陜西煤業(yè)化工集團尚建選教授級高級工程師團隊綜述了以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的研究進展。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個方面對以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的未來發(fā)展進行了展望。
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 ，牛夢龍3 ，杜鵬鵬⁴ ，劉秋芳⁴ ，馬寶岐3
1.陜西煤業(yè)化工集團有限責(zé)任公司
2.國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室
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能源。然而，在碳達峰與碳中和目標的指引下，煤炭作為化石燃料的消費比例必將持續(xù)走低。因此，發(fā)展煤炭清潔高效利用技術(shù)對保障國家能源安全、支撐國民經(jīng)濟發(fā)展以及實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。
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，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)實踐方向。在《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020)》《國家”十三五“規(guī)劃綱要》《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016—2030)》等國家政策文件中也明確指出要積極推進煤分質(zhì)利用技術(shù)的發(fā)展。陜西煤業(yè)化工集團尚建選教授級高級工程師率先系統(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世紀初至中葉的初期工業(yè)化和20世紀60年代—90年代末的深入研究2個階段，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)，同時基于陜北資源特點建立了煤—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個方面對以煤熱解為龍頭的煤分質(zhì)利用技術(shù)的未來發(fā)展進行了展望。
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，需從以下幾個方面開展：
1)系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究是推動粉煤熱解工藝技術(shù)大規(guī)模工業(yè)化的源動力。對于粉煤熱解工藝技術(shù)而言，需進一步深入系統(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)物組成的機制，⑤ 壓力對煤熱解反應(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，項目經(jīng)濟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,教授級高級工程師，陜西省“三秦學(xué)者”�，F(xiàn)任陜西煤業(yè)化工集團總工程師，國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室主任，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)會副理事長，中國石化聯(lián)合會煤化工專業(yè)委員會副主任委員;受聘國家能源煤炭分質(zhì)清潔轉(zhuǎn)化重點實驗室、煤液化及煤化⼯國家重點實驗室、煤基能源清潔高效利用國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員;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)與消費革命戰(zhàn)略研究》國家重大戰(zhàn)略咨詢項目研究，主持國家重點研發(fā)計劃2項，出版主要學(xué)術(shù)著作3部，榮獲省部級特等獎1項，一等獎14項，創(chuàng)新團隊獎1項。
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