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什么是煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈？
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈以富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)和煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)為創(chuàng)新驅(qū)動，開拓性的以火力發(fā)電鍋爐為平臺，應(yīng)用富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)為火力發(fā)電鍋爐調(diào)峰、節(jié)能、減排、增效；煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)產(chǎn)生的煤氣為富氧燃燒綜合節(jié)能減排提供輔助燃料，同時產(chǎn)生清潔型焦（炭）、輕烴等新能源產(chǎn)品；火力發(fā)電鍋爐充分消納煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)的廢氣物，從而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、循環(huán)減排。將煤制清潔燃料行業(yè)、火力發(fā)電行業(yè)以及化工行業(yè)有機地結(jié)合在一起，突破煤炭行業(yè)、電力行業(yè)、化工行業(yè)平衡發(fā)展的格局，將資源（煤）、能源（電）、化工三大領(lǐng)域合并重組，創(chuàng)建了煤-化-電聯(lián)合生產(chǎn)模式，形成了“煤-化-電”三位一體的綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。
一、技術(shù)背景
我國能源結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為“富煤、貧油、少氣”，石油和天然氣進口量達消耗總量的70.9%和45.3%，其中2018年全年中國進口原油達4.02億噸，天然氣838億方/年，已對國家能源戰(zhàn)略安全形成威脅。因此如何更加地高效、清潔的利用煤炭資源是解決我國能源問題的當務(wù)之急。
自國家“十二五”規(guī)劃以來，相繼出臺了《煤炭高效利用行動計劃》、《煤炭深加工發(fā)展十三五規(guī)劃》、《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》、《中國“十四五”電力發(fā)展規(guī)劃研究》等相關(guān)政策文件——在大力防治污染，實現(xiàn)火力發(fā)電近零排放、實現(xiàn)火力發(fā)電靈活性運行的同時，明確提出加強煤炭清潔生產(chǎn)和利用，鼓勵“煤－化－電”一體化發(fā)展，加強各系統(tǒng)耦合集成的政策要求。
2019年習近平總書記主持召開中央全面深化改革委員會第八次會議，圍繞能源改革發(fā)展，提出 “四個革命、一個合作” 新思想戰(zhàn)略，即推動能源消費革命、能源供給革命、能源技術(shù)革命、能源體制革命，加強國際合作，開辟了中國特色能源發(fā)展理論的新境界，為做好新時代能源工作指明了努力方向。
二、技術(shù)路線
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈是以燃煤火電為平臺，富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)為基礎(chǔ)和紐帶，以煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)為支撐的綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，將煤制清潔新能源板塊、火力發(fā)電板塊以及石油化工板塊有機地結(jié)合在一起。
第一，火力發(fā)電板塊中的燃煤火力發(fā)電鍋爐需應(yīng)用富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)進行調(diào)峰（消納可再生能源）、減排（降低氮氧化物）、節(jié)能（降低發(fā)電標煤耗）、增效（提高鍋爐爐效），在此過程中富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)需要輔助燃料。
第二，煤制清潔新能源板塊中的煤炭分級分質(zhì)高效利用系統(tǒng)為富氧燃燒綜合調(diào)峰節(jié)能減排提供輔助燃料——煤氣，在此過程中可同時產(chǎn)生清潔型焦（炭）、低溫焦油等產(chǎn)品；富裕煤氣可通過物理吸附方式生產(chǎn)天然氣。
第三，低溫焦油出售給煉油企業(yè)煉制成汽油/柴油；生產(chǎn)的天然氣出售給天然氣銷售企業(yè)銷售，形成石油化工板塊。石油化工板塊可獨立于煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈之外，由市場專業(yè)行業(yè)實施。
第四，在富氧燃燒綜合節(jié)能減排技術(shù)的作用下，上述過程中所產(chǎn)生的廢氣物等充分消納在火力發(fā)電鍋爐中，同時火力發(fā)電板塊可為各板塊提供電力和蒸汽，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、循環(huán)減排。
