作为国家能源战略的重点领域和主攻方向,“十三五”期间煤炭清洁高效转化利用在政策保障、技术创新、成果转化等方面力度空前,催生了一批重大创新项目落地,以煤炭热解为代表的煤炭分质分级利用就是其中很重要的方面。“十四五”期间,随着国家政策更大力度的加持,煤炭清洁高效利用有望进入更高发展阶段。
煤炭热解世界看中国、中国看陕煤。作为陕西能源主力军和陕北能源化工热土上的重要奠基者、开拓者,陕西煤业化工集团在煤炭分质分级利用的探索上已有十余年的精进探索,在煤炭热解上也开创出了多条引领全国的创新工艺路线。在这其中,有一家十年磨一剑的企业,以独辟蹊径开拓“陕煤—榆林版煤制油”全新的煤炭热解工艺而闻名于世。这就是陕煤集团神木天元化工有限公司。
2019年11月26日,神木天元首创的大型工业化低阶粉煤回转热解成套技术开发与应用科技成果在北京通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。“十四五”前夕,我们再一次走进神木天元,了解其煤炭热解探索实践的最新进展。“中国煤炭热解的十年长征路,已经陕北在望”,这是此行调研给我们一行最深的感受。
煤炭热解担纲清洁利用重任
煤炭和石油同根同源,其成分也均主要为碳氢化合物。但煤炭与石油又有不同,不同点在于煤炭的“进化”程度不如石油,其形态为固体、成分更为繁杂。经检测分析,煤炭中的成分以数万计,受限于纯化分离技术,其中大多数的成分时至今日依然没有向世人揭开其神秘面纱。
成分复杂的煤炭该如何利用,是一个了解和实践不断深化的过程,但总体是从“囫囵吞枣”向精准精细、分质分级利用过渡和升级,煤炭热解就是在这一过程中诞生出来的生产工艺。煤炭热解又分为高温热解和中低温热解。其中,中低温热解是煤炭在隔绝空气或缺氧条件下,通过中低温干馏(热解),将煤分解为气体(热解气)、液体(煤焦油)和固体(半焦,也称兰炭)三相物质,是实现煤炭分质利用、清洁高效转化的重要方式,也是煤炭热解最具有挑战性的领域。尤其是对占我国煤炭资源总量一半以上的低阶煤,其油含率和水含率较高,热值较低,直接工业应用难度较大,热解是其清洁高效利用的最佳途径。
低阶煤主要包括褐煤和低变质烟煤(包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤),大多分布在陕西、内蒙古、新疆等地。其中陕北和神东的煤灰分5%~10%,硫分小于0.7%,是优良的低阶煤。
煤炭中低温热解的发展源远流长,早在17世纪后期就开始....