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洁净煤技术的发展及意义
发布时间:2015-11-13 10:48:32 | 点击:649

 

传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术,即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术,国外煤炭的洗选及配煤技术相当成熟,已被广泛采用;目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术,发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等等。洁净煤技术计划是能源计划,是涉及整个国民经济中包括生产和用户等多个部门的一项庞大的系统工程。在开发、制定和执行程序上通常分为两个层次,即近期与长远相结合,发展常规技术和发展高新技术相结合,同时启动分期完成。常规的应用技术中有煤的洗选燃烧利用技术,如流化床燃烧、烟气净化等。高新应用技术中有新型发电系统、煤的气化、煤的液化新工艺,如燃料电池发电、磁流体发电、二氧化碳固化及有效利用技术等。

洁净煤技术(clean coal technology, CCT)是洁净、高效利用煤炭的先导性技术,最早由美国学者提出,主要是为了解决美国和加拿大边境的酸雨问题。洁净煤技术是指从煤炭开发到利用全过程中,旨在减少污染物排放和提高利用效率的煤炭加工、转化、燃烧及污染控制等一系列新技术的总称,是使煤作为一种能源应达到最大限度的潜能利用而将释放的污染控制在最低水平,实现煤的高效、洁净利用的技术体系。洁净煤技术涵盖了煤炭从“摇篮”到“坟墓”———开采到使用终结的洁净生产和洁净消费的全过程。从以上分析可知,洁净煤技术具有以下几个显著特点:

(1)以高硫煤为原料,以一碳化学为基础,采用多样化工艺,可以实现煤炭资源的优化配置、高效和清洁利用;

(2)涉及物理学、化学、生物学、地质学等多学科,化工、热工、环境等多技术,是一项多层次多学科、综合性很强的系统工程;

(3)注重综合效益,实现了环境友好和经济发展的双重效益,即“经济”和“环境”的双赢。

随着人们对环境的意识,能源的意识增强,而洁净煤技术在减少污染和提高能源效率都有大的贡献,各国都开始发展洁净煤技术。下面是各发达国家在洁净煤技术上的发展情况;美国是最先提出洁净煤技术计划且组织最严密、成效最大的国家。

美国还开展了4 项相关技术的研究:煤的直接液化、煤的气化、氢气和合成气、温和气化。欧共体的洁净煤发展计划的主旨是促进欧洲能源利用新技术的开发,减少对石油的依赖和煤炭利用时所造成的环境污染,提高能源转换和利用效率,减少二氧化碳和其他温室气体排放,使燃煤发电更加洁净,通过提高效率减少煤炭消耗。日本为摆脱对石油的过分依赖,开始积极实行洁净煤技术开发计划(新阳光计划),并以煤代油作为能源的基本政策之一。

而从我国情况看,中国能源结构的特点是缺油、少气、富煤,在常规能源中,煤炭储量占90%以上。加上中国属于发展中国家,这就决定了煤炭是主要能源。在新的技术取得成功之前,控制煤炭燃烧中的污染是最现实的措施。中国用煤的70%至75%用于火力发电,因此,限制发电用煤、工业用煤在燃烧过程中的污染就控制了绝大部分煤炭对环境的影响。

各国都在发展洁净煤技术,我们中国自然也不会落后。我国洁净煤技术进展现状:

1995年,国务院成立了“国家洁净煤技术推广规划领导小组”,组织制定了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》,提出在中国发展洁净煤技术应包括煤炭加工、洁净燃煤与发电、煤炭转化、污染物治理与资源综合利用等四个领域的技术。近几年,我国通过引进、消化和自主开发,在洁净煤技术的研究开发、示范及推广应用三个层次上均取得了较大进展,缩小了我国在洁净煤技术领域同发达国家之间的距离,具体为:

(1)在煤炭洗选和加工方面:选煤设计能力大幅度提高,由4.42亿吨/年提高至5.02亿吨/年;干法洗选、重介质旋流器、细粒煤分选等技术迅猛发展;水煤浆制浆生产能力达到200万吨/年以上,工业燃烧水煤浆取得实质性进展;已建成较大规模的动力配煤生产线,配煤能力约5000万吨/年;型煤技术得到大力推广。

