1.4　低階煤分質利用的發展現狀

1.4.1　政策導向

長期以來，我國低階煤分質利用主要為區域產業集群配套、中小企業自主發展的模式，未曾上升到國家政策層面。直到2014年6月，國務院辦公廳發布的《能源發展戰略行動計劃（2014—2020年）》，首次提及煤炭分級分質梯級利用。此后，我國陸續出臺了一系列涉及低階煤分質利用產業發展的政策，對推動其產業的規范化發展發揮了重要作用，相關政策內容匯總如表1-9所示。

1.4.2　技術進展

煤熱解及煤焦油加氫技術歷史悠久，19～20世紀，中低溫熱解及煤焦油加氫技術開始形成并發展，主要有英國帝國化學工業公司熱解及焦油加氫、德國Lurgi-Ruhrgas熱解及三段加氫、波蘭熱解及焦油高壓加氫、蘇聯ETCH粉煤熱解及焦油加氫、美國COED熱解及焦油加氫、波蘭煤化所快速熱解及焦油催化加氫、日本FHP粉煤快速熱解及SRC焦油加氫、澳大利亞CSIRO熱解、北京石油學院流化床快速熱解、中科院石油研究所焦油加氫、大連理工學院固體熱載體熱解、北京煤化研究所回轉爐熱解等。由于石化工業的崛起沖擊，這些技術大多在中試或工業試驗后，并沒有得到持續的工程技術研發和大規模工業推廣。

我國對煤熱解技術的研發歷史較長，但進展較慢。近些年來，由于我國能源資源稟賦的特點和追求煤炭清潔高效利用的動因，熱解及焦油加氫技術的發展重心移至中國，以大連理工大學、浙江大學、中科院、煤科院、鞍山熱能院、陜煤集團、神木三江公司、河南龍成集團為代表的一大批科研院所和企業開展了大量的技術研發和工業化試驗示范。先后研發出直立爐、回轉爐、移動床、流化床、噴動床、氣流床、旋轉爐、帶式爐、鉸龍床、微波爐、旋轉錐、箅動床、耦合床等熱解工藝技術和煤焦油延遲焦化加氫、全餾分加氫、懸浮床加氫、沸騰床加氫等工藝技術，實現了塊煤熱解和煤焦油加氫制燃料油的工業化應用與推廣，形成了約9000萬噸/年的塊煤熱解產能和286萬噸中低溫焦油加工產能。但在生產效率、環保水平、運行穩定性、系統配套等方面存在不足。

2010年，陜煤集團系統提出了低階煤分質清潔高效轉化多聯產利用的理念，創立了煤炭分質清潔高效轉化多聯產技術開發系統，建立了研發體系和工業化試驗示范基地，搭建了國家能源煤炭分質清潔轉化技術開發平臺，極大地推進了分質利用技術的研發和工業化試驗示范。先后開發出煤焦油延遲焦化加氫、中低溫煤焦油全餾分加氫多產中間餾分油（FTH）、煤焦油環保型提取精酚、低階粉煤回轉熱解制取無煙煤、低階煤帶式爐氣化-熱解一體化（CGPS）、低階粉煤氣固熱載體雙循環快速熱解（SM-SP）、蓄熱式富氫煤氣熱載體移動床（SM-GF）、粉煤輸運床快速熱解、延遲焦制高附加值針狀焦、煤焦油加氫制環烷基油及火箭煤油、煤焦油懸浮床-固定床耦合加氫制芳烴等一批工業化技術，建成一批大型工業化示范裝置，不僅為大型低階煤分質清潔高效轉化多聯產示范項目的建設打下堅實基礎，還形成了“煤-蘭炭-煤焦油-燃料油”“煤-蘭炭-煤氣-發電-電石-聚氯乙烯”分質利用初級產業鏈，獲得了良好的經濟社會效益。

1.4.3　研究方向

目前國內主要低階煤熱解技術達十余種，且大部分通過了有關部門組織的技術鑒定，基本都對熱解裝置進行了技術評價，生產示范裝置達到中國（或世界）先進（或領先）水平，但裝置長周期生產穩定性較差。煤炭分質清潔轉化核心關鍵技術仍有待突破，面臨的挑戰主要是：

