新疆中低階煤煤炭提質利用技術及利用進展

楊恒新

摘 要：新疆地區煤炭資源豐富，以中低階煤炭為主。由于公路、鐵路運輸困難，其開發利用一直受限。通過提質利用技術，能夠大幅提高新疆中低階煤炭資源的開發程度。目前，新疆地區的中低階煤炭提質利用技術以煤制氣為主，其次為煤液化，項目重點分布于低階煤資源豐富的伊犁、準東地區。由于水資源、利用技術的制約，新疆現代煤化工產業還未發展成規模。未來，隨著新疆經濟社會的發展，中低階煤炭資源提質利用將成為新疆煤炭資源的重要利用途徑。

關鍵詞：新疆地區；中低階煤；提質利用

中圖分類號：TQ536 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）11-0166-01

煤炭是我國最主要的能源來源，在一次能源結構中占60%～70%。據第三次全國煤田預測，我國中低階煤資源量占全國煤炭資源總量的70%，而中低階煤的主要分布區域位于我國西北、東北地區，新疆地區、鄂爾多斯盆地成為我國中低階煤的主要分布區域，其合理開發利用對煤炭資源的高效利用意義深遠。

1 新疆中低階煤資源特征

新疆煤炭資源豐富，居全國首位。據統計，全疆預測煤炭資源總量2.19萬億噸，占全國40%，有準噶爾、天山、塔里木等5大含煤區、57個煤田（煤產地、煤礦點），預測資源量超過千億噸的煤田有準東、沙爾湖、伊寧、吐魯番、大南湖等5個煤田。

煤種以中低變質的長焰煤、不粘結煤和弱粘結煤為主，占比達到81%，其次為中變質的氣煤、肥煤和焦煤。低變質的褐煤和高變質煙煤、無煙煤局部分布。

2 中低階煤提質利用技術

中低階煤的結構特點決定了其揮發分高、活性強，燃燒轉化效率低。中低階煤的化學結構中側鏈多，氫、氧高，易自燃、熱值低，通過分級轉化利用，可獲得高附加值的油、氣，實現煤炭資源的梯級利用[1]。

2.1 熱解技術

熱解，是指煤在隔絕空氣或在惰性氣體條件下持續加熱所發生的一系列物理、化學反應。熱解過程中，煤會發生交聯鍵斷裂、產物重組和二次反應，得到煤氣、焦油及半焦等產物。焦油中含有苯、萘、蒽及多種稠環芳香烴類化合物。與直接燃燒相比，熱解實現了煤中不同成分的梯級轉化，是一種資源高效綜合利用方法，具有減少燃煤造成的環境污染，并可創造顯著的經濟社會效益。

目前，熱解利用技術工藝常用的有：德國L-R低溫熱解工藝、美國TOSCOAL熱解工藝、Garrett熱解工藝、大連褐煤固體熱載體熱解工藝、浙江大學多聯產技術[2]。

2.2 煤炭液化技術

煤炭液化，指煤直接催化加氫液化。德國是首個將煤炭直接液化工藝用于工業化生產的國家，最初工藝是1913年發明的伯吉烏斯法。之后發展出不同類型的煤炭直接液化工藝，其化學反應原理基本相似，均為在高溫、高壓條件下使水煤漿在催化劑作用下發生熱解、加氫，最終成為穩定的液體。

2.3 煤炭氣化技術

煤炭氣化，是在一定溫度、壓力條件下，采用空氣、氧氣或水蒸氣等氣化劑對煤炭粉末進行熱解，使其轉化為CO、CH4和H2等可燃氣體。根據低階煤的O/C比、含水、揮發分高、熱值低的特征，現有的塊煤/型煤/碎煤移動床氣化、碎煤/粉煤流化床氣化、粉煤移動床氣化技術均可采用低階煤煤作為原料，氣化后獲得多種可燃氣體的合成氣，再生產出甲醇、聚乙烯、尿素、聚丙烯等產品[3]。

2.4 加氫熱解技術

加氫熱解技術，是熱解技術的升級產物，旨在將低階煤加氫熱解與高溫費托合成有機結合，通過多聯產來提高煤炭轉化的能量利用率。首先，低階煤部分加氫，轉化其富氫揮發分得到輕質油品，加氫熱解后的半焦經氣化制備高濃度CO2、甲烷的合成氣；合成氣進入體系循環利用。日本開發了處理粉煤的加氫快速熱解技術，并于2008年完成了小規模試驗。

2.5 成型提質技術

成型提質技術，以黏結劑為輔料，經高壓、剪切等物理作用，從成分上改變化學組分，得到高熱值的塊煤[4]。最常用的無黏結劑成型采用脫水熱壓提質（HPU）技術，具有代表性的神華寶日希勒褐煤提質項目于2009年末試驗成功，型煤水分低至8%以下，發熱量提高40%[5]。

