中国作为当前世界上最大的电石生产和消费国,其电石产能占全球的96%。基于我国能源结构、社会需求综合考虑,电石作为保证我国能源供应安全的化工母材,其地位短期内不可替代。在国家实施“碳达峰”和“碳中和”的政策背景下,对电石生产能源高效转化和减少环境污染提出了更高的要求。在电石生产技术革新过程中,低阶煤电石生产新工艺（LRCtCC）被提出,该工艺主要包括粉料压球、球团热解、电石熔炼三个过程。但对该工艺缺乏相关评价分析和系统研究。因此,本文针对LRCtCC从技术经济以及环境效应方面与传统电石生产工艺进行了对比分析。在此基础上,为了实现新工艺的可持续发展,对电石生产中的余能回收途径进行了研究,主要结论如下:首先,对LRCtCC与传统工艺进行了技术经济对比分析。对电石生产流程进行了系统建模及验证。LRCtCC模型建立相对复杂,采用粒子群算法与非线性算法耦合对钙碳球团热解特性进行了优化分析。针对LRCtCC入炉球团含有一定显热和副产炉气多组分的特征,进行了技术经济分析,发现球团热装对提高系统效率和降低电石生产成本的影响作用更明显。通过对比LRCtCC与传统工艺,发现在技术层面上LRCtCC实现了以煤代焦及节电,在经济层面上LRCtCC 比传统工艺项目投资大,但电石生产成本相对要低。结合当前中国电石区域性分布特征,对LRCtCC推广从经济效应角度进行了初步分析,得出了西北地区比西南地区电石生产更具有竞争优势,LRCtCC可以降低煤炭和电力价格波动对电石成本的影响。其次,采用生命周期评价对LRCtCC与传统工艺的环境影响进行了对比分析。对火电、风电、水电单独供应条件下电石工艺的系统环境指标进行了分析。对于综合节能减排指标而言,三种电力条件都表现出LRCtCC生产对环境的影响最小。但对于中间指标而言,在电石生产过程中,不同电力供应对中间指标的影响不同。针对不同电力条件和原料对电石生产中间指标的敏感性分析,发现火电使用对各项环境指标都比较敏感,石灰使用主要对温室气体排放较为敏感,而含碳材料的使用主要对水的消耗较为敏感。采用功能单位分配方式对电石生产过程中各产品的环境负荷进行了分析,研究发现电石熔炼与石灰煅烧或者煤热解联合生产,可以导致产品环境负荷转移,这也从环境层面上说明了工艺副产炉气合理利用的重要性。结合中国电石产能分布特征,对LRCtCC推广从环境效应角度进行了初步分析,得出了西北地区电石生产的环境影响程度要高于西南地区。LRCtCC的应用可以降低电石生产对环境的影响,而电网中可再生能源电力比例的提高,对该工艺降低环境影响具有明显的促进作用。对电石生命周期成本进行了初步探究,为排污交易提供了参考。然后,为实现LRCtCC的可持续发展,构建了利用电石余热为转底炉炉气（RHFG）中CH4重整制氢提供热量的热化学储能系统。该系统模型主要耦合电石颗粒冷却换热模型、CH4蒸汽重整动力学模型和水煤气反应动力学模型,实现了电石高温余热用于CH4重整反应,电石低温余热和产物气余热用于加热参与重整的RHFG和水蒸气。研究表明,受电石余热温度变化影响,RHFG消耗量和相对应的H2生成量的变化趋势呈现先相对稳定,后逐步下降的变化趋势。随着电石温度降低,电石余热供应占系统总耗热的比例逐渐增加,而产物气自回收余热的占比逐渐降低。探究了不同重整温度和水蒸气与RHFG摩尔比（SR）对系统RHFG回收量、重整制氢量和电石余热回收特性的影响,通过综合性对比评价得到了重整温度为850℃、SR为0.75是最优工况。该系统通过吸热反应存储电石余热,可实现电石生产新工艺熔炼周期内,RHFG连续重整制氢的目标。最后,为了进一步回收电石低温余热和产物气余热,在上述系统增加了电石炉炉气（EAFG）重整制氢,研究了电石余热、RHFG和EAFG三者协同制氢过程中的能、质转化特征。通过对改进的系统进行可行性分析,发现进入系统中的EAFG量与电石新工艺生产的总EAFG量之比（λ）≤0.4时,所消耗的水蒸气与消耗的EAFG之比（SE）在0.1～3范围内系统都可以正常运行,但λ由0.6增加到1时,满足系统可行的最大SE由2.5降低到了 1.7。分析了不同可行工况条件下系统的制氢量、系统热量回收的变化特征,得到了H2/CO摩尔比在0.43～33.63之间的产物气,经热回收后,系统排热温度由平均480℃可以最低降到90℃。本文研究成果为低阶煤电石生产新工艺的推广应用提供了一定的量化参考,为电石工艺余能回收提供了新途径。