洁净煤技术

作者:              发布时间:2008-07-31


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在世界一次能源的构成中,煤炭占有很大的比例。我国的情况更为突出。长期以来,在中国能源生产与消费结构中煤炭一直占主导地位,建国初期煤炭占能源生产量的96%,占消费量的94%。1995年全国原煤产量13↑↑.↑↑↑6亿t,煤炭仍占一次能源总产量的75↑↑.↑↑↑5%,占一次能源总消费量的75%。煤炭提供了75%的工业燃料和动力、76%的电力、80%的民用商品能源及60%的化工原料。据预测,2010年中国能源构成中煤仍将占2/3。在今后相当长的时期内,煤炭还将是中国的主要能源,煤炭在能源结构中的主导地位不会改变。↑↑ ↑

但是,煤炭的常规开采与利用过程造成了巨大的环境污染:全国因煤炭开采而坍塌的土地就有30万hm2以上,其中1/3在平原地区,且每年新增塌陷地1↑↑.↑↑↑33万~2↑↑.↑↑↑0万hm2;矸石积存达30亿t,占地1↑↑.↑↑↑2万hm2,且仍以年1↑↑.↑↑↑3亿t外排,利用率仅为36↑↑.↑↑↑2%,矸石自燃排出大量烟尘及SO2、CO2、H2S等有害气体,严重污染大气环境。每年还有大量矿井水超标外排。煤炭燃料过程中排放的大量污染物构成了大气污染的主要部分。据1991年的统计,我国SO2的年排放量为1622万t↑↑(↑↑↑不含乡镇企业↑↑)↑↑↑,烟尘的年排放量为1314万t,NOx年排放量也占很大比例,其中80%的烟尘和90%的SO2是燃煤造成的。我国传统的用煤方式不仅造成了严重的环境污染,而且利用效率很低,能源浪费严重。中国目前煤炭的平均利用效率比国际先进水平低得很多,工业锅炉平均低15%~20%,水电厂平均煤耗高约25%,工业炉窑燃煤的热利用率更低,而城镇居民生活燃煤热效率平均则仅有25%~45%。↑↑ ↑

从世界和中国的能源资源结构和使用现状来看,在今后一个相当长的时期内,煤炭仍将是最主要的能源,但不能再采用传统的利用方式,必须走全新的高效和清洁利用的道路,因此,世界各国都把煤炭的清洁利用放在十分突出的地位。美国、德国、日本、英国、瑞典、荷兰、加拿大等国家都制订了庞大计划,投巨资从事这方面的新技术开发,目前,煤炭的清洁利用技术↑↑(↑↑↑CleanCoalTechnology↑↑)↑↑↑的英文简称CCT已成为全世界能源工作者人所皆知的专有名词。中国政府也对CCT技术的开发极为重视,专门成立了“国家洁净煤技术推广规划领导小组”,并制订了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》。↑↑ ↑

洁净煤技术↑↑(↑↑↑CCT↑↑)↑↑↑是指在煤从开发到利用全过程中,旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。根据中国的国情,CCT分为如下五大领域构成:燃前技术↑↑(↑↑↑Pre-Combustion↑↑)↑↑↑、燃中技术↑↑(↑↑↑Combustion↑↑)↑↑↑、燃后技术↑↑(↑↑↑Post-Combustion↑↑)↑↑↑、转化技术↑↑(↑↑↑Conversion↑↑)↑↑↑、煤层气及煤系废气物的利用↑↑(↑↑↑Untilization↑↑)↑↑↑。↑↑ ↑

煤的燃前技术包括:煤炭洗选、型煤及煤浆等新型煤基燃料的制备。煤炭洗选包括常规选煤、高效物理选煤、化学选煤、微生物脱硫等使用前的煤炭清洁方式;型煤的制备包括民用型煤和特种型煤两大方面;而煤浆的制备包括普通水煤浆和精细水煤浆两大方面,其中普通水煤浆可供工业炉窑、工业锅炉和电站锅炉等场合应用,而精细水煤浆↑↑(↑↑↑超净超细↑↑)↑↑↑的应用领域可以拓展到柴油机、汽油机、燃气轮机等使用轻油的场合。↑↑ ↑

煤的燃中技术包括:新型燃烧方法、先进燃烧器、燃烧中固硫、流化床燃烧、旋风燃烧与涡漩燃烧、型煤新型层状燃烧技术。新型燃烧方法中包括了分段、大速差、反吹风、沙丘驻涡稳焰等燃烧新方法;先进燃烧器则包括了煤的半气化燃烧器、除尘燃烧器,旋风燃烧器、多种高效煤粉燃烧器、煤浆燃烧器、多功能燃烧器、液排渣燃烧器等新型燃烧器;燃烧中固硫的内容是燃烧过程中添加固硫剂及先进的造渣燃烧技术;流化床燃烧包括鼓泡、增压、循环、旋风、涡漩等各种新型流化方式;旋风燃烧与涡漩燃烧指的是旋风炉、旋风预燃室、涡漩锅炉等各种新型旋流燃烧措施;型煤层状燃烧新技术包括了在燃烧过程中添加固硫剂、加蒸汽催化燃烧及挥发份的析出与燃烧过程的控制。↑↑ ↑

煤的燃后技术包括:烟气净化、余热利用、灰渣清除与利用、燃后综合技术等。烟气净化包括各种新型除尘器、烟道迷宫喷雾技术、湿式石灰石/石膏法,旋转喷雾干燥吸收法、选择性催化还原法等;余热利用包括高效空气预热器,例如喷流、插入件、旋流、板式、翅式换热器等,各种余热锅炉,余热循环利用,喷流预热等;灰渣清除与利用技术则包括机械除灰、气力除灰、水力除灰等各种除灰方式以及生产水泥、建筑及装饰材料、充填材料等加工利用技术;综合技术包括除尘换热器、除尘脱硫换热器、除尘省煤器、除尘脱硫省煤器、除尘余热锅炉等多种功能复合的装置与技术。↑↑ ↑

煤的转化技术包括的范围较广,既有煤的焦化↑↑(↑↑↑大焦炉及干熄焦,副产品化工工艺等↑↑)↑↑↑、地上与地下气化、直接与间接液化,也有煤气化联合循环发电↑↑(↑↑↑IGCC↑↑)↑↑↑、各种原理的燃料电池及磁流体发电↑↑(↑↑↑如美国的POC计划、日本的Fuji-2计划↑↑)↑↑↑等各种转化和利用方式。↑↑ ↑

煤层气及煤系废弃物的利用指的是煤泥、煤矸石、粉煤灰和炉渣的利用以及相关工厂的污染控制技术以及CO2固定和利用技术等。煤泥的利用主要是采用洁净的燃烧方式来利用其热能;煤矸石、粉煤灰和炉渣的利用则主要是将其作为原料生产建筑及装饰材料,隔热、耐火或保温材料等;相关工厂的污染控制也极其重要,特别是对规模较大、污染较严重的企业,如电厂、炼焦厂、水泥厂和电石厂等更应从管理和技术等各方面严格控制。减少温室气体CO2的排放一直是各国能源和环保工作者努力的重要目标之一,希望开发出有效的、经济的分离与回收技术,但现阶段还有一定难度。因此,在现阶段开发CO2的固定技术也是十分必要的。↑↑