专题综述-中国洁净煤技术发展现状.doc

1、中国洁净煤技术发展现状摘要：本文对洁净煤技术做了一个整体介绍，简单介绍了中国洁净煤技术发展利用现状，最后指出中国发展推广洁净煤技术的意义。关键词：洁净煤；发展现状；意义前言：中国是世界上第一大煤炭生产与消费国，并且一次能源以煤为主的格局在相当长的使时期内难以改变，煤炭在推动国民经济发展的同时也产生了严重的环境问题，在全球煤炭减排和低碳利用的背景下，洁净煤技术以减少环境污染和提高煤炭利用效率为目标，得到了迅速发展，成为中国解决环境问题的主导技术之一。发展洁净煤技术是未来中国走可持续发展道路，提高煤炭利用效率、降低污染物排放和减少环境污染的重要技术途径之一。一 洁净煤技术介绍洁净煤技术是指从煤炭开

2、采到利用的全过程中，旨在减少污染物排放、提高利用效率的加工、转化、燃烧及污染控制等技术总称4。中国洁净煤技术主要有四个领域：煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理，包括十四项技术。如下表：中国洁净煤技术分类技术项目煤炭加工领域包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术煤炭的高效洁净燃烧技术领域先进的燃烧器、流化床燃烧(FBC)技术、整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）煤炭转化领域包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池污染排放控制与废弃物处理领域包括烟气净化、煤层气的开发利用、煤共伴生资源的综合利用1.1煤炭加工领域1.1.1 选煤技术 选煤技术是运用物理、化学或微生物学等方法将原煤脱

3、灰、降硫并加工成质量均匀、用途不同的各种商品煤的煤炭加工技术。现代选煤方法主要是机械选煤，依据煤与矸石在密度、硬度、表面润湿性及电磁性质等物理性质和物理化学性质的差异，在一定的分选机械中分离，并经过一系列辅助作业，最终获得各种质量规格的煤炭产品1。选煤方法如图所示：重选是应用最广泛的选煤方法，尤以湿法重选最为常见。浮选是当前分选煤泥最有效的方法，对选煤厂煤泥水处理和回收细粒精煤起着重要的作用。通过对原煤进行分选加工，能够脱出其中大部分无机矿物质，降低煤的灰分和硫分，从而有效地改善煤炭产品质量，节约运力，减少SO2排放，是一项经济有效的清洁煤生产技术，是洁净煤技术的源头技术，具有重大的社会经济意

4、义，它以成为煤炭工业现代化水平的重要标志之一。1.1.2 型煤技术型煤是用一种或一定比例的黏合剂或固硫剂在一定的压力下加工形成的、具有一定的形状和物理化学性能的煤炭产品3。按照应用领域通常将型煤分为工业型煤和民用型煤。工业型煤主要有工业锅炉用型煤、工业窑炉用型煤、炼焦配用型煤等。民用型煤主要有蜂窝煤和煤球。粉煤成型后使用具有多方面的有点：可以提高炉窑效率5%-13%，从而节约煤炭。可以减少粉煤排放量30%-60%，从而降低大气中粉尘颗粒物浓度。使用固硫添加剂的型煤，可以降低SO2排放20%-50%，从而在一定程度上遏制酸雨的危害。使燃煤的其他有害物排放降低。1.1.3 动力配煤技术动力配煤是根

5、据用户对煤质的要求，将若干不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配加工而成的混合煤1。动力配煤最大的优点是可以通过科学的配煤技术，将高热值与低热值煤合理配煤，充分发挥每种煤的特点，提高资源利用效率，节约资源。1.1.4 水煤浆技术水煤浆是由60%-70%的煤与29%-39%的水及少量(1%-2%)添加剂经过磨碎和强力搅拌而成的两相流浆体1。由于水煤浆具有良好的流动性和稳定性，易于储存和输送，因而可替代重油广泛地应用于各类工业锅炉、工业窑炉和电站锅炉。水煤浆技术和原煤相比，燃烧效率高、节能、环境效益好，是一种理想的煤代油燃料。1.2 煤炭的高效洁净燃烧技术领域1.2.1流化床燃烧(FBC)技术流化

6、床燃烧技术是指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。流化床燃烧方式的特点是：清洁燃烧，脱硫率可达80%-95%，NOx排放可减少50%。燃料适应性强，不仅可燃用一般燃料煤，而且可以燃用高灰煤、高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、油页岩和垃圾等。燃烧效率高，可达95%-99%。负荷适应性好。负荷调节范围30%-100%。1.2.2整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）整体煤气化联合循环发电技术是把高效的联合循环总能系统和洁净煤的燃烧技术结合起来的先进发电系统。IGCC以其高效、低污染排放等优点被认为是21世纪最有前景的洁净煤发电技术，它将逐步取

7、代现有的汽轮机电站，成为火电动力的发展方向。其主要优点有：环境效益好，避免煤直接燃烧产生的环境污染，粉尘排放极少，脱硫、脱氮率高。发电热效率高，随着技术的进步，IGCC电站的效率可达到50%或更高。耗水量少，比常规汽轮机电站少耗水30%-50%，更加适用干旱缺水地区。综合利用煤炭资源，同时产生电、热和化工产品。1.3 煤转化领域1.3.1 煤炭气化煤炭气化是以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、蒸汽或氢气为气化剂，在高温条件下，通过一系列反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃料的过程1。煤经气化后可以达到无烟、无硫、无灰的燃烧效果，大大减少环境污染，是未来实现煤炭洁净利用的核心技术和主要途

