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北京冠測精電儀器設備有限公司 2017-09-15 點擊629次
在我國的能源結構中，石油、天然氣資源匱乏，煤炭儲量相對豐富，在能源結構中占比近70%，居主導地位。目前，我國已探明煤炭儲量10200億噸，55%以上是煤化程度低的低階煤，蘊藏其中的揮發(fā)分相當于1000億噸的油氣資源。但由于低階煤水含量高，直接燃燒或氣化效率低，且現(xiàn)有技術無法充分利用其資源價值，導致了煤炭資源的巨大浪費。
為此，2012年2月，中科院啟動戰(zhàn)略性先導科技專項“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”，依據(jù)低階煤的組成與結構特征，提出了低階煤清潔高效梯級利用的整體解決方案。
把煤炭“吃干榨凈”
依據(jù)低階煤的組成與結構特征，專項提出了低階煤清潔高效梯級利用的整體解決方案，即“以高效熱解為先導，提取煤中業(yè)已存在的油氣資源，剩余半焦燃燒發(fā)電或經氣化后定向轉化為燃料和化學品”。
依據(jù)整體方案，專項形成了三條具有代表性和典型性的工藝路線，包括“熱解—油氣提質—半焦燃燒—發(fā)電”、“熱解—氣化—合成”和“熱解—氣化—費托合成—油品共處理”，建立了一套高能效、低污染、低排放和高值化的低階煤綜合利用技術體系，顯著降低硫、硝和重金屬等污染物排放，將低階煤“吃干榨凈”。
中科院山西煤化所是先導專項的牽頭單位，所長王建國對《中國科學報》記者說：“按照煤專項研發(fā)課題布局中工藝路線和產品鏈關系，我們以系統(tǒng)集成的方式進行綜合分析評估，計算得出低溫熱解+發(fā)電綜合能效達46.78%，比燃煤亞臨界發(fā)電提高能效8.78個百分點;加氫熱解+FT合成能源轉化效率為51.91%，相比于煤間接液化提高8.85個百分點，實現(xiàn)了低階煤先導專項的預定目標?！?/span>
“熱解是煤專項的‘龍頭技術’，重點是突破煤熱解制備油氣的關鍵技術。在低溫熱解方面，通過獨創(chuàng)的固體物料加熱、物料循環(huán)控制、熱解爐排焦等手段，成功控制了固體熱載體燃燒床和熱解床的能量和物料交換，實現(xiàn)了雙床的有機耦合。”王建國說。
2015年11月，240噸/天固體熱載體煤低溫熱解中試裝置實現(xiàn)滿負荷穩(wěn)定運行，這是國內首次實現(xiàn)每年10萬噸規(guī)模的循環(huán)流化床粉煤熱解裝置滿負荷運行，為后續(xù)熱解半焦的燃燒和氣化目標的實現(xiàn)奠定了堅實基礎。在加氫熱解方面通過“溶劑循環(huán)自平衡”解決液化產物結構分布難以調控的難題，2015年底在內蒙古鄂爾多斯實現(xiàn)萬噸級加氫熱解128小時連續(xù)穩(wěn)定運行。
工程開辟新路徑
對于低階煤來說，如何“燃燒”是非常關鍵的問題。對此，專項開展超臨界循環(huán)流化床燃燒發(fā)電技術和燃煤煙氣污染物脫除凈化技術研究。在半焦燃燒方面，設計了新型多邊形爐膛爐型，突破了大尺度循環(huán)流化床燃燒均勻性核心技術，達到了國內領先水平。
眾所周知，烯烴、芳烴等大宗化學品以及汽油柴油等大宗液體燃料是國民經濟發(fā)展的重要基石，傳統(tǒng)的生產方法主要是采用各種不同工藝對石油或者其衍生品進行煉制，而煤專項著重開展合成氣和甲醇制大宗化學品和燃料技術的攻關。
王建國說：“2017年1月11日，每年10萬噸合成氣制乙醇裝置成功打通全流程，產出分析純級無水乙醇(99.71%)，標志著全球首套煤經二甲醚制乙醇工業(yè)示范項目一次試車成功?！?/span>
在項目進行過程中，隨著國家經濟結構調整，專項遇上了“原定的建設示范裝置的地點和規(guī)模發(fā)生變化”的問題，這直接影響示范工程的進度。
2013年8月，“多段分級轉化流化床煤氣化技術及工業(yè)示范”課題與某企業(yè)簽訂工業(yè)裝置示范工程合作協(xié)議，但由于煤化工行業(yè)整體處于較低迷狀態(tài)，企業(yè)運營出現(xiàn)困難，工程未能按時實施。隨后，課題組與多家企業(yè)積極交流，最終與陜西煤業(yè)化工新型能源有限公司簽訂了合作協(xié)議。
產業(yè)化帶動企業(yè)升級轉型
經過近5年的努力，煤專項許多關鍵技術已具備示范或產業(yè)化的條件，部分技術已同企業(yè)建設示范，實現(xiàn)了預定目標，為推進產業(yè)化奠定了良好的基礎。
王建國說：“煤炭企業(yè)想要真正實現(xiàn)脫困突圍和轉型升級，就必須大力推進煤炭清潔高效利用，項目與多家大中型煤炭企業(yè)合作，不僅能加快科技成果的轉移轉化，還可以推進企業(yè)產業(yè)結構調整?！?/span>
在專項實施期間，多家煤炭企業(yè)積極參與項目開發(fā)，大中型企業(yè)投入約100億元。王建國說：“預計‘十三五’期間將有400億元投資，這將為企業(yè)的轉型、產業(yè)的提升以及我國煤炭清潔高效利用起到重要的技術保障作用，為經濟社會發(fā)展培育了新動力、拓展了新空間?！?/span>