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煤炭清洁高效利用技术详解

日期:2016-04-21    来源:中国能源报

国际煤炭网

2016
04/21
08:52
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关键词: 煤炭清洁高效利用 煤气化技术 低阶煤热解技术

近日国家发改委、国家能源局联合下发了《能源技术革命重点创新行动路线图》。以下是《能源技术革命重点创新行动路线图》全文中煤炭清洁高效利用部分节选:

煤炭清洁高效利用技术创新路线图

(一)战略方向

1.煤炭分级分质转化。

重点在先进煤气化、大型煤炭热解、加氢液化、焦油和半焦高效转化等方面开展研发与攻关。

2.重要能源化工产品生产。

重点在天然气、超清洁油品、航天和军用特种油品、基础化学品、专用和精细化学品的生产工艺技术等方面开展研发与攻关。

3.煤化工与重要能源系统耦合集成。

重点在与火力发电、炼油、可再生能源制氢、生物质转化、燃料电池等系统的耦合集成方面开展研发与攻关。

4.煤化工废水安全高效处理。

重点在提高复杂废水处理能力、降低成本、资源化利用和减少排放等方面开展研发与攻关。

5.先进煤电技术。

重点在常规煤电参数等级进一步提高、新型煤基发电和污染物一体化脱除等方面上开展研发与攻关。

(二)创新目标

1.2020年目标。

开发出3000吨/天以上大型煤气化技术及煤种适应性强的新一代气化技术;形成成熟的低阶煤热解分质转化技术路线,完成百万吨级工业示范。煤制燃料技术、能效水平进一步提升,掌握成熟高效的百万吨级煤制油及特种油品工业技术和催化剂,完成10亿方级自主甲烷化技术开发及工业示范,实现煤制化学品技术的升级和技术集成。突破煤气化废水预处理、改善可生化性、特征污染物降解及深度处理等关键技术,完成废水处理技术工业示范。全面掌握700℃等级高温材料制造和加工技术,掌握新型煤基发电技术,开发和示范燃煤机组烟气多污染物(SO2、N0x、Hg等)一体化脱除技术。

2.2030年目标。

形成适应不同煤种、系列化的先进煤气化技术体系,突破基于新概念的催化气化、加氢气化等技术。实现百万吨级低阶煤热解转化技术推广应用,突破热解与气化过程集成的关键技术。开发出一批高效率、低消耗、低成本的煤制燃料和化学品新技术并实现工业化应用。突破煤化工与炼油、石化化工、发电、可再生能源耦合集成技术并完成工业化示范。建设700℃超超临界燃煤电站,建成新型煤基发电技术示范工程并推广,形成具有自主知识产权的燃煤污染物净化一体化工艺设备成套技术。

3.2050年展望。

形成完整的煤炭清洁高效利用技术体系,整体达到世界领先水平,煤炭加工转化全生命周期经济、社会和环保效益显著提高,支撑产业实现绿色可持续发展。700℃常规煤电技术供电效率达到56-60%;掌握磁流体发电联合循环(MHD-CC)发电等探索技术,实现示范应用;全部煤电机组实现低成本污染物超低排放,重金属污染物控制技术全面应用。

(三)创新行动

1.先进煤气化技术。

研发适应于高灰熔点煤的新型超高温气流床气化技术、处理能力3000吨级/天以上大型气化炉、千吨级/天连续自动液态排渣床加压气化炉;突破大型流化床加压气化关键技术,开展2000吨级/天气化炉工业示范;研制日输送量千吨以上煤气化专用粉煤输送泵;开展新一代煤催化气化和加氢气化技术研究,并推进工业示范。

2.先进低阶煤热解技术

研发清洁高效的低阶煤热解技术,开展百万吨级工业化示范。加强热解与气化、燃烧的有机集成,开发气化-热解一体化技术和燃烧-热解一体化技术,与燃气循环发电或蒸汽循环发电结合,开展油化电多联产工业示范。研究更高油品收率的快速热解、催化(活化)热解、加压热解和加氢热解等新一代技术。

3.中低温煤焦油深加工技术。

研发煤焦油轻质组分制对二甲苯、中质组分制高品质航空煤油和柴油、重质组分制特种油品的分质转化技术,开展百万吨级工业示范。研究中低温煤焦油提取精酚、吡啶、咔唑等高附加值精细化工产品技术。建设50万吨/年中低温煤焦油全馏分加氢制芳烃和环烷基油工业化示范工程。

