第一篇:潔凈煤技術(shù)
二、潔凈煤技術(shù)
(一)選煤技術(shù)
發(fā)展煤炭洗選,提高商品煤質(zhì)量是從源頭上減少污染的有效措施。我國(guó)1997年原煤入選率25.73%。煤炭洗選的重點(diǎn)已由煉焦煤轉(zhuǎn)為動(dòng)力煤,由過去單純的注重降灰轉(zhuǎn)為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。小直徑重介質(zhì)旋流器分選工藝和設(shè)備,對(duì)細(xì)粒煤泥能同時(shí)實(shí)現(xiàn)降灰、脫硫,在分選0.5~0.04mm級(jí)煤泥時(shí),無機(jī)硫脫硫率為67.90~70.30%。采用12m2大型風(fēng)力干法選煤機(jī)的150萬噸/年選煤廠已投入生產(chǎn)。該廠噸煤投資4.25元,噸煤加工成本2.15元,分選效率>90%,外排塵(50mg/m3)符合環(huán)境要求。解決煤炭深度降灰脫硫難題的一些新技術(shù),如大直徑三產(chǎn)品無壓給料重介質(zhì)旋流器、各種形式的微泡浮選相繼研究成功、投入生產(chǎn)。但我國(guó)選煤技術(shù)總體上與國(guó)際先進(jìn)水平比有相當(dāng)大的差距,一是原煤人選比例低(我國(guó)為25.7%,發(fā)達(dá)國(guó)家在90%以上);二是先進(jìn)的選煤工藝占比例低(如重介選,我國(guó)僅為23%,發(fā)達(dá)國(guó)家在60%以上)精煤質(zhì)量差;三是平均廠型小,自動(dòng)化程度低,設(shè)備可靠性差,生產(chǎn)工效低。
(二)水煤漿技術(shù)
水煤漿代油在白楊河發(fā)電廠經(jīng)過2000小時(shí)的試運(yùn)行,在全燒水煤漿條件下,燃燒效率>98%,鍋爐效率>89%,鍋爐負(fù)荷在40-100%范圍內(nèi)均能穩(wěn)定燃燒,與燃燒重油有相同的效果。礦區(qū)煤泥制漿燃燒取得進(jìn)展。采用高灰(灰分41-43%)煤泥制漿,供10t/h鏈條爐燃用。累計(jì)運(yùn)行2008小時(shí),鍋爐熱效率由單純層燃洗中塊煤的53.99%提高到摻燒煤泥漿后的68%,燃燒效率由63.7%提高到79.01%。
(三)循環(huán)流化床(CFBC)
國(guó)外CFBC技術(shù)在向大型化發(fā)展。目前單機(jī)容量最大的CFBC鍋爐(250MW,蒸發(fā)量700噸/時(shí))電站已在法國(guó)投入運(yùn)行,鍋爐效率90.5%,脫硫率93%,Nox排放低于250mg/Nm3 我國(guó)現(xiàn)已具備設(shè)計(jì)制造75t/h循環(huán)流化床鍋爐的能力;自行開發(fā)的220t/hCFB鍋爐示范工程和引進(jìn)410t/h循環(huán)床鍋爐工程在進(jìn)行。CFB的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究方面也取得了一些進(jìn)展,完成了循環(huán)床專用設(shè)計(jì)軟件;125MW再熱爐型的工程設(shè)計(jì)研究和新型75 t/h和130 t/h循環(huán)流化床鍋爐的研究設(shè)計(jì)工作。
(四)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)
煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家大力開發(fā)的一項(xiàng)高效、低污染清潔煤發(fā)電技術(shù),它不僅能滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求,而且發(fā)電效率可達(dá)45%以上,極有可能成為21世紀(jì)主要的潔凈煤發(fā)電方式之一。
美國(guó)IGCC示范工程取得重大進(jìn)展,Wabash River電廠煤氣化電廠改造項(xiàng)目,系統(tǒng)供電能力262MW,設(shè)計(jì)供電效率38%,脫硫效率>98%。項(xiàng)目于1998年11月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。Tampa電力公司IGCC電廠,系統(tǒng)供電能力250MW,設(shè)計(jì)供電效率40%,脫硫效率>96%,預(yù)計(jì)2001年10月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。Pinon Pine IGCC發(fā)電項(xiàng)目,系統(tǒng)供電能力99MW,設(shè)計(jì)供電效率40.7%,預(yù)計(jì)2000年7月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。
我國(guó)IGCC關(guān)鍵技術(shù)研究已啟動(dòng),包括IGCC工藝、煤氣化、煤氣凈化、燃?xì)廨啓C(jī)和余熱系統(tǒng)方面的關(guān)鍵技術(shù)。擬在煙臺(tái)電廠建1GW示范電站。
(五)煤炭氣化
煤氣化技術(shù)是重要的能源轉(zhuǎn)化技術(shù),廣泛用于化工、冶金、機(jī)械、建材、民用燃?xì)獾确矫妫壳叭珖?guó)每年氣化用煤量約6000萬噸。
我國(guó)引進(jìn)了一些先進(jìn)的大型煤氣化技術(shù)都在運(yùn)行中。我國(guó)的中小型氣化以塊煤固定床氣化技術(shù)為主,技術(shù)水平落后、效率低、污染重,急需技術(shù)改造。引進(jìn)的一些較先進(jìn)的氣化技術(shù)在穩(wěn)定操作運(yùn)行、技術(shù)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、經(jīng)濟(jì)投入及運(yùn)行效益方面也存在不少問題,因此需要發(fā)展具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合國(guó)情、高效潔凈的現(xiàn)代氣化技術(shù)。地下氣化技術(shù)應(yīng)用于煤礦殘煤氣化的試驗(yàn)取得了一定的進(jìn)展。
(六)煤炭液化
煤炭液化是重要的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)。由中德、中日、中美合作的三個(gè)煤直接液化工業(yè)示范項(xiàng)目可行性研究在進(jìn)行中,中德合作采用云南先鋒褐煤在德國(guó)DMT公司的工藝開發(fā)裝備上進(jìn)行了的工業(yè)條件試驗(yàn)和最佳工藝條件運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),液化油收率達(dá)到53%;對(duì)中國(guó)固定床加氫催化劑進(jìn)行了條件試驗(yàn),結(jié)果表明該催化劑適用于德國(guó)IGOR工藝;示范廠可研報(bào)告已經(jīng)完成。在日本1t/d裝置進(jìn)行了中國(guó)依蘭煤、中國(guó)西林硫鐵礦催化劑、日本合成硫化鐵催化劑的直接液化條件試驗(yàn),油收率為52%-57%。中美合作的中國(guó)神華煤直接液化可行性研究項(xiàng)目完成第一階段工作,在美國(guó)HTI公司連續(xù)小試裝置上對(duì)神華檸條塔煤進(jìn)行了6個(gè)條件的試驗(yàn),使用HTI的技術(shù)和GelCat催化劑,油收率達(dá)63%-68%;
(七)燃料電池
科技部在UNDP的支持下正在推動(dòng)燃料電池公共汽車示范計(jì)劃。
(八)煙氣凈化技術(shù)
