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為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，落實《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》，加速綠色低碳技術(shù)升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進技術(shù)成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術(shù)成果目錄》成果，引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息，敬請關(guān)注。
節(jié)能減排與低碳領(lǐng)域
01.技術(shù)名稱
低階煤蓄熱式下行床快速熱解工藝
02.適用范圍
煤炭加工、熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)對揮發(fā)分較高的低階煤(以褐煤和低變質(zhì)煙煤為主)熱解清潔高效轉(zhuǎn)化利用。
03.技術(shù)內(nèi)容
3.1技術(shù)原理
采用核心加熱元件蓄熱式輻射管與下行床相耦合，形成蓄熱式下行床快速熱解反應(yīng)器，爐內(nèi)無轉(zhuǎn)動設(shè)備，系統(tǒng)運行可靠；爐內(nèi)錯落布置的輻射管可實現(xiàn)物料的強混合快速傳熱，在6s～9s內(nèi)實現(xiàn)6mm以下中低階粉煤的快速熱解；爐內(nèi)溫度場在500℃～950℃范圍可靈活調(diào)控，油、氣品質(zhì)高，揮發(fā)分提取率、能源轉(zhuǎn)化效率及系統(tǒng)熱效率高；采用模塊化組合工藝，易于工程放大，單臺熱解爐規(guī)模可達120萬t/a；針對火力發(fā)電，可提高鍋爐效率，降低發(fā)電煤耗。
3.2主要創(chuàng)新點
(1)“低階煤蓄熱式下行床快速熱解工藝”采用蓄熱式燃燒—輻射管加熱技術(shù)，處理6mm以下低階粉煤，解決了傳統(tǒng)外熱式熱解工藝處理規(guī)模小及內(nèi)熱式熱解工藝流程復(fù)雜的難題，同時因沒有轉(zhuǎn)動機械，系統(tǒng)運行可靠性高；煙氣系統(tǒng)與高溫?zé)峤庥蜌庀到y(tǒng)隔離，有利于熱解產(chǎn)品的冷卻及分離回收，熱解氣及熱解焦油品質(zhì)高；蓄熱式輻射管可利用廉價的低熱值燃料氣做燃料，燃燒煙氣的排煙溫度可低至150℃，燃燒系統(tǒng)熱效率大于93%，快速熱解爐熱效率達88%以上；采用模塊化組合工藝，已完成百萬噸級工藝數(shù)據(jù)包，設(shè)計的快速熱解爐整體布置緊湊，占地面積小。
(2)蓄熱式下行床快速熱解爐溫度場在500℃～950℃范圍可調(diào)，煤種適應(yīng)范圍廣，油氣品質(zhì)高，產(chǎn)率可靈活調(diào)整，能量轉(zhuǎn)化效率達82%以上。
04.節(jié)能與溫室氣體減排效果
(1)與傳統(tǒng)的焦化工藝對比：以單系列120萬t/a的內(nèi)蒙古赤峰大板項目為例，快速熱解綜合能耗為90.69kgce/t，低于現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)和獨立焦化企業(yè)或新建/擴建焦炭生產(chǎn)設(shè)備的綜合能耗值。較新建焦炭生產(chǎn)設(shè)備綜合能耗91.5 kgce/t，采用蓄熱式下行床快速熱解工藝，可每年節(jié)約972t標煤，相當(dāng)于減排二氧化碳2390t。
(2)傳統(tǒng)的火力發(fā)電工藝對比：以江西江能神霧萍鄉(xiāng)煤電油多聯(lián)產(chǎn)項目為例進行測算比較，該項目的建設(shè)規(guī)模為2×100萬t快速熱解耦合2×660MW煤粉鍋爐，鍋爐燃料采用45%的熱解半焦+55%萍鄉(xiāng)原煤，鍋爐燃燒混合燃料后鍋爐效率提升了0.75%(粗略計算可降低供電煤耗2.34g，以2016年全國供電煤耗312g/ kW·h估算)，若進一步考慮高溫?zé)岚虢沟娘@熱回收，熱解半焦平均熱送溫度按400℃計算，則可降低供電煤耗2.66g/ kW·h，合計降低供電煤耗5g標煤/kW·h。以年利用5500h算，則每年可節(jié)約標煤34485t標煤，相當(dāng)于減排二氧化碳84795t，碳交易收益為486.81萬元。中低階煤經(jīng)熱解提質(zhì)后，高溫提質(zhì)煤可作為鍋爐清潔燃料替代動力煤直接進鍋爐燃燒，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。
05.技術(shù)示范情況
內(nèi)蒙古巴林右旗煤炭分質(zhì)梯級利用70萬t/a乙二醇項目，位于內(nèi)蒙古赤峰市巴林右旗大板工業(yè)園區(qū)。工程規(guī)模：3×120萬t/a煤炭快速熱解裝置，2×750t/d水焦?jié){氣化裝置，70萬t/a乙二醇裝置，同時建設(shè)4×670t/h循環(huán)流化床鍋爐+3×60MW背壓式汽輪發(fā)電機組動力站，以及項目配套公用工程及輔助設(shè)施、儲運設(shè)施、環(huán)保設(shè)施、生產(chǎn)設(shè)施及廠前區(qū)等。
06.投資估算
以單系列120萬t/a的內(nèi)蒙古赤峰大板項目為例，測算其關(guān)鍵設(shè)備的投資為1.58億元，運行維護費用3.5萬元/年。
07.投資回收期
以單系列120萬t/a的內(nèi)蒙古赤峰大板項目的低階煤蓄熱式下行床快速熱解為例，項目的總投資55956萬元，財務(wù)內(nèi)部收益率稅后為14.37%，項目投資所得稅后凈現(xiàn)值為6188萬元，借款償還期為4.41年(不含建設(shè)期)，靜態(tài)投資回收期為5.83年(不含建設(shè)期)，總投資收益率為12.42%，項目的盈利能力滿足行業(yè)要求，項目具有較好的經(jīng)濟效益。
08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景
當(dāng)前，我國90%以上的低階煤用作發(fā)電、工業(yè)鍋爐和民用燃料直接燃燒，由此引發(fā)一系列嚴重的生態(tài)和環(huán)境污染問題，且浪費了低階煤中蘊藏的油、氣和化學(xué)品資源。粉煤熱解耦合發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)路線，可實現(xiàn)低階煤資源的最大化利用，是實現(xiàn)低階煤分級分質(zhì)清潔高效利用的重要途徑。
原標題：國家綠色低碳先進技術(shù)成果 |(八十四)低階煤蓄熱式下行床快速熱解工藝
