煤矸石规模化综合利用整体解决方案研究

基于我国煤矸石的来源、性质和危害,研究分析了煤矸石综合利用现状及存在的问题,着重对煤矸石规模化综合利用整体解决方案进行探究,并结合煤炭资源禀赋,提出“源头减量-资源利用-无害处置”的煤矸石规模化综合利用方案,对煤矸石进行分类、分质梯级利用,以期实现煤矸石无害化、规模化、高值化利用,该方案适用于我国西部地区等大型煤炭基地。结合社会效益、生态环境效益和经济效益对煤矸石规模化综合利用进行评估与分析,为煤炭行业可持续发展和资源循环利用提供借鉴。

华丰煤矿矸石理化特征分析及分级分质利用

为实现煤矸石的高附加值化利用与大宗化利用的统一,通过采集华丰煤矿的不同类别煤矸石,利用XRD、XRF、SEM-EDS及工业分析法进行煤矸石理化特征及资源化利用进行研究,结果表明:华丰煤矸石的水分较低,洗矸的挥发分和热值均比其余矸石矸高,热值达3575 kJ/kg;洗矸、存矸和红矸的矿物组成以石英、黏土矿物为主,大矸的方解石含量占比高,存矸的矿物组成最复杂;洗矸和大矸呈层状和块状结构,存矸和红矸呈土状结构,化学成分主要以SiO_(2)、Al_(2)O_(3)及Fe_(2)O_(3)为主,酸碱比为3.9~6.1,Se和Ga在煤矸石中高度富集;通过三级破碎筛分,粗煤、石和“土”的产率分别为9.65%、65.64%和24.70%,分离出精煤1.75%、机制砂65.64%、高岭土15.59%和尾渣17.02%,实现煤矸石的分级分质全组分资源化利用。

以煤热解为龙头的煤分质利用技术:回顾与展望

发展煤炭清洁高效利用技术对保障国家能源安全、支撑国民经济发展以及实现双碳目标具有重要意义。以煤热解为龙头的煤分质利用技术具有能源转化效率高、碳排放低、水耗低等优点,已成为最具前景的煤炭清洁高效转化利用的技术路线和工业实践方向。系统回顾了国内外煤中低温热解技术的发展历史,从20世纪初至中叶的初期工业化和20世纪60年代—90年代末的深入研究2个阶段,分别介绍了国外煤热解技术的发展历程和应用情况;全面介绍了2000年后,我国在移动床、回转窑、流化床、带式炉、旋转炉和气流床热解工艺方面自主研发的典型技术和工业化进展。煤分质清洁高效转化多联产技术经过十多年的发展,已经形成了煤分质清洁高效转化多联产技术的开发系统,同时基于陕北资源特点建立了煤—油—电—化多联产和煤—盐—油—化多联产模式。着重介绍了陕西煤业化工集团在煤分质利用领域的基础研究、技术探索和工业实践。最后,从粉煤热解的应用基础研究、焦油分质利用技术的发展方向和系统耦合集成技术的开发3个方面对以煤热解为龙头的煤分质利用技术的未来发展进行了展望。建立产品形态更丰富、能耗更低、项目经济性和综合资源利用率更高,低碳环保,多技术集成与耦合的煤分质利用技术是重要的发展方向。

煤炭的微波干馏技术研究进展

将煤炭加工转化成洁净、高效的二次能源以替代石化产品,对于缓解石油供需矛盾、实现煤炭清洁利用、保障国家能源安全具有重要的战略意义。本文概述了微波加热的机理、特点与优势以及国内外微波加热煤干馏技术的研究进展,提出了煤分级加工及清洁化利用技术研发思路,指出与常规的煤干馏技术相比,微波干馏煤焦油的性质更好,更适合于加工生产化工产品和汽油、柴油产品。所产煤气纯度高,富含甲烷、氢等高价值组分,利于综合利用。该技术易与现有电厂、钢厂等用煤大户企业结合,形成煤分级加工及清洁利用组合体,有利于资源的高效利用。与现有石油加工企业组合,更能优化产品的加工利用方案。

