浅议煤的综合利用及中国洁净煤技术
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浅谈选煤在洁净煤技术中的应用和发展摘要:为适应社会发展、环境保护的需要,洁净煤技术应运而生,而选煤则是洁净煤技术的主要技术。
文章介绍了选煤在洁净煤中的应用,指出我国选煤技术的发展方向。
关键词:煤炭选煤洁净煤煤炭是我国重要的能源之一,占一次能源的75%。
我国煤炭资源丰富,资源总量5157亿吨,位居世界第一,可采储量2040亿吨,位居世界第二,然而在煤矿开采、运输和应用的整个环节中,造成环境的严重污染。
在我国,原煤含矸量一般为20~30%,有的还更高。
这时,洁净煤技术应运而生。
所谓洁净技术是指煤炭从开采、洗选加工、废弃物的综合应用过程中,为了保护环境和提高资源利用效率的高新技术的总称,而选煤则是洁净煤技术的主要技术、研究重点。
选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质,降低煤炭的灰分和硫分提高原煤质量,适应用户要求。
选煤技术是煤燃烧前的处理。
我国选煤技术已经趋于成熟,选煤在洁净煤中的应用大致可以分为四个方向。
一、物理选煤物理选煤主要包括跳汰、湿法重介和浮选。
采用先进的洗选技术,可以将原煤中的灰分降低至原来的50~70%,脱除黄铁矿硫40~50%,并可回收黄铁矿,还可以节省大力运输费用和提高企业经济效益等。
1.跳汰选煤跳汰选煤是利用物料密度的差异在脉动的水流中分选的过程。
跳汰工艺经历百年的历史已经成熟。
自鲍姆跳汰机问世一百多年以来,跳汰机已成为选矿工业中重要的分选设备之一。
跳汰分选的优点在于:工艺流程简单、设备操作维修方便、处理能力大、洗选成本低,但分选精度低。
在煤炭加工过程中,跳汰选煤占很大比例,全世界每年入洗的原煤中,有50 % 左右是采用跳汰分选,尤其是在我国70%的精煤是通过跳汰分选后取得的。
有效分选精度0.5~100mm。
跳汰选煤既可不分级入洗,也可分级入洗。
2.湿法重介选煤湿法重介质选煤是用密度大于水,并介于煤和矸石之间的重液或重悬浮液作介质实现分选的一种重力选煤方法。
常采用磁电粉选煤。
湿法重介工艺可以分选难选、极难选煤,分选精度高。
煤炭清洁利用技术探讨随着人口的增长和工业发展的不断推进,能源需求也在持续增加。
然而,由于传统燃煤方式带来的环境问题,如大气污染和温室气体排放,煤炭清洁利用技术变得尤为重要。
本文将从不同的角度探讨煤炭清洁利用技术,包括煤气化、燃煤发电技术改进、煤炭中的高附加值产品开发等。
一、煤气化技术煤气化是将煤转化为合成气的过程。
合成气中主要包含一氧化碳(CO)和氢气(H2),可用于产生电力、燃料、化工原料等。
煤气化技术具有高效能转化、灵活性强等优点。
1. 煤气化过程煤气化过程由煤炭的预处理、气化反应和合成气的净化等环节组成。
首先,通过粉碎、干燥和脱灰处理等,将煤炭制备成适合气化的颗粒;然后,利用适当的气化剂(如空气、氧气、水蒸气等)进行气化反应,将煤炭转化为合成气;最后,通过净化过程,去除合成气中的杂质,使其达到应用要求。
2. 煤气化应用领域煤气化技术广泛应用于燃料、化工和电力等领域。
在燃料方面,合成气可以被用作煤制天然气、燃烧炉料或直接用于汽车燃料电池。
在化工方面,合成气可用于合成甲醇、合成氨等化工原料。
在电力方面,合成气可用于燃气轮机发电或用于直接还原精铁等。
二、燃煤发电技术改进燃煤发电是目前全球最主要的电力来源,而燃煤排放的二氧化碳和颗粒物等对环境造成严重影响。
因此,改进燃煤发电技术是实现煤炭清洁利用的重要途径。
1. 超超临界燃煤发电技术超超临界燃煤发电技术是一种高效、低排放的电力发生方式。
通过提高燃烧温度和压力,使煤炭燃烧更充分、更高效,并减少氮氧化物和颗粒物等有害物质的排放。
