陜西煤業(yè)化工集團(tuán)尚建選教授級(jí)高級(jí)工程師團(tuán)隊(duì)綜述了以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的研究進(jìn)展。首先，系統(tǒng)回顧了國內(nèi)外煤中低溫?zé)峤饧夹g(shù)的發(fā)展歷史。其次，介紹了我國自主研發(fā)的典型煤熱解技術(shù)展以及煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)系統(tǒng)和模式。最后，從粉煤熱解的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、焦油分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展方向和系統(tǒng)耦合集成技術(shù)的開發(fā)3個(gè)方面對(duì)以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。
以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)：回顧與展望
尚建選12，牛 犇3 ，牛夢(mèng)龍3 ，杜鵬鵬⁴ ，劉秋芳⁴ ，馬寶岐3
1.陜西煤業(yè)化工集團(tuán)有限責(zé)任公司
2.國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
3.西安石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院
4.陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
研究背景
過去10年，煤炭在我國一次能源消費(fèi)中的比例有所下降，但富煤、缺油、少氣的資源稟賦決定了煤炭仍將是我國的主體消費(fèi)能源。然而，在碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的指引下，煤炭作為化石燃料的消費(fèi)比例必將持續(xù)走低。因此，發(fā)展煤炭清潔高效利用技術(shù)對(duì)保障國家能源安全、支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。
以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)具有能源轉(zhuǎn)化效率高、碳排放低、水耗低等優(yōu)點(diǎn)，已成為最具前景的煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用的技術(shù)路線和工業(yè)實(shí)踐方向。在《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020)》《國家”十三五“規(guī)劃綱要》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016—2030)》等國家政策文件中也明確指出要積極推進(jìn)煤分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展。陜西煤業(yè)化工集團(tuán)尚建選教授級(jí)高級(jí)工程師率先系統(tǒng)闡述了以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的科學(xué)理念，隨后創(chuàng)立了煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)開發(fā)系統(tǒng)，建立了研發(fā)體系和工業(yè)化試驗(yàn)示范基地。
研究內(nèi)容
系統(tǒng)回顧了國內(nèi)外煤中低溫?zé)峤饧夹g(shù)的發(fā)展歷史，從20世紀(jì)初至中葉的初期工業(yè)化和20世紀(jì)60年代—90年代末的深入研究2個(gè)階段，分別介紹了國外煤熱解技術(shù)的發(fā)展歷程和應(yīng)用情況;全面介紹了2000年后，我國在移動(dòng)床、回轉(zhuǎn)窯、流化床、帶式爐、旋轉(zhuǎn)爐和氣流床熱解工藝方面自主研發(fā)的典型技術(shù)和工業(yè)化進(jìn)展。煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)經(jīng)10多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)系統(tǒng)，同時(shí)基于陜北資源特點(diǎn)建立了煤—油—電—化多聯(lián)產(chǎn)和煤—鹽—油—化多聯(lián)產(chǎn)模式。著重介紹了陜西煤業(yè)化工集團(tuán)在煤分質(zhì)利用領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、技術(shù)探索和工業(yè)實(shí)踐。最后，從粉煤熱解的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、焦油分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展方向和系統(tǒng)耦合集成技術(shù)的開發(fā)3個(gè)方面對(duì)以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行了展望。
研究結(jié)論
未來以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展，需從以下幾個(gè)方面開展：
1)系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究是推動(dòng)粉煤熱解工藝技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化的源動(dòng)力。對(duì)于粉煤熱解工藝技術(shù)而言，需進(jìn)一步深入系統(tǒng)研究的科學(xué)問題和技術(shù)有：① 煤結(jié)構(gòu)與熱解反應(yīng)性的關(guān)系。② 顆粒粒徑大小對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響，③ 油塵分離技術(shù)，④ 熱解氣調(diào)控煤熱解產(chǎn)物組成的機(jī)制，⑤ 壓力對(duì)煤熱解反應(yīng)特性及技術(shù)裝備的影響。
2)焦油分質(zhì)利用技術(shù)要從單純的“燃料型”向“特種燃料型+精細(xì)化型”的方向發(fā)展。目前需要突破的技術(shù)和科學(xué)問題有：① 煤焦油中金屬鹽的脫除技術(shù)，② 以產(chǎn)品目標(biāo)為導(dǎo)向的煤焦油性質(zhì)和組分的全面解析，③ 煤焦油生產(chǎn)特種燃料技術(shù)，④ 煤焦油生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品技術(shù)，⑤ 煤焦油中重質(zhì)組分的分割及其利用技術(shù)。
3)系統(tǒng)耦合集成技術(shù)的開發(fā)是未來發(fā)展趨勢。建立產(chǎn)品形態(tài)更豐富、能耗更低、低碳環(huán)保，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和綜合資源利用率更高，多技術(shù)集成與耦合的煤分質(zhì)利用技術(shù)是重要的發(fā)展方向。
重要圖表
圖1 SM-GF煤氣熱載體分段多層粒煤熱解工藝
圖2 SM-SP氣固熱載體雙循環(huán)粉煤快速熱解工藝
圖3 煤分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)開發(fā)系統(tǒng)
引用格式：
尚建選，牛犇，牛夢(mèng)龍，等.以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)：回顧與展望[J].潔凈煤技術(shù),2023,29(7)：1-20.
SHANG Jianxuan，NIU Ben，NIU Menlong，et al.Coal graing utilization technologies based on coal pyrolysis：Review and prospect[J].Clean Coal Technology，2023,29(7)：1-20.
作者簡介
尚建選，煤炭分質(zhì)清潔高效利用專家,教授級(jí)高級(jí)工程師，陜西省“三秦學(xué)者”�，F(xiàn)任陜西煤業(yè)化工集團(tuán)總工程師，國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，煤炭綠色安全高效開采國家地方聯(lián)合共建工程中心主任;兼任中國煤炭學(xué)會(huì)副理事長，中國石化聯(lián)合會(huì)煤化工專業(yè)委員會(huì)副主任委員;受聘國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤液化及煤化⼯國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、煤基能源清潔高效利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)委員;太原理工大學(xué)客座教授、博士生導(dǎo)師，西安交通大學(xué)、華東理工大學(xué)和西北大學(xué)兼職教授，《煤化工》雜志副主編。
曾參加中國工程院主持的《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》《能源金三角煤炭資源開發(fā)戰(zhàn)略研究》《中國能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命戰(zhàn)略研究》國家重大戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目研究，主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2項(xiàng)，出版主要學(xué)術(shù)著作3部，榮獲省部級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)，一等獎(jiǎng)14項(xiàng)，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)1項(xiàng)。
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以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)：回顧與展望_尚建選.pdf