部分烟气信息下的锅炉煤质分析模型

锅炉排烟中蕴含大量的燃烧信息,对于烟气的完全分析能够得到大量有价值的燃烧数据,如燃煤组成成分等。但工业生产中,锅炉的排烟分析一般只针对硫化物、氮化物等能形成酸雨的危险气体,而二氧化碳的排放往往得不到有效的监测。同时对于中储式锅炉,入炉煤粉由于来自煤粉仓,其含湿量不易实现在线测量。文中构造一个不依靠烟气二氧化碳含量信号(燃煤水分信号,在中储式锅炉中可以迭代替换掉,而在直吹式锅炉中可以通过磨煤机的状态分析得到)的煤质实时分析模型以实现对锅炉入炉煤粉的收到基成分监测。通过数据分析证明了模型精度符合工业应用的要求。

神府南部矿区低阶煤化学组成与工艺性质:特征、关系与实践

煤炭分质利用是契合其高效、清洁与绿色发展趋势的必然途径,而了解煤的基本化学组成与关键工艺性质是实现煤炭资源分级分质利用的基础。陕西神府南部矿区煤炭储量丰富,是西部重要的低阶煤生产基地,但长期以来未能完全实现煤的最佳分质利用,制约着优质煤炭资源价值优势的充分发挥以及经济与社会效益的进一步提升。以此为背景,以神府南部矿区主要生产矿井低阶煤样品为研究对象,开展煤的化学组成与工艺性质测试,化学组成包括工业组分、主量元素、全硫与形态硫、有害元素P及煤灰成分等,工艺性质包括发热量、低温干馏、热稳定性与煤灰熔融性等方面。基于数量化分析方法揭示煤的化学组成与工艺性质特征及其内在关系,构建基于化学组成的工艺性质预测数学模型,为煤炭分级分质利用提供基础依据。结果显示:①研究区低阶煤资源以特低灰、特低硫、特低磷、高-特高发热量、富油、高热稳定性、弱-无黏结性为特点,品质优良,具有显著的分质利用优势,尤其广泛分布的富油煤应予以高度重视;②煤的工艺性质与化学组成之间存在密切成因联系,发热量与固定碳含量呈正相关,低温干馏焦油产率与挥发分产率、氢元素含量呈正相关,水分含量决定低温干馏总水分产率,且在特定煤类条件下,灰分产率是控制煤诸多工艺性质的关键因素,包括发热量、黏结性、焦油产率等,均呈负相关性;③基于逐步回归分析与显著性检验,建立了基于化学组成预测煤关键工艺性质的数学模型,并以张家峁矿为例,利用所建模型预测低温干馏焦油产率和富油煤分布,预测结果与实测数据相符,验证了模型的可靠性。建立的预测模型为利用早期地质勘查资料评价煤的关键工艺性质,尤其富油煤分布提供了可行途径。研究成果对丰富陆相盆地低阶煤物质组成与化学性质基础认识,刻画其内在关联属性与量化模型具有重要参考价值,可为神府南部矿区以及其他类似地区优质煤炭资源(富油煤)的科学评价与最佳利用提供参考依据。

陕北低变质煤分质综合利用前景展望

系统论述了煤炭分质利用技术的有关问题,以分质利用技术科学理念的提出及工艺路线分析为基础,结合我国陕北地区丰富的低变质煤炭和盐等资源优势,提出了煤炭分质利用-新型盐化工利用模式、煤炭分质利用-煤基替代石化产品模式和煤炭分质利用-煤制天然气利用模式三种以煤炭分质利用技术为核心的陕北资源综合高效利用技术,并对其进行了技术及效益分析,对于指导我国低变质煤炭利用具有重要意义.