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈突破了煤炭、電力、化工平衡發(fā)展的格局，將資源（煤）、能源（電）、化工三大領(lǐng)域合并重組，創(chuàng)建了煤-化-電聯(lián)合生產(chǎn)模式，形成了“煤-化-電”三位一體的綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈充分利用了我國“富煤”的能源特點，將煤炭資源高效制取各類新型清潔能源材料，優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，社會及經(jīng)濟效益巨大，比如深加工產(chǎn)生柴油、汽油等戰(zhàn)略能源，可減少我國油類能源進口量，增加我國油類能源戰(zhàn)略儲備。
三、煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)
（1）技術(shù)機理
煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)是將復合熔接劑主動嵌入普通煤種的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使普通煤種具有粘結(jié)性、結(jié)焦性，從而將普通煤改質(zhì)為可中低溫、短時間進行分級分質(zhì)利用的成型原材料，成型原材料先進行炭水分離后，再通過熱輻射、動態(tài)無氧干餾的方式進行油、氣、炭分離，生產(chǎn)的型焦（炭）與自身產(chǎn)生的干餾煤氣通過上下對流運動式干法熄焦（炭）。
本技術(shù)原料適應(yīng)性廣泛，可適應(yīng)不同品質(zhì)的煤質(zhì)以及不同形狀的煤種，如利用塊煤可生產(chǎn)蘭炭；低品質(zhì)粉煤加普通粘合劑生產(chǎn)型炭，替代散煤或作為炭制品原料；高品質(zhì)粉煤加專屬粘合劑和專屬瀝青生產(chǎn)型焦。各個產(chǎn)品的生產(chǎn)工序所需的工藝設(shè)備和輔助材料有所不同，對應(yīng)可多樣化生產(chǎn)煤制品，如型焦、型炭、蘭炭，體現(xiàn)了本技術(shù)顯著的經(jīng)濟性。
本技術(shù)是中低溫、短時間、高效地進行煤炭分級分質(zhì)應(yīng)用，將成型原材料的炭水分離和油氣炭分離獨立進行，同時采用干法熄焦（炭）方式，體現(xiàn)了本技術(shù)中煤炭分級分質(zhì)過程的清潔環(huán)保性。
煤炭分級分質(zhì)高效利用技術(shù)工藝流程
（2）工藝流程
本技術(shù)的工藝設(shè)備主要包括原料改質(zhì)裝置、熱壓成型裝置、炭水分離干燥裝置、立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐、成化裝置以及相關(guān)輔助裝置。具體的工藝流程如下：
A.將粉狀普煤按比例配入復合熔接劑，經(jīng)原料改質(zhì)裝置、熱壓成型裝置后形成型煤；
B.再將型煤通過炭水分離干燥裝置，將型煤水分降低至4%以下，烘干水分后的型煤進入立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐分級分質(zhì)生產(chǎn)油/氣/炭；
C.型煤在立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐內(nèi)無氧干餾為型焦（型炭、蘭炭）后，向下蠕動進入干法冷卻段，干法冷卻在隔絕空氣的前提下利用循環(huán)冷煤氣進行冷卻，實現(xiàn)冷卻過程無有害廢水產(chǎn)生；
D.冷卻后的型焦經(jīng)出料口排出爐體，經(jīng)皮帶送至堆場、外售；
E.在分級分質(zhì)過程中產(chǎn)生的荒煤氣利用成化裝置中的焦油船循環(huán)水噴灑洗滌，實現(xiàn)煤氣、焦油液分離；
F.分離出的煤氣：一部分干餾煤氣送回干餾爐自用，一部分不消耗循環(huán)進行干法熄焦，一部分干餾煤氣外送使用；
G.分離下來的低溫煤焦油外送使用。
（3）主要設(shè)備特點
A.立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐
應(yīng)用熱輻射、動態(tài)無氧干餾方式，徹底改變傳統(tǒng)煉焦方式，到達非焦煤煉焦的目的，使其具有顯著的特點：
a.型煤通過立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐，實現(xiàn)在中低溫下無氧熱解均勻，并轉(zhuǎn)化為清潔型炭（或根據(jù)不同的原料生產(chǎn)型炭、蘭炭）；
b.立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐為立式爐結(jié)構(gòu)，集預熱段、干餾段、干法熄焦段、出料段為一體，型煤從上到下動態(tài)經(jīng)過預熱、干餾、干法熄焦冷卻，實現(xiàn)全新動態(tài)結(jié)焦，實現(xiàn)連續(xù)動態(tài)生產(chǎn)；
c.立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐所需干餾熱源來自于自產(chǎn)的煤氣燃燒，熱源輻射方式為由內(nèi)向外和由外向內(nèi)均衡熱輻射方式；
d.立式外燃內(nèi)熱一體化干餾爐所需干法熄焦的煤氣采用自產(chǎn)冷煤氣干法熄焦，無廢水產(chǎn)生，熄清潔型炭的煤氣通過降溫后循環(huán)使用。
