煤炭工业PPT幻灯片课件

第2讲能源工业 一 能源概述 能源供应是一个关系到国家经济稳定发展全局的重大战略问题 主要考虑两方面的问题 1 如何保证稳定 持续 低成本 2 如何节能降耗 提高能源利用率 1 什么是能源 能够产生能量并可控使用的各种资源 如石油 天然气 煤炭 水力 核力 风力等 各种能源品种和质量上存在差异各种能源需求程度各不相同各种能量的方式可以互相转化 一 能源概述 2 能源的用途工农业生产的动力重要的工业原料普罗大众生活必需品 一 能源概述 3 能源的分类 1 按加工程度分一次能源 自然界未经加工或转换 如煤炭二次能源 由一次能源经过加工转换 如液化煤气 电力 2 按开发和利用状况分常规能源 如石油 煤炭 天然气新能源 如风能 太阳能 核能 一 能源概述 3 按是否有污染分清洁能源 如天然气污染能源 如煤炭取暖 4 按能源的物理化学性质分燃料能源 如煤炭 石油非燃料能源 如水利 地热 一 能源概述 能源分类总结 一 能源概述 中国能源特点 煤炭资源丰富 但南少北多 地域分布不平衡水力资源丰富 居世界第一石油和天然气资源不足 对外依存度逐年上升 一 能源概述 1 产业革命前 以自然燃料 木材 煤炭等 和低能量的人力 畜力 风力和水力动力为主 能源工业羸弱 2 产业革命后 1750年后 蒸汽机 内燃机 电动机等的出现 对能源的需求量和加工转化程度要求越来越高 出现了能源工业并逐渐扩大化 产业化 二 能源工业 3 中国能源工业的发展历程 1949年前 年产原煤0 32亿吨 原油12万吨 电43亿千瓦小时 2011年 30亿吨标准煤 5 5亿吨石油 3 8万亿度电 石油 天然气等需要大量进口 二 能源工业 为了充分发挥能源使用效率 能源的生产必须系统化 构成能源系统 能源系统包括一次能源的开发 运输 贮存和二次能源的加工 转换 传输及分配 能源系统主要考虑规模和布局的平衡 减少污染 节能降耗 维持生态 努力开拓新的清洁能源 加工 例如洗煤 制煤气 液化气转换 燃烧 热能 机械 电能运输和贮存 原料运输与电力传输使用和分配 节约 效益 三 能源系统 主要能源及其转化和应用 三 能源系统 1 前期工程一般程序如下图 四 能源项目开发的一般流程 2 开发基建基建周期短期3 5年 中期6 7年 长期不超过20年例如 葛洲坝水利枢纽1970年开工 1981年首台机组投产发电 1988年全面竣工 历时18年 新山子石油化工工程2005年开工 2008年建成 原油靠外供 四 能源项目开发的一般流程 3 配套工程例如 为兴建葛洲坝水利枢纽 配套了年产30万吨的湖北荆门水泥厂 就近供应主料 淮南煤矿煤炭外运的配套工程 仅铁路复线淮河大桥造价就高达2亿元 工期2年 这还未计入沿途枢纽站的扩建费用和时间 四 能源项目开发的一般流程 4 队伍建设普查 勘探 规划设计和基建施工队伍先进设备和后勤供应教育机构和技术培训机构 工程技术人员 研究人员和技术工人 5 资金保证对于工期长 规模大 见效慢的能源项目 以国家投入为主 四 能源项目开发的一般流程 淮南煤矿 第2讲能源工业 煤炭工业 1 石油工业 2 电力生产 3 一 煤炭资源概述 早在古代人类就认识到了煤炭的燃烧价值试扫其煤以为墨 黑光如漆 松墨也 宋 沈括 梦溪笔谈 如今煤炭已经成为发电 冶金 化工 建材 民用取暖必不可少的基本能源特别是由于石油的日渐枯竭和价格攀升 加之煤炭气化 液化等新技术日趋成熟 煤炭基本能源地位难以改变在相当长的时期内 煤炭在中国一次能源结构中将占据不可替代的重要地位 目前消费比例一直在60 以上且短期内不会有根本的改变 一 煤炭资源概述 1 煤的形成和工业分类形成 长期 地质分类 无烟煤 烟煤和褐煤 其中烟煤又可分为贫煤 瘦煤 肥煤 焦煤 气煤 弱粘煤 不粘煤 长焰煤等 不同工业部门对煤种和煤质都有各自的要求 一 煤炭资源概述 2 中国煤炭的储量和产量根据第三次全国煤田资料 垂深2000米以浅的煤炭资源总量为55697 49亿吨 其中 露天矿几乎占可采储量的一半 60 在内蒙 山西和辽宁 2010年原煤产量超过30亿吨 其中发电用煤55 冶金用煤10 