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所长基金重点项目“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”简介(上)
发稿时间:2013-01-15         作者:张海霞 高鸣          来源:循环流化床实验室     【字号:

  随着我国国民经济的快速发展,对能源的需求量将不断提高,而我国富煤贫油少气的能源结构特点决定了煤炭资源将在未来很长一段时期内继续作为能源主体被开发和利用。我国已探明煤炭储量中55%以上为低阶煤,低阶煤是煤化程度低的煤,包括褐煤和次烟煤,其特点是全水分高( 20%50%) 、挥发分高、热稳定性差、发热量低、易风化和自燃、难以运输、储存和销售。而我国低阶煤主要分布在内蒙古东北部和新疆维吾尔自治区地区。在我国西部大开发和能源短缺的背景下,如何经济地开发利用低阶煤、为我国经济发展提供能源保证成为摆在我们面前的关键问题。 

  在我国已探明储量的低阶煤中,蕴藏其中的挥发分相当于1000亿吨的油气资源。但由于低阶煤水含量高,直接燃烧或气化效率低、且现有技术无法充分利用其资源价值,导致了煤炭资源的巨大浪费,并且污染物和碳排放量大。为此,我院依据低阶煤的组成与结构特征,提出了低阶煤清洁高效梯级利用的解决方案,即以高效热解为先导,提取煤中业已存在的油气资源,剩余半焦燃烧发电、或经气化定向转化为液体燃料和化学品,形成了热解-油气提质-半焦燃烧-发电热解-气化-合成热解-气化-费托合成-油品共处理三条技术路线,并以这三条技术路线为主线,设立了战略性科技先导专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”。我所在该专项中,主要承担了将低阶煤热解气化和超临界循环流化床燃烧技术相结合的第一条技术路线的研究工作,作为承担单位承担了项目三“半焦/煤清洁高效燃烧技术示范”。 

  研究所循环流化床燃烧技术经过二十多年的发展,通过承担多个国家科技攻关课题以及国家示范工程建设,取得了一系列重要研究开发和应用成果,成功研发了具有自主知识产权的循环流化床燃烧技术;形成了一支既有坚实的理论基础,又有丰富工程经验的循环流化床技术研究和开发队伍;建设了具有一定规模的循环流化床技术发展的试验基础设施;与社会资源合作建设了一批中试和工业技术示范装置;已形成了突出的技术优势。循环流化床燃烧技术及其拓展技术在诸多领域起着关键作用,是共性和基础性技术,其中,超临界循环流化床锅炉技术是一项具有燃料广泛适应性、可大规模生产的、实用的高效洁净煤发电技术,满足国家对洁净煤发电技术的近期和长期重大需求;循环流化床煤热解气化燃烧技术可集成多种煤炭转化技术,实现煤资源的梯级利用,建立煤高值化综合利用方案。同时,循环流化床燃烧技术也是我所创新2020发展规划总体战略确立的三大突破之一。 

  因此,秉承中科院先导专项以热解为先导的低阶煤资源化清洁高效综合利用的技术路线,同时结合研究所突出的循环流化床技术优势,开展低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设,将有利于形成适合我国资源特征的高能效、低污染、低排放和高值化的低阶煤综合利用技术体系,并推动我国煤电和煤化工行业的技术进步。院战略科技先导项目研究任务中,重点完成了低阶煤的半焦及残碳燃烧单元技术的研究;而低阶煤高值化利用系统中,干燥、热解和气化是关键的单元技术,这些关键单元技术及其系统集成与优化对实现低阶煤热解气化-超临界燃烧发电集成的目标也具有重要意义。为此,研究所设立了所长基金重点项目“低阶煤循环流化床热解气化及燃烧关键技术研究和平台建设”,作为院先导专项项目三半焦/煤清洁高效燃烧技术示范的补充、支撑和延伸。本项目将依托院科技先导任务和企业合作开发计划,充分利用国家、院和企业的资源,开展低阶煤热解气化燃烧关键技术研究开发以及试验平台建设,并完成技术示范。 

  本项目的总体目标是建成低阶煤干燥、热解、气化、半焦/残炭燃烧集成的综合性试验平台并完成相关试验研究,形成可供工程应用的技术方案及工艺包;主要研究内容包括:研究低阶煤的干燥和热解的关键单元技术及二者的耦合技术,建设相应试验平台;研究低阶煤热解与燃烧关键单元技术及二者耦合技术;研究低阶煤气化与残碳燃烧的耦合技术;研究低阶煤热解、气化、燃烧集成技术,在单元试验台基础上完善、补充并形成综合性试验平台。 

  本项目将重点解决的科学问题包括:低阶煤热解过程参数与热解产物品质调控,低阶煤热解、气化、半焦/残炭燃烧多过程中的传递匹配,和低阶煤转化的多单元技术集成与优化;将重点解决的关键技术包括:低阶煤热解单元技术,热解油气中粉尘抑制与分离技术,低阶煤干燥与热解的耦合技术,半焦燃烧与煤热解换热强化及流动控制技术,气化与残炭燃烧的耦合技术,以及低阶煤干燥、热解、气化和残炭燃烧系统集成技术。 

  本项目将采用试验研究为主,理论分析计算为辅的研究方法,从基础性研究、小型试验研究着手,形成技术工艺方案,实施大型实验平台研究和工艺流程验证,并进行系统工艺集成研究、工程化研究和规模化研究,形成可供工程示范系统集成技术,最终完成原煤处理量不低于10万吨/年的工程验证。 

  本项目作为院先导煤专项项目的补充与增强,符合该专项以热解为先导的低阶煤资源化清洁高效综合利用的技术路线,充分结合我所循环流化床的技术优势,其实施将使我所在低阶煤的清洁高效综合利用方面的研发水平登上新的高度。 

    

 
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