2. 脱硫和脱硝技术脱硫技术用于去除煤炭燃烧产生的二氧化硫,而脱硝技术则用于减少燃煤发电过程中产生的氮氧化物排放。
当前常用的脱硫技术包括湿法脱硫和石膏脱水等方法,而脱硝技术主要有选择性催化还原和选择性非催化还原等。
三、煤炭中的高附加值产品开发除了燃煤和气化之外,煤炭还可作为原料生产各种高附加值产品,如化工品、炭黑和液化燃料等。
这类技术不仅能够提高煤炭的利用价值,还有利于减少燃烧带来的环境问题。
洁净煤技术的发展与应用摘要:本文简要介绍洁净煤技术的特点、发展的战略背景以及国内的发展状况。
洁净煤技术在我国能源政策中占据主导地位,兼有经济性与环保性,是实现可持续发展的必备条件。
关键词:能源;洁净煤;环保能源已经成为当今世界最热门的话题之一。
无论是科学发展,还是基本生活,无一都对能源有极大的依赖性。
然而,随着人类这几个世纪的迅速发展,能维持我们生存的能源已越来越少,甚至要濒临耗尽了。
如何实现能源利用最大化、如何发掘新型绿色能源是全世界、全人类共同关心的问题。
就中国而言,我国是一个多煤、少油、少气的国家,决定我国未来能源状况的还是煤矿资源。
在这一基础上,尽可能地提高煤炭利用率、降低对环境的污染率,才是我国能源发展的必由之路,而想要完成这一任务,洁净煤技术就应当得到大力发展。
1 煤的理化性质与工业分析1.1 理化性质煤的物理性质表现为颜色、光泽、硬度、脆度、断口、密度、导电性、反射性和裂隙等。
通过煤的物理性质,可确定煤的成因类型,变质程度,对煤做出初步的评价。
[1]以鲁那井田17号煤层为例,该煤层煤的颜色为黑色、褐黑色,粉粒状为主,少量碎块状、块状和粒状;煤层结构主要为中~细条带状,少量宽条带状和线理状;金属光泽为主,少量似金属光泽、金刚光泽;断口主要为参差状、平坦状,少量贝壳状、阶梯状;内生裂隙较发育,偶见少量外生裂隙,充填薄膜状、网格状、脉状方解石,含较多结核状、透镜状、浸染状、星散状、团块状黄铁矿心。
上述煤层浮煤的干燥无灰基碳含量为90.39%,干燥无灰基氢含量为4.70%,干燥无灰基氮含量为1.52%,干燥无灰基硫和氧含量为3.39%。
各项指标都较稳定,变化幅度小。
有害元素主要包括硫、磷、砷、氟、氯等元素,其中以硫元素对环境的影响最大。
1.2 工业分析通过工业分析可大致了解煤的性质,又称技术分析,是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。
以鲁那井田17号煤层为例,(1)原煤水分变异系数0.20,变化较小;浮煤水分变异系数0.22,变化较小。
≮。
墨羔:竺:么氛浅析中国的洁净煤技术王倩(河北能源职业技术学院,河北唐山063000)瞒耍】随着我国社会和经济的发展,为合理利用资源.保护环境和走可持续发展道路。
国家相继出台了一系列能源环保政策,其中发展洁净煤技术是清洁生产的首选。
目前我国洁净煤技术:卿i、应用、推广方面已有显著的进展。
根据我国国情,我们未来应该走一条高效洁净、简单可靠、条件温和、投资节省、易于国产化的能源利用方式。
p徽]能源;洁净煤;环境保护;经济洁净煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一。
我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。
随着国家宏观发展战略的转变,中国政府把洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一。
一、发展洁净煤技术的必要性中国是世界第一大煤炭生产与消费国,煤炭资源丰富,煤种齐全,查明煤炭储量15万亿吨,长期以来,煤炭在~次能源生产和消费结构中占到68%和67%,然而,相对来说,我国是一个“缺油少气”的国家,从1993年开始,我国的石油就开始进口,近期以来,国民经济所消耗司由中,进口石油占据了1/3多,而且进口石油的所占的权重还在不断增大,严重影响到我国的能源消费安全,加上现今新能源开发的成本还较高,在相当长时期内中国以煤为主要能源的生产和消费结构不会发生改变。