(2)在煤炭转化方面:引进和自主开发了一些新的煤炭气化技术,如多喷嘴水煤浆新型气化炉、加压粉煤流化床气化炉、灰熔聚常压流化床气化炉,并进行了放大试验,目前工业应用以引进技术、装备为主等;百万吨级煤直接液化工业示范厂已通过可行性研究,煤炭间接液化技术开发取得进展;成功研制了kW级燃料电池堆,完成了30kW燃料电池系统与电动汽车系统联合试验和试车系统。

(3)在洁净燃烧与发电方面:220t/h以下的循环流化床锅炉已实现国产化,410t/h循环流化床锅炉燃煤发电工程示范正在组织实施。整体煤气化联合循环发电(IGCC)、干煤粉气化、热煤气净化、燃气轮机和余热系统等关键技术的研究已经启动;

(4)在污染物治理与资源综合利用方面:开发了一系列烟气脱硫、除尘新技术,完成了多套电站烟气脱硫工程;煤矸石和煤泥等废物再资源化已初步实现产业化,当年废物再资源化率达50%以上。

虽然我国在洁净煤技术方面取得了长足的进步,在一些重要领域和关键技术研究开发方面也取得了重大进展,但是仍存在很多不足: 如研究开发力量较分散,难以形成整体优势,项目重叠或低水平重复;引进的技术较多,自主开发的创新性技术较少,且成熟程度不高;研究成果转换率较低,规模不大;对中国洁净煤技术市场需求了解不足;从研究开发、工程示范到商业应用存在一定的政策障碍和资金缺乏问题等等,这些问题亟待解决。

根据洁净煤技术的特点及其它的发展来看,它有重要的发展意义:

首先,采用煤炭加工技术,可有效降低原料煤的灰分和硫分,实现煤炭燃前脱硫降灰,大幅度减少大气污染物排放,减少煤炭利用的外部成本。采用先进的煤炭燃烧技术(如CFBC燃烧劣质煤,脱硫率可达80%一90%;IGCC能源效率可达42%),不仅可提高燃烧效率,还可实现燃中固硫。煤炭转化技术可在加工过程中脱除硫、灰等有害物质,将煤炭转化为清洁的二次能源。采用FGD可实现燃烧后脱硫,脱硫率达90%以上。发展矿区生态环境技术,可有效减少煤炭开采带来的研石和水等污染,改善矿区环境,实现资源综合利用。中国工程咨询项目研究结果表明,若全面采用洁净煤技术,可有效控制燃煤引起的二氧化硫污染,到2020年,排放总量可比2000年减少40%,全国二氧化硫污染状况可根本好转。

其次,发展煤基合成燃料可以促进能源供应来源的多样性,改善单一的能源结构,在相当程度上缓解我国石油、天然气供应不足的问题,且经济投人和运行成本大大低于采用石油和天然气,有利于我国清洁能源的发展及长远的能源安全。“十五”期间将节约14Mt燃料油的规划,70%将通过采用洁净煤技术来实现。

第三,洁净煤技术汇集了电子、信息、自动化、环境科学等高新技术,已不再是传统的煤利用技术。通过发展先进的洁净煤技术,煤炭企业可以实现产品结构的多样化,生产适销对路产品,增加企业经济效益,建立高效益的洁净化煤炭生产消费系统,实现最终产品的洁净化和生产过程的无污染化。

其它主要用煤行业,如电力、冶金、建材、化工、机械等,采用先进的燃煤技术和煤转化技术,可提高能源效率,降低污染,提高企业整体技术水平。各地区在发展洁净煤技术的同时,还会带来设备加工、后续服务等相关产业的发展,促进行业及区域经济的提升。西北地区是我国重要的产煤区,发展洁净煤技术将有利于西部大开发战略的实施;东南沿海地区采用先进的洁净煤技术,可保证清洁能源的安全供应。总之,发展洁净煤技术,对于改善终端能源结构,实现国民经济可持续发展将起到积极的促进作用。

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