新疆中低阶煤煤炭提质利用技术及利用进展

杨恒新

摘 要：新疆地区煤炭资源丰富，以中低阶煤炭为主。由于公路、铁路运输困难，其开发利用一直受限。通过提质利用技术，能够大幅提高新疆中低阶煤炭资源的开发程度。目前，新疆地区的中低阶煤炭提质利用技术以煤制气为主，其次为煤液化，项目重点分布于低阶煤资源丰富的伊犁、准东地区。由于水资源、利用技术的制约，新疆现代煤化工产业还未发展成规模。未来，随着新疆经济社会的发展，中低阶煤炭资源提质利用将成为新疆煤炭资源的重要利用途径。

关键词：新疆地区；中低阶煤；提质利用

中图分类号：TQ536 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）11-0166-01

煤炭是我国最主要的能源来源，在一次能源结构中占60%～70%。据第三次全国煤田预测，我国中低阶煤资源量占全国煤炭资源总量的70%，而中低阶煤的主要分布区域位于我國西北、东北地区，新疆地区、鄂尔多斯盆地成为我国中低阶煤的主要分布区域，其合理开发利用对煤炭资源的高效利用意义深远。

1 新疆中低阶煤资源特征

新疆煤炭资源丰富，居全国首位。据统计，全疆预测煤炭资源总量2.19万亿吨，占全国40%，有准噶尔、天山、塔里木等5大含煤区、57个煤田（煤产地、煤矿点），预测资源量超过千亿吨的煤田有准东、沙尔湖、伊宁、吐鲁番、大南湖等5个煤田。

煤种以中低变质的长焰煤、不粘结煤和弱粘结煤为主，占比达到81%，其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤。低变质的褐煤和高变质烟煤、无烟煤局部分布。

2 中低阶煤提质利用技术

中低阶煤的结构特点决定了其挥发分高、活性强，燃烧转化效率低。中低阶煤的化学结构中侧链多，氢、氧高，易自燃、热值低，通过分级转化利用，可获得高附加值的油、气，实现煤炭资源的梯级利用[1]。

2.1 热解技术

热解，是指煤在隔绝空气或在惰性气体条件下持续加热所发生的一系列物理、化学反应。热解过程中，煤会发生交联键断裂、产物重组和二次反应，得到煤气、焦油及半焦等产物。焦油中含有苯、萘、蒽及多种稠环芳香烃类化合物。与直接燃烧相比，热解实现了煤中不同成分的梯级转化，是一种资源高效综合利用方法，具有减少燃煤造成的环境污染，并可创造显著的经济社会效益。

目前，热解利用技术工艺常用的有：德国L-R低温热解工艺、美国TOSCOAL热解工艺、Garrett热解工艺、大连褐煤固体热载体热解工艺、浙江大学多联产技术[2]。

2.2 煤炭液化技术

煤炭液化，指煤直接催化加氢液化。德国是首个将煤炭直接液化工艺用于工业化生产的国家，最初工艺是1913年发明的伯吉乌斯法。之后发展出不同类型的煤炭直接液化工艺，其化学反应原理基本相似，均为在高温、高压条件下使水煤浆在催化剂作用下发生热解、加氢，最终成为稳定的液体。

2.3 煤炭气化技术

煤炭气化，是在一定温度、压力条件下，采用空气、氧气或水蒸气等气化剂对煤炭粉末进行热解，使其转化为CO、CH4和H2等可燃气体。根据低阶煤的O/C比、含水、挥发分高、热值低的特征，现有的块煤/型煤/碎煤移动床气化、碎煤/粉煤流化床气化、粉煤移动床气化技术均可采用低阶煤煤作为原料，气化后获得多种可燃气体的合成气，再生产出甲醇、聚乙烯、尿素、聚丙烯等产品[3]。

2.4 加氢热解技术

加氢热解技术，是热解技术的升级产物，旨在将低阶煤加氢热解与高温费托合成有机结合，通过多联产来提高煤炭转化的能量利用率。首先，低阶煤部分加氢，转化其富氢挥发分得到轻质油品，加氢热解后的半焦经气化制备高浓度CO2、甲烷的合成气；合成气进入体系循环利用。日本开发了处理粉煤的加氢快速热解技术，并于2008年完成了小规模试验。

2.5 成型提质技术

成型提质技术，以黏结剂为辅料，经高压、剪切等物理作用，从成分上改变化学组分，得到高热值的块煤[4]。最常用的无黏结剂成型采用脱水热压提质（HPU）技术，具有代表性的神华宝日希勒褐煤提质项目于2009年末试验成功，型煤水分低至8%以下，发热量提高40%[5]。