煤炭在为国民经济作出巨大贡献的同时,其开发利用过程也产生了很严重的污染。
中国是典型的煤烟型大气污染国家。
据2000年<中国环境状况公}融资料显示,全国废气中SO冬烟尘排放总量分别为1995万吨、1165万吨,导致酸雨的覆盖面积已达国土面积的30%。
据粗略绩计,S02等大气污染造威的经济损失总量达到G D P的2%以上。
燃煤造成的二氧化硫及总悬浮颗粒物的排放量分别约占85%和70%,造成的经济损失年高达1000亿元以上。
由于中国落后的燃煤技术及装备,导致中国主要工业产品能耗比先进国家高出20%一60%,能源效率为34%,比先进国家低10个百分点。
洁净煤技术洁净煤技术是一种旨在减少煤炭燃烧所产生的污染物排放的技术。
随着全球环境问题日益凸显,各国政府和科学家们都在积极探索煤炭燃烧的清洁化方法。
本文将为读者介绍洁净煤技术的基本概念、工作原理以及应用前景。
洁净煤技术是通过改变煤炭的物理和化学性质来减少污染物的排放。
它主要包括煤炭预处理、燃烧过程中的污染物捕集和后处理等环节。
其中,煤炭预处理是洁净煤技术的关键环节之一。
煤炭预处理的目的是去除煤炭中的杂质和硫、氮等有害物质。
这样可以降低煤炭在燃烧过程中产生的二氧化硫、氮氧化物等污染物的含量。
常见的预处理方法包括煤炭洗选、煤浆制备和煤气化等。
煤炭洗选是通过物理和化学方法将煤炭中的杂质进行分离和去除的过程。
该方法可以有效降低煤炭中的灰分和硫含量,并提高热值。
同时,煤炭洗选还可以减少煤炭在燃烧过程中产生的烟尘和颗粒物等污染物的排放。
煤浆制备是将煤炭粉碎成较小的颗粒,并与水或其他介质混合形成煤浆的过程。
煤浆具有高燃烧效率和低污染排放的特点。
在燃烧过程中,煤浆可以达到更完全的燃烧,减少烟尘和颗粒物的排放。
煤气化是将煤炭加热到高温下,使其在缺氧或有限氧气条件下产生气体燃料的过程。
煤气化能够将煤炭中的有机物转化为一种或多种气体燃料,如合成气、甲烷等。
这些气体燃料可以作为清洁能源供给工业和居民使用,从而减少煤炭的直接燃烧带来的环境污染。
除了煤炭预处理,洁净煤技术还包括燃烧过程中的污染物捕集和后处理。
燃烧过程中的污染物捕集主要是指对煤烟气中的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物进行捕集和处理。
这些污染物捕集技术包括脱硫、脱氮和除尘等方法。
脱硫是将煤烟气中的二氧化硫转化为石膏等可利用的固体废弃物的过程。
常见的脱硫方法包括石灰石法、湿法石膏法和石灰石石膏法等。
这些方法可以有效降低煤烟气中二氧化硫的含量,并减少酸雨的形成。
脱氮是将煤烟气中的氮氧化物转化为氮气的过程。
常见的脱氮方法包括选择性催化还原法和吸收法。
通过这些方法,可以将煤烟气中的氮氧化物减少到较低的水平,从而减少大气中的氮氧化物污染。
煤炭资源的合理利用与改进1. 引言随着全球经济的快速发展,能源需求不断增长。
煤炭作为一种重要的能源资源,在全球范围内占据重要地位。
然而,煤炭的开采和使用也带来了环境污染和资源浪费的问题。
为了实现煤炭资源的可持续利用,我们必须采取措施来合理利用煤炭资源并改善生产工艺。
本文将介绍煤炭资源的合理利用与改进的相关措施。
2. 煤炭资源的现状煤炭是世界上最重要的能源资源之一,广泛用于发电、工业生产和民生用途。
目前,全球煤炭资源储量估计为1.37万亿吨,其中中国煤炭储量占到了全球的四分之一。
然而,由于长期过度开采和低效利用,煤炭资源正面临日益严重的衰竭和浪费问题。
3. 煤炭资源的合理利用为了合理利用煤炭资源,我们可以采取以下措施:3.1 提高煤炭能源利用效率提高煤炭的能源利用效率是最直接的方法。
通过改进煤炭的燃烧技术和热利用技术,可以显著提高煤炭的能源利用率。