（2）原料改質(zhì)裝置
在原料改質(zhì)裝置中，將粉狀普煤和復合熔接劑混合，通過調(diào)配混合溫度、混合時間，使復合熔接劑主動嵌入普通煤種的物質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使普通煤種具有粘結(jié)性、結(jié)焦性。
（3）熱壓成型裝置
在熱壓成型裝置中，通過水蒸汽激發(fā)改質(zhì)后的原料內(nèi)水析出，并瞬間收縮，使改質(zhì)后的原料熱壓成型，成型后的型煤含水量極少、強度高，同時可根據(jù)市場需求，通過熱壓成型裝置定制型焦大小、定制型焦性能指標。
（4）炭水分離干燥裝置
成型后的型煤在炭水分離干燥裝置內(nèi)，通過微懸浮式、往返法對型煤進行炭水分離干燥，控制分級分質(zhì)過程中無多余廢水生產(chǎn)。
（5）成化裝置
在成化裝置中采用循環(huán)水冼滌，將焦油從煤氣中分離出來，使油成化裝置達到水平衡，無廢水外排。
四、與傳統(tǒng)工藝的對比
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈與傳統(tǒng)煤化工行業(yè)的工藝對比
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項目 |
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈 |
傳統(tǒng)煤化工行業(yè) |
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環(huán)保性方面 |
（1）采用循環(huán)洗滌和干法熄焦方式，無廢水排放； （2）利用煤粉發(fā)電鍋爐環(huán)保裝置為消納終端，無廢氣排放； （3）采用先成型后干餾方式，將原料煤充分熱解，無粉塵等固廢產(chǎn)生。 |
（1）需消耗大量水資源，且需配套建設(shè)相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)； （2）有大量的溫室氣體及污染廢氣產(chǎn)生，需配套建設(shè)相應(yīng)的環(huán)保處理系統(tǒng)； （3）在儲存、破碎、加工等工藝段中有大量的粉塵產(chǎn)生，需配套建設(shè)相應(yīng)收集處理系統(tǒng)。 |
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安全性方面 |
整個生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈低壓（0.02~0.025MPa）運行，運行安全可靠。 |
高壓運行工藝，存在運行安全風險，如水煤漿加壓氣化工藝，運行壓力有6.5MPa左右。 |
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經(jīng)濟效益方面 |
（1）基于環(huán)保性等方面的優(yōu)勢，投資低； （2）可將粉煤變?yōu)閴K煤、可用非焦煤生產(chǎn)型焦，收益大。 |
（1）傳統(tǒng)煤化工行業(yè)配套的環(huán)保等方面投入較大，整體投資高； （2）以煤干餾為例，主要收入來自于煤焦油，蘭炭基本與成本持平，收益低。 |
五、技術(shù)優(yōu)勢
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈充分利用了我國“富煤”的能源特點，將煤炭資源高效制取各類新型清潔能源材料，優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)。根據(jù)《中國散煤治理調(diào)研報告》顯示，我國每年散煤消費量約為7.5億噸，若在全國建設(shè)約100個原煤轉(zhuǎn)化量為500萬噸的煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈平臺，每年可制取約4.87億噸猶如天然氣一樣清潔燃燒的清潔型炭代替散煤，大幅度降低大氣污染物的排放，從而帶動了煤制清潔燃料產(chǎn)業(yè)健康而快速的發(fā)展。
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈在制取新型能源清潔型焦（炭）的同時，可將副產(chǎn)物低溫焦油進一步深加工產(chǎn)生柴油、汽油等戰(zhàn)略能源，按制取約4.87億噸/年清潔型焦（炭）同比計算，可制取柴油約3500萬噸/年，汽油約470萬噸/年，天然氣約400億方/年，減少我國油類能源進口量，增加我國油類能源戰(zhàn)略儲備。
在整個煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈中，各行業(yè)間優(yōu)勢互補、互相支撐、互相依托，還可制取低能耗、低成本的氫氣、甲醇、液氧、液氮、液氬等產(chǎn)品。其中氫能的制取蘊育著廣闊的前景，如氫汽車、氫燃料電池等。從而推動和發(fā)展了能與國際價格競爭的低能耗、低成本煤制氫氣等清潔能源產(chǎn)業(yè)，取得了化解煤炭過剩產(chǎn)能、促進煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型和煤化工產(chǎn)業(yè)升級的多重效果。
