洁净煤技术发展概述.pdf

3 研究员,山西省科技情报研究所, 030001太原 收稿日期: 1997- 01- 15洁净煤技术发展概述孙孝仁3摘 要 洁净煤技术是80年代提出的新一代煤炭加工技术目前, 这项技术受到许多国家的重视,我国也将其列入 《中国21世纪议 程》 关键词 煤炭 洁净煤技术 环境保护洁净煤技 术(Clean Coal Technology,简 称CCT)是指在煤炭开发和利用中旨在减少污染与提 高利用效率的新一代煤炭加工技术这些技术体现 了高效率和低污染的特点,因此是促进经济与社会 持续发展的主导技术之一,同时也是国际上高技术 竞争的重要领域下面主要从洁净煤技术的提出、 我 国洁净煤技术进展情况和洁净煤技术的研究领域等 3个方面介绍洁净煤技术的发展概况1 洁净煤技术的提出洁净煤技术起始于80年代,它的提出反映了世 界各国对能源和环境问题的关注近几十年来,科学 技术的进步促进了世界经济的蓬勃发展,但是无节 制的经济畸形发展又导致了能源需求量的大幅度上 升能耗的增加不仅消耗了有限的能量资源,而且造 成了环境质量恶化和生态系统的破坏,从而危及世 界经济的进一步发展和人类健康1972年在斯德哥 尔摩举行的世界环境大会就明确提出了要加强资源 与环境的保护工作,首次向全世界敲响了环境问题 的警钟。

尽管问题提出来了,但情况并没能得到改 善,全球变暖和酸雨等新问题不断出现严峻的现实 迫使人们采取新的战略和措施,以便维护人类赖以 生存的条件从能源角度看,煤炭是造成环境污染的 主要根源之一,于是一些国家相继提出了洁净煤技 术的概念 1986年3月,美国政府率先提出了 “洁净煤技术 计划” 美国提出该计划主要基于以下两个原因首 先,美国是世界上能源消耗总量最多的国家1992年 美国一次能耗约合28亿t标准煤,其中煤炭约占1?4左右煤炭是大气污染、 酸雨和影响全球气候变化的 主要因素,因此要减少污染,必须发展新一代清洁、 高效的煤炭加工利用技术另外,美国的煤炭资源非 常丰富,约占美国探明矿物能源总储量的94%左右 在石油资源逐渐趋向枯竭的前提下,煤炭是美国最 可靠的能源,因此,发展洁净煤技术对美国未来的能 源供应和经济发展具有重大的战略意义 自1986年以来,美国的 “洁净煤技术计划” 已进 行了5轮竞争性的项目征集到1994年年底共入选 示范项目45项,投资约71. 4亿美元示范项目共涉 及先进发电系统、 环保设备、 煤炭加工清洁燃料装置 和工业示范项目等领域据报道,美国洁净煤技术的 十几个示范项目已初步完成,并开始进入商业化阶 段。

日本于1993年将过去制定的 “日光计划” 、 “月 光计划” 和 “地球环境技术开发计划” 合为一体,推出 了 “新阳光计划” 从1993年到2020年,新阳光计划 的研究费用约为15 500亿日元(约合120亿美元),即每年费用约5亿美元新阳光计划也包括洁净煤 技术该计划的目标是减少日本能耗量的1?3,并将CO2的排放量减少一半另外,欧洲联盟的前身欧共 体也于1990年制定了 “热计划”(Therm ie),并在 1990～1994年的研究项目中投资7亿欧洲货币单 位 目前,洁净煤技术已受到许多国家的重视例 如, 1992年在巴西的里约热内卢召开了有183个国 家、 地区和国际组织参加的联合国人类环境大会,大 会通过了 《里约热内卢宣言》 和 《21世纪议程》 等一系 列文件,而洁净煤技术也是这些文件的重要内容21科技情报开发与经济 1997年 第3期2 我国洁净煤技术的发展煤炭是我国一次能源的主要组成部分, 1996年 我国原煤产量达13. 8亿t,居世界第一位我国生产 的原煤除了少量出口外,绝大部分都在国内消费据 统计,煤炭约占我国一次能耗的76%左右,它主要用 于发电、 工业燃料和动力、 民用商品和化工原料等方 面。