2.6 干燥脫水技術

脫水提質是為了解決長途運輸問題，并提高低階煤的經濟價值。低階煤脫水技術分為機械脫水、蒸發脫水和非蒸發脫水。由于利用離心分離器、震動濾網、旋風器等常規機械脫水能力和效率很難達到脫水要求，因此，蒸發脫水和非蒸發脫水成為可行途徑。低階煤提質干燥技術可將褐煤發熱量提高30%。

蒸發脫水一般有直接加熱法、間接脫水法。直接加熱以流化床干燥技術為代表，間接脫水以蒸汽筒式干燥技術為代表，均以水蒸汽、燃燒煙氣為加熱介質，水蒸汽干燥杜絕了燃燒和爆炸危險，同時熱效率高、無粉塵排放，但燃燒煙氣為火電廠廢熱利用，經濟性更好。

非蒸發脫水法以高溫高壓蒸汽干燥技術為代表。蒸汽與低階煤接觸，部分礦物質溶于水中排出，降低了灰分，水分以液態形式脫出，無需消耗蒸發潛熱，提高了熱效率。

3 新疆中低階煤提質利用進展

據統計，“十二五”期間，新疆中低階煤深加工項目達到36個，其中以煤制氣占絕大多數，達20個；煤炭液化制甲醇、醇氨、乙二醇等項目達到12個；其余為煤基多聯產項目，因此，煤制氣、煤液化技術成為當前新疆中低階煤提質利用的重點途徑。

3.1 煤制氣技術領域

新疆慶華55億立方米/年煤制天然氣項目于2013年8月20日，在新疆伊寧縣舉行了煤制氣一期工程竣工投產儀式，新疆產出第一方煤制天然氣進入西氣東輸管道。

2013年，國家發改委批準了新疆準東煤制氣示范項目開展前期工作，標志著全國最大的煤制氣項目獲得國家核準，正式進入全面實施階段。該項目總投資1830億元，規模為年產煤制氣300億立方米，配套中石化“新粵浙”管道輸送至東南經濟發達地區。該項目包括5個氣源點：五彩灣年產120億立方米煤制氣工程、大井年產40億立方米煤制氣工程、西黑山年產60立方米煤制氣工程、喀木斯特年產40億立方米煤制氣工程、和豐年產40億立方米煤制氣工程。

與此同時，湖北宜化40萬噸合成氨、60萬噸尿素等煤制氣、煤制化肥項目也在準東開展并建成投產。

3.2 煤液化技術領域

新疆廣匯新能源年產120萬噸甲醇/80萬噸二甲醚項目已建成投產。

新疆哈密低階煤提質清潔高效綜合利用項目，由新疆北大青鳥哈密煤化工投資建設，總處理原煤405萬噸、50萬噸煤焦油加氫精制裝置、81000立方米每小時煤氣轉化制氫裝置、23萬噸乙二醇裝置及輔助生產設施。

4 新疆中低階煤資源利用前景

中低階煤的利用方式主要有燃燒、氣化、熱解和直接液化四種方式，以熱解提質利用、煤制氣、煤液化為主要技術方向。國家制定的《煤炭深加工示范項目規劃》，明確將新疆準東、伊犁作為全國唯一的兩個煤炭深加工綜合示范區，構建以煤炭深加工提質利用為核心的循環經濟產業鏈。由于新疆地區水資源短缺、生態環境脆弱，中低階煤炭的提質利用項目一直受到局限，目前主要采用煤制氣技術途徑[6]。未來，隨著新疆經濟社會發展的需要，依托優質中低階煤炭資源，以伊犁、準東煤炭基地為重點，大力發展現代煤化工，拓寬產業鏈，將建成大規模的現代煤化工產業集群。

參考文獻

[1]韓永濱，劉桂菊，趙慧斌.低階煤的結構特點與熱解技術發展概述[J].中國科學院院刊，2013，28（6）：772-774.

[2]王向輝，門卓武，許明，等.低階煤粉煤熱解提質技術研究現狀及發展建議[J].潔凈煤技術，2014，20（6）：36-40.

[3]蘇天雄. 淺談我國低階煤資源分布及其利用途徑[J].廣東化工，2012，39（6）：133.

[4]趙鵬，李文博，梁江朋，等.低階煤提質技術現狀及發展建議[J].潔凈煤技術，2015，21（1）：37-40.

[5]王紀華，馬艷梅，趙宏宇等寶日希勒褐煤的熱壓提質試驗研究[J].潔凈煤技術，2012，18（3）：33-36.

[6]裘品姬.新疆煤炭行業“十三五”發展的思考與建議[J].煤炭經濟研，2015，35（1）：14-17.