我國低階煤資源豐富，約占煤炭總量的一半以上。低階煤具有揮發(fā)分高、灰分低、化學反應性好等特點，通過中低溫熱解是實現(xiàn)其分質清潔綜合利用的最好方式。雖然熱解技術在國內歷史悠久，新技術層出不窮，但粉煤熱解以及環(huán)保處理等技術瓶頸仍待突破，特別是單系列50萬噸/年及以上的大型工業(yè)化裝置屈指可數(shù)。

此次榮獲中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技進步一等獎、由陜西煤業(yè)化工集團與北京國電富通科技發(fā)展有限責任公司開發(fā)的煤氣熱載體分段多層低階煤熱解成套工業(yè)化技術(SM-GF)，為我國低階煤熱解大型化探索了新路徑。

創(chuàng)新技術引領國際

2018年7月，SM-GF技術在北京通過石化聯(lián)合會組織的科技成果鑒定，專家認為該技術實現(xiàn)了低階煤中低溫熱解工業(yè)化運行，煤氣、焦油和半焦3種產品收率高、品質好、價值高，可靈活調控，裝置可長周期運行，綜合性能和指標達到國際領先水平，建議加快推廣和應用。

據(jù)介紹，該技術重點針對30毫米以下不同粒度的混煤熱解開展攻關，集分段多層處理、均勻傳熱傳質、油塵氣高效分離、自產富氫煤氣循環(huán)熱載體蓄熱式加熱、中低溫分級耦合熱解、干法熄焦等關鍵技術于一體，開發(fā)的分段多層立式矩形熱解爐單套處理能力達50萬噸/年，并在內部設置多層結構，采用干燥、干餾和冷卻分段處理的方式，實現(xiàn)爐內自除塵和均勻布料布氣，解決了當前混煤熱解工業(yè)化、單套處理規(guī)模較小、油塵氣分離效率低等多項技術難題。

該技術主要創(chuàng)新點在于采用混煤入爐分段多層熱解，原料成本較低;精準控溫，產品質量可調;采用中低溫分級耦合熱解，焦油產率高、輕組分含量多;可靈活控制熱解溫度，降低熱載體循環(huán)量，減少設備投資;煤氣品質好，可作為制氫或加工LNG的原料。

綜合利用前景可期

低階煤主要包括褐煤和低變質煙煤，其中褐煤含有較高的內在水和腐植酸，水分、灰分含量高，發(fā)熱量低，在空氣中易風化碎裂。我國褐煤主要分布在內蒙古、新疆和云南等地，低變質煙煤主要分布在陜西、內蒙古、新疆等地，其中陜北和神東的煤灰分5%~10%，硫分小于0.7%，是優(yōu)良的低階煤。

石化聯(lián)合會煤化工專委會委員、陜西省化工學會名譽理事長賀永德告訴記者，低階煤一般含油率高，通過中低溫熱解，煤在隔絕空氣或缺氧條件下加熱到500℃～800℃，可將煤分解為熱解氣、煤焦油和半焦三相物質。而熱解是低階煤清潔分質利用的最好方式，不僅可提高資源利用效率，通過熱解將煤中的焦油提出來，產出煤氣和半焦，而且生產工藝條件溫和，對環(huán)境影響較小，相對于煤氣化來說水耗也較低。

近年來，我國低階煤熱解技術開發(fā)和示范取得突破性進展，新一代熱解技術達20多種，一半實現(xiàn)了工業(yè)化生產。業(yè)內專家普遍認為，我國低階煤適合通過包括SM-GF等在內的熱解技術進行分質綜合利用，推廣應用前景廣闊，經(jīng)濟效益和社會意義顯著。若在西部地區(qū)就地轉化10億噸低階煤，粗略估算每年可生產半焦6.5億噸、焦油8000萬噸、煤氣1600億立方米。

示范裝置改造完善

2016年9月，陜煤集團旗下陜西陜北乾元能源化工有限公司與國電富通合作，依托SM-GF技術在陜西榆林建成50萬噸/年工業(yè)示范裝置，以粒度小于30毫米的長焰煤為原料進行聯(lián)運試車，實現(xiàn)長周期運行。

2018年6月，石化聯(lián)合會組織專家對該裝置進行72小時現(xiàn)場標定考核。標定結果顯示，裝置運行穩(wěn)定，處理量達到設計值的102%，噸煤半焦收率為65.69%，焦油產率為原煤的8.09%，達到同基格金焦油產率的87.2%，煤氣產量167標準立方米/噸煤，煤氣中有效氣占比達84.4%，能源轉化效率91.9%，綜合能耗低。

這也是SM-GF技術目前唯一的工業(yè)化裝置。乾元能化公司負責人透露，針對前期運行發(fā)現(xiàn)的一些技術問題，他們正在對裝置實施改造，預計2020年上半年完成。

來源：中國化工報