目前,世界上運(yùn)行著500座以上的煙氣脫硫裝置。而其中90%以上(按機(jī)組容量計(jì))為濕法脫硫工藝。半干法旋轉(zhuǎn)噴霧法、爐內(nèi)噴吸收劑――增濕活化脫硫工藝在歐洲應(yīng)用較多。流化床燃燒技術(shù)在燃燒過程中有效控制SO2、NOx的生成,日益受到重視。日本開展利用表面熱處理后的活性炭纖維(ACF)對(duì)煙道氣進(jìn)行脫硫、脫氮的試驗(yàn)研究,取得了很好效果。利用ACF凈化煙道氣的技術(shù)屬于半干式氧化型,其優(yōu)點(diǎn)是:脫硫、脫氮反應(yīng)在常溫下進(jìn)行,副產(chǎn)的硫酸、硫酸鹽及硝酸、硝酸鹽等可以獲得連續(xù)回收。該燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫氮技術(shù)不僅具有較高的脫硫、脫氮性能,且用水量少,所需設(shè)備簡(jiǎn)單,目前正在進(jìn)行實(shí)用化研究。隨著我國(guó)大氣污染日益加劇,煙氣凈化技術(shù)進(jìn)一步受到社會(huì)各方面的重視。“中日合作電子束煙氣脫硫示范工程”,已累計(jì)運(yùn)行2400小時(shí),1998年5月28日通過國(guó)家竣工驗(yàn)收鑒定。該示范工程處理成都電廠200MW機(jī)組鍋爐的30萬m3/h煙氣,是目前世界上已投入運(yùn)行的處理煙氣量最大的電子束脫硫裝置。其脫硫率及脫硝率均超過80%及10%的設(shè)計(jì)值,各項(xiàng)運(yùn)行消耗指標(biāo)均低于設(shè)計(jì)值。此外,引進(jìn)芬蘭IVO公司爐內(nèi)噴鈣和增濕活化聯(lián)合工藝和日本日立公司的高速平流式濕法工藝正在進(jìn)行。國(guó)際上已有的脫硫效率高的成熟技術(shù),引進(jìn)后對(duì)我們積累設(shè)備設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)是有用的,但國(guó)外技術(shù)和設(shè)備價(jià)格昂貴,應(yīng)結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)能力,開發(fā)和推廣適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)與工藝。
國(guó)內(nèi)煙氣凈化技術(shù)基礎(chǔ)研究和中小鍋爐煙氣凈化技術(shù)也取得一定進(jìn)展。為提高脫硫劑的脫硫效率,在Ca(OH)2中加入易潮解鹽和堿或用燃燒飛灰和Ca(OH)2的水合物作吸著劑;或用活性焦或活性炭作吸附劑,在實(shí)驗(yàn)室研究中都取得一定成果。適合中小型鍋爐的網(wǎng)膜塔除塵脫硫系統(tǒng)、雙擊式除塵脫硫工藝等也取得了初步成效
(九)粉煤灰綜合利用
我國(guó)粉煤灰研究和利用的重點(diǎn)是大用量方向,例如摻于混凝土中,建橋、建壩、高層建筑底板、核發(fā)電站的安全殼等,正在建設(shè)中的三峽工程預(yù)計(jì)用粉煤灰量達(dá)133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級(jí)公路,該技術(shù)已成熟,推廣于滬寧、京深及京冀公路建設(shè)。粉煤灰還用于礦區(qū)回填、農(nóng)業(yè)上改良土壤。預(yù)計(jì)到2000年我國(guó)粉煤灰的排放量將達(dá)到1.6億噸,在粉煤灰利用上必須加大力度、擴(kuò)大利用面、增加利用量、提高利用率。
(十)煤層氣的開發(fā)利用
煤層氣勘探開發(fā)取得了明顯進(jìn)展,1998年在山西沁水盆地和東北鶴崗地區(qū)共鉆煤層氣井11口,在屯留-003井、屯留-006井和屯留-007井獲得了日產(chǎn)7000m3、10000m3和16000m3以上工業(yè)煤層氣流,初步控制含氣面積約550平方公里。勘探成果表明,該地區(qū)具備了形成大型煤層氣田的地質(zhì)條件。在晉南完成了3口井,晉試1井獲得了單井日產(chǎn)7000m3的產(chǎn)量。“中國(guó)煤層氣資源評(píng)價(jià)項(xiàng)目”的研究工作正在實(shí)施之中,已初步完成了六盤水、大華北、東北三江和遼中四個(gè)區(qū)塊的研究工作,項(xiàng)目研究總報(bào)告預(yù)計(jì)1999年完成。與美國(guó)德士古(TEXCO)、菲利普斯(PHILLIPS)和阿科(ARCO)等三家石油公司共同進(jìn)行淮北、臨興、三交、三交北和石樓等五個(gè)地區(qū)煤層氣勘探開發(fā)的合作項(xiàng)目在進(jìn)行。五個(gè)合作區(qū)總面積為11216.8km2,預(yù)測(cè)煤層氣資源量6535億m3。現(xiàn)已完成9口煤層氣井的鉆探,取得了較好的煤層氣資料。
三、潔凈煤技術(shù)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的建議
(一)當(dāng)前中國(guó)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)重點(diǎn)要解決的三個(gè)問題
1.提高燃燒效率是解決中國(guó)煤炭利用效率低下,減少溫室氣體排放的關(guān)鍵
目前我國(guó)每年動(dòng)力用煤占煤炭消費(fèi)總量的85%以上。主要用戶是: 電站鍋爐(1995年末,我國(guó)有電站鍋爐4609臺(tái),43萬蒸t,全部為蒸汽鍋爐;年用煤488Mt);工業(yè)鍋爐(1995年末中國(guó)有49.9萬臺(tái)工業(yè)鍋爐,119.8萬蒸t,平均單機(jī)容量2.4t。工業(yè)鍋爐以層燃為主,年用煤約350Mt,燃燒效率比國(guó)外先進(jìn)水平低15-20%);工業(yè)窯爐(1995年我國(guó)有工業(yè)窯爐16萬臺(tái),年用煤23.8Mt,設(shè)備技術(shù)普遍比較陳舊,污染嚴(yán)重);民用(我國(guó)民用、商業(yè)及其他用煤165.2Mt,其中民用135.5Mt。燒散煤平均熱效率僅15%,改燒型煤并采用新型高效爐具熱效率可達(dá)60%以上)。2.全過程脫硫,減排SO2是中國(guó)潔凈煤技術(shù)重點(diǎn)要解決的問題
每年排向大氣的SO280%以上來自燃煤;酸雨分布區(qū)已占到國(guó)土面積的40%。減少SO2排放是實(shí)現(xiàn)高效低污染燃煤的主要目標(biāo)。
中國(guó)煤炭中形態(tài)硫組成以黃鐵礦硫?yàn)橹鳎ㄟ^洗選可以清除煤中50%-70%的黃鐵礦硫。初步測(cè)算,通過大力發(fā)展洗選,2000年SO2減排量2.7Mt,2010年5.4Mt,2050年8.6Mt。
燃燒中固硫主要是兩種途徑,一是燃燒加固硫的型煤或配煤,一般可減少SO2排放40-60%;二是采用CFB鍋爐實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫,脫硫率可達(dá)80-90%
煙氣凈化脫硫關(guān)鍵是降低費(fèi)用,國(guó)內(nèi)外均圍繞這個(gè)目標(biāo)開展了大量的研究開發(fā)工作
第二篇:潔凈煤技術(shù)
潔凈煤技術(shù)復(fù)習(xí)題庫
1氣流床氣化法:是用極細(xì)的粉煤為原料,被氧氣和水蒸汽組成的氣化劑高速氣流攜帶進(jìn)入氣化爐氣化的方法。在氣化爐內(nèi),細(xì)顆粒粉煤分散懸浮于高速氣流中,并隨之并行流動(dòng),這種狀態(tài)即稱氣流床。2費(fèi)托合成:CO 在固體催化劑作用下非均相氫化生成不同鏈長(zhǎng)的烴類混合物和含氧化合物的反應(yīng)。
3型煤:用一定比例的粘結(jié)劑、固硫劑等添加劑,采用特定的機(jī)械加工工藝,將粉煤或低品位煤制成具有一定強(qiáng)度和形狀的煤制品。4煤氣甲烷化:甲烷化過程主要是使煤氣中的H2和CO在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成CH4的過程。
5煤化作用:泥炭或腐泥轉(zhuǎn)變?yōu)楹置骸熋骸o煙煤的地球化學(xué)作用。包括煤成巖作用和煤變質(zhì)作用。
6半水煤氣:在合成氨工業(yè)中為了滿足合成氣對(duì)N2的需求,通常在原有水煤氣制備工藝的基礎(chǔ)上配入部分N2,由此得到的煤氣為。7煤氣化:煤的氣化過程是一個(gè)熱化學(xué)的過程,它以煤或煤焦為原料,以氧氣(空氣、富氧或純氧)蒸汽或氫氣為氣化劑,在高溫的條件下,通過部分氧化反應(yīng)將原料煤從固體燃料轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過程。8干餾:是煤炭在隔絕空氣的條件下,在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生熱解,生成固體焦炭、液體焦油和少量煤氣的過程。
