煤热解拔头技术报告人：李松庚
能源转化课题组
中国科学院过程工程研究所
2011褐煤利用技术研讨会（上海）
煤炭资源结构分布
55.2% (＞5662亿吨)
煤化程度低, 挥发分高、水含量高、燃烧/气化效率低
褐煤
12.7%
次烟煤
42.5%
烟煤
33.1%
无烟煤
11.7%
如何清洁、高效利用？
煤炭资源的结构特征
烟煤/褐煤
挥发分(20-30%)：油、气
半焦(70-80%)：无定型碳与灰
2008年23亿吨中高挥发分煤，含潜在油气4-6亿吨，其中20%煤热解制油气0.8-1.2亿吨，相当于我国原油产量的一半
煤利用现状：单一转化、燃烧为主
煤
煤气化
天然气合成油
燃烧
二甲醚合成气
直接液化
加氢/精制
燃油
电力/蒸汽
甲醇
乙烯/丙烯
IGCC 联产
甲醇/电力>80%
~3%
中高挥发分煤炭未充分利用，效率低、排放高
煤分级高效综合利用思路
热解
油、气
（20-30％）
半焦
(70-80%)
燃烧
气化
合成油化
学品
先进发电
煤
以热解为先导的煤分级高效综合利用
多联产
实施方案:循环流化床热解/燃烧(气化)耦合
CFB 燃烧(气化)热灰
热
解
热灰
煤半焦
/灰
空气油/气
下行床流化床移动床
•新型反应器实现快速固固混合
•快速固固混合控制自由基生成(可控断裂)•集成快速分离、快速冷却阻断重聚
高油气产率快速热解及
燃烧耦合联产技术
下行床固体热载体油气热电技术
技术特点：快速混合/快速分离/快速冷却
15
510
焦油产率（%）
总焦油量
轻质焦油量
焦化
快速热解
气体产
品
下行床热解器
提升管燃烧器
煤
弧面椎体内置高温过滤气固分离装置
多级折流板固固混合快速热解
分级喷射快速冷凝
70%
10%
10%
10%
半焦焦油煤气水
质量分布能量分布
70%
20%
10%
半焦焦油煤气
产品质量和能量分布
450500550600650700750800850900
20
406080100
Y i e l d s (d r y c o a l w t .%)
Pyrolysis Temperature (o C)
Gas
Liquid
Char
650o C 左右液体产
率最高
温度对热解产物分布的影响
450
500550600650700750
800850900
0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.0Y i e l d s (d r y w t .%)
Pyrolysis Temperature(o
C)
酚类 脂肪族芳香族
极性组分
温度对热解油组分的影响
氢气18%
甲烷33%
一氧化碳11%
二氧化碳26%
乙烷5%
乙烯2%其他5%
氢气甲烷
一氧化碳二氧化碳乙烷乙烯其他
热解气的组分分布
20～30MJ/M 3，可用于燃气、制合成气或制氢
半焦燃烧特性
0.0
0.10.2
0.30.40.50.6
0.00.20.40.60.8
1.0可燃质整体转化率X k r z
反应时间（s）
DT
DT80550 DT80650 DT80750 DT80850 YQ 8750C
半焦燃烧活性大大高于无烟煤
75吨循环流化床锅炉
额定蒸发量：75吨/时
额定蒸汽压力：3.82Mpa
额定蒸汽温度：450℃
排烟温度：150℃
设计燃料：23MJ/kg
热效率：85%
燃料消耗量：10吨/时
燃料的颗粒度要求：≤13mm
锅炉主要技术参数
热解系统主要参数
最大热解煤量：5吨/时
热解温度：650℃
循环灰温度：800℃
最大循环灰量：45吨/时万吨级/年煤拔头工业试验
现场照片
热解焦油
焦油槽照片热解焦油取样
10t/d 煤热解中试平台
10t/d级煤热解中试装置
100kg/h流化床热解-气化技术
布袋除尘器
E-2
E-1
2
换热器
1
冷凝器
中试技术平台外观
万吨级移动床热解拔头技术中试
200
400
600
800
1000
1200
0100
200300
400500600
7008009001000T 1T 2 T 3 T 4T 5T 6
T e m p e r a t u r e
/o
c T im e /m in
建立与75t/h CFB锅炉匹配的煤处理量
5t/h的移动床干馏炉
以府谷煤为原料，实现中试装置稳定运行，CFB锅炉正常发电，600℃时热解气产率8%，焦油产率约6%.
采用半焦滤料，焦油含尘量达3-4%.
山西煤化所
万吨级流化床热解拔头技术中试
煤热解联产焦油与半焦
连续48小时运行10t/h固体热载体粉煤快速热解制油及半焦工业中试工程
热解气收率8%，4000
kcal/Nm 3，半焦热值约7000
kcal/kg
轻质油品质高、但总体上热解油中含尘量较高
工程热物理所
系统基本参数
煤种：神木煤
煤处理量：10t/h
热解炉温度：600 C
气化炉温度：850 C
加入空气炉空气温度：常温
设计油产率：714kg/h
设计半焦产率：5600kg/h
工业中试装置运行温度图
100
200300400500600
70080090010009:36
13:12
16:48
20:24
0:00
3:36
7:12
10:48
14:24
18:00
21:36
1:12
4:48
8:24
12:00
温度(℃)
气化炉底部温度气化炉中部温度气化炉顶部温度上返料器温度
1区
2区
启动过程
100
200
300400500
600
7008009009:36
13:12
16:48
20:24
0:00
3:36
7:12
10:48
14:24
18:00
21:36
1:12
4:48
8:24
12:00
温度(℃)
时间(h:m)
热解炉顶部温度热解炉中部温度热解炉底部温度下返料器温度
启动过程
1区
2区。