1.4　低阶煤分质利用的发展现状

1.4.1　政策导向

长期以来，我国低阶煤分质利用主要为区域产业集群配套、中小企业自主发展的模式，未曾上升到国家政策层面。直到2014年6月，国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划（2014—2020年）》，首次提及煤炭分级分质梯级利用。此后，我国陆续出台了一系列涉及低阶煤分质利用产业发展的政策，对推动其产业的规范化发展发挥了重要作用，相关政策内容汇总如表1-9所示。

1.4.2　技术进展

煤热解及煤焦油加氢技术历史悠久，19～20世纪，中低温热解及煤焦油加氢技术开始形成并发展，主要有英国帝国化学工业公司热解及焦油加氢、德国Lurgi-Ruhrgas热解及三段加氢、波兰热解及焦油高压加氢、苏联ETCH粉煤热解及焦油加氢、美国COED热解及焦油加氢、波兰煤化所快速热解及焦油催化加氢、日本FHP粉煤快速热解及SRC焦油加氢、澳大利亚CSIRO热解、北京石油学院流化床快速热解、中科院石油研究所焦油加氢、大连理工学院固体热载体热解、北京煤化研究所回转炉热解等。由于石化工业的崛起冲击，这些技术大多在中试或工业试验后，并没有得到持续的工程技术研发和大规模工业推广。

我国对煤热解技术的研发历史较长，但进展较慢。近些年来，由于我国能源资源禀赋的特点和追求煤炭清洁高效利用的动因，热解及焦油加氢技术的发展重心移至中国，以大连理工大学、浙江大学、中科院、煤科院、鞍山热能院、陕煤集团、神木三江公司、河南龙成集团为代表的一大批科研院所和企业开展了大量的技术研发和工业化试验示范。先后研发出直立炉、回转炉、移动床、流化床、喷动床、气流床、旋转炉、带式炉、铰龙床、微波炉、旋转锥、箅动床、耦合床等热解工艺技术和煤焦油延迟焦化加氢、全馏分加氢、悬浮床加氢、沸腾床加氢等工艺技术，实现了块煤热解和煤焦油加氢制燃料油的工业化应用与推广，形成了约9000万吨/年的块煤热解产能和286万吨中低温焦油加工产能。但在生产效率、环保水平、运行稳定性、系统配套等方面存在不足。

2010年，陕煤集团系统提出了低阶煤分质清洁高效转化多联产利用的理念，创立了煤炭分质清洁高效转化多联产技术开发系统，建立了研发体系和工业化试验示范基地，搭建了国家能源煤炭分质清洁转化技术开发平台，极大地推进了分质利用技术的研发和工业化试验示范。先后开发出煤焦油延迟焦化加氢、中低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油（FTH）、煤焦油环保型提取精酚、低阶粉煤回转热解制取无烟煤、低阶煤带式炉气化-热解一体化（CGPS）、低阶粉煤气固热载体双循环快速热解（SM-SP）、蓄热式富氢煤气热载体移动床（SM-GF）、粉煤输运床快速热解、延迟焦制高附加值针状焦、煤焦油加氢制环烷基油及火箭煤油、煤焦油悬浮床-固定床耦合加氢制芳烃等一批工业化技术，建成一批大型工业化示范装置，不仅为大型低阶煤分质清洁高效转化多联产示范项目的建设打下坚实基础，还形成了“煤-兰炭-煤焦油-燃料油”“煤-兰炭-煤气-发电-电石-聚氯乙烯”分质利用初级产业链，获得了良好的经济社会效益。

1.4.3　研究方向

目前国内主要低阶煤热解技术达十余种，且大部分通过了有关部门组织的技术鉴定，基本都对热解装置进行了技术评价，生产示范装置达到中国（或世界）先进（或领先）水平，但装置长周期生产稳定性较差。煤炭分质清洁转化核心关键技术仍有待突破，面临的挑战主要是：