9酸雨:由于空氣污染物而造成的酸性降水,當(dāng)PH<5.6時(shí)為酸雨。10流態(tài)化:固體顆粒在自上而下的氣流作用下,在床內(nèi)形成具有流體性質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。11重介質(zhì)選煤:是用密度介于煤與纖石之間的重液或懸浮液作為分選介質(zhì)的選煤方法。重介質(zhì)選煤的的基本原理:阿基米德原理。12水煤漿:是一種煤基的液體燃料,一般是指由60%-70%的煤粉、40%-30%的水和少量化學(xué)添加劑組成的混合物。
13煤的直接液化:又稱加氫液化;一般是指將煤粉、催化劑和溶劑的混合在液化反應(yīng)器中,在適宜的溫度和壓力條件下,將煤直接轉(zhuǎn)化為液化油的過程。
14煤的間接液化:先通過煤氣化生產(chǎn)合成氣(CO+H2),將煤的大分子結(jié)構(gòu)完全破壞,然后通過高活性催化劑作用在合成器合成產(chǎn)品。15煤的液化:是指在特定的條件下,利用不同的工藝路線,將固體原料煤轉(zhuǎn)化為與原油性質(zhì)類似的有機(jī)液體,并利用與原油精煉相近的工藝對(duì)煤液化油進(jìn)行深加工以獲得動(dòng)力燃料,化學(xué)原料和化工產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)。
16燃燒引起的大氣污染物有氣態(tài)污染物(SO2、NOx、Hg、N2O、CO、CO2)、顆粒物(飛灰、煙煤)、有機(jī)污染物(碳?xì)浠衔铩AH)、痕量重金屬(Cd、Ni、Cr、Pb、As、Se、Ba)。
17煤的氣化按反應(yīng)器混合物流動(dòng)狀態(tài)分為固定床、流化床和氣流床。18影響氣化效率的因素有原料煤、氣化劑、操作條件、不同的氣化方法。
19常壓移動(dòng)床氣化法通常包括煤氣發(fā)生爐氣化法、水煤氣氣化法和相應(yīng)的兩段爐氣化法。
20脫硫工藝中采用的脫硫劑:鈣法:CaO、CaCO3、Ca(OH)2;鈉法:NaCO3、NaOH;氨法:液氨、NH4OH、NH4HCO3;鎂法:MgO、Mg(OH)2;氧化鋅法:ZnO;氧化銅法:CuO;活性炭法:C;海水法:H2O 21煤液化的產(chǎn)物是前瀝青烯、瀝青烯和油。F-T合成反應(yīng)器有固定床、流化床、漿態(tài)床反應(yīng)器三種類型。23煤制甲醇工藝主要由煤氣化、合成氣凈化、合成甲醇和甲醇精餾4部分組成。
24煤直接液化一般工藝過程步驟為:將預(yù)處理好的煤粉、溶劑和催化劑按一定比例配成煤漿,然后經(jīng)過高壓泵與同樣經(jīng)過升溫加壓的氫氣混合,再經(jīng)過加熱設(shè)備預(yù)熱至400C左右,共同進(jìn)入具有一定壓力的液化反應(yīng)器中進(jìn)行液化。
25煙氣濕法脫硫的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)?
答:由于是氣液之間反應(yīng),脫硫速度快;煤種適應(yīng)性好,脫硫效率和脫硫利用率都很高,在Ca/S比為1時(shí),脫硫率可達(dá)90%以上,系統(tǒng)運(yùn)行可靠穩(wěn)定。缺點(diǎn):脫硫后煙氣溫度較低,一般低于露點(diǎn),所以需進(jìn)行煙氣再加熱以減少腐蝕,同時(shí)有廢水二次污染等問題.26各種煙氣脫硫工特點(diǎn)?
答:干法/半干法脫硫特點(diǎn):脫硫過程以干態(tài)為主,煙氣溫度降低較少,無需進(jìn)行除霧和再熱,脫硫產(chǎn)物是干態(tài),無廢水污染,不易腐蝕和結(jié)垢,同時(shí)工藝簡(jiǎn)單,投資和運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)是脫硫劑利用率低,因此當(dāng)燃燒高硫煤或?qū)γ摿蛐室髧?yán)格時(shí),脫硫劑的消耗最大。27煤間接液化基本原理?
答:間接液化技術(shù)的核心是費(fèi)托合成,F(xiàn)T合成反應(yīng)十分靈活,可以通過控制反應(yīng)條件和H2/CO比,在高選擇型催化劑作用下,調(diào)整反應(yīng)產(chǎn)物的分布。其基本反應(yīng)是一氧化碳加氫生成脂肪烴,nCO+2nH2→CnH2n+nH2O-Q, nCO+(2n+1)H2→CnH(2n+2)+nH2O-Q,與此同時(shí),有H2O+CO→CO2+H2-Q,F(xiàn)T合成的烴類一般為C3及其以上烴類,甲烷等低烴是高溫時(shí)出現(xiàn)的產(chǎn)物。
28煤直接液化過程,對(duì)煤種有何要求?反應(yīng)過程的機(jī)理?
答:在選擇煤種時(shí)大致原則:H/C比高,揮發(fā)分高,灰分低,鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組含量高。機(jī)理:在高溫(400C以上),高壓(10MPa以上)的條件下,煤的大分子結(jié)構(gòu)將受熱分解,基本結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵首先斷裂,生成游離的自由基團(tuán)。此時(shí)如果遇到外界分子氫,自由基將發(fā)生加氫反應(yīng),形成穩(wěn)定的低分子物,從而避免因重新聚合生成聚合物或大分子。
29煤直接液化過程溶劑的作用?
答;①將煤與溶劑制成漿液形式便于輸送,同時(shí)可以有效地分散煤粒子,催化劑和液化反應(yīng)生成的熱產(chǎn)物,有利于改善多相催化液化反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)過程②依靠溶劑能力使煤顆粒發(fā)生溶脹和軟化,使其有機(jī)質(zhì)中的鍵發(fā)生斷裂③溶解部分H2,作為反應(yīng)體系中活性氫的傳遞介質(zhì),或者通過供氫溶劑的脫氫反應(yīng)過程,可以提供煤液化所需的活性氫原子④在有催化劑時(shí),促使催化劑分散和萃取出在催化劑表面上強(qiáng)吸附的毒物。
30移動(dòng)床氣化爐內(nèi)怎樣分層? 答:在移動(dòng)床氣化過程中,由于原料煤和氣化劑的逆流接觸,使得沿床層高度方向上有一明顯變化的溫度分布。在不同溫度區(qū)域內(nèi)所進(jìn)行的物理化學(xué)過程也不一樣。對(duì)于常壓移動(dòng)床氣化法來講,一般自上而下可分為預(yù)熱干燥層、干餾層、氣化層/還原層、燃燒層/氧化層及灰渣層。
31流化床燃燒技術(shù)的特點(diǎn)?
答:①燃燒過程中,氣固顆粒發(fā)生強(qiáng)烈的湍流混合,具有較高的傳熱和傳質(zhì)效率,也大大提高了燃燒熱。②床層內(nèi)固體顆粒混合均勻,使得溫度分布均勻③由于具有大量的固體床料,可以存儲(chǔ)足夠的熱量,使得燃料加熱迅速且具有良好的燃料適應(yīng)性且能和較低運(yùn)行④顆粒流動(dòng)平穩(wěn),適宜連續(xù)自動(dòng)控制⑤不同粒徑的顆粒在燃燒反應(yīng)器中停留時(shí)間不同,燃盡程度也不同。特點(diǎn):①燃燒適應(yīng)性好②良好的環(huán)保性能③良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能
MFT生產(chǎn)汽油基本原理及流程特點(diǎn)?
敘述:在MFT中,一段合成反應(yīng)產(chǎn)物是C1-C40的烴類混合物,為了提高汽油餾分的產(chǎn)率,將一段合成的產(chǎn)物,通過設(shè)有分子篩催化劑的二段反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng),使一段反應(yīng)產(chǎn)物發(fā)生裂解、脫氫、環(huán)化、低分子烯烴聚合等反應(yīng),最終得到主要是C5-C11的汽油餾分。
特點(diǎn):以煤基合成氣為原料;產(chǎn)品中汽油比例較高,質(zhì)量較好;CH4和氣態(tài)烴含量較少, C12+的高分子量重質(zhì)烴含量極少;
產(chǎn)品分布可調(diào)性大;通過選用催化劑和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的優(yōu)化組合,可改變產(chǎn)物分布和選擇性;工藝技術(shù)比較成熟,易于放大。33 IGOR直接液化工藝流程和過程描述及特點(diǎn)?