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈各行業(yè)間通過物流、能流的方式實現(xiàn)廢物、能量和信息的互換，通過富氧燃燒綜合節(jié)能減排的高效環(huán)保處理，確保整體產(chǎn)業(yè)鏈達到國家近零排放標準，并且通過風火電力互換使綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈最大限度的使用可再生綠色電力，從而減少CO2排放，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化；另外煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈建成后將產(chǎn)生大量富氫干餾煤氣，以年處理原料40萬噸級產(chǎn)業(yè)鏈為例，若將該煤氣全部用于電廠燃燒，全年可減少CO2排放6.16萬噸，另外通過煤氣富氧燃燒深度調(diào)峰可減少CO2排放43.8萬噸；確保燃煤發(fā)電鍋爐消納煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈廢氣物后任可大幅度減少CO2排放。
煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈每年可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，單就應(yīng)用約4.87億噸/年新型能源清潔型焦（炭）代替散煤可產(chǎn)生直接經(jīng)濟純收益近2700億元，柴油、汽油經(jīng)濟純收益近2500億元，在振興全國火力發(fā)電行業(yè)經(jīng)濟的同時，可有效地提高當?shù)厝司鵊DP值，帶動當?shù)厝丝诰蜆I(yè)及經(jīng)濟的全面發(fā)展，實現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)化。
綜上，煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈搭建了煤-化-電能源互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建了高效、清潔、低碳“三位一體”體系，形成了煤、化、電一體化的新興產(chǎn)業(yè)，加大了我國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動了我國能源產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級。
同時，煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈通過技術(shù)耦合創(chuàng)新將各產(chǎn)業(yè)融為一體，滿足國家節(jié)能、低碳、環(huán)保的發(fā)展模式，將產(chǎn)業(yè)外部間的能源消費轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)內(nèi)部階梯式上下游消費，將單一的能源供給側(cè)轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘣哪茉垂┙o側(cè)。若在煤炭資源豐富的地區(qū)（如山西省）實施煤-化-電綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈，可使其由資源輸出大省轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦湍茉摧敵龃笫?；若在全國加大該綜合生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，可保障我國在相應(yīng)能源領(lǐng)域的能源戰(zhàn)略安全。
六、工程應(yīng)用
內(nèi)蒙古準大發(fā)電公司2×300MW機組燃煤火電富氧燃燒綜合節(jié)能減排耦合煤炭分級分質(zhì)高效利用EMC項目：
七、產(chǎn)品介紹
以內(nèi)蒙古準大發(fā)電公司2×300MW機組燃煤火電富氧燃燒綜合節(jié)能減排耦合煤炭分級分質(zhì)高效利用EMC項目為例，其產(chǎn)品如下：
（1）清潔型焦（炭）產(chǎn)品展示：
A.清潔型焦（炭）是利用非焦煤為原料干餾而成，各項指標均優(yōu)于冶金焦，其檢測報告如下：
B.清潔型焦（炭）后內(nèi)部結(jié)構(gòu)：
清潔型焦（炭）內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實且通透性好，呈現(xiàn)銀白色，其結(jié)焦效果顯著。
C.清潔型焦（炭）產(chǎn)品燃燒測試
a.型焦通透性好，易燃燒；
b.型焦燃燒火焰旺盛，火苗高度可達1750px以上；
c.爐膛中心溫度1200℃以上，型焦燃燒表面溫度900℃以上；
d.熱穩(wěn)定性好，燃燒過程不塌爐，具有骨架支撐作用；
e.熱強度好，完全燃燒反應(yīng)中的新型焦炭2米高落下不散不碎，從爐中取出放入水中急冷后不散不碎，并可承受80公斤以上壓力
f.熬火性好，可維持高溫燃燒2小時以上。
g.燃燒反應(yīng)徹底，灰渣無型焦殘留。
（2）低溫煤焦油產(chǎn)品展示：
低溫煤焦油具有無塵、可利用性高的特點，其檢測報告如下：
（3）干餾煤氣
干餾煤氣熱值高，富含氫氣與甲烷，可直接吸附分離提取，其檢測報告如下：
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