以煤热解为基础的分级转化多联产技术是煤炭清洁高效高价值利用发展方向之一。煤热解所产生的含焦油高温煤气在余热回收过程中存在焦油冷凝析出导致的受热面积灰堵塞以及传热能力低等问题,这使得高温热解煤气的冷却及余热回收成为急待解决的难题。本文针对浙江大学所提出基于高温蒸汽冷却的热解煤气高温换热-高温除尘-余热回收/焦油冷凝回收的工艺技术,在可行性分析基础上,开展实验研究,验证含焦油热解煤气高温换热过程可行性的同时获得换热特性和焦油冷凝特性,为下一步高温热解煤气余热回收及焦油冷凝回收装置的开发与设计提供参考。首先,依据高温热解煤气组成特性,利用Clausius–Clapeyron方程和Peng Robinson方程建立了焦油主要组分的冷凝和露点计算模型获得热解煤气条件下主要组分冷凝析出的温度条件。结果表明焦油中主要的高冷凝温度组分如沥青质在典型热解组分条件下冷凝析出的温度约330℃。因此,通过控制受热面冷却介质的入口温度及换热后热解煤气温度,保证热解煤气温度保持在该冷凝析出温度以上,则可有效避免换热过程中发生焦油组分的冷凝析出。同时,分析计算也表明,焦油中的主要组分如轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油、沥青,其冷凝温度分别为74℃,109℃,120℃,147℃,218℃,330℃,有明显区别,可以在冷却余热回收过程中实行分段冷凝措施实现焦油不同组分的回收。在此基础上,搭建了80Nm~3/h高温热解煤气余热回收及焦油冷凝特性实验研究装置,以含焦油高温烟气和高温蒸汽为工作介质,通过控制换热蒸汽入口温度,实现了换热过程中无焦油冷凝析出,验证了所提出的含焦油热解煤气高温蒸汽换热工艺的可行性。同时,通过不同焦油含量(焦油含量分别为50g/Nm~3,100g/Nm~3,150g/Nm~3)情况下换热特性的实验研究,获得了含焦油高温热解煤气换热特性。实验结果表明由于焦油组分的裂解积碳过程的影响,与不含焦油情况相比,含焦油热解气体换热系数降低,但随着运行时间的增加,其换热能力逐渐稳定。不同焦油含量的实验结果表明随焦油含量增加受热面的换热系数有所降低。在实验结果基础上采用了线性拟合和非线性拟合两种方法对热解煤气中不同焦油含量对流传热表面换热系数进行拟合,获得了实验工况条件下含焦油气体对流受热面的换热实验关联式。此外,通过降低蒸汽入口温度(蒸汽入口温度为290℃,250℃,210℃),开展了焦油冷凝析出实验。实验结果表明随着蒸汽入口温度不断下降,受热面的换热系数随之降低。当蒸汽入口温度下降到210℃时,换热壁面上有焦油冷凝析出,为下一步高温热解煤气余热回收及焦油冷凝回收装置的开发与设计提供了参考。