答:IGOR直接液化工藝流,大致可以分為煤漿制備、液化反應(yīng)、兩段催化加氫、液化產(chǎn)物分離和常減壓蒸餾等工藝過程。制得的煤漿與氫氣混合后,經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入液化反應(yīng)器。反應(yīng)器操作溫度仍為470C,但反應(yīng)壓力降到了30MPa。反應(yīng)器頂端排出的液化產(chǎn)物進(jìn)入到高溫分離器,在此將輕質(zhì)油氣、難揮發(fā)的重質(zhì)油及固體殘?jiān)确蛛x開來。其中分離器下部的真空閃蒸塔代替了IG法的離心分離器,重質(zhì)產(chǎn)物在此分離成殘?jiān)烷W蒸油,前者進(jìn)入氣化制氫工序,后者則與從高溫分離器分離出的氣相產(chǎn)物一并送人第一固定床加氫反應(yīng)器。該反應(yīng)溫度為350-420C。加氫的產(chǎn)物進(jìn)入中溫分離器,從底部排出的重質(zhì)油作為循環(huán)溶劑使用,從頂部出來的餾分油氣進(jìn)入第二固定床反應(yīng)器再次加氫處理,由此得到的加氫產(chǎn)物送往氣液低溫分離器,從中分離的輕質(zhì)油氣送入氣體洗滌塔,回收其中的輕質(zhì)油,而洗滌塔塔頂排出的富氫氣體則循環(huán)使用。特點(diǎn):①煤液化反應(yīng)和液化油提制加工在同一個(gè)高壓系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行,既縮短和簡(jiǎn)化了工藝過程,也可得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的精制燃料油。②固體分離以閃蒸塔代替離心分離裝置,生產(chǎn)能力大,效率高。同時(shí),煤液化反應(yīng)器的空速也較以往有較大的增加,從而也提高了生產(chǎn)能力。③以加氫后的質(zhì)油作為循環(huán)溶劑,使得溶劑具有更高的供氫性能,有利于提高煤液化過程的轉(zhuǎn)化過程的轉(zhuǎn)換率和液化油產(chǎn)率。34甲烷化過程主要是使煤氣中的H2和CO在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成CH4,CO+3H2→CH4+H2O,同時(shí)還會(huì)發(fā)生水煤氣變換反應(yīng)CO+H2O→CO2+H2以及其他生成CH4的次要反應(yīng)CO+4H2→CH4+2H2O,2CO→C+CO2,C+2H2→CH4
第三篇:《潔凈煤技術(shù)》
潔凈煤技術(shù)(CCT)的概念是20世紀(jì)80年代中期美國(guó)首先提出的,是指在煤炭開發(fā)和加工利用全過程中旨在減少污染與提高利用效率的加工﹑燃燒﹑轉(zhuǎn)換及污染控制等技術(shù)的總稱,是使煤作為一種能源應(yīng)達(dá)到最大限度潛能的利用,而釋放的污染物控制在最低水平,達(dá)到煤的高效清潔利用的技術(shù)。
清潔煤技術(shù)主要包括兩個(gè)方面:
一是直接燒煤潔凈技術(shù)。這是在直接燒煤的情況下,需要采用相應(yīng)的技術(shù)措施:
①燃燒前的凈化加工技術(shù),主要是洗選、型煤加工和水煤漿技術(shù)。
②燃燒中的凈化燃燒技術(shù),主要是流化床燃燒技術(shù)和先進(jìn)燃燒器技術(shù)。流化床又叫沸騰床,有泡床和循環(huán)床兩種,由于燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量,煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量,爐渣可以綜合利用,能燒劣質(zhì)煤,這些都是它的優(yōu)點(diǎn);先進(jìn)燃燒器技術(shù)是指改進(jìn)鍋爐、窯爐結(jié)構(gòu)與燃燒技術(shù),減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術(shù)。
③燃燒后的凈化處理技術(shù),主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術(shù)。消煙除塵技術(shù)很多,靜電除塵器效率最高,可達(dá)99%以上,電廠一般都采用。脫硫有干法和濕法兩種,干法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應(yīng),生成干燥顆粒硫酸鈣,用集塵器收集;濕法是用石灰水淋洗煙塵,生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達(dá)90%。
二是煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)。主要有以下四種:
①煤的氣化技術(shù),有常壓氣化和加壓氣化兩種,它是在常壓或加壓條件下,保持一定溫度,通過氣化劑(空氣、氧氣和蒸汽)與煤炭反應(yīng)生成煤氣,煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w。用空氣和蒸汽做氣化劑,煤氣熱值低;用氧氣做氣化劑,煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮,排去灰渣,因此,煤氣就是潔凈燃料了。②煤的液化技術(shù),有間接液化和直接液化兩種。間接液化是先將煤氣化,然后再把煤氣液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我國(guó)已有應(yīng)用。直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料,比如直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料,或煤炭與渣油混合成油煤漿反應(yīng)生成液體燃料,我國(guó)已開展研究。③煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù),先把煤制成煤氣,再用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,排出高溫廢氣燒鍋爐,再用蒸汽輪機(jī)發(fā)電,整個(gè)發(fā)電效率可達(dá)45%。我國(guó)正在開發(fā)研究中。④燃煤磁流體發(fā)電技術(shù),當(dāng)燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強(qiáng)磁場(chǎng),就直接產(chǎn)生直流電,然后把直流電轉(zhuǎn)換成交流電。發(fā)電效率可過50%~60%。我國(guó)正在開發(fā)研究這種技術(shù)。
清潔煤技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上解決環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一,也是高技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域之一。多年來,我國(guó)圍繞提高煤炭開發(fā)利用效率、減輕對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行了大量的研究開發(fā)和推廣工作,并隨著國(guó)家宏觀發(fā)展戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變,已把清潔煤技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略措施之一,得到了中央政府的大力支持。按照國(guó)務(wù)院1997年批準(zhǔn)的《中國(guó)潔凈煤技術(shù)九五計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃》,中國(guó)潔凈煤技術(shù)包含四個(gè)領(lǐng)域、十四項(xiàng)技術(shù):
1)煤炭加工領(lǐng)域:選煤、型煤、水煤漿;
2)煤炭高效燃燒與先進(jìn)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域:CFBC、PFBC、IGCC; 3)煤炭轉(zhuǎn)化領(lǐng)域:氣化、液化和燃料電池;
4)污染排放控制與廢棄物處理領(lǐng)域:煙氣凈化、電廠粉煤灰綜合利用、煤層氣的開發(fā)利用、煤矸石和煤泥水的綜合利用。
煤炭加工是指在原煤投入使用之前,以物理方法為主對(duì)其進(jìn)行加工,這是合理用煤的前提和減少燃煤污染的最經(jīng)濟(jì)的途徑。主要包括煤炭洗選、型煤、水煤漿制備。
原煤洗選采用篩分、物理選煤、化學(xué)選煤和細(xì)菌脫硫方法,可以除去或減少灰分、硫等雜質(zhì);煤炭經(jīng)洗選可大大提高燃燒效率,大大減少污染物排放,入選1億噸原煤一般可減少燃煤排放的SO2,100~150萬噸,成本僅為洗滌煙氣脫硫的十分之一。型煤加工是把散煤加工成型煤,由于成型時(shí)加入石灰固硫劑,可減少二氧化硫排放,減少煙塵,還可節(jié)煤;水煤漿是用優(yōu)質(zhì)低灰原煤制成代油燃料,燃燒效率高,煙塵、S02、NOx等排放都低于燃油和散煤,可以代替石油。
煤炭高效、潔凈燃燒與發(fā)電技術(shù)是潔凈煤技術(shù)的核心。從煤炭中獲取能量主要靠燃燒,目前以循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)的適應(yīng)煤種廣,燃燒效率高,且易于實(shí)施床內(nèi)脫硫,與常規(guī)粉煤鍋爐比S02、NOx,可減少50%以上,較采用粉煤鍋爐加凈化裝置可節(jié)約投資10%~15%。CFBC(包括常壓AFBC、增壓PFBC)是近年來國(guó)際上競(jìng)相發(fā)展的潔凈燃燒技術(shù);發(fā)展高效低污染粉煤燃燒(先進(jìn)的燃燒器)應(yīng)以穩(wěn)燃、高效、低污染和防結(jié)渣作為開發(fā)燃煤技術(shù)與燃燒器的目標(biāo);燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電包括煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(1GCC)和增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC—CC等)是新—代高效、潔凈燃煤發(fā)電技術(shù)。IGCC電廠供電效率可達(dá)50%~52%,脫硫率可達(dá)99%,NOx排放只有常規(guī)電廠的15%~30%、耗水只是常規(guī)電廠的1/3到1/2。
