1 煤分质利用现状
1.1 政策现状
“一带一路”确定了中国新疆的丝路经济带核心战略地位。新疆作为我国最主要的能源供应基地，已被确立为我国的“三基地一通道”综合能源基地。生态环境部和国家能源局提出“拓展煤炭资源的分质分级利用，改良褐煤资源勘探开发，提倡对低阶煤的技术开发和示范，扩大低阶煤地区的分级提质利用，将煤炭资源充分利用”的意见。
《煤炭清洁高效利用行动计划（2015－2020年）》于2015年被国家能源局发布，重点工作包括“需不断提升煤炭资源的综合利用率，大力开展研发煤炭分级分质利用技术及示范，逐渐实现‘分质分级、能化结合、集成联产’的煤炭运用方法”。
1.2 高油煤分质利用研究现状
在高油煤利用方面，陕西煤化集团、河南龙城集团已形成较好的发展前景。陕西煤化集团成立神木富油公司，开展低阶煤的分级提质利用；河南龙城集团在曹妃甸开展与富油煤相关的低温干馏，其富油煤多来自鄂尔多斯、榆林地区。
新疆三塘湖矿区煤炭资源开发利用处于起步阶段，矿区许多资源赋存不明了，开采工艺尚未完善，对富油煤研究利用少之又少，矿区缺乏煤炭深加工和煤资源转化设施及项目。
2 分质利用技术
2.1 基于低温热解的分质利用技术
煤低温热解工艺成熟简便、安全性高、成本低，适用煤种丰富，如长焰煤、高挥发不黏煤以及褐煤等低阶煤。完善的低温热解工艺可以将煤炭资源完成初级分质利用，回收煤气和煤焦油，并利用煤中的富氢成分产出不同能源和原料。煤炭低温热解加工利用的产业链如图1所示。
2.2 热解焦油利用分析
一般来说，当煤热解的焦油产率达到7％时称为富油煤，达到12％时称为高油煤。煤热解过程中会产生部分焦油，且涉及气化、干馏或者目标产物为半焦的生产过程，煤焦油持续产出。近年来，煤焦油产率逐年增加，对焦油深加工利用的重要性显而易见。
工业生产中，焦油深加工的第一步通常包括脱水和脱盐，分为初步脱水和深部脱水。脱盐旨在去除焦油中的氨盐，防止蒸馏过程中产生有害气体，保证设备和管道不受腐蚀。通常使用碳酸钠溶液中和铵盐，生成稳定的氯化钠。经过处理的焦油进入蒸馏塔分离，通过不同温度层将焦油组分分离，生成轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油以及沥青等产品。这些组分具有不同用途，可生产苯类产品、溶剂油以及工业酚等物质。
2.3 热解多联产技术适应性分析
热解多联产技术使用热载体，在不同温度对煤进行热解，得到半焦、焦油以及煤气。三种产物分别用于发电或用于化工、燃烧或提取化学品、化工产品或燃气，形成低阶煤作为原料的联产系统模式，流程如图2所示。
热解工艺中，不同热解反应器对应不同热解多联产技术，主流的三类技术包括焦热载体、移动床以及流化床热解多联产技术。
①流化床热解多联产技术：该技术热解低阶煤在流化床反应器中进行，热源从半焦获得。产生的煤气经净化利用，系统热效率高，能源总效率超过80％。采用流化床设备，适应性强，以热解为主，同时发生气化反应，产生的煤气符合城市煤气质量要求。②移动床热解多联产技术：该技术热解将移动床作为低阶煤的热解反应器和气化的主反应器。该工艺主要特点是：煤种适应性强；原料煤粒度适应性广；煤气质量高，可以解决焦炭利用问题；设备调节性好。③低阶煤半焦热载体热解多联产技术：该工艺以热解产生的半焦为固体热载体，利用气体传输物料和热能。反应过程中原料分布均匀，提高热解效率及焦油产量。循环利用半焦提高了热解产率，反应条件温和，适用于多种煤种。
3 三塘湖煤田煤炭分质利用技术分析
3.1 基于低温热解分质利用技术分析