2.6 干燥脱水技术

脱水提质是为了解决长途运输问题，并提高低阶煤的经济价值。低阶煤脱水技术分为机械脱水、蒸发脱水和非蒸发脱水。由于利用离心分离器、震动滤网、旋风器等常规机械脱水能力和效率很难达到脱水要求，因此，蒸发脱水和非蒸发脱水成为可行途径。低阶煤提质干燥技术可将褐煤发热量提高30%。

蒸发脱水一般有直接加热法、间接脱水法。直接加热以流化床干燥技术为代表，间接脱水以蒸汽筒式干燥技术为代表，均以水蒸汽、燃烧烟气为加热介质，水蒸汽干燥杜绝了燃烧和爆炸危险，同时热效率高、无粉尘排放，但燃烧烟气为火电厂废热利用，经济性更好。

非蒸发脱水法以高温高压蒸汽干燥技术为代表。蒸汽与低阶煤接触，部分矿物质溶于水中排出，降低了灰分，水分以液态形式脱出，无需消耗蒸发潜热，提高了热效率。

3 新疆中低阶煤提质利用进展

据统计，“十二五”期间，新疆中低阶煤深加工项目达到36个，其中以煤制气占绝大多数，达20个；煤炭液化制甲醇、醇氨、乙二醇等项目达到12个；其余为煤基多联产项目，因此，煤制气、煤液化技术成为当前新疆中低阶煤提质利用的重点途径。

3.1 煤制气技术领域

新疆庆华55亿立方米/年煤制天然气项目于2013年8月20日，在新疆伊宁县举行了煤制气一期工程竣工投产仪式，新疆产出第一方煤制天然气进入西气东输管道。

2013年，国家发改委批准了新疆准东煤制气示范项目开展前期工作，标志着全国最大的煤制气项目获得国家核准，正式进入全面实施阶段。该项目总投资1830亿元，规模为年产煤制气300亿立方米，配套中石化“新粤浙”管道输送至东南经济发达地区。该项目包括5个气源点：五彩湾年产120亿立方米煤制气工程、大井年产40亿立方米煤制气工程、西黑山年产60立方米煤制气工程、喀木斯特年产40亿立方米煤制气工程、和丰年产40亿立方米煤制气工程。

与此同时，湖北宜化40万吨合成氨、60万吨尿素等煤制气、煤制化肥项目也在准东开展并建成投产。

3.2 煤液化技术领域

新疆广汇新能源年产120万吨甲醇/80万吨二甲醚项目已建成投产。

新疆哈密低阶煤提质清洁高效综合利用项目，由新疆北大青鸟哈密煤化工投资建设，总处理原煤405万吨、50万吨煤焦油加氢精制装置、81000立方米每小时煤气转化制氢装置、23万吨乙二醇装置及辅助生产设施。

4 新疆中低阶煤资源利用前景

中低阶煤的利用方式主要有燃烧、气化、热解和直接液化四种方式，以热解提质利用、煤制气、煤液化为主要技术方向。国家制定的《煤炭深加工示范项目规划》，明确将新疆准东、伊犁作为全国唯一的两个煤炭深加工综合示范区，构建以煤炭深加工提质利用为核心的循环经济产业链。由于新疆地区水资源短缺、生态环境脆弱，中低阶煤炭的提质利用项目一直受到局限，目前主要采用煤制气技术途径[6]。未来，随着新疆经济社会发展的需要，依托优质中低阶煤炭资源，以伊犁、准东煤炭基地为重点，大力发展现代煤化工，拓宽产业链，将建成大规模的现代煤化工产业集群。

参考文献

[1]韩永滨，刘桂菊，赵慧斌.低阶煤的结构特点与热解技术发展概述[J].中国科学院院刊，2013，28（6）：772-774.

[2]王向辉，门卓武，许明，等.低阶煤粉煤热解提质技术研究现状及发展建议[J].洁净煤技术，2014，20（6）：36-40.

[3]苏天雄. 浅谈我国低阶煤资源分布及其利用途径[J].广东化工，2012，39（6）：133.

[4]赵鹏，李文博，梁江朋，等.低阶煤提质技术现状及发展建议[J].洁净煤技术，2015，21（1）：37-40.

[5]王纪华，马艳梅，赵宏宇等宝日希勒褐煤的热压提质试验研究[J].洁净煤技术，2012，18（3）：33-36.

[6]裘品姬.新疆煤炭行业“十三五”发展的思考与建议[J].煤炭经济研，2015，35（1）：14-17.