例如,采用高效的煤炭发电技术,如超临界和超超临界发电技术,可以将煤炭的利用率提高到40%以上。
此外,还可以将煤炭与其他能源资源结合利用,如煤气化技术和煤炭热解技术,以实现多能源的综合利用。
3.2 促进煤炭清洁利用煤炭的清洁利用是解决煤炭资源浪费和环境污染的关键。
通过采用洁净煤技术,如燃煤排放控制和煤层气开发利用,可以减少燃煤产生的污染物排放。
此外,可以开展煤矸石的综合利用和煤衍生物的开发利用,以最大限度地减少资源浪费。
3.3 推动煤炭行业转型升级煤炭行业的转型升级是实现煤炭资源可持续利用的重要途径。
通过推动煤炭行业的技术创新和产业结构调整,可以实现煤炭的高效、清洁和可持续利用。
例如,可以加大对煤炭清洁燃烧和煤矿安全生产的技术支持力度,同时加大对煤炭行业的政策扶持和激励力度,促进煤炭行业的转型升级。
4. 煤炭资源的改进措施为了改进煤炭资源的开采和利用,我们可以采取以下措施:4.1 提高煤炭开采效率提高煤炭开采效率是减少资源浪费的关键。
通过采用现代化的开采技术和设备,如煤矿智能化、自动化和机械化设备,可以提高煤炭的开采效率。
低碳能源技术—洁净煤技术中国是世界第一大煤炭生产与消费国,2001年煤炭在一次能源的生产和消费中分别占68和67。
在相当长时期内中国以煤为主要能源的生产和消费结构不会发生改变。
煤炭在为国民经济作出巨大贡献的同时,其开发利用过程也产生了很严重的污染。
中国是典型的煤烟型大气污染国家。
据2000年《中国环境状况公报》资料显示,全国废气中SO2、烟尘排放总量分别为1995万吨、1165万吨,导致酸雨的覆盖面积已达国土面积的30。
据粗略统计,SO2等大气污染造成的经济损失总量达到GDP的2以上。
燃煤造成的二氧化硫及总悬浮颗粒物的排放量分别约占85和70,造成的经济损失年高达1000亿元以上。
由于中国落后的燃煤技术及装备,导致中国主要工业产品能耗比先进国家高出20~60,能源效率为34,比先进国家低10个百分点。
因此,发展洁净煤技术是提高中国能源效率、减少环境污染的重要途径。
洁净煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一,也是高技术国际竞争的重要领域之一。
我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。
随着国家宏观发展战略的转变,中国政府把洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一。
我国于1994年成立了煤炭工业洁净煤工程技术研究中心,1995年成立了国家洁净煤技术推广应用领导小组,1997年国务院批准了《中国洁净煤技术九五计划和2010年发展纲要》。
在中国国民经济第十个五年计划和煤炭工业“十五”规划中,都强调要加大洁净煤技术研究开发力度,扩大洁净煤领域的对外开放,推进洁净煤技术的产业化。
洁净煤技术涉及多行业、多领域、多学科,是一项庞大的系统工程。
中国发展洁净煤技术的目标:一是减少环境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉尘、煤泥水等;二是提高煤炭利用效率,减少煤炭消费;三是通过加大转化,改善终端能源结构。
目前,中国已成了世界上最大的洁净煤市场。
而我国也已将发展洁净煤技术列入《中国21世纪议程》,并根据中国煤炭消费呈现多元化格局的特点,本着环境与发展的协调统一环境效益与经济效益并重以及发展洁净煤技术要覆盖煤炭开发利用的全过程等原则,提出了符合中国国情,具有中国特色的洁净煤技术框架体系。
我国推广净化燃烧技术现状及意义我国是世界耗煤第一大国,主要用于火力发电燃煤锅炉,由于大部分火电厂未对燃煤排气中的SO2、NO X采取措施脱除,因此造成对环境的污染越来越严重。
为了减少直接烧煤产生的环境污染,世界各国都十分重视洁净煤技术的开发和应用,大力发展洁净煤技术有更重要意义。
