單位容積大1、內熱式換熱導致煤氣量大2、熱值低3、物料利用方式不合理4、環(huán)保處理復雜3GF爐國電富通1、預熱干燥段與熱解分設，干燥水外排，降低污水量2、新型立式爐結構，熱載體布氣系統合理、提高熱交換效率，降低阻力3、污水處理到位，活性焦脫廢棄物并綜合利用1、煤氣作為燃料，可能有富裕2、粉焦成型困難，運輸有難度3、污水處理通過活性焦脫除有待進一步完善4LCC爐大唐五環(huán)1、預熱干燥段與熱解分設，干燥水外排，降低污水量2、半焦激冷精制質量好3、預氣循環(huán)利用1、內熱式換熱導致煤氣量大2、熱值很低，直接燃燒存在問題3、煤氣燃料利用方式不合理4、污水處理有難度5眾聯盛爐1、干燥段與熱解分設，降低污水排放2、外熱式換熱，煤氣熱值高3、適宜塊煤、長焰煤4、物料利用合理1、換熱效率低2、高溫燃氣與物料溫差大，傳熱不均勻，熱解不充分6DG爐大連理工1、低溫干餾，焦油收率高2、固固換熱，煤氣質量高3、原料利用率高4、換熱效率高，單系列能力大1、氣固分離設備多，維護費用高2、微米級粉塵分離難3、1 mm以下半焦粉運輸困難4、干燥與加熱提升，粉煤循環(huán)比率超過70％，能耗高7ZDL爐浙江大學1、中溫干餾，煤氣熱值高2、雙流化床，灰煤換熱效率好，能量利用率高3、熱解發(fā)電聯產，半焦完全發(fā)電4、酚水流化床燃燒，環(huán)保效果好1、煤氣中含有焦粉，分離困難2、煤氣凈化系統、旋風分離出口及下料口易堵塞3、燃燒和氣化溫度高，不易控制4、發(fā)電規(guī)模決定熱解能力，半焦必須就地發(fā)電，不能作為化工原料8BJY爐北京經研院濟鍋1、熱灰和半焦雙回路循環(huán)系統2、換熱效率好，能量利用率高3、熱解發(fā)電聯產，半焦完全發(fā)電1、煤氣中含有焦粉，分離困難2、煤氣凈化系統、旋風分離出口及下料口易堵塞3、發(fā)電規(guī)模決定熱解能力，半焦必須就地發(fā)電，不能作為化工原料9BT爐中科院過研所1、油品收率高2、熱解發(fā)電聯產，半焦完全發(fā)電3、80％煤熱解，20％供鍋爐4、煤氣外供，實踐多聯產，配合電廠，投資低5、廢水流化床燃燒，環(huán)保效果好1、煤氣應該回收，但煤氣中含有焦粉，分離困難2、煤氣凈化系統、旋風分離出口及下料口易堵塞3、循環(huán)熱灰輸送不穩(wěn)定4、發(fā)電規(guī)模決定熱解能力，半焦必須就地發(fā)電，不能作為化工原料10MRF爐北京煤科院1、預干燥，減少污水排放，降低污水處理負荷2、回收干燥產生的再生水3、煤氣熱值提高4、物料利用合理1、外熱式輻射，換熱效率低2、粉塵易堵塞3、部分煤氣作燃料4、能耗高根據表6提供的回轉窯熱解爐等，典型的工藝流程示意見圖4。圖4  外熱式多段回轉爐熱解工藝示意帶式熱解爐等，典型的工藝流程見圖5所示。圖5  帶式內熱爐熱解工藝示意熱解存在的主要問題分析由表6提供的部分低階煤熱解技術，目前在工程應用上還存在一些問題：長周期穩(wěn)定性分析蘭炭熱解工藝受煤質的特定要求，必須使用塊煤，所產煤氣質量差，盡管產氣量較大，但煤氣熱值在7.5-8.5MJ/m3, 焦油產率低，規(guī)模小，環(huán)保性能差，綜合利用存在不足；魯奇三段爐熱解工藝使用塊煤，所產煤氣質量差，盡管產氣量較大，但煤氣熱值在7.3-8.1MJ/m3, 焦油產率低，規(guī)模小，環(huán)保性能差，綜合利用存在不足；LCC低溫熱解工藝對粒度有一定的要求，所產煤氣質量較差，盡管產氣量較大，但煤氣熱值偏低, 自熱平衡不足，需要外補熱源，副產的煤氣不能進行深加工，焦油產率較高，規(guī)模小，綜合利用存在不足；DG低溫熱解工藝要求粒度<6.5mm, 焦油產率較高，煤氣熱值在17-18MJ/m3, 規(guī)模中型，半焦作為熱載體，長周期運行不足，綜合利用較好；流化床低溫熱解工藝焦油產率較高，煤氣熱值在18-19MJ/m3, 規(guī)模中型，由于固體產品是半焦和爐灰的混合物，只能適用于電廠流化床鍋爐副產蒸汽發(fā)電，由于大量的爐灰（循環(huán)比在5－7）與半焦混合降低了含碳量，能耗高、燃燒效率降低，使用范圍受限，與大型發(fā)電裝置比較沒有優(yōu)勢。