所謂煤炭清潔利用技術就是指以煤炭洗選為源頭、以煤炭高效潔凈燃燒為先導、以煤炭氣化為核心、以煤炭轉化和污染控制為重要內容的技術體系,主要包括煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒和轉化等技術手段。 近年來,隨著我國經濟的快速發(fā)展.煤炭的產生量和消費量節(jié)節(jié)攀升。我國已經成為全球最大的煤炭生產國和煤炭消費國。因此,
?????? 發(fā)展煤炭清潔利用技術,對發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢、提高能源效率、加強環(huán)境保護、實現可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
?????? 1.煤炭加工技術
?????? 煤炭加工技術主要包括洗選煤技術、型煤技術以及水煤漿技術等。
?????? 1.1選煤技術
?????? 我國煤炭工業(yè)實際生產中往往采用物理選煤和化學選煤兩大常用技術,目的是為了篩除煤中的礦物質和燃燒后造成大氣污染的成分,比如常見的煤炭脫硫工藝,但是多數情況下還是采用物理選煤方法,比如跳汰、重力分離等工藝就是利用煤和其中其它成分的密度不同進行初步的篩選,這種工藝操作簡單可靠,成本也較低,因此成為選煤技術的主流方向。
?????? 1.2型煤技術
?????? 型煤顧名思義就是具有一定幾何形狀的煤,加工方法是采用機械設備將粉狀煤制成一定形狀的煤,目的是減少煤在燃燒過程中粉塵的排放量,含硫量較高的煤在成型時同時要加入化學試劑進行除硫,減少硫燃燒后的氧化物污染水源和大氣。
?????? 我國對型煤的相關技術的研究起步較晚,建國后,我國才開始有關型煤的制造加工工藝的研究,60年代后期型煤才開始在全國形成大規(guī)模的研究熱潮,經過半個世紀的努力,我國在型煤方面的研究和工藝均已達到國際先進水平,并形成了自己的加工流水線。型煤氣化在未來也是一個極具潛力的研究方向,因此受到各級部門尤其是能源部門的高度重視,這方面的學術交流也日漸頻繁,這為型煤氣化起到了積極的推進作用。
?????? 1.3水煤漿技術
?????? 水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。
?????? 水煤漿技術引入我國時間較早,實踐化也較成熟,研究也比較充分,經過數十年的不斷探索,我國在水煤漿技術方面積累了大量的成熟經驗,包括操作、運行、管理的各個環(huán)節(jié),技術日趨成熟和完善。經過不斷的科技投入,我國在此領域已經形成相對完整的理論體系,研究開發(fā)了自主知識產權,達到國際先進水平。制漿能力也實現了較大的跨越,現在年產量達到2000萬池。
?????? 2.煤炭清潔利用技術
?????? 2.1先進脫硫技術
?????? 煤炭脫硫技術主要有三個方向:物理脫硫、化學脫硫和微生物脫硫。綜合考慮成本和操作難度,常用化學脫硫工藝,因為化學脫硫技術既能保證脫硫效率,又能很好地控制成本,不足是需要定期清洗設備并檢查設備內壁腐蝕情況。其它兩種脫硫工藝也在不斷推廣和應用,但是都有嚴重的不足,物理脫硫雖然成本較低,但是脫硫效率不高,容易造成煤炭資源的浪費,微生物脫硫工藝雖然脫硫效率較高,但是成本較高,不易進行大規(guī)模推廣。各種煤炭脫硫工藝都會涉及到很多不同的學科,因此有必要開展各個學科和相關工藝結合的研究,并把它們的研究成果應用到實踐生產中。對于不同的煤炭脫硫工藝,應該具體參考成本和效率決定采用哪種工藝,當然還要不斷研究新的脫硫工藝,以適應不斷提高的技術需求。
?????? 總之,投資和運行費用少、脫硫效率高、脫硫劑利用率高、污染少、無二次污染的脫硫技術必將成為今后煙氣脫硫技術發(fā)展的主要趨勢。
?????? 2.2低nox燃燒技術