洁净煤技术包括两个方面,一是直接烧煤洁净技术,二是煤转化为洁净燃料技术。
(1)直接烧煤洁净技术。
这是在直接烧煤的情况下,需要采用的技术措施:①燃烧前的净化加工技术,主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。
原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法,可以除去或减少灰分、矸古、硫等杂质;型煤加工是把散煤加工成型煤,由于成型时加入石灰固硫剂,可减少二氧化硫排放,减少烟尘,还可节煤;水煤浆是先用优质低灰原煤制成,可以代替石油。
②燃烧中的净化燃烧技术,主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。
流化床又叫沸腾床,有泡床和循环床两种,由于燃烧温度低可减少氮氧化物排放量,煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量,炉渣可以综合利用,能烧劣质煤,这些都是它的优点;先进燃烧器技术是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧技术,减少二氧化硫和氮氧化物的排放技术。
③燃烧后的净化处理技术,主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。
消烟除尘技术很多,静电除尘器效率最高,可达99%以上,电厂一般都采用。
脱硫有干法和湿法两种,干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应,生成干燥颗粒硫酸钙,用集尘器收集;湿法是用石灰水淋洗烟尘,生成浆状亚硫酸排放。
它们脱硫效率可达90%。
(2)煤转化为洁净燃料技术。
主要有以下四种:①煤的气化技术,有常压气化和加压气化两种,它是在常压或加压条件下,保持一定温度,通过气化剂(空气、氧气和蒸汽)与煤炭反应生成煤气,煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。
用空气和蒸汽做气化剂,煤气热值低;用氧气做气化剂,煤气热值高。
煤在气化中可脱硫除氮,排去灰渣,因此,煤气就是洁净燃料了。
2024年洁净煤技术现状分析论文引言随着全球对能源需求的不断增长和对环境保护的重视,洁净煤技术成为了当前能源领域研究的热点之一。
洁净煤技术(Clean Coal Technology,简称CCT)是指从煤炭开发到利用的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。
洁净煤技术不仅能够提高煤炭资源的利用效率,减少煤炭燃烧产生的污染物排放,而且对于保障能源安全、调整产业结构、应对世界金融危机所面临的挑战与机遇以及促进国民经济可持续发展具有重要意义。
发展背景自20世纪70年代以来,全球范围内对洁净煤技术的研发和应用逐渐增多。
特别是随着环境问题的日益突出,各国政府纷纷将洁净煤技术作为解决环境问题的主导技术之一。
在中国,洁净煤技术的发展受到了国家的高度重视,自1994年起,中国政府相继成立了煤炭工业洁净煤工程技术研究中心和国家洁净煤技术推广应用领导小组,制定了一系列洁净煤技术发展规划和政策。
现状分析技术进展中国洁净煤技术的发展已经取得了显著的成果。
在煤炭加工方面,我国已经掌握了煤炭洗选、配煤、型煤等关键技术,有效提高了煤炭的质量和利用效率。
在煤炭高效洁净燃烧方面,我国成功研发了循环流化床燃烧技术、煤粉低氮燃烧技术、水煤浆与干煤粉气化技术等,显著降低了煤炭燃烧产生的污染物排放。
在煤炭转化方面,我国已经实现了煤气化、煤液化等转化技术的工业化应用,为煤炭资源的综合利用开辟了新的途径。