煤炭轉(zhuǎn)化是指以化學(xué)方法為主將煤炭轉(zhuǎn)化為潔凈的燃料或化工產(chǎn)品,包括煤炭氣化、煤炭液化和燃料電池。煤炭轉(zhuǎn)化以氣化為先導(dǎo),以碳一化工為重點(diǎn),走燃料化工和煤深加工的技術(shù)路線。作為化工原料,煤化工在芳烴生產(chǎn)方面有石油化工和天然氣化工所不具備的優(yōu)勢(shì)。煤炭氣化包括完全氣化、溫和氣化(低溫?zé)峤?和地下氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭潔凈利用的先導(dǎo)技術(shù)和主要途徑。多年來針對(duì)不同用戶開發(fā)了多種氣化工藝。從發(fā)展趨勢(shì)看應(yīng)優(yōu)選煤種適應(yīng)廣、技術(shù)先進(jìn)的流化床和氣流床氣化技術(shù);煤炭液化是將煤在適宜的反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化為潔凈的液體燃料和化工原料。工藝上分為直接(加氫)液化和間接(先氣化)液化和由直接液化派生的.煤油(廢塑料等)共煉工藝。發(fā)展替代液體燃料是一項(xiàng)帶戰(zhàn)略意義的任務(wù);燃料電池是直接將資料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù),目前國(guó)際上已經(jīng)開發(fā)出數(shù)種不同類型的燃料電池,主要用于航天器的動(dòng)力,使用的主要燃料為氫氣和甲烷氣。
污染排放控制與廢棄物處理:工業(yè)污染防治要逐步從生產(chǎn)末端治理轉(zhuǎn)到源頭和生產(chǎn)全過程的控制,把分散治理與集中控制結(jié)合起來,把濃度控制與總量控制結(jié)合起來,并把燃煤所造成的污染放在突出位置。因此,對(duì)煤炭開發(fā)利用中產(chǎn)生的污染和廢棄物進(jìn)行控制和處理是實(shí)現(xiàn)國(guó)家環(huán)保目標(biāo)使煤炭成為高效、潔凈、可靠能源的重要環(huán)節(jié)。煙氣凈化是清除煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中的有害物質(zhì)(灰塵、S02、NOx)。在我國(guó)燃煤鍋爐排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物是空氣污染的主要原因。從各個(gè)環(huán)節(jié)脫除煤中的硫是潔凈煤技術(shù)的重要內(nèi)容。
廢棄物處理主要包括對(duì)煤炭開采和利用過程中所產(chǎn)生的矸石、煤層甲烷、煤泥、礦井水及燃煤電站所產(chǎn)生的粉煤灰等進(jìn)行處理。這些污染物的大量排放既污染環(huán)境,又造成了資源的浪費(fèi)。國(guó)外對(duì)煤矸石的處理有比較健全的法規(guī)和管理辦法,基本實(shí)現(xiàn)了無害化處理。主要用途是回填采空、作為建筑工程填料、筑路造地、回收有用成份及作燃料、建筑材料和改良土壤等用。我國(guó)礦區(qū)煤矸石每年的排放量約為1.5~2億噸,主要利用途徑是發(fā)電、生產(chǎn)水泥和燒磚,但利用總量較少。煤層甲烷(又稱煤層瓦斯或煤層氣)是與煤共生,開采煤炭時(shí)從煤體內(nèi)析出。它是一種優(yōu)質(zhì)能源,但同時(shí)又是煤炭開采的一種主要災(zāi)害,其大量排空對(duì)全球環(huán)境變化(溫室效應(yīng))有較大影響。目前世界上主要產(chǎn)煤國(guó)對(duì)煤層甲烷的資源化開發(fā)利用程度較高,主要方法是地面鉆井開采。美國(guó)1993年煤層氣的產(chǎn)氣井有5000余口,產(chǎn)氣量達(dá)到207億立方米。我國(guó)煤層氣的開發(fā)利用程度還很低,主要是采取井巷抽放,但氣體利用價(jià)值低,地面開采尚處于探索研究階段,正在開展示范工程并與國(guó)外進(jìn)行合作勘探。粉煤灰是燃煤電站排出的固體廢棄物,歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的大型電廠已將煙氣凈化。灰渣干排、干灰調(diào)濕等納入電廠規(guī)劃,達(dá)到既清潔發(fā)電又使粉煤灰資源化,粉煤灰被大量應(yīng)用于筑路、生產(chǎn)水泥和優(yōu)質(zhì)混凝土、制磚及其它建材,并將粉煤灰大量用于建筑高速公路。中國(guó)粉煤灰研究和利用的重點(diǎn)是大用量方向,如摻于混凝土中建橋、建壩、高層建筑底板、核發(fā)電站的安全殼等,正在建設(shè)中的三峽工程預(yù)計(jì)用粉煤灰量達(dá)133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級(jí)公路,已推廣于滬寧、京深及京冀公路建設(shè)。還用于礦區(qū)回填、農(nóng)業(yè)上改良土壤、墻體材料燒結(jié)磚、混凝土、粉煤灰水泥等。我國(guó)煤礦大量礦井水外排與礦區(qū)嚴(yán)重缺水局面并存,如我國(guó)有約70%的礦區(qū)缺水甚至嚴(yán)重缺水,隨著煤礦城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,煤炭生產(chǎn)基地的戰(zhàn)略西移,水資源的供需矛盾將日趨緊張。許多礦井水含有大量懸浮物及少量有害元素。因此,最大限度地處理和凈化礦井水,使之資源化,對(duì)減少礦區(qū)環(huán)境污染、緩解干旱缺水地區(qū)用水緊張情況起到積極作用。目前,主要的礦井水處理方法有混凝沉淀法、電滲析法、反滲透法和中和法。混凝沉淀法主要用于處理含懸浮物礦井水;電滲析法和反滲透法用于處理高礦化度礦井水;中和法是處理酸性礦井水最常用的一種方法。
一、潔凈煤授術(shù)的重要性
我國(guó)是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家之一,目前煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中約占70%。在完全開發(fā)水電、充分利用核能和非水力可再生能源、充分考慮油與氣進(jìn)口潛力的前提下,煤炭在一次能源消費(fèi)構(gòu)成中將長(zhǎng)期占據(jù)主導(dǎo)地位,預(yù)計(jì)到21世紀(jì)中葉約為50%。但是,煤炭高效浩凈利用難度大,帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。1999年我國(guó)SO2放量達(dá)1858萬t,居世界第一,其中約85%是燃煤排放造成的;酸雨面積已超過我國(guó)國(guó)土面積的40%。我國(guó)CO2排放量?jī)H次于美國(guó),居世界第2位。由溫室氣體引起的全球變暖已引起世界范圍內(nèi)的高關(guān)注,對(duì)于能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主而且在相當(dāng)時(shí)期內(nèi)難以根本改變的我國(guó),更是一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
2000年我國(guó)石油進(jìn)口依存度(凈進(jìn)口量占消費(fèi)量比重)己超過30%,進(jìn)口量達(dá)7000萬t,預(yù)計(jì)2010年將達(dá)40%。在國(guó)際局勢(shì)變幻不定的形勢(shì)下,保障石油的可靠供應(yīng)對(duì)國(guó)家安全至關(guān)重要。隨著我國(guó)人民生活水平的提高,國(guó)內(nèi)油、氣供應(yīng)能力與需求之間的缺口將越來越大。通過氣化、液化和其他方式將煤高效地轉(zhuǎn)化為潔凈燃料,是我國(guó)必須進(jìn)行長(zhǎng)期努力的目標(biāo)。
中國(guó)是世界第一大煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó),2001年煤炭在一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中分別占68和67。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)中國(guó)以煤為主要能源的生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生改變。煤炭在為國(guó)民經(jīng)濟(jì)作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí),其開發(fā)利用過程也產(chǎn)生了很嚴(yán)重的污染。中國(guó)是典型的煤煙型大氣污染國(guó)家。據(jù)2000年《中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》資料顯示,全國(guó)廢氣中SO2、煙塵排放總量分別為1995萬噸、1165萬噸,導(dǎo)致酸雨的覆蓋面積已達(dá)國(guó)土面積的30。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),SO2等大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)損失總量達(dá)到GDP的2以上。燃煤造成的二氧化硫及總懸浮顆粒物的排放量分別約占85和70,造成的經(jīng)濟(jì)損失年高達(dá)1000億元以上。由于中國(guó)落后的燃煤技術(shù)及裝備,導(dǎo)致中國(guó)主要工業(yè)產(chǎn)品能耗比先進(jìn)國(guó)家高出20~60,能源效率為34,比先進(jìn)國(guó)家低10個(gè)百分點(diǎn)。因此,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是提高中國(guó)能源效率、減少環(huán)境污染的重要途徑。