化工用煤8 建材用煤15 民用与商业用煤11 二 煤炭的开采 1 煤田和井田煤田 矿区 处于地壳沉积岩层中的大面积含煤地带 评价煤田的主要指标有煤层厚度 层数 埋藏深度 煤层倾角等地质条件以及煤的品种质量和所处地理环境位置等 井田 矿田 煤田开发的基层单位 若干井田 煤田划给一个矿井开采的部分称为井田 主要指标有井田的储量和矿井的生产能力 二 煤炭的开采 煤田 矿区 井田 矿田 矿体形态 l 矿体 h 埋藏深度 H 延伸深度 垂直高度 二 煤炭的开采 矿体形态 a 层状矿床 b 脉状矿床 c 网脉状矿床 d 透镜状矿床 e 块状矿床 f 巢状矿床 二 煤炭的开采 2 煤田的采掘方式 露天开采法地下采煤法 二 煤炭的开采 露天开采 抚顺露天煤矿 整个矿场像一个巨大的体育场 东西长6500米 南北宽1500米 深度超过200米 露天矿采收率可达80 90 开采成本低 人工只需井下采煤的1 5至1 10 生产安全 建设周期短 另一个著名露天矿 神华准格尔哈尔乌素露天煤矿 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 地下开采 对埋藏较深的煤层 首先要从地面向下打井 井底部还要开凿一个巨大的平场 井底车场 井底车场里有许多峒室 在里面分别设置变电所 水泵房 水仓 煤仓 炸药库 调度室 等候室 医疗室等 二 煤炭的开采 井筒和井底车场开凿好以后 就沿着通达煤层的方向开凿巷道 纵横交错的巷道分割围起一块块的煤层 这就是采煤 车间 开采时 对每块被分割的煤层分别开采 一般是从靠近井底的地方开始 向煤层的走向开采 进行采煤作业的场地叫采煤工作面 一个井田通常需要一个主井用来输送煤并且进风 一个副井用来向地下运送材料 设备和上下人员 也用于出风 二 煤炭的开采 3 井田开拓 1 划分井田 以便于开采 便于独立通风和运输为原则 2 开拓系统 由巷道组成的采煤生产系统 这些巷道有垂直 水平和倾斜之分 开拓巷道 是为全矿井或采区服务的巷道 如井筒 井底车场 运输及回风大巷等 二 煤炭的开采 准备巷道 是为一个采区服务的巷道 回采巷道 仅为某个采煤工作面服务的运输平巷和回风平巷 几种开拓方法 平硐 竖井 斜井 联合开拓法 二 煤炭的开采 平硐开拓法 以平硐为主要开拓巷道 是一种最方便 最安全 最经济的开拓方法 但只有在矿床埋藏在周围平地地平面以上才能使用 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 竖井开拓法 以竖井为主要开拓巷道 它主要用来开采急倾斜矿体 一般矿体倾角大于45 和埋藏较深的水平和缓倾斜矿体 倾角小于20 这种方法便于管理 生产能力较高 在金属矿山使用较普遍 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 斜井开拓法 适用于开采缓倾斜矿体 特别适用于开采矿体埋藏不太深而且矿体倾角为20 40 的矿床 特点 施工简便 中段石门短 基建少而短 见效快 生产能力较低 因此更适用于中小型金属矿山 尤其是小型矿山 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 联合开拓法 上部平硐下部盲竖井开拓 二 煤炭的开采 联合开拓法 上部平硐下部盲斜井开拓适用条件 地表地形为山岭地区 矿体上方无理想的工业场地 矿体倾角为中等 倾角在45 55 之间 为盲矿体且赋存于地平面以下 如地平面以上有矿体 且形成许多老硐者 二 煤炭的开采 联合开拓法 上部竖井下部盲竖井开拓一般适用于矿体或矿体群倾角较陡 矿体一直向深部延伸 地质储量较丰富的矿山 另外 因竖井或盲竖井的生产能力较大 所以中型或偏大型矿山多用这种方法 二 煤炭的开采 联合开拓法 上部竖井下部盲斜井开拓当上部地质资料清楚且矿体产状为急倾斜 上部采用竖井开拓是合理的 一旦得到深部较完善的地质资料 且深部矿体倾角变缓 则深部可采用盲斜井开拓方案 二 煤炭的开采 开拓方案的选择 1 确保工作安全 创造良好的地面与地下劳动卫生条件 具有良好的提升 运输 