一 前言

中低阶煤，是指处于低变质阶段的煤，根据煤化程度，可分为低变质烟煤（包括长焰煤、不黏煤、弱黏煤）和褐煤。中国目前探明煤炭资源储量1.48万亿吨，其中中低阶煤占59%，约8732亿吨。2013年，中国的煤炭产量36.8亿吨，其中中低阶煤产量18亿吨，占49%；中国的煤炭消费量36.5亿吨，其中低阶煤消费量19.2亿吨，占52.6%。^[1]由于中低阶煤具有挥发分高的特性，长时间裸露空气中易风化和自燃，使中低阶煤的利用受到很大限制。尤其中低阶煤中的褐煤，含水量大，运输成本高，许多国家把褐煤作为一种低等级燃料，在坑口露天矿附近建设电站，直接用褐煤作为燃料发电。

中低阶煤的挥发分含量一般可达原煤重量的30%以上，这些挥发分蕴含着高附加值的油气资源，因此中低阶煤资源理应受到格外重视和优化利用，以发挥其最大效益。目前，中低阶煤的利用方式主要包括直接燃烧、液化、气化、微生物转化以及热提质。若将中低阶煤直接燃烧，热效率较低，且其中的挥发分得不到有效的开发，不仅会造成资源的浪费，而且其主要以粉尘、氮氧化物或硫氧化物的形式排放到环境中，带来极大的环境污染问题。此外，中低阶煤作为化工原料也受到一定的限制。液化和气化都对中低阶煤的品质要求相对较高，中国迄今对中低阶煤尚未进行大规模的开发和利用。因此，降低中低阶煤含水率，改善中低阶煤的性质，提高其利用率，成为中低阶煤加工利用亟待解决的问题。

为提升煤炭的利用水平，2014年11月19日，国务院下发的《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》指出：要制定和实施煤炭清洁高效利用规划，积极推进煤炭分级分质梯级利用，加大煤炭洗选比重，鼓励煤矸石等低热值煤和劣质煤就地清洁转化利用。2015年1月12日，国家能源局、环保部、工信部联合下发的《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》指出：在条件适合地区，积极推进煤炭分级分质利用，优化褐煤资源开发，鼓励低阶煤提质技术研发和示范，推广低阶煤产地分级提质，提高煤炭利用附加值。2015年4月27日，国家能源局又发布了《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》（国能煤炭〔2015〕141号），从煤炭提质加工、燃煤发电、煤化工、燃煤锅炉、煤炭分质分级利用、民用散煤治理、减少污染物排放7个方面提出重点工作和到2020年的工作目标。

二 中低阶煤分质梯级利用的概念

2015年3月25日，国家能源局网站公布了《关于促进煤炭工业科学发展的指导意见》（以下简称《意见》）。在“推进煤炭清洁高效利用”一节，《意见》指出：严格执行《商品煤质量管理暂行办法》，研究建立商品煤质量标准体系及配套政策，提高煤炭质量和利用效率，鼓励建设煤炭分级分质梯级利用示范项目，有序发展低热值煤发电等资源综合利用项目。从《意见》看出，低热值煤的分质梯级利用已纳入国家推进煤炭清洁高效利用技术的范畴。

煤炭分质梯级利用采用的是一条以煤热解为龙头的工艺路线。根据煤炭原有的结构特点，在中低温条件下，将煤热解成气、液、固三相物质，实现煤炭分质，并根据它们的化学组成和理化性质特点进行有区别的梯级延伸加工，对煤炭组分进行有效综合利用。煤热解产品之一——热解气，可用于提取氢气/一氧化碳/甲烷等，用作化工加工原料，也可以直接进行合成，生产天然气/甲醇等下游化工产品；煤热解产品之一——热解焦油，通过分馏、加氢和裂化等手段生产出高附加值的化学品，以及汽油、柴油的调和组分油；煤热解产品之一——提质煤，可以根据提质煤品质和粒度分布选择使用，块状可选择用于生产电石、铁合金，粉状可通过煤气化路径生产化工产品。通过对目标产品选择和工艺过程环节选择工艺技术的优化组合，煤的分质梯级利用可以形成多种途径。

（1）一级分质：在500℃～600℃条件下，将煤炭热解加工成固体（提质煤）、液体（焦油）和气体（热解气）三种形态产物。

（2）二级分质：对一级分质产物进一步进行分质加工。气体（热解气）的利用，对热解气中的CO、H₂、CH₄等有效成分进行分质利用，如，可先提取CH₄，剩余的CO和H₂可作为合成气，也可变换成H₂，用于煤焦油轻质化。固体（提质煤）的利用，对提质煤按照粒度的大小分质利用，块状提质煤主要用于电石化工或铁合金产业；粉状提质煤焦可作为清洁燃料和冶金还原