①塊煤和小粒煤熱解工藝裝備普遍存在傳熱傳質效率偏低，焦油產率偏低，環保水平偏低，粉煤熱解的氣、油、塵分離難題及生產裝置的長周期運轉穩定性差；

②熱解機理有待繼續研究，熱解過程智能化控制缺乏參數大數據支撐；

③煤焦油成分極其復雜，相鄰組分沸點差別小，提取更高附加值精細化工品難度大；

④半焦特別是粉焦的儲運難度大，大規模高效利用技術有待工業化開發；

⑤熱解氣品質不穩定，難于高附加值利用；

⑥煤熱解所產生廢水中的污染物成分復雜，水質變化幅度大，可生化性差，對其治理造成困難；

⑦規模小，難以實現多聯產，綜合能效和經濟效益達不到預期。

通過梳理分析國家對低階煤分質利用的功能定位和任務要求，并結合當前低階煤分質利用存在的瓶頸及未來技術應用的先進性，提出了下一步的研究方向：

①高效熱解關鍵技術研究。

a．按塊煤（5～80mm）、中塊煤（25～50mm）、粒煤（13～25mm）、小粒煤（6～13mm）、粉煤（<6mm）選擇適配爐型分級熱解，優化熱載體、加熱方式、爐內結構、熄焦方式、熱解油氣導出方式等，提升裝置設備建造制造標準和配套設施水平。

b．系統組合攻克粉煤熱解氣液固分離工程難題；優化原料粉煤運輸、干燥技術，以及載體廢氣除塵、脫水、凈化工藝；研制高效耐磨干熄焦換熱設備；提升熱解裝置及其配套設備的現代化和智能化水平；優化原料煤粒級與熱解工藝設備的匹配；提升熱解全系統各環節的環保性能。

c．研究更高油收率的新一代清潔高效熱解工藝技術：研發熱解氣加熱作為活化熱載體增油熱解工藝技術；研發粉煤加壓快速熱解工藝技術；研發粉煤催化加氫熱解工藝技術；研發粉煤熱解-氣化一體化技術。

d．深入系統研究熱解機理，為熱解過程智能化控制提供參數大數據支撐。

②焦油深加工關鍵技術研究。從資源綜合高效利用角度出發，開發煤焦油提取精酚、吡啶、咔唑等精細化產品工藝技術；研發輕質焦油組分制芳烴工藝技術；研發中質焦油組分制高品質航空航天燃料工藝技術；研發重質焦油組分制特種油品工藝技術；開展相關技術的工業化示范的應用推廣。

③半焦綜合利用關鍵技術研究。熱半焦的直接利用將是后續發展的方向，研發熱解-氣化、熱解-燃燒等工藝的物料耦合技術將是提高系統能效并解決半焦儲運難題的有效途徑。此外，研發半焦制備電極材料、吸附劑等碳素材料將是有效提高半焦高附加值化的方法。

④熱解氣高效利用關鍵技術研究。通過熱解技術升級生產穩定的高品質熱解氣，研發從中提取氫氣、甲烷、乙烷、乙炔、丙烷等高附加值產品技術。

⑤多聯產關鍵技術研究。研發大規模熱解為龍頭的分質利用多聯產系統優化技術，如熱解及焦油加工廢水制水焦漿氣化，系統余熱、余壓、余氣發電，半焦氣化制化工品或就地發電等，從而實現綜合投資低、水耗小、排放少、能效高、效益好的預期。

隨著大型粉煤熱解、催化活化熱解、熱解氣化一體化、熱解燃燒一體化等關鍵技術的突破，必將開拓一個規模巨大、產品高端、節能環保、經濟性良好的潔凈燃料新產業。以目前可以預期的技術開發成果的水平展望，若將10億噸低階煤熱解分質，其初級產物中的半焦接入現有的火電產業和煤氣化為龍頭的煤化工產業，其他初級產物中的中低溫熱解焦油和熱解氣進一步加工，可以得到1億噸左右的油品和化工產品以及約400億標準立方米的天然氣，在實現煤炭清潔高效利用并大大提高現有用煤產業的經濟性的同時，將為緩解我國石油和天然氣進口壓力，保障國家能源安全做出巨大的貢獻。