在污染排放控制方面,我国研发了高效烟气脱硫技术、超临界循环流化床锅炉技术等,有效降低了煤炭燃烧产生的二氧化硫等污染物的排放。
产业化应用中国洁净煤技术的产业化应用已经取得了积极进展。
在煤炭清洁利用方面,我国已经建成了多座煤矸石电站、粉煤灰综合利用项目等,实现了煤炭废弃物的资源化利用。
在洁净煤取暖方面,我国在一些地区推广了洁净煤取暖工程,有效改善了农村地区的取暖条件,同时降低了污染物排放。
在洁净煤发电方面,我国已经建成了多座高效洁净煤发电站,提高了煤炭发电的效率和环保性能。
浅议煤的综合利用及中国洁净煤技术摘要我国是一个煤炭资源丰富的国家,但由于煤炭的直接利用会引起不同的环境问题,因此,煤的综合利用和发展洁净煤技术是我国当前的重要任务。
我们在煤炭的开发利用过程中,必须兼顾经济效益、社会效益和环境效益的平衡。
本文介绍了煤的综合利用技术,包括了煤的干馏、气化、液化等,还介绍了中国洁净煤技术的必要性,对当前我国发展洁净煤技术中存在的问题进行了综述,概述了我国洁净煤技术的发展现状,同时对我国洁净煤技术的发展提出了展望。
关键词:煤炭;综合利用;洁净煤技术AbstractOur country is a country rich in coal resources, but the direct coal use will cause different environmental problems, therefore, the comprehensive utilization of coal and the development of clean coal technology is an important task at present in our country. In the development and utilization of coal in the process,we must take account of economic benefit, social benefit as well as environmental benefit. This paper introduces the comprehensive utilization of coal technology, including the coal carbonization, gasification, liquefaction, and also introduces the necessity of clean coal technology in China, the problems of developing clean coal technology were summarized, this article summarizes the current situation of the development of clean coal technology, and at the same time, the development of clean coal technology in our country were proposed.Key words: coal; comprehensive use; clean coal technology第1章前言煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源,占世界化石燃料贮量的70 %以上。
世界煤的储量也十分丰富,计有可采煤6369亿t[1]。
我国是一个储煤、产煤和用煤的大国,目前煤炭提供了我国一次能源的70%左右,我国76%的发电燃料、80%的居民生活燃料、75%的工业动力燃料和60%的化工原料都来自煤炭[2],我国煤的储量居世界第三位。
我国煤炭的特点是高硫、高灰煤比重大。