?????? 低nox燃燒技術是在充分了解nox生成機理的基礎上,控制煤炭的燃燒條件和方式,達到降低nox排放量的目的,現在比較常用的技術包括循環(huán)燃燒和分層控制燃燒。循環(huán)燃燒是把燃燒過的煤炭再次進行燃燒,以達到充分燃燒的目的,充分燃燒后的煤炭能夠有效降低nox的排放量,分層控制燃燒是通過把煤炭進行分階段燃燒達到有效控制nox排放量的目的。目前利用這兩種技術控制nox排放量的效果非常顯著,已經取得較好效果,但是在實際生產中,燃燒控制技術涉及眾多學科和技術的結合,如果能夠認真探索和研究,有望繼續(xù)提升控制nox排放量的效果。
?????? 2.3先進脫硝技術
?????? 低nox燃燒技術雖然在一定程度上能夠有效脫硝,但其效率卻不高,因此有必要進一步研究脫硝工藝,常用的高效脫硝工藝是煙氣脫硝法,煙氣脫硝法有干法和濕法兩大類,由于nox化學性質較為穩(wěn)定,水溶性較差,所以煙氣脫硝一般采用干法,干法要使用相應的催化劑進行還原反應,未來脫硝技術的發(fā)展不外乎兩大方向:一是減少nox的排放量,從源頭上控制,減少污染可能;二是提高催化劑的活性,加快反應速度,提高單???? 位時間的轉化率。當然兩個方向要結合來研究,不可偏廢。 2.4除塵技術 現在多數火力發(fā)電企業(yè)都安裝了除塵設備,除塵方法主要有靜電除塵、濕法除塵等。靜電除塵由于有較高的除塵效率和低廉的成本,在安裝除塵設備的企業(yè)中所占比例很高。除塵主要是對煤炭燃燒后的煙氣進行過濾,濾除其中的煙塵,同時可以進行循環(huán)除塵
?????? 操作,即讓煤炭燃燒產生的煙氣反復通過靜電除塵裝置,經過二次除塵,一般除塵效率都可以達到95%以上,并且排放量會嚴格控制在國家制定的標準內。以后主要研究的方向是如何更好地結合煤炭成型和除塵技術環(huán)節(jié)的銜接。
?????? 2.5cox捕捉技術
?????? 對cox的回收較為成熟的方法是煤氣化技術,煤氣化技術主要是通過煤炭燃燒前的分層控制燃燒來減少cox的產生,也可以考慮對cox實現轉化,比如通過加工制造干冰,或者轉化為低碳烴類,以便進一步制造高碳烴類,比如汽油和噴氣燃料。但是相較于前者,后者的技術應用尚不成熟,還有許多問題需要解決,成本也較高。
?????? 2.6煤氣化技術(igcc)
?????? igcc技術是將煤氣化技術、煤氣凈化技術與高效的聯合循環(huán)發(fā)電技術相結合的先進動力系統(tǒng),它在獲得高循環(huán)發(fā)電效率的同時,又解決了燃煤污染排放控制的問題,是極具潛力的潔凈煤發(fā)電技術。目前,全國已有不少地區(qū)有igcc項目的提出,并正在進行前期工作。雖然目前igcc的建廠投資費用仍比較高,且發(fā)電效率不如最先進的超超臨界機組,但基于聯合循環(huán)發(fā)電技術的igcc在發(fā)電效率上仍有很大的提高空間,且其無法比擬的清潔性和資源綜合利用優(yōu)勢,其在潔凈煤發(fā)電技術中的地位仍屬相當高。
?????? 此外,還有很多煤炭清潔利用技術尚在研究之中,先進的脫硫脫硝同步技術、先進的煤基近零排放多聯產系統(tǒng)技術等一批先進技術也將逐步廣泛的應用到潔凈煤技術中,它們都將為區(qū)域經濟發(fā)展和環(huán)境保護做出巨大的貢獻。
?????? 3.結束語
?????? 綜合以上所述,我國是一個人口大國,也是一個能源消耗大國,雖然伴隨著科技的不斷進步,也在開展新能源利用的研究和探索,但是技術尚不成熟,推廣成本也較高,還存在較多的實際問題,煤炭是我國能源結構的主要組成部分,恐怕在相當長的一個時期內這種局面不會有大的改變,那么如何提高和利用煤炭的使用效率就是當前的重中之重,研究煤炭清潔利用技術不僅可以節(jié)能減排,也符合我國當前的國情,更能以較低的成本保障經濟發(fā)展和運行,實現能源、經濟和環(huán)境的協調一致發(fā)展,帶動相關企業(yè)和產業(yè)不斷發(fā)展和進步。
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