潔凈煤技術(shù)是當(dāng)前世界各國(guó)解決環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一,也是高技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域之一。我國(guó)圍繞提高煤炭開發(fā)利用效率、減輕對(duì)環(huán)境污染開展了大量的研究開發(fā)和推廣工作。隨著國(guó)家宏觀發(fā)展戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變,中國(guó)政府把潔凈煤技術(shù)作為可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略措施之一。我國(guó)于1994年成立了煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)研究中心,1995年成立了國(guó)家潔凈煤技術(shù)推廣應(yīng)用領(lǐng)導(dǎo)小組,1997年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《中國(guó)潔凈煤技術(shù)九五計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要》。在中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)第十個(gè)五年計(jì)劃和煤炭工業(yè)“十五”規(guī)劃中,都強(qiáng)調(diào)要加大潔凈煤技術(shù)研究開發(fā)力度,擴(kuò)大潔凈煤領(lǐng)域的對(duì)外開放,推進(jìn)潔凈煤技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。潔凈煤技術(shù)涉及多行業(yè)、多領(lǐng)域、多學(xué)科,是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程。中國(guó)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的目標(biāo):一是減少環(huán)境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉塵、煤泥水等;二是提高煤炭利用效率,減少煤炭消費(fèi);三是通過加大轉(zhuǎn)化,改善終端能源結(jié)構(gòu)。目前,中國(guó)已成了世界上最大的潔凈煤市場(chǎng)。研究與開發(fā)潔凈煤技術(shù)的主耍目的是攻克煤氣化、煤炭液化、潔凈煤發(fā)電技術(shù)和綜合利用新技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù),大幅度提高煤炭轉(zhuǎn)換過程中的效率和控制污染,提供優(yōu)質(zhì)替代燃料,優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu),保障能源安全。
為了減少直接燒煤產(chǎn)生的環(huán)境污染,世界各國(guó)都十分重視潔凈煤技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。經(jīng)過20 多年的發(fā)展國(guó)外的煤炭氣化、液化以及發(fā)電技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。通過實(shí)施潔凈煤技術(shù),煤礦企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上增加盈利,環(huán)境由此得到改善,使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和保護(hù)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。我國(guó)是燒煤大國(guó),70%以上的能源依靠煤炭,大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)有更重要意義。
4.發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的重大意義
首先,采用煤炭加工技術(shù),可有效降低原料煤的灰分和硫分,實(shí)現(xiàn)煤炭燃前脫硫降灰,大幅度減少大氣污染物排放,減少煤炭利用的外部成本。
其次,發(fā)展煤基合成燃料可以促進(jìn)能源供應(yīng)來源的多樣性,改善單一的能源結(jié)構(gòu),在相當(dāng)程度上緩解我國(guó)石油、天然氣供應(yīng)不足的問題,且經(jīng)濟(jì)投入和運(yùn)行成本大大低于采用石油和天然氣,有利于我國(guó)清潔能源的發(fā)展及長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源安全。
第三,潔凈煤技術(shù)匯集了電子、信息、自動(dòng)化、環(huán)境科學(xué)等高新技術(shù),已不再是傳統(tǒng)的煤利用技術(shù)。
總之,潔凈煤技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用正處方興未艾之勢(shì),國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃已將潔凈煤技術(shù)列為能源建設(shè)的重要內(nèi)容,我國(guó)潔凈煤技術(shù)將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段
第四篇:潔凈煤技術(shù)
潔凈煤技術(shù)介紹
煤炭對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要作用
改革開放二十多年來,我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展。這是以能源消費(fèi)的增長(zhǎng)作為支撐的,2003年全國(guó)一次能源消費(fèi)總量達(dá)到16.78億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,比1980年翻了一番多。煤炭在2003年我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中仍然占67.1%,是我國(guó)的主要一次能源。
煤炭還是我國(guó)工業(yè)的主要食糧。2003年電力、冶金、建材和化工等4個(gè)行業(yè)共消費(fèi)煤炭12.8億噸,占全國(guó)煤炭消費(fèi)總量的80.5%。我國(guó)電力的80%以上來自于煤炭,發(fā)電與供熱用煤已占到國(guó)內(nèi)煤炭消費(fèi)總量的54.7%。
煤炭消費(fèi)引起的污染
與此同時(shí),大量煤炭消費(fèi)也引起嚴(yán)重的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)2002年全國(guó)二氧化硫排放總量為1927萬噸,2003年由于煤炭消費(fèi)總量的增加,又上升至2158.7萬噸。這來源于燃煤。2002年全國(guó)煙塵總排放量1013萬噸,有63.2%的城市顆粒物超過國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),2003年又上升至1048.7萬噸。燃煤是微顆粒的主要來源之一。目前酸雨覆蓋區(qū)在我國(guó)已擴(kuò)大到約占國(guó)土總面積的30%。2003年有265個(gè)城市中出現(xiàn)酸雨,污染情況較2002年嚴(yán)重。據(jù)中國(guó)環(huán)境科學(xué)院研究,燃煤電廠排放的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。全國(guó)每年因二氧化硫和酸雨造成經(jīng)濟(jì)損失上億元。
分析引起燃煤污染的原因,主要有以下幾個(gè):
一是煤炭本身污染物排放量高。煤炭的硫和灰分含量遠(yuǎn)高于天然氣和輕油,原始排放量就高。
二是燃煤技術(shù)落后。我國(guó)涉及煤炭利用的相關(guān)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)工藝與技術(shù)普遍落后,有大量低效的燃煤鍋爐、窯爐、小型氣化爐等存在,能源效率低下,污染嚴(yán)重。如我國(guó)單位GDP能耗是世界平均水平的3.4倍,為美國(guó)的3.5倍,日本的9.7倍。民用直接燃煤有的效率還不到20%。美國(guó)的煤炭消費(fèi)總量一直與中國(guó)相差不大,但由于大量使用潔凈煤技術(shù),并沒有引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。
三是大量燃煤鍋爐沒有脫硫措施。至2003年年底,我國(guó)燃煤電站(包括已建和在建)安裝脫硫裝置的機(jī)組僅占總裝機(jī)容量6.9%;燃煤工業(yè)鍋爐和窯爐絕大部分沒有脫硫措施,有的甚至沒有良好的除塵裝置。
四是終端能源結(jié)構(gòu)比例成問題。2000年我國(guó)終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭占36.2%,與世界終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)差別很大。
發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是主攻方向
我國(guó)許多城市已在解決燃煤污染方面做了許多嘗試。