煤炭是通过燃烧加以利用的,它的燃烧一方面发出了各种工业和人类生活所需要的能量,与此同时,煤炭燃烧放出大量SO2、NO x和CO2气体和烟尘,造成了严重的环境污染和生态破坏。
1998年全国SO2排放总量达到2090万t,取代美国1600万t而成为世界SO2排放量最高的国家,且随着我国经济的迅速发展,煤炭消耗量不断增加,排放量以每年100万t递增[3]。
硫是煤中最常见的有害元素,由燃煤而引起的环境问题甚为突出。
环境酸化是当今世界严重的区域性环境问题之一,SO2作为酸雨的主要前体物,其排放量和排放浓度必须严格控制。
我国酸雨区内的酸沉降对农业、林业和材料破坏会造成巨大的经济损失对人体健康也会造成严重危害。
煤炭的大量开采和使用带来了严重的环境问题,降低污染物排放及改善对环境的影响,提高利用煤炭的效率是目前亟待解决的问题,更是能源领域可持续发展所面临的严峻挑战。
煤炭的早期用途与主要用途是直接做燃料使用,现代工业以煤作燃料,可用于发电、生产水泥与钢铁冶炼等,作用很大,但经济效益并不高。
所以,无论从资源的合理利用,或是从提高经济效益的角度考虑,煤的综合利用和洁净煤技术的发展迫在眉睫,洁净煤技术[4]是指从煤炭开采到利用的全过程中在减少污染物排放、提高利用效率的加工、转化、燃烧及污染控制等新技术群,是一个非常庞大的技术体系。
主要包括煤炭的洁净生产技术、煤炭的洁净加工技术、煤炭的高效洁净转化技术、煤炭的高效洁净燃烧和发电技术及燃煤污染排放治理技术。
第2章煤的综合利用煤炭综合利用并制取高附加值化产品的方法是多种多样的,其中包括煤的干馏(焦化)、加氢、液化、气化、氧化、磺化、卤化、水解、溶剂抽提等。
煤炭还可以直接用作还原剂、过滤材料、吸附材料、塑料和炭素材料等。
煤炭综合利用的主要工艺方法有气化、液化、干馏、炭素化与煤基材料和煤基化学品[5]。
2.1 煤的气化煤的气化[6]是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程。
通过煤气化可以把组分复杂、难以加工利用的固体煤转化为易于净化及应用的气体产品。
煤气化是实现煤炭高效清洁利用的核心技术之一,煤气可应用于许多方面:(1)合成化肥、甲醇、烯烃天然气及液体燃料等的原料气;(2)石化加氢、煤直接液化、燃料电池等的氢气源;(3)工业、民用以及先进整体气化联合循环发电等的燃气;(4)直接还原炼铁的还原气等。
煤气化技术的发展所追求的目标是:希望能使用包括劣质煤在内的固体燃料,大规模连续高效洁净地生产煤气。
在国内煤气化技术主要有固定床、气流床和流化床三种[7]:(1)固定床气化技术是以Lurgi为代表的加压煤块气化技术。
技术成熟稳定,是世界上早期的煤气化技术之一,也是目前全球应用较广的煤气化技术。
工艺特点是成熟稳定,气化效率高,氧耗低,排渣处理成熟。
该工艺较适合生产城市生活用煤气,煤气热值高。
(2)流化床气化技术是以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德气化炉是由温克勒气化炉演变而来,主要用于生产燃料气和合成氨原料气等。
该气化炉适用褐煤及长焰煤等,缺点是常压下气化效率和碳转化率不高。
(3)气化剂把煤粉携带进入气化炉,完成燃烧和气化反应的过程是气流床气化技术的原理。
该技术的特点是:煤和气化剂的相对速度低,煤的比表面积比大大提高,煤粒被气流隔开等。
现在已经在工业中普遍使用的的气流床炉类型有:常压气流床粉煤气化、粉煤加压气化等。
还有一种生物质与煤共气化技术,生物质与煤共气化,由于灰分和硫含量低,挥发分含量高且反应性高,生物质与低阶煤共气化如能产生协同作用就可能产生低热值气体来增加产品的附加值。
Brown等[8]进行了富含钾盐生物质与煤的共气化研究,认为生物质能极大地促进煤的气化反应,可作为廉价的煤气化催化剂。
2.2 煤的低温干馏煤在隔绝空气条件下,受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程,称为干馏。