8、径。1.3.2 煤炭液化技术煤炭液化是把固体状态的煤炭经过一系列化学反应将其转化为液态产品的洁净煤技术。煤炭液化可以分为直接液化与间接液化两种。我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化技术，对发挥资源优势，大规模补充国内石油供需缺口，实现能源工业可持续发展有着重要的现实和长远意义。1.3.3 燃料电池燃料电池是采用电化学催化直接产生电能, 因无热力学循环从而超越了热机的卡诺循环效率限制, 目前燃料电池总效率在45%- 60% 之间, 如充分利用各种生成热, 其综合利用效率可接近80%, 远远超过常规燃煤电站( 35%左右) 以及先进的燃气-蒸汽联合循环( 50%左右) 的发电效率, 目前洁净煤

9、在燃料电池上的应用已得到了工业发达国家的高度重视2。1.4 污染排放控制与废弃物处理领域1.4.1 烟气净化烟气净化是指脱出煤炭在燃烧过程中产生的烟尘、硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳和微量重金属元素等污染物的过程。燃煤锅炉排放的烟气中危害最大的是烟尘和二氧化硫。烟尘通过呼吸道进入人体内部，对人体有较大危害。SO2是形成酸雨的主要物质，对环境影响较大。随着除尘和脱硫技术的发展，烟气净化技术将成为改善我国大气环境污染的主要途径。1.4.2煤层气的开发利用煤层气主要指甲烷，俗称瓦斯，长期以来被视为一种煤矿开采的灾害。随着研究和技术的发展，煤层气已经成为一种潜在的具有广阔前景和经济效益的能源。合理开发利

10、用煤层气能够弥补常规能源的不足，减少煤矿开采事故，有效地降低温室效应。1.4.3煤共伴生资源的综合利用煤共伴生资源的综合利用主要指煤系共伴生矿产、煤矸石及粉煤灰的开发利用。在含煤岩系中存在大量的煤共生或伴生的矿产资源，其中有许多矿产资源赋存条件较好且储量丰富，具有较高的开发利用价值。煤矸石、粉煤灰是具有很大潜力的固体废物，煤矸石可用来发电、生产建筑材料、充填矿井开采区等。粉煤灰可用作建筑材料、填筑材料、改良土壤、生产化肥等。二 我国洁净煤技术发展现状2.1 煤炭洗选跻身世界先进行业全国原煤入洗率由2005年的31.9%提高到2010年的50.9%，2011年我国煤炭产量35.2亿吨，约占一次能

11、源生产总量78.6%，已成为世界第一选煤大国。无压三产品重介质旋流器、喷射旋流式浮选机与旋流微泡浮选柱等先进的选煤技术己被广泛采用，设备自动化、大型化不断提高，洗煤厂处理能力加大，新建的3Mt/a以上大型选煤厂、10Mt/a以上的特大型选煤厂越来越多。最大的动力煤选煤厂平朔安家岭选煤厂年入洗能力已达到40Mt；最大的炼焦煤选煤厂淮北临焕选煤厂年入洗能力已达到12.5Mt。今后选煤技术的未来发展重点将是脱硫和排矸并举，提高选煤厂的自动化水平与设备的分选精度，发展深度降灰脱硫技术及适用于缺水地区的干法或节水选煤技术。2.2 先进煤化工转化技术快速发展目前国内的煤制油总规模达到188万吨油当量/年、

12、煤制烯烃115万吨/年、煤制乙二醇20万吨/年；煤制烯烃、浆态床费托合成、煤加氢液化等工业技术达到国际领先或先进水平。神华在鄂尔多斯建设了世界第一座500万吨煤直接液化生产线，第一期100万吨生产装置已建成运行。内蒙伊泰建成16万吨煤间接液化工厂，运行稳定，并计划在今后5-10年建成煤制油生产规模达到1000万吨的大型能源企业。2.3 在污染物治理方面取得很大进步高浓度SO2烟气脱硫技术在工业上已经得到大规模应用，火电机组脱硫以石灰-石膏湿法脱硫为主，技术成熟，成本较低，脱硫率高，大大减少了SO2的排放。现代化大型火力发电厂的除尘装备比较完善，除尘效率可达99%，减少对大气环境的污染。目前烟气

13、净化的主要任务是研发低费用、高效率的脱硫、脱硝和二氧化碳的捕集与封存技术。三 结束语 中国的能源结构以煤炭为主，煤炭利用呈现多样化，发展洁净煤技术不仅可以充分利用我国丰富的煤炭资源，而且还可有效地控制环境污染问题。将煤炭转化为液体或气体，可以弥补我国的石油、天然气缺口，改善能源结构。中国的洁净煤技术是以煤炭分选为源头，以煤炭气化为先导，以煤炭高效、清洁燃烧和发电为核心的技术体系。在中国发展洁净煤技术不仅可以获得良好的环境社会效益，还有显著的经济效益，是现有经济条件下实现可持续发展的必然选择。参考文献1周安宁，黄定国 洁净煤技术M. 中国矿业大学出版社 20102姚 强, 陈 超 洁净煤技术M.

14、 化学工业出版社 20053 郭陶明 国内外型煤技术现状分析与展望J. 煤炭技术2007，26（11 ）4 明古春，王鹏，吴松等 浅谈我国洁净煤技术J. 山西焦煤科技 2010（3）5 郭建伟，白宏峰，付国廷 燃料电池在未来煤炭工业的地位J. 煤炭学报 2007，32 （11） 6 李大尚 煤化工产业现状及发展J. 化工设计 2009，19（6）7 任兰柱 发展洁净煤技术对我国社会经济可持续发展作用的探讨J. 选煤技术 2004（4）8 陈贵锋 洁净煤技术产业发展机遇与挑战J. 中国能源 2010，32（4）9 陈昌和，王淑娟，禚玉群等 煤的清洁利用技术的现状与发展J. 物理 2010 39（5）