這些有代表性的熱解工藝由于熱平衡、長周期、穩(wěn)定性、大型化、綜合利用等方面存在的局限性都還不能適應煤炭分級分質轉化利用的目的，導致經濟性不理想而難以大型化和產業(yè)化。高溫油氣粉塵分離難分析由于熱解工藝決定了在熱解過程中形成的粉未或熱載體帶入的粉未以及低階煤，尤其是褐煤的熱穩(wěn)定性差，受熱裂變成粉塵，存在安全隱患，污染嚴重，高溫的粉塵與熱解的油氣混合在一起，對后續(xù)的高溫油氣粉塵分離產生了很大的影響，難以有效分離?，F今的高溫除塵器技術還能以徹底解決嚴重的油氣粉塵分離和安全隱患，雖然采用陶瓷過濾器交替燃燒改進，但仍存在過濾器易損耗，粉塵堵塞甚至導致爆炸的危害。熱解廢水處理難分析難降解廢水：低階煤受低溫熱解工藝的限定，在較低溫度下進行的碳結構中的交聯鍵斷裂，產物重組和二次反應，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、熱解煤氣等產物，由于這些物質的特性以及煤炭中的重金屬組分等會伴隨著水分溶解在里面，這些難降解物種類多，高濃有機物、高難降解物、高含毒物,高含油物、高含氨氮等污染物。BOD與COD的比值遠遠小于0.3。焦化熱解廢水：中除含有較高濃度的氨氮外,還有苯酚、酚的同系物如萘、蒽、苯并芘等多環(huán)類化合物。此外還含有氰化物、硫化物、硫氰化物等。這類廢水中有機物以芳香族化合物和雜環(huán)化合物居多，同時含有硫化物、氮化物、重金屬和有毒有機物，色度高，有異味，散發(fā)出刺鼻惡臭，具有強酸強堿性；低溫熱解廢水：成分同樣非常復雜，采用一般的生化工藝很難處理。需同時設置焦油和除酚、氨及回收設施進行預處理，預處理后有機廢水的COD仍然較高，可生化性較差。難于生物處理的原因,本質上是由其難降解物種類的特性決定的。在微生物群落中,沒有針對要處理的化合物的酶,使其具有抗降解性，同時含有對微生物有毒或者能抑制微生物生長的物質(有機物或無機物) ,從而使得有機物不能快速的降解。同時還存在零排放和高濃鹽水的無害化綜合利用。大型化及一體化分析由于低階煤熱解裝備在單系列裝置、中試裝置、示范裝置生產規(guī)模上還沒有形成百萬噸級的規(guī)模，甚至更大的規(guī)模。如200萬t/a或300萬t/a的低階煤熱解裝置，正是由于示范裝置長周期、穩(wěn)定性、環(huán)保性、油氣粉塵分離、焦油加氫精制等原因造成沒有更大規(guī)模的工業(yè)應用。因此，也就較少進行單系列百萬噸級示范項目的工業(yè)驗證，目前在這方面有所突破。沒有低階煤裝備大型化的進程，也就沒有基地大型化、沒有統籌的一體化分級分質利用全產品鏈建設，也就談不上油氣電化熱的一體化綜合循環(huán)利用。低階煤熱解優(yōu)化的思考煤熱解溫度選擇熱解熱源：熱解過程所需要的熱量是由外部提供的，供給的熱量對熱解反應有很大的影響。選擇不同的熱解溫度對熱解獲得的產品需求也是完全不同的。低溫熱解溫度通?？刂圃?00~600℃，中溫熱解溫度通?？刂圃?00~800℃，高溫熱解溫度通常控制在850~1000℃。選擇合適的熱解溫度非常重要。即要考慮低階煤的組分、煤質以及含油率等重要參數，也與考慮確定熱解產品的需求及全產業(yè)鏈的關聯度，同時還要考慮初級原料的深加工和三廢的處理等關聯度。在不同熱解狀態(tài)下的產出物類型：在低溫條件下：更易獲得較多的液體產品，即焦油。在高溫條件下：更易獲得較多的氣體產品，即熱解煤氣。在中溫條件下：即可獲得一定的液體產品，同時也獲得一定的氣體產品。熱解溫度高低對半焦產出物內部結構影響較大：熱解溫度越高，固體原料的焦化程度也越高，碳內部結構發(fā)生一定的質的變化，對后續(xù)固體燃料的加工造成一定的影響。