煤干馏按加热终温的不同,可大致分为三种:500~600℃为低温干馏;600~900℃为中温干馏;900~1100℃为高温干馏。
煤低温干馏过程仅是一个热加工过程,常压生产,不用气化和液化工艺过程简单,操作条件温和,投资少,生产成本低。
以褐煤为原料进行低温干馏,可把约三分之四的原煤热值集中于半焦,而半焦的质量通常还不到原煤的一半,从而使褐煤得到提质[6]。
对煤进行干馏的主要设备为干馏炉。
根据供热方式的不同干馏炉可以分为外热式和内热式。
低温干馏的产物以兰炭为主,并有煤焦油和煤气等附加产物,杨军焘等[9]在介绍兰炭生产的内热式低温干馏方炉基础上,分析得出了影响煤焦油收率的5个因素,并提出了提高煤焦油收率的6种方法。
为了能够更好地利用低温干馏炉气,尤其是干馏炉气中附加值较高的,张亚秦等[10]结合陕北地区煤低温干馏炉气的利用现状进行研究分析,最终实现低温干馏炉气的综合利用。
2.3 煤的液化煤炭液化是把固体状态的煤炭经过一系列化学加工过程,使其转化成液体产品的洁净煤技术,液体产品主要指汽油、柴油、液化石油气等液态烃类燃料,即通常是由天然原油加工而获得的石油产品。
根据化学加工过程的不同路线,煤炭液化可分为直接液化和间接液化两大类[11]。
2.3.1 煤炭的直接液化煤炭直接液化是在高温高压下,借助供氢溶剂和催化剂,使氢元素进入煤及其衍生物的分子结构,从而将煤转化为液体燃料或化工原料的先进洁净煤技术[12]。
煤炭直接液化必须具备以下功能[11]:(1)将煤炭的大分子结构分解成小分子;(2)提高煤炭的H/C 原子比,以达到石油的H/C原子比水平;(3)脱除煤炭中氧、氮、硫等杂原子,使液化由的质量达到石油产品的标准;(4)脱除煤炭中无机矿物质。
通过煤直接液化,不仅可以生产汽油、柴油、液化石油气、喷气燃料油,还可以提取BTX(苯、甲苯、二甲苯)及生产乙烯、丙烯等重要烯烃的原料。
国外直接液化工艺有德国IGOR工艺、日本NEDOL工艺、美国HTI工艺[13]。
国内直接液化工艺有神华煤液化工艺,神华集团是目前国内最大的煤炭生产企业,也是经济效益最好的企业之一,其重点开发矿区位于内蒙古和陕西的交界处,地缘条件良好,资源条件优越,且矿区位于我国缺油省区的中间地带,油品市场供需矛盾突出,发展煤直接液化项目具有特殊优势[14]。
神华煤炭液化项目采用美国碳氢技术公司(HTI)的生产工艺,是目前世界上首条煤直接液化制油的工业化生产线,分为煤液化、液化油提质和制氢三大部分。
2.3.2 煤炭的间接液化煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch于1923年首先发现的并以他们的名字的第一字母即F-T命名的,简称F-T合成。
煤炭的间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应,使煤炭全部气化、转化成合成气(CO2+H2),然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
间接液化工艺主要由三大步骤组化剂等都会影响合成反应,因而间接地影响了液化工艺[15]。
国外煤炭间接液化工艺有南非Sasol公司的F-T合成技术、美国Mobil公司的MTG 合成技术、荷兰Shell公司开发的SMDS合成技术、丹麦的Topose公司[16]。
在分析了国外F-T和MTG工艺的经验基础上,提出了将传统的F-T合成与沸石分子筛特殊形选作用相结合的固定床两段法合成(简称MFT)和浆态床-固定床两段合成(简称SMFT)工艺[17]。
MFT合成工艺中,合成气经净化后,首先在一段反应器中经F-T合成铁基催化剂作用生成C1~C40宽馏分烃类,此馏分进入装有择型分子筛催化剂的二段反应器进行烃类催化转化反应,改质C5~C11汽油馏分。