通风 排水等功能 2 技术上可靠 并有足够的生产能力 以保证矿山企业均衡地生产 3 基建工程量最少 尽量减少基本建设投资和生产经营费用 4 确保在规定时间内投产 在生产期间能及时准备出新水平 5 不留或少留保安矿柱 以减少矿石损失 6 与开拓方案密切关联的地面总布置 应不占或少占农田 为保护地表地貌 地面建筑 构筑物和主要井巷 分隔矿田 井田 含水层 火区及破碎带等而留下不采或暂时不采的部分矿体 二 煤炭的开采 4 采煤方法 1 非机采型落煤 装煤 运煤主要工序没有或不完全实现机械作业 2 机采型落煤 装煤 运煤及顶板管理的机械和电气设备结合起来 完成采煤的全部机械化过程 适用于厚煤层开采 日产可达1 5 2 0千吨的先进水平 例如 兖州集团东滩煤矿综采放顶煤工作面年产突破500万吨 使国内综放开采技术达到国际领先水平 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 二 煤炭的开采 5 矿井安全生产及环境保护 1 防瓦斯 甲烷 瓦斯达到一定的浓度遇到高温火源即可爆炸 预防瓦斯爆炸的主要措施是防止瓦斯积聚 控制瓦斯含量小于5 和防止井下有明火出现 瓦斯煤层气回收利用是煤炭工业新的经济增长点 2 防尘 矿尘是指生产过程中所产生的煤尘和岩尘 危害身体 易引起矽肺等职业病 遇火能引起燃烧爆炸 加强通风 放炮喷雾 装岩洒水 冲洗岩带 配戴口罩等措施 二 煤炭的开采 3 防火 正确选择开拓开采方法 用密闭墙将易发生火灾的采区隔绝 主要巷道与峒室采用不燃性材料 并设灭火用具 消防水管系统 严格贯彻井下防爆 防火安全等规定 4 防水 地面洪水灌入井下 断层或裂缝把河流或含水层与井下接通 采掘过程中遇到积水等 当掘进巷道接近水区时 要先探后掘 先将水放出来 应设防水煤柱 使水与采区隔离等 矿井开采排出的酸性矿井水以及生活用水的处理也是一个亟待解决的问题 二 煤炭的开采 5 通风 送入新鲜空气排出瓦斯和污浊空气 6 煤矸石管理和采空区防塌陷矸石 约占采煤量的1 10 其中的硫化物缓慢氧化发热自燃 释放出CO2 SO2及其他有害物质 矸石淋水 溶水对周围地表水和地下水会造成污染 采空区管理 引起地表塌陷 2000年全国约有四十八万多公顷塌陷土地 平均每采万吨煤塌陷土地0 2公顷 复垦率仅20 左右 二 煤炭的开采 三 洁净煤技术 煤炭被称为 肮脏的能源 针对使用煤炭对环境造成的污染 提出了洁净煤技术的新概念 即在使煤作为一种能源达到最大限度利用的同时 实现释放污染物最少的目的 三 洁净煤技术 1 三种物理方法煤炭加工技术煤炭洗选 除去煤中灰分 硫分等杂质 主要问题是提高洗选率 防止污染环境 型煤 如蜂窝煤 可节煤20 30 水煤浆制备 煤代油燃料 一般1 8 2 1吨水煤浆可代替1吨重油 三 洁净煤技术 2 化学方法煤炭转化技术煤炭转化是指以化学方法为主将煤炭转化为洁净的燃料或化工产品的加工过程 包括焦化 汽化 液化和燃料电池 焦化 产生焦炭 副产品焦炉煤气 副产品苯 余热用来发电 汽化 在一定的高温下 煤中可燃物质 C H 经过不完全氧化过程 转化为含有CO H2 CH4等可燃成分的混合气体 煤气 三 洁净煤技术 液化 将固体煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体燃料 石油产品 燃料电池 从外部提供各种燃料 利用水电解逆反应原理而连续产生电能 具有发电效率高 污染环境少 控制方便 使用灵活等优点 电池通过热回收利用 可将能源使用效率提高到70 以上 目前焦化技术成熟 汽化 液化发展快 液化 汽化图 四 煤炭生产的综合考虑 1 煤炭就地加工和综合利用效益好就地发电 坑口电站就近建转化工厂如附近铁矿石方便 可就近建钢铁厂煤矸石化废为宝 可用于制砖 砌块 水泥配料 或作沸腾锅炉燃料等 为解决矿工家属就业问题 就近发展轻工业 四 煤炭生产的综合考虑 2 搞好勘 建 产 运 销 用的综合平衡从资源状况 工业布局 市场 内部条件与外部条件 基本环节与中间环节等诸多方面出发 综合考虑煤炭生产 建设和运输的效益 发挥多能