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我国拥有丰富的褐煤资源储量,其达到占全国已探明煤炭总量的13%。我国褐煤资源主要分布在内蒙古东部和云南等区域,其中蒙东地区储量达到83%。褐煤热解是根据褐煤组成对褐煤进行分级炼制,实现褐煤资源高效梯级利用的主要途径之一。本研究针对宽粒级褐煤热解过程粉碎情况严重、料层阻力大、焦油品质差等关键技术难题,提出了一种新型的气体热载体错流热解新技术,采用煤气燃烧产生的热烟气作为气体热载体,通过改变气体热载体与原料煤的流向关系,实现热解气的定向流动,降低热解气的移动距离和停留时间,从而提高焦油产率和品质。本文采用霍林河褐煤为试验研究对象,在温度、粒级等多种条件下进行热解特性研究,为新型反应器设计和工艺参数控制提供参考依据,然后分别设计、建立了2 kg级固定床热解装置和错流热解装置、30 t/d气体错流热解中试装置,并开展了相应的研究工作,验证了气体热载体错流热解技术的可行性,具有良好的工业应用前景。以下为本论文的主要研究内容和结论:1.霍林河褐煤热解动力学特性采用TG-MS试验方法,考察不同粒级霍林河褐煤的热解产物析出规律和动力学特性:（1）霍林河褐煤挥发分释放主要集中在280～700℃之间,失重速率峰值在约430℃时出现。（2）霍林河褐煤的热解过程可以分为三个阶段,即280～340℃（Ⅰ段）、340～480℃（Ⅱ段）、480～750℃（Ⅲ段）。采用Doyle公式计算,在中温阶段的活化能和指前因子最高,整个热解反应活化能的平均值为30.97 k J/mol。同一物料。随着粒级的增加,活化能呈现先增加后降低的过程,在6～13 mm达到峰值52.69k J/mol。2.霍林河褐煤热解试验研究采用固定床热解反应器研究霍林河褐煤热解产物析出规律和产物性质:（1）随着温度增加,热解煤气由54.77 L.kg-1升至294.72 L.kg-1;霍林河褐煤焦油产率在600℃时达到最大值5.86%。热解温度的升高,会加剧焦油在热解炉内的二次热解反应,褐煤焦油中的轻组分含量有明显增加,由400℃时的48%升高到700℃时62%。（2）25～50 mm的焦油产率为5.32 wt.%,比0～1 mm下降了12.06%;25～50 mm的煤样在600℃时煤气产量达到228.65 L.kg-1,比0～1 mm增加了20%。原料煤粒级越大,破碎率越高,粉化率越低,在13～25 mm时,破碎率由25.05%急剧升高到70.94%。3.料层阻力热解试验研究设计、制作了冷态料层阻力测试装置,考察粒级、厚度、热载体流速对料层阻力的影响:（1）料层阻力与料层厚度呈现正相关的关系,在0～400 mm内,料层阻力与料层厚度几乎呈线性关系,但超过400 mm后压力急剧增加。气体流量从3 m3/h增加到8 m3/h时,每100 mm料层厚度的料层阻力平均增加值从22 Pa升高到54.63Pa。（2）在0～400 mm内,料层阻力变化幅度较小,每100mm料层厚度的料层阻力增加值为26 Pa。料层厚度＞400 mm后,料层阻力急剧增加,料层厚度为600 mm时每100 mm料层厚度的料层阻力增加值为43.25 Pa,增加了约66%。（3）料层阻力平均增加值与气速呈现为线性关系,即流量每增加1 m3/h（空塔气速为0.035 m/s）时,每100 mm料层阻力增加27.80 Pa。（4）错流热解反应器进行放大化设计时,料层厚度选择在400～600 mm之间。4.气-固错流热解试验研究建立新型的气体热载体错流热解装置,考察了不同粒级、热载体温度和热载体停留时间下的褐煤热解产物析出规律:（1）采用6～13 mm物料,随着热解温度由500℃升高到700℃,焦油产率从3.98%提高到6.40%,焦油中轻质组分含量为56.09～63.44%。（2）褐煤粒级由6～13 mm降低到1～3 mm,半焦的比表面积逐渐降低,平均孔径由17.17 nm增加到24.68 nm;焦油和煤气的产率反而略有上升,说明错流热解反应器对小颗粒褐煤有良好的适应性。（3）停留时间由1.68 s增加到6.72 s,焦油的二次热解反应加剧,阻碍了半焦的扩孔反应,半焦的比表面积显著增加,由4.68 m~2/g显著增加到8.89 m~2/g。（4）与固定床热解反应器相比,半焦的破碎率和粉化率平均降低22.19%;焦油收率平均相对提高了7%以上;焦油的轻油组分减少了9%、萘油组分减少了14%。5.气-固错流热解中试放大试验研究基于气体热载体错流热解试验研究,设计、建立30 t/d气体热载体错流热解试验装置,并进行了72h连续试验验证。（1）热载体温度从750℃上升到850℃时,焦油收率从73.81%升高到81.1%,荒煤气产量从1312 Nm~3/t干煤降低到1205 Nm~3/t干煤。热载体温度为850℃时,原料水分从12.49%降低到7.14%后,荒煤气产量从1205 Nm~3/t干煤降低到805 Nm~3/t干煤,煤气热值从3.88 MJ/m~3升高到4.68 MJ/m~3,焦油收率有少量增加达到格金焦油产率的81.56%。（2）热解半焦＜3 mm的小颗粒部分显著增加,热载体为750℃增加了21%,热载体为850℃时增加了38.79%。（3）热载体为850℃时,原料水分从12.49%降低到7.14%,热解终温从611.38℃增加到642.73℃,煤气出口温度从219.55℃升高到249.73℃,即此时原煤水分降低1%,热解终温平均增加约5.86℃,煤气出口温度平均增加约5.64℃。（4）霍林河褐煤焦油均以轻质组分为主,灰分低于0.04%,验证了中试装置自除尘效果。本论文研究表明,气体热载体错流热解技术能够克服热解过程中褐煤热碎性带来的粉尘含量高、气流短路等难题,实现对宽粒级褐煤进行高效热解加工。通过中试试验,验证了该工艺具有运行稳定、调控性良好、焦油产率高和含尘量低的优点,显示了良好的产业化应用前景。