煤粒度及熱解爐型選擇原料粒度與傳熱傳質有關：顯然不同的加熱速度，如慢速（3~5℃/min）、中速（5~100℃/s）、快速（500~10000℃/s）等對原料煤的粒度大小、熱解反應器的結構要求均是不同的，粒度必須與這些爐型結構和工藝參數相匹配，才能獲得較高的熱解目標產物。一般情況下，粒度范圍，如粉煤、6~8mm、10~20mm、8~60mm、塊煤10~100mm等。不同的粒度對應不同的熱解反應器類型結構，不同的熱解反應器結構要選擇最佳的原料粒度。我們既可以由粒度來對應不同類型的熱解爐結構，也可以根據確定的爐型來匹配相應的最佳原料粒度。流化床熱解爐選擇粒度：通常適用于小顆粒的原料煤粒度，一般以<6mm粒度為宜。物料在床層內呈流化狀態(tài)，傳熱過程比較快，比較容易實現熱解的過程。在熱解過程中若與高溫的爐灰混合加熱，容易與熱解的油氣混合在一起，對后續(xù)的油氣灰分離造成影響。由于低溫流化床熱解，本身粒度較小，不怕煤加熱粉化，與其它低溫熱解相比，這種熱解工藝能多產焦油，而且焦油中含有脂肪烴、芳烴和酚類物質，經加工能得化學品和燃料油。移動床熱解爐選擇粒度：通常比較適合小顆粒的熱解原料煤，一般以6~8 mm粒度為宜。這種粒度也比較容易實現熱解的過程，在熱解過程中也會產生少量的粉塵，油氣粉塵的混合分離相對流化床要容易些。該爐型除出焦系統外，均為靜設備，動力消耗低，熱解為漸溫加熱過程，熱解產生的油氣逐漸上升，遇冷煤重質焦油便凝析，隨煤下行進入高溫區(qū)，重質焦油會二次熱解，產生輕質油，煤層之間有較好的過濾作用，煤的熱崩碎幾率較小，粉塵較易于除去，確保油品質量。回轉（旋轉）熱解爐選擇粒度：通常適合較大顆粒的熱解原料煤，一般以8~30 mm粒度為宜。這種粒度在熱解過程中較少形成粉塵，油氣粉塵的混合分離相對要容易些。爐內物料受熱也比較均勻，升溫速度較快，溫度控制比較精準，易于實現最佳熱解溫度，避免溫度過高導致焦油二次裂解，產生的荒煤氣體積小，含焦油濃度高，便于回收。粉煤回轉熱解爐選擇粒度：適于粉煤熱解，以粒徑0.2～30 mm的粉煤為原料，熱煙氣在干燥粉煤的同時，去除粒徑＜0.2mm的煤塵。采用回轉爐干燥與回轉爐熱解串聯，加熱介質采用逆、并流結合的方式供熱，爐內溫度分布較合理，煤焦油收率高、煤氣組分優(yōu)、固體產品活性好、耗水少、原煤中水的回用率高。適宜在低階煤資源豐富、水資源缺乏地區(qū)推廣應用，經回轉干燥、除塵、干餾、冷卻、增濕、鈍化等環(huán)節(jié)，產出熱值較高的煤氣、煤焦油和半焦無煙煤。熱解過程用自產的煤焦油洗滌熱解氣中攜帶的煤焦油(傳統工藝為水洗)，并將粉煤干燥析出廢水與熱解水分別處理、梯級利用。因受細煤粉與煤焦油混合物難以分離、易堵塞設備管道等問題制約，還有待完善。熱解產品熱解目標產品選擇確定熱解工藝：由于低階煤熱解工藝類型較多，在熱解過程中首先要取決于對目標產品的選擇。如以煤焦油和化學品深加工為主目標產品，熱解煤氣為次目標產品，則選定低階煤熱解的要素為：低溫熱解—快速—較短停留時間－內熱式—移動床/回轉爐—氫氣或隔絕空氣－小粒度煤。如DC熱解工藝就是基于上述因素考慮的。如果產品鏈選擇發(fā)電、熱解煤氣為主目標產品，低溫熱解—快速—較短停留時間－內熱式—流化床—氫氣或隔絕空氣－更小粒度煤。綜上所述，低階煤熱解的發(fā)展趨勢：是以低階煤為原料，集煤的預處理、氣化、合成、發(fā)電、供熱等技術于一體的低階煤分級分質多聯產綜合利用，研究開發(fā)完善低階煤低溫（中溫、高溫）快速（中速）熱載體氣流床（固定床、流化床、回轉爐）熱解工藝，以提取焦油、干餾煤氣和半焦為主要產品的分級分質、獲取高附加值目標產品，提升全產業(yè)鏈發(fā)展水平和經濟效益，確保長周期、穩(wěn)定性、環(huán)保安全、高效節(jié)能的穩(wěn)定運行，推進十三五期間低階煤分級分質利用的健康發(fā)展。