其一是清潔能源替代。過去的幾年,我國(guó)不少大中城市在清潔能源替代方面做了很多工作,如設(shè)置無燃煤區(qū)、淘汰小型燃煤鍋爐、大力推廣天然氣和燃油鍋爐等,但推進(jìn)過程中也遇到石油短缺、天然氣供應(yīng)受地域限制、清潔能源的價(jià)格高等問題。
其二是采用節(jié)能技術(shù)減少能源消費(fèi)總量。這幾年我國(guó)節(jié)能工作取得顯著效果,年均節(jié)能率為4.6%。在此前提下能源消費(fèi)仍以每年4.3%的速度增長(zhǎng)。靠節(jié)能只能緩解、但不能解決各地能源供應(yīng)緊張問題。
其三是發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)。潔凈煤技術(shù)是從煤炭開采到利用全過程中旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等新技術(shù)的總稱。清潔能源行動(dòng)18個(gè)試點(diǎn)城市的經(jīng)驗(yàn)表明,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù),可起到以下作用:
——可有效減少污染。各地電廠普遍采用煙氣凈化技術(shù)后,脫硫率達(dá)90%以上。多數(shù)城市推廣應(yīng)用低硫煤或洗選煤。煤炭洗選一般可降低灰分50%~80%,脫硫35%~40%。
——可有效提高能源效率。采用超臨界發(fā)電機(jī)組效率可達(dá)42%以上;循環(huán)流化床燃燒劣質(zhì)煤,效率可達(dá)95%以上。
——可經(jīng)濟(jì)有效地保證能源安全、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。按同等發(fā)熱量計(jì)算,我國(guó)煤炭資源是石油和天然氣總和的12倍。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù),可在相當(dāng)程度上緩和石油、天然氣供應(yīng)不足的問題,且運(yùn)行成本大大低于石油和天然氣。
18個(gè)城市的經(jīng)驗(yàn)表明,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù),不僅可獲得良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益,還可獲得相當(dāng)宏觀經(jīng)濟(jì)效益。
中國(guó)采用的潔凈煤技術(shù)
我國(guó)潔凈煤技術(shù)立足于本國(guó)能源資源特點(diǎn),貫穿于煤炭開發(fā)、加工、轉(zhuǎn)化、終端利用全過程。根據(jù)1997年國(guó)家計(jì)委發(fā)文印發(fā)經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《中國(guó)潔凈煤技術(shù)“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要》,現(xiàn)階段中國(guó)潔凈煤技術(shù)包括煤炭加工、高效燃燒及先進(jìn)發(fā)電技術(shù)、煤炭轉(zhuǎn)化、污染物資源化再利用等方面的十八項(xiàng)技術(shù)。
近幾年,通過引進(jìn)和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)開發(fā),一些可有效提高能源效率、減少污染的大型先進(jìn)技術(shù)(如超臨界機(jī)組、大型煙氣脫硫技術(shù)FGD、循環(huán)流化床鍋爐、煤炭氣化等)得到了推廣應(yīng)用,420噸/小時(shí)以下循環(huán)流化床鍋爐、石灰石-石膏法濕式煙氣脫硫技術(shù)等實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。煤炭洗選、配煤、先進(jìn)工業(yè)鍋爐技術(shù)、實(shí)用脫硫技術(shù)、煤矸石發(fā)電及其他綜合利用技術(shù)等得到廣泛應(yīng)用。但潔凈煤技術(shù)的總體發(fā)展不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展及環(huán)境的需求。主要的技術(shù)項(xiàng)目有:
(1)煤炭加工技術(shù)包括選煤、型煤、水煤漿、動(dòng)力配煤等。在煤炭利用前進(jìn)行煤的洗選和加工,可有效降低煤中灰分、硫分,提高煤炭質(zhì)量,達(dá)到減少煤炭利用過程中污染物排放的目的。
煤炭洗選 采用物理選煤和化學(xué)選煤技術(shù),可有效脫除煤中礦物質(zhì),脫除50-80%的灰分和30-40%的硫分。截止2002年,我國(guó)原煤入洗比例已達(dá)33%。
動(dòng)力配煤 將不同的單種煤按不同比例、配入添加劑后混合,形成化學(xué)組成、物理性質(zhì)和燃燒特性完全不同的“新煤種”,可保證燃煤特性與用煤設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)相匹配、提高設(shè)備熱效率,還可充分利用低質(zhì)煤或當(dāng)?shù)孛禾抠Y源。
型煤 民用型煤已得到廣泛使用。氣化用工業(yè)型煤提供了全國(guó)化肥工業(yè)約60%的造氣原料。最近兩年,一些城市由于環(huán)境的原因又開始推廣應(yīng)用鍋爐用動(dòng)力型煤。
水煤漿 將一定比例的煤炭(約67-70%)、水(約30%)、部分添加劑(約1-2%)磨碎混合后,形成一種可以流動(dòng)的煤基流體燃料,具有易燃、污染低的特點(diǎn),在中國(guó)的主要用途是替代燃料油,用作燃油鍋爐的替代燃料。
(2)煤炭高效燃燒及先進(jìn)發(fā)電技術(shù)主要有循環(huán)流化床燃燒、增壓流化床燃燒以及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)和超臨界機(jī)組等,可顯著提高發(fā)電效率。
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)(CFBC)由于其適于劣質(zhì)煤燃燒、可爐內(nèi)脫硫的特點(diǎn),在中國(guó)快速推廣應(yīng)用,是發(fā)展最快的先進(jìn)燃燒技術(shù)。容量在240噸/小時(shí)以下的CFBC已在中國(guó)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)技術(shù)(PFBC-CC)采用與常壓流化床鍋爐相似的技術(shù)原理,在增壓下工作。增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電能較大幅度地提高發(fā)電效率,減少環(huán)境污染。2000年末,中國(guó)自行研制開發(fā)的徐州賈汪15兆瓦中試電站投入綜合試運(yùn)行。
超臨界機(jī)組 是世界上唯一先進(jìn)、成熟和達(dá)到商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。由于具有發(fā)電效率高、投資相對(duì)較低的特點(diǎn),被中國(guó)電力行業(yè)列為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù),近兩年新電廠建設(shè)大部分采用超臨界機(jī)組,全部為進(jìn)口。
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng),是將煤氣化技術(shù)與高效聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合,既能提高發(fā)電效率,又有很好的環(huán)保性能。中國(guó)第一座IGCC示范電站(等級(jí)為300~400兆瓦)已開始招標(biāo)。
(3)煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)主要包括煤炭氣化、煤炭液化等。從石油安全考慮,國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展大型煤炭氣化,煤炭液化正在進(jìn)行商業(yè)化示范。
煤炭氣化 煤炭氣化技術(shù)在中國(guó)主要用于生產(chǎn)化工合成原料氣、工業(yè)燃?xì)狻⒚裼妹簹狻⒁苯疬€原氣,它還可用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電燃?xì)狻⒅茪洹⒁约白鳛槿剂嫌秃铣稍蠚夂兔禾恳夯臍庠础D壳爸袊?guó)應(yīng)用的先進(jìn)加壓固定床氣化(魯奇爐)、氣流床氣化(Texaco 氣化爐)和干粉煤加料Shell技術(shù)均為引進(jìn)技術(shù)。煤炭液化煤炭液化技術(shù)是將固體煤炭轉(zhuǎn)化為液體燃料、化工原料和產(chǎn)品,它以發(fā)動(dòng)機(jī)用燃料油為主要目標(biāo)產(chǎn)品,同時(shí)生產(chǎn)大量化工產(chǎn)品。分直接液化和間接液化兩種。煤直接液化即用煤直接加氫制油,生產(chǎn)的產(chǎn)品有優(yōu)質(zhì)汽油、柴油和航空燃料,還有芳烴化合物等化工產(chǎn)品。煤間接液化即先將煤氣化、用煤氣化合成油,生產(chǎn)的產(chǎn)品中有油品,還有蠟、乙烯、丙烯、聚合物、醛、醇、酮等化工產(chǎn)品。
燃料電池技術(shù) 燃料電池是一種將儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,是公認(rèn)的高效綠色能源。中國(guó)在質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC方面,單項(xiàng)技術(shù)有了自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán),已具備電池關(guān)鍵材料制備、部件試制,組裝千瓦級(jí)電池組和進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的能力。總體水平與先進(jìn)國(guó)家仍有較大差距。
