所謂煤炭清潔利用技術(shù)就是指以煤炭洗選為源頭、以煤炭高效潔凈燃燒為先導(dǎo)、以煤炭氣化為核心、以煤炭轉(zhuǎn)化和污染控制為重要內(nèi)容的技術(shù)體系,主要包括煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒和轉(zhuǎn)化等技術(shù)手段。 近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展.煤炭的產(chǎn)生量和消費(fèi)量節(jié)節(jié)攀升。我國已經(jīng)成為全球最大的煤炭生產(chǎn)國和煤炭消費(fèi)國。因此,
?????? 發(fā)展煤炭清潔利用技術(shù),對發(fā)揮我國煤炭資源優(yōu)勢、提高能源效率、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
?????? 1.煤炭加工技術(shù)
?????? 煤炭加工技術(shù)主要包括洗選煤技術(shù)、型煤技術(shù)以及水煤漿技術(shù)等。
?????? 1.1選煤技術(shù)
?????? 我國煤炭工業(yè)實際生產(chǎn)中往往采用物理選煤和化學(xué)選煤兩大常用技術(shù),目的是為了篩除煤中的礦物質(zhì)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(shù)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(jìn)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(shù)的主流方向。
?????? 1.2型煤技術(shù)
?????? 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(jī)械設(shè)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(xué)試劑進(jìn)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(guān)技術(shù)的研究起步較晚,建國后,我國才開始有關(guān)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(jīng)過半個世紀(jì)的努力,我國在型煤方面的研究和工藝均已達(dá)到國際先進(jìn)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(xué)術(shù)交流也日漸頻繁,這為型煤氣化起到了積極的推進(jìn)作用。
?????? 1.3水煤漿技術(shù)
?????? 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(shù)引入我國時間較早,實踐化也較成熟,研究也比較充分,經(jīng)過數(shù)十年的不斷探索,我國在水煤漿技術(shù)方面積累了大量的成熟經(jīng)驗,包括操作、運(yùn)行、管理的各個環(huán)節(jié),技術(shù)日趨成熟和完善。經(jīng)過不斷的科技投入,我國在此領(lǐng)域已經(jīng)形成相對完整的理論體系,研究開發(fā)了自主知識產(chǎn)權(quán),達(dá)到國際先進(jìn)水平。制漿能力也實現(xiàn)了較大的跨越,現(xiàn)在年產(chǎn)量達(dá)到2000萬池。
?????? 2.煤炭清潔利用技術(shù)
?????? 2.1先進(jìn)脫硫技術(shù)
?????? 煤炭脫硫技術(shù)主要有三個方向:物理脫硫、化學(xué)脫硫和微生物脫硫。綜合考慮成本和操作難度,常用化學(xué)脫硫工藝,因為化學(xué)脫硫技術(shù)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(shè)備并檢查設(shè)備內(nèi)壁腐蝕情況。其它兩種脫硫工藝也在不斷推廣和應(yīng)用,但是都有嚴(yán)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(fèi),微生物脫硫工藝雖然脫硫效率較高,但是成本較高,不易進(jìn)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(xué)科,因此有必要開展各個學(xué)科和相關(guān)工藝結(jié)合的研究,并把它們的研究成果應(yīng)用到實踐生產(chǎn)中。對于不同的煤炭脫硫工藝,應(yīng)該具體參考成本和效率決定采用哪種工藝,當(dāng)然還要不斷研究新的脫硫工藝,以適應(yīng)不斷提高的技術(shù)需求。
?????? 總之,投資和運(yùn)行費(fèi)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(shù)必將成為今后煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。
?????? 2.2低nox燃燒技術(shù)
?????? 低nox燃燒技術(shù)是在充分了解nox生成機(jī)理的基礎(chǔ)上,控制煤炭的燃燒條件和方式,達(dá)到降低nox排放量的目的,現(xiàn)在比較常用的技術(shù)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(jìn)行燃燒,以達(dá)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(jìn)行分階段燃燒達(dá)到有效控制nox排放量的目的。目前利用這兩種技術(shù)控制nox排放量的效果非常顯著,已經(jīng)取得較好效果,但是在實際生產(chǎn)中,燃燒控制技術(shù)涉及眾多學(xué)科和技術(shù)的結(jié)合,如果能夠認(rèn)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(jìn)脫硝技術(shù)
?????? 低nox燃燒技術(shù)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(jìn)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(xué)性質(zhì)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(yīng)的催化劑進(jìn)行還原反應(yīng),未來脫硝技術(shù)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(yīng)速度,提高單???? 位時間的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)然兩個方向要結(jié)合來研究,不可偏廢。 2.4除塵技術(shù) 現(xiàn)在多數(shù)火力發(fā)電企業(yè)都安裝了除塵設(shè)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(shè)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(jìn)行過濾,濾除其中的煙塵,同時可以進(jìn)行循環(huán)除塵
?????? 操作,即讓煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣反復(fù)通過靜電除塵裝置,經(jīng)過二次除塵,一般除塵效率都可以達(dá)到95%以上,并且排放量會嚴(yán)格控制在國家制定的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。以后主要研究的方向是如何更好地結(jié)合煤炭成型和除塵技術(shù)環(huán)節(jié)的銜接。
?????? 2.5cox捕捉技術(shù)
?????? 對cox的回收較為成熟的方法是煤氣化技術(shù),煤氣化技術(shù)主要是通過煤炭燃燒前的分層控制燃燒來減少cox的產(chǎn)生,也可以考慮對cox實現(xiàn)轉(zhuǎn)化,比如通過加工制造干冰,或者轉(zhuǎn)化為低碳烴類,以便進(jìn)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(shù)應(yīng)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(shù)(igcc)
?????? igcc技術(shù)是將煤氣化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)與高效的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相結(jié)合的先進(jìn)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(shù)。目前,全國已有不少地區(qū)有igcc項目的提出,并正在進(jìn)行前期工作。雖然目前igcc的建廠投資費(fèi)用仍比較高,且發(fā)電效率不如最先進(jìn)的超超臨界機(jī)組,但基于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)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(shù)中的地位仍屬相當(dāng)高。
?????? 此外,還有很多煤炭清潔利用技術(shù)尚在研究之中,先進(jìn)的脫硫脫硝同步技術(shù)、先進(jìn)的煤基近零排放多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)等一批先進(jìn)技術(shù)也將逐步廣泛的應(yīng)用到潔凈煤技術(shù)中,它們都將為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)做出巨大的貢獻(xiàn)。
?????? 3.結(jié)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(jìn)步,也在開展新能源利用的研究和探索,但是技術(shù)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(jié)構(gòu)的主要組成部分,恐怕在相當(dāng)長的一個時期內(nèi)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(dāng)前的重中之重,研究煤炭清潔利用技術(shù)不僅可以節(jié)能減排,也符合我國當(dāng)前的國情,更能以較低的成本保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展和運(yùn)行,實現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)一致發(fā)展,帶動相關(guān)企業(yè)和產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展和進(jìn)步。
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