①块煤和小粒煤热解工艺装备普遍存在传热传质效率偏低，焦油产率偏低，环保水平偏低，粉煤热解的气、油、尘分离难题及生产装置的长周期运转稳定性差；

②热解机理有待继续研究，热解过程智能化控制缺乏参数大数据支撑；

③煤焦油成分极其复杂，相邻组分沸点差别小，提取更高附加值精细化工品难度大；

④半焦特别是粉焦的储运难度大，大规模高效利用技术有待工业化开发；

⑤热解气品质不稳定，难于高附加值利用；

⑥煤热解所产生废水中的污染物成分复杂，水质变化幅度大，可生化性差，对其治理造成困难；

⑦规模小，难以实现多联产，综合能效和经济效益达不到预期。

通过梳理分析国家对低阶煤分质利用的功能定位和任务要求，并结合当前低阶煤分质利用存在的瓶颈及未来技术应用的先进性，提出了下一步的研究方向：

①高效热解关键技术研究。

a．按块煤（5～80mm）、中块煤（25～50mm）、粒煤（13～25mm）、小粒煤（6～13mm）、粉煤（<6mm）选择适配炉型分级热解，优化热载体、加热方式、炉内结构、熄焦方式、热解油气导出方式等，提升装置设备建造制造标准和配套设施水平。

b．系统组合攻克粉煤热解气液固分离工程难题；优化原料粉煤运输、干燥技术，以及载体废气除尘、脱水、净化工艺；研制高效耐磨干熄焦换热设备；提升热解装置及其配套设备的现代化和智能化水平；优化原料煤粒级与热解工艺设备的匹配；提升热解全系统各环节的环保性能。

c．研究更高油收率的新一代清洁高效热解工艺技术：研发热解气加热作为活化热载体增油热解工艺技术；研发粉煤加压快速热解工艺技术；研发粉煤催化加氢热解工艺技术；研发粉煤热解-气化一体化技术。

d．深入系统研究热解机理，为热解过程智能化控制提供参数大数据支撑。

②焦油深加工关键技术研究。从资源综合高效利用角度出发，开发煤焦油提取精酚、吡啶、咔唑等精细化产品工艺技术；研发轻质焦油组分制芳烃工艺技术；研发中质焦油组分制高品质航空航天燃料工艺技术；研发重质焦油组分制特种油品工艺技术；开展相关技术的工业化示范的应用推广。

③半焦综合利用关键技术研究。热半焦的直接利用将是后续发展的方向，研发热解-气化、热解-燃烧等工艺的物料耦合技术将是提高系统能效并解决半焦储运难题的有效途径。此外，研发半焦制备电极材料、吸附剂等碳素材料将是有效提高半焦高附加值化的方法。

④热解气高效利用关键技术研究。通过热解技术升级生产稳定的高品质热解气，研发从中提取氢气、甲烷、乙烷、乙炔、丙烷等高附加值产品技术。

⑤多联产关键技术研究。研发大规模热解为龙头的分质利用多联产系统优化技术，如热解及焦油加工废水制水焦浆气化，系统余热、余压、余气发电，半焦气化制化工品或就地发电等，从而实现综合投资低、水耗小、排放少、能效高、效益好的预期。

随着大型粉煤热解、催化活化热解、热解气化一体化、热解燃烧一体化等关键技术的突破，必将开拓一个规模巨大、产品高端、节能环保、经济性良好的洁净燃料新产业。以目前可以预期的技术开发成果的水平展望，若将10亿吨低阶煤热解分质，其初级产物中的半焦接入现有的火电产业和煤气化为龙头的煤化工产业，其他初级产物中的中低温热解焦油和热解气进一步加工，可以得到1亿吨左右的油品和化工产品以及约400亿标准立方米的天然气，在实现煤炭清洁高效利用并大大提高现有用煤产业的经济性的同时，将为缓解我国石油和天然气进口压力，保障国家能源安全做出巨大的贡献。