4.半焦综合利用技术。

研究半焦在民用散烧、工业锅炉、冶金、气化、发电等方面的高效清洁利用技术,完成清洁高效的民用炉灶和工业窑炉燃烧试验、示范及推广;完成半焦用于烧结、高炉喷吹、大型化气流床和固定床气化、粉煤炉和循环流化床锅炉工业化试验、示范及推广。

5.超清洁油品和特种油品技术。

研发温和反应条件下的新一代煤直接液化技术、高温费托合成等新型煤间接液化技术;开发超清洁汽柴油以及军用柴油、大比重航空煤油、火箭柴油等特种油品生产技术;研究煤衍生油预处理、芳香化合物提取、分离及深加工技术。加强煤直接液化与间接液化、高温费托合成与低温费托合成的优化集成,完成百万吨级工业示范。

6.煤制清洁燃气关键技术。

开发煤经合成气完全甲烷化制天然气成套工艺技术,开展10亿方/年工业示范。研究煤气化与变换、甲烷化的耦合集成技术,探索一步法煤制天然气技术。开发新一代氢气分离技术,中小型洁净煤气化制工业燃气成套技术。

7.新一代煤制化学品技术。

研发新型的氨、甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇合成技术和催化剂;突破甲醇制芳烃、石脑油与甲醇联合制烯烃、二甲醚羰基化/乙酸甲酯加氢制乙醇、合成气制高碳伯醇、煤制聚甲氧基二甲醚、甲醇甲苯烷基化制对二甲苯、煤氧热法制电石等技术,并开展大型工业示范。探索合成气一步法制烯烃、乙醇等技术。开展煤制化学品高效催化剂研发、放大与工业制备,设计制造配套的大型工业反应器及其他关键设备。

8.煤油共炼技术。

研究煤油共炼协同反应机理、原料匹配性调控技术,以及新一代高活性、高分散性催化剂制备技术;开发定向转化生产清洁油品、特种油品和芳烃技术;自主研制单台150万吨/年大型浆态床加氢反应器、新型高压差减压阀、高压油煤浆输送泵等关键装备;研发含油残渣高效综合利用技术。

9.煤化工耦合集成技术。

研发煤与生物质和垃圾共气化、煤化工制(用)氢系统与风电(太阳能)制氢集成、煤化工与可再生能源电力储能和调峰集成、煤化工与整体煤气化联合循环发电集成、煤化工与燃料电池发电集成、煤化工与二氧化碳捕集、利用与封存集成等关键技术。

10.高有机、高盐煤化工废水近零排放技术。

开发典型污染物高效预处理、可生化性改善、去除特征污染物酚及杂环类和氨氮等高有机废水近零排放关键技术;开发包括臭氧催化氧化的深度处理技术及浓盐水分离、蒸发结晶组合技术;研究废水处理各项技术的优化组合,完善单质结晶盐分离流程和结晶盐利用,开展废水近零排放技术优化和工业示范。进一步研发基于新概念、新原理、新路线的煤化工废水全循环利用“零排放”技术。

11.700℃等级镍基合金耐热材料生产和关键高温部件制造技术,以及主机和关键辅机制造技术。

研发700℃镍基合金高温材料生产和加工技术,耐热材料大型铸件、锻件的加工制造技术,高温部件焊接材料、焊接工艺及高温材料的检验技术等;研究700℃机组主辅机关键部件加工制造技术;研发700℃超超临界发电机组锅炉、汽轮机及关键辅机和阀门国产化制造技术。

12.新型煤基发电技术。

研究600MW及以上容量机组褐煤预干燥及水回收高效褐煤发电集成及设备开发技术,实现在600MW等级或以上容量机组褐煤高效发电集成技术的工程应用;研发1000MW等级超超临界褐煤锅炉配套风扇磨煤机设计制造技术。研究并掌握全燃准东煤锅炉燃烧技术,建设示范工程。

13.多污染物(SO2、NOx、Hg等)一体化脱除技术。

研发自主知识产权的多污染物(SO2、NOx、Hg等)一体化脱除技术,包括研发具有同时吸附多污染物的新型高效吸附剂及高效、低成本氧化剂、氧化工艺与设备、以及高效催化剂等,研发多污染物一体化脱除技术工艺关键装置设计与制造技术,研究工艺流程优化技术等。

14.煤电技术探索。

重点探索研究基于富氧燃烧的超临界二氧化碳布雷顿循环发电及碳捕集技术、整体煤气化燃料电池联合循环(IGFC-CC)发电技术,以及磁流体发电联合循环(MHD-CC)发电技术。
 

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