三塘湖煤田煤炭经低温热解处理后，除三塘湖钻孔煤样外，其余煤样焦油产率较高，如表1所示。白石湖矿区煤焦油产率基本达到高油煤标准，同时挥发分超过45％，因此，可将白石湖矿区煤归类于特高含油量、特高灰发分的优质气化液化煤。
三塘湖煤田中部煤灰分、硫分含量均符合热解多联产工艺技术要求，适合作为原料将煤炭热解技术与发电、供热和焦油深度利用技术优化组合，提高资源综合利用效率。
3.2 分质利用技术路线推荐
基于三塘湖煤高焦油产率，且距离内地市场较远，新疆煤利用最佳的技术方案是采用以煤热解为主导，包括煤焦油加氢精炼及半焦作燃料发电材料的多层次生产方式。三塘湖煤多元化利用技术流程如图3所示。
3.3 三塘湖煤分质利用技术推荐
新疆煤普遍是低阶煤，当地地理位置特殊，适合作为源头地区。热解工艺推荐立式三段炉热解技术和ZDL工艺；煤焦油利用工艺推荐BRICC煤焦油非均相悬浮床加氢制清洁燃料技术。
①循环流化床煤分级转化多联产技术（ZDL工艺）：其核心技术是运用循环流化床锅炉中的热灰高温特性，对煤进行热解、分级转化，收集焦油、煤气，反应器中的半焦作为发电原料为锅炉供电，这一技术是浙江大学和富熙能源公司研发出来的。该技术在综合利用上具有优势，但未解决热解过程中循环流化床的共性问题：燃烧室和气化炉循环时具有没有气体串通、循环热灰量大，导致干馏煤气中杂质较多，且产品焦油固态物含量高、难过滤以及循环气用量大耗能高等问题。
②立式三段炉热解工艺：该优点在于工艺简单，安全。但半焦质量差，只适用煤供电，焦油和煤气无法利用，经济、环境效益低，燃料利用率低。该工艺的主要问题包括以下几点：第一，水蒸气在干燥段无法回收利用；第二，热解过程中废气排量大，对环境不友好；第三，气体产物中N2含量高，提炼能耗高。
③BRICC煤焦油非均相悬浮床加氢制清洁燃料技术：煤炭科学研究总院提出的这项技术先是将煤焦油离析成三种馏分：重油、柴油以及酚油，并将酚油进行脱酚；重油作为加氢裂化反应的原料，实现循环达到生产轻质油最大量和循环利用催化剂目的。对轻质硫分进行加氢处理，用做化工原料和车用燃油。工艺技术优点：第一，脱酚处理后得到酚产品；第二，焦油重油加氢裂化充分；第三，催化剂循环减少催化剂用量；第四，悬浮床加氢裂化时，粉状颗粒催化剂使用可以避免设备非正常运行；第五，柴油品质高。
④神华百万吨直接液化技术：神华百万吨级直接液化装置的主要产物为高品质汽柴油及航空燃油，其余液相产物作为循环溶剂油在装置内循环，排出高热值、高硫以及高灰的液态残渣。液化残渣可以萃取加工得到液化沥青，残渣萃取物可以作为气化炉原料。
工艺主要特点：第一，催化剂为超细水合氧化铁，煤液化转换率提升，液化油排出减少，产率增加；第二，溶剂循环过程中的预加氢工艺，增加溶剂的稳定性和成浆性；防止煤热解时自由基碎片缩合，提高热利用率；第三，油煤浆加氢使用两个强制循环的悬浮床串联反应器，产品性质稳定、易控温以及气体滞留少，同时具有高液相利用率；第四，沥青和固体物通过减压蒸馏去除，达到产物无沥青、残渣固体多，利于循环利用，提高产品质量；第五，循环溶剂和煤液化油品采用强制循环悬浮床反应器加氢，催化剂可定期更新，产品性质稳定，操作周期无限延长，避免固定床反应积炭压差加大风险。
4 结论
三塘湖和淖毛湖矿区的煤焦油具有产率高、低硫分以及低灰分的特点，属于煤热解和煤焦油加氢优质煤种，可实现煤炭分质利用，缓解国内油气供给不足、不平衡问题。
三塘湖煤普遍是低阶煤，当地地理位置特殊，适合作为煤炭分质利用源头地区，在分质利用途径上，应重点考虑煤热解和煤焦油加氢技术。①热解工艺推荐浙江大学的循环流化床煤分级转化多联产技术和立式三段炉热解技术；②煤焦油利用工艺推荐BRICC煤焦油非均相悬浮床加氢制清洁燃料技术；③直接液化技术推荐神华百万吨直接液化技术。