电站主流煤粉锅炉飞灰含碳量升高对供电煤耗的影响计算与分析

用简化方法计算了亚临界、超临界、超超临界凝汽式火电机组的煤粉锅炉飞灰含碳量对电厂供电煤耗的影响，并对计算结果进行分析讨论。计算结果表明：当飞灰含碳量提高1％时，电厂的供电煤耗提高约0．8～2．09g/kwh。煤的发热量越低，供电煤耗的增加幅度越大。，锅炉的压力等级越低，供电煤耗的提高幅度越大。

中国商品动力煤质量评价研究

为了实现动力煤的高效利用,减少环境污染,增强国内动力煤的市场竞争力,分析了影响动力煤质量的指标,将其分为安全、经济、效率、环境四类指标,建立了动力煤质量评价体系;选取17个重点煤炭企业动力煤质量及销售数据,对各动力煤种进行质量评价,将其分成三个等级。结果显示,优质动力煤主要来自华北、华东、西北地区;亚优质动力煤主要来自华北、西北地区。依据煤质评价的结果,对动力煤开采、销售及利用提出了建议。

煤炭分质转化理念与路线的形成和发展

简述了煤炭分质转化利用的广义定义和狭义定义,分析了资源稀缺性因素、生存环境、经济与技术发展在煤炭分质转化理念形成过程中的促进作用,对陕煤化集团和能源化工工作者在此过程中的贡献作了总结。介绍了几种具有代表性的煤炭分质转化利用多联产路线,并展望了其发展趋势。

煤炭分质转化利用的节能减排分析

煤炭分质转化是一种先进的煤炭转化利用的创新模式,简述了煤炭分质转化利用实现节能减排的途径,从资源利用效率、转化路线选择、工艺优化等方面对煤炭分质利用工艺路线的节能减排效果进行了分析。

燃煤锅炉烟气脱硫资源化利用工业示范研究

对利用低品位软锰矿浆脱除燃煤锅炉烟气中SO2的技术进行了中试研究,考察了软锰矿粒径、矿浆中硫酸浓度、液固质量比、反应温度、反应时间、矿浆流量等因素对烟气脱硫和锰浸出效果的影响,建立了3000 m3/h燃煤锅炉烟气脱硫资源化利用的工业示范工程。结果表明,燃煤锅炉烟气脱硫资源化利用的适宜工艺条件为:软锰矿粒径为0.125 mm,矿浆中硫酸浓度为20 g/L,液固质量比为5∶1,反应温度为80℃,反应时间为7 h,矿浆流量为50 m3/h。在适宜的工艺条件下,锰浸出率为91.5%,烟气脱硫率为90.2%,烟气中SO2浓度由1900 g/m3降低至130 g/m3以下。利用净化除杂、高温氧化处理后的硫酸锰溶液可制备高性能的电解二氧化锰,该电解二氧化锰的质量优于普通电解二氧化锰。

高灰熔点烟煤的分质利用技术研究

以河南平顶山矿区拥有气煤、肥煤、焦煤到无烟煤的多煤种为例,通过对不同煤层煤样的分析,发现主炼焦煤灰分低、结焦性好,非炼焦煤种硫分高、灰熔融性高,提出了优先生产炼焦精煤用于焦化工业,扩大中国炼焦煤资源;高硫和高灰分烟煤采用水冷壁气流床气化生产合成气;中煤、煤泥、矸石以及劣质煤,用于循环流化床燃烧发电;粉煤灰用来生产建材的煤炭分质利用路线,为煤炭清洁高效利用提供实施案例。

粉煤加压热解-气化一体化技术(CCSI)的研究开发及工业化试验

针对煤炭分质利用技术研发过程中的突出问题,延长石油碳氢研究中心研发了具有自主知识产权的粉煤加压热解-气化一体化技术(CCSI)。阐述了CCSI技术的研发历程,介绍了CCSI技术的反应原理、技术难点、工艺流程及特点,简述了CCSI工业化装置的工艺研究、现场标定以及技术鉴定情况,讨论了基于CCSI技术的油、电跨界耦合新模式以及新型煤制油的产业模式。CCSI技术72 h现场标定和技术鉴定结果显示:在以空气为气化剂的条件下,能源转化效率82.75%,煤焦油产率17.12%,粗合成气有效气体积分数35.10%,煤气热值5 013.56 k J/m^3。

