国家绿色低碳先进技术成果 |低阶煤蓄热式下行床快速热解工艺
- 2024-04-07 14:18:453822
来源：中国环保产业协会
为更好推动科技成果转化和产业化应用，落实《关于构建市场导向的绿色技术创新体系的指导意见》，加速绿色低碳技术升级，科技部社发司委托中国环境保护产业协会组织编制了《国家绿色低碳先进技术成果目录》，并于2023年9月11日正式公布。为持续宣传推广《国家绿色低碳先进技术成果目录》成果，引导绿色低碳技术发展，中国环保产业协会将陆续在官微推送目录成果信息，敬请关注。
节能减排与低碳领域
01.技术名称
低阶煤蓄热式下行床快速热解工艺
02.适用范围
煤炭加工、热电联产行业对挥发分较高的低阶煤(以褐煤和低变质烟煤为主)热解清洁高效转化利用。
03.技术内容
3.1技术原理
采用核心加热元件蓄热式辐射管与下行床相耦合，形成蓄热式下行床快速热解反应器，炉内无转动设备，系统运行可靠；炉内错落布置的辐射管可实现物料的强混合快速传热，在6s～9s内实现6mm以下中低阶粉煤的快速热解；炉内温度场在500℃～950℃范围可灵活调控，油、气品质高，挥发分提取率、能源转化效率及系统热效率高；采用模块化组合工艺，易于工程放大，单台热解炉规模可达120万t/a；针对火力发电，可提高锅炉效率，降低发电煤耗。
3.2主要创新点
(1)“低阶煤蓄热式下行床快速热解工艺”采用蓄热式燃烧—辐射管加热技术，处理6mm以下低阶粉煤，解决了传统外热式热解工艺处理规模小及内热式热解工艺流程复杂的难题，同时因没有转动机械，系统运行可靠性高；烟气系统与高温热解油气系统隔离，有利于热解产品的冷却及分离回收，热解气及热解焦油品质高；蓄热式辐射管可利用廉价的低热值燃料气做燃料，燃烧烟气的排烟温度可低至150℃，燃烧系统热效率大于93%，快速热解炉热效率达88%以上；采用模块化组合工艺，已完成百万吨级工艺数据包，设计的快速热解炉整体布置紧凑，占地面积小。
(2)蓄热式下行床快速热解炉温度场在500℃～950℃范围可调，煤种适应范围广，油气品质高，产率可灵活调整，能量转化效率达82%以上。
04.节能与温室气体减排效果
(1)与传统的焦化工艺对比：以单系列120万t/a的内蒙古赤峰大板项目为例，快速热解综合能耗为90.69kgce/t，低于现有钢铁企业和独立焦化企业或新建/扩建焦炭生产设备的综合能耗值。较新建焦炭生产设备综合能耗91.5 kgce/t，采用蓄热式下行床快速热解工艺，可每年节约972t标煤，相当于减排二氧化碳2390t。
(2)传统的火力发电工艺对比：以江西江能神雾萍乡煤电油多联产项目为例进行测算比较，该项目的建设规模为2×100万t快速热解耦合2×660MW煤粉锅炉，锅炉燃料采用45%的热解半焦+55%萍乡原煤，锅炉燃烧混合燃料后锅炉效率提升了0.75%(粗略计算可降低供电煤耗2.34g，以2016年全国供电煤耗312g/ kW·h估算)，若进一步考虑高温热半焦的显热回收，热解半焦平均热送温度按400℃计算，则可降低供电煤耗2.66g/ kW·h，合计降低供电煤耗5g标煤/kW·h。以年利用5500h算，则每年可节约标煤34485t标煤，相当于减排二氧化碳84795t，碳交易收益为486.81万元。中低阶煤经热解提质后，高温提质煤可作为锅炉清洁燃料替代动力煤直接进锅炉燃烧，经济效益和环境效益显著。
05.技术示范情况
内蒙古巴林右旗煤炭分质梯级利用70万t/a乙二醇项目，位于内蒙古赤峰市巴林右旗大板工业园区。工程规模：3×120万t/a煤炭快速热解装置，2×750t/d水焦浆气化装置，70万t/a乙二醇装置，同时建设4×670t/h循环流化床锅炉+3×60MW背压式汽轮发电机组动力站，以及项目配套公用工程及辅助设施、储运设施、环保设施、生产设施及厂前区等。
06.投资估算
以单系列120万t/a的内蒙古赤峰大板项目为例，测算其关键设备的投资为1.58亿元，运行维护费用3.5万元/年。
07.投资回收期
以单系列120万t/a的内蒙古赤峰大板项目的低阶煤蓄热式下行床快速热解为例，项目的总投资55956万元，财务内部收益率税后为14.37%，项目投资所得税后净现值为6188万元，借款偿还期为4.41年(不含建设期)，静态投资回收期为5.83年(不含建设期)，总投资收益率为12.42%，项目的盈利能力满足行业要求，项目具有较好的经济效益。
08. 技术成果转化推广前景
当前，我国90%以上的低阶煤用作发电、工业锅炉和民用燃料直接燃烧，由此引发一系列严重的生态和环境污染问题，且浪费了低阶煤中蕴藏的油、气和化学品资源。粉煤热解耦合发电多联产技术路线，可实现低阶煤资源的最大化利用，是实现低阶煤分级分质清洁高效利用的重要途径。
原标题：国家绿色低碳先进技术成果 |(八十四)低阶煤蓄热式下行床快速热解工艺