多聯(lián)產(chǎn) 多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是指利用“合成氣”進(jìn)行的跨行業(yè)、跨部門生產(chǎn),它通常以整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)為源頭,與其他煤化工技術(shù)結(jié)合,得到多種具有高附加值的化工產(chǎn)品、液體燃料、電和熱等。中國(guó)的多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)僅處于從概念性探索到基礎(chǔ)性研究的階段。
(4)污染物控制與資源再利用燃煤污染物控制技術(shù)主要包括煤層氣開發(fā)利用、煙氣凈化、電廠粉煤灰綜合利用、煤矸石的綜合利用和礦井水資源化。
未來應(yīng)該大力發(fā)展的技術(shù)
未來煤炭的主要用戶仍為電力、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐、煉焦與噴吹、化工生產(chǎn)替代燃料油、民用。要滿足我國(guó)環(huán)境質(zhì)量不斷改善的要求,各煤炭主要用戶均應(yīng)加快潔凈煤技術(shù)的發(fā)展。我們建議發(fā)展如下技術(shù):
一是先進(jìn)、高效、低污染的潔凈發(fā)電技術(shù),應(yīng)將國(guó)際上商業(yè)化成熟技術(shù)超臨界和超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組作為新發(fā)展主力機(jī)組(全部配套煙氣脫硫裝置FGD),以循環(huán)流化床CFBC發(fā)電機(jī)組為補(bǔ)充,推廣應(yīng)用低氮氧化物燃燒器和煙氣脫硫脫氮一體化技術(shù)。
對(duì)于現(xiàn)有燃煤機(jī)組加以改造,有條件的加裝煙氣脫硫裝置FGD,不適宜加裝FGD的老電廠,必須燃用低硫煤(或洗選煤,硫分<0.6%),同時(shí)加強(qiáng)除塵和使用低氮燃燒器。
二是減少燃煤工業(yè)鍋爐污染的技術(shù),比如循環(huán)流化床(加爐內(nèi)脫硫)、采用除塵脫硫技術(shù)、燃用不同燃料(洗選煤、固硫型煤、水煤漿、天然氣、電)、節(jié)能技術(shù)+洗選煤等。考慮環(huán)境的影響因素后,工業(yè)鍋爐燒散煤、洗選煤、固硫型煤、水煤漿、重油和天然氣的運(yùn)行成本之比為1誜1.1誜1.2誜1.45誜2.3誜3.1。
三是發(fā)展以先進(jìn)煤氣化為氣源的化工生產(chǎn)。加速淘汰落后的煤氣化技術(shù)和小化肥企業(yè)。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來講,煤氣化技術(shù)不僅是化工生產(chǎn)的原料氣,還是多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的源頭,是生產(chǎn)氫能和燃料電池的氣源,必須加快發(fā)展。
四是發(fā)展替代燃料油。水煤漿作為鍋爐燃料技術(shù)已成熟,近期應(yīng)在中國(guó)推廣應(yīng)用。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)講,應(yīng)將煤炭液化作為戰(zhàn)略儲(chǔ)備技術(shù),直接由煤生產(chǎn)油品和化工產(chǎn)品,部分彌補(bǔ)石油不足。神華集團(tuán)年產(chǎn)100萬噸煤炭直接液化示范廠已開工建設(shè),同時(shí)應(yīng)該考慮發(fā)展煤制甲醇和二甲醚技術(shù),作為替代燃料或能源載體。
五是改善民用燃料的使用情況。從環(huán)境上考慮,城市家庭生活用能應(yīng)進(jìn)一步增大天然氣、LPG、LNG、電力等的比例;冬季供暖推廣燃煤熱電聯(lián)供和集中供熱,加后續(xù)脫硫處理,逐步替代或取消分散的小型燃煤鍋爐;農(nóng)村用能應(yīng)進(jìn)一步加大小水電、沼氣和省柴灶等的比例。
煤炭工業(yè)潔凈煤技術(shù)研究中心的研究表明,若全國(guó)全面采用潔凈煤技術(shù),在2000-2020年期間,可減排二氧化硫1.23億噸,減少硫造成的經(jīng)濟(jì)損失約6080億元。
潔凈煤技術(shù)需要國(guó)家政策支持
潔凈煤技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及全社會(huì)各個(gè)方面,如管理、政策、實(shí)施、技術(shù)開發(fā)、設(shè)備制造、商業(yè)化應(yīng)用、煤炭生產(chǎn)與供應(yīng)、環(huán)境保護(hù)、所有煤炭及能源用戶等等,不僅僅是技術(shù)問題,更是系統(tǒng)問題,必須有國(guó)家政策和機(jī)制的強(qiáng)勁推動(dòng)作為保障,因此我們建議:
——要加強(qiáng)潔凈煤技術(shù)發(fā)展的統(tǒng)一規(guī)劃和統(tǒng)一管理,有全國(guó)發(fā)展計(jì)劃、有發(fā)展重點(diǎn)和優(yōu)先次序,有統(tǒng)一布局和管理,允許各地發(fā)展適宜本地區(qū)的技術(shù),避免搞全國(guó)一刀切。
——形成國(guó)家統(tǒng)一的潔凈煤技術(shù)政策體系,使?jié)崈裘杭夹g(shù)與環(huán)保、節(jié)能、高新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用等有機(jī)地結(jié)合起來。
——國(guó)家對(duì)大型商業(yè)化潔凈煤技術(shù)項(xiàng)目給予必要的激勵(lì)政策。
——進(jìn)一步加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)研究和工業(yè)示范,激勵(lì)先進(jìn)技術(shù)的采用與發(fā)展。
——加強(qiáng)環(huán)境驅(qū)動(dòng)和對(duì)燃煤用戶的環(huán)境監(jiān)管。
——國(guó)家煤炭供應(yīng)體系上予以改革,逐步實(shí)現(xiàn)將低硫、低灰優(yōu)質(zhì)煤優(yōu)先供應(yīng)中小型工業(yè)鍋爐及其他中小用戶,將質(zhì)量較差的煤炭供電站鍋爐集中處理的煤炭供應(yīng)體系。
——建立和形成企業(yè)作為潔凈煤技術(shù)發(fā)展主體的機(jī)制,發(fā)展現(xiàn)代煤炭加工及轉(zhuǎn)化基地,建設(shè)大型潔凈煤技術(shù)項(xiàng)目。
——加強(qiáng)關(guān)于潔凈煤技術(shù)的宣傳,提高公眾環(huán)境意識(shí)和對(duì)環(huán)境的監(jiān)督能力。
第五篇:《潔凈煤技術(shù)》征稿啟事
《潔凈煤技術(shù)》征稿啟事
《潔凈煤技術(shù)》國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào): CN11-3676/TD, 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)刊號(hào):ISSN1006-6772。雜志由國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局主管,煤炭科學(xué)研究總院與煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)中心聯(lián)合主辦,國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行的國(guó)家級(jí)專業(yè)科技刊物。本刊為萬方數(shù)據(jù)網(wǎng)上網(wǎng)期刊;中國(guó)CAJ—CD全文收錄期刊;中國(guó)學(xué)術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫來源期刊。全國(guó)中文核心期刊,中國(guó)科技核心期刊。
《潔凈煤技術(shù)》宗旨是宣傳和普及潔凈、高效的潔凈煤技術(shù)及與之有關(guān)的法規(guī)、政策和標(biāo)準(zhǔn),致力于促進(jìn)我國(guó)潔凈煤技術(shù)的發(fā)展。雜志是潔凈煤信息的傳播媒介,是與國(guó)內(nèi)外有關(guān)組織、研究機(jī)構(gòu)、大專院校及工礦企業(yè)合作交流的紐帶。
《潔凈煤技術(shù)》雜志是煤炭、電力、冶金、化工、機(jī)械等部門行業(yè)及廠礦企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)和工程技術(shù)人員的必讀之物。主要刊載煤炭加工(洗選、型煤、水煤漿、配煤、煤泥利用),煤炭高效潔凈燃燒(流化床技術(shù)、粉煤燃燒、燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電),煤炭轉(zhuǎn)化(氣化、液化、焦化、燃料電池),污染控制與廢棄物管理,煤質(zhì)技術(shù),煤礦環(huán)保等方面的學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、專題評(píng)述、國(guó)內(nèi)外技術(shù)動(dòng)態(tài)和政策法規(guī)等文章。具體征稿事宜如下:
一、征文形式與要求
(1)論文要求:來稿主題突出,論點(diǎn)明確,論據(jù)可靠,數(shù)據(jù)正確,文字精煉,引用資料給出文獻(xiàn)出處。論文(含圖、表)不超過6000字。
(2)論文格式(按順序):題目、作者姓名及單位、中文摘要(100-200字)和關(guān)鍵詞(3-5個(gè))、正文、參考文獻(xiàn)、作者簡(jiǎn)介、英文題目、英文摘要和關(guān)鍵詞。文稿若系省部級(jí)以上科學(xué)基金項(xiàng)目資助,請(qǐng)注明。論文須有電子文件(word格式)。
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《潔凈煤技術(shù)》編輯部
二0一二年一月