陕西煤业化工集团煤化工产业高质量发展研究

“双碳”目标下,我国煤化工产业面临巨大挑战。介绍了陕西煤业化工集团及其煤化工产业的发展概况,阐述了煤化工产业面临的主要挑战与发展方向,提出低阶煤分质利用的科学理念,并介绍了该集团在低阶煤分质清洁高效利用领域的实践探索;立足集团煤化工板块最核心的低阶煤清洁高效利用领域,阐释了相关发展思路和重点任务。认为首先要坚持创新引领,加快成熟技术的转型升级,大力推动榆林地区煤炭转化利用产业转型升级;其次要全力推进示范工程建设,努力打造煤化工高端化、多元化、低碳化发展样板工程;第三要开展粉煤热解与电站锅炉耦合工业化示范,推动低阶煤燃烧前先提油气的高效利用方式;第四要加强与新能源耦合发展,构建完整的低阶煤分质清洁高效转化技术开发和产业发展体系;第五要推动建设国家级富油煤分质清洁高效转化基地。

巴里坤纸房矿区西山窑组B4煤层清洁利用研究

通过对巴里坤纸房矿区主采煤层煤质特征进行对比分析,并参照煤炭清洁利用潜势评价体系和煤质评价体系研究后,对B4煤层的洁净等级进行了划分。研究结果表明,西山窑组B4煤层洁净等级为Ⅲ级较好洁净煤,适宜作为动力煤、炼焦配煤、兰炭以及气化液化用煤,对该矿区煤炭资源的清洁利用具有一定的指导意义。

陕煤集团低阶煤分质利用绿色低碳发展研究

低阶煤是煤炭清洁高效利用的一条重要路径。介绍了陕煤集团在低阶煤分质利用方面所取得的关键核心技术成果,重点阐述了陕煤集团新型直立炉热解技术、小粒煤热解工艺、粉煤热解工艺、煤焦油制芳烃及特种油品制备技术、半焦利用技术、热解煤气利用技术等关键技术及其应用进展:新型直立炉热解技术实现了粉煤、小粒煤、块煤的综合热解提质,热解效率大幅提升;自主研发的低阶粉煤气固热载体双循环快速热解技术(SM SP)使粉煤与热载体能充分混合接触并快速反应实现煤的热解;自主研发的煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油技术(FTH),解决了低温煤焦油沥青难以加氢转化的世界性难题,为煤焦油全馏分加氢产业化打下了坚实的基础。最后,提出陕煤集团低阶煤分质清洁高效利用中长期发展目标。

高压多级流化床热解-加氢-气化一体化技术及核心设备一体化炉探讨

简述了高压多级流化床热解-加氢-气化一体化工艺技术HYGAS的研发背景、历程及理论依据,介绍了该技术的工艺及核心设备一体化炉运转流程,共分四部分:干燥热解段、低温加氢裂解段,高温加氢裂解段、纯氧气化段,探讨了该技术的特点及在我国推广该技术的前景。

高硫煤制甲醇净化废气回收利用制取食品级液体CO_2

高硫煤制甲醇净化废气回收利用装置,采用国内先进技术高效回收净化废气中二氧化碳,制取食品级液体CO2,对装置开车过程中发现的问题及时分析优化整改。该装置建设运行,实现了CO2节能减排,符合煤化工产业绿色、低碳可持续发展思路。

吉郎德矿稀缺煤炭资源的开发利用研究

为提高吉郎德矿煤炭产品的经济附加值,拓宽产品结构,延伸产业链,归纳总结了目前煤制活性炭、生产冶炼用原料煤、加工超纯煤等产品路线的现状,结合工业分析、灰成分分析结果,提出了吉郎德矿特低灰、特低硫煤生产优质活性炭的利用方案,提高产品市场竞争力,以加快资源型企业向先进材料行业转型升级。