根据预测,在未来50年内,我国的能源消费仍将 主要依靠煤炭专家们认为,到2020年,我国的原煤 产量将达到21亿t左右,而煤炭在一次能耗中所占 的比例也将达到66%左右 煤炭为我国经济的发展做出了巨大的贡献,但 是在其生产和利用过程中也带来了严重的环境污 染煤炭开采造成了地表塌陷和煤矸石的积存,甲烷 和矿井水的排放又污染了大气和水源我国80%以 上的煤炭用于直接燃烧,造成了严重的大气污染根 据1994年 《中国环境状况公报》,全国烟尘排放量为 1 414万t, SO2排放量为1 825万t,工业粉尘排放量 为383万t,这些污染物主要是燃煤产生的全国燃 煤产生的SO2约占上述排放总量的50%左右大气 中SO2的增加,影响了植物的生长,而酸雨又常常造 成树木枯死、 水产产量下降和建筑物腐蚀等 燃烧技术和设备落后,致使我国燃煤热效率很 低例如,我国火力发电厂的热效率只有28%左右, 工业锅炉约为60% ,家用煤炉约为25%～40%1994 年,我国每万元国民生产总值的能耗为4. 5t标准煤 这些指标都大大低于国际先进水平 综上所述,我国是世界上最大的煤炭生产国和 消费国,随着经济发展的需要,我国煤炭的需求量将 进一步增大。

因此,为了减少污染,达到可持续发展, 就必须发展洁净煤技术在制定了 《中国21世纪议 程》 之后,我国又在制定和组织实施 “中国洁净煤技 术计划”,而且洁净煤技术已被列为中国90年代经 济发展关键技术之一1994年,我国又成立了洁净煤 研究中心这一切都表明,洁净煤技术已列入我国煤 炭开发和利用的重要议事日程 根据国情,中国的洁净煤技术是以煤炭洗选为 龙头、 以煤炭气化为先导、 以煤炭洁净燃烧和发电为 核心的技术体系我国洁净煤技术的发展目标是:发 展经济、 有效、 实用的新技术,保护环境,节约能源, 综合利用资源,减少煤炭开发和利用中的污染,并为 煤炭企业改变单一产品结构、 扭亏增盈提供技术支 撑我国发展洁净煤技术的次序为:①已经接近商业 化的技术(选煤、 型煤、 水煤浆、 先进燃烧器);②开发 中的技术(常压循环流化床燃烧、 煤的气化、 煤气化 联合循环发电、 煤的液化、 烟气脱硫)3 洁净煤技术的研究领域各国的国情不同,洁净煤技术研究的重点也不 同通常,洁净煤技术研究领域包括以下4个方面: 煤炭燃烧前的处理技术、 燃烧及燃烧后的处理技术、 煤炭的转化技术、 煤炭开发利用中的污染控制技术。

下面从我国的国情出发,简单介绍几种洁净煤技术 3. 1 煤炭洗选技术 我国煤炭入选率低, 1995年仅为24% ,而国外 为50%～100% ,工业发达国家需要洗选的原煤已全 部入选,这表明我国煤炭洗选方面有相当大的差距 煤炭洗选技术是指利用物理、 物理化学、 化学或 微生物等方法将原煤脱灰、 降硫,并加工成质量均 匀、 用途不同、 品种对路的煤炭的加工技术洗选是 国际上公认的发展洁净煤的源头技术煤炭洗选可 分为常规物理洗选和先进洗选两大类物理洗选主 要利用比重和表面物理化学性质等选煤,而先进洗 选是以微生物和酶技术为基础选煤我国的高灰、 高 硫煤比重较大,属于难洗煤,因此我国需发展洗煤脱 硫技术和分选超低灰精煤与细粒级煤的技术,同时 需要开发干洗选煤和省水型选煤技术 3. 2 型煤技术 与原煤散烧相比,型煤是提高燃烧效率和减少 污染的最有效的方法之一目前,型煤技术的开发已 进入第三代,所谓第三代就是对原煤进行多项改质, 以便达到清洁、 高效燃烧的目的专家们认为,型煤 应是中国洁净煤技术的优先发展项目 型煤主要分工业型煤和民用型煤两大类工业 型煤可用于工业锅炉、 窑炉和气化炉等,目前我国有 集中成型和炉前成型两种工艺路线。

民用型煤主要 用于民用炉具型煤的品种较多,目前已进入商业化 生产阶段 型煤技术大多采用粘结剂成型工艺型煤粘结 剂是型煤技术的关键,它可分为以下4类:有机类 (如淀粉和腐殖酸)、 无机类(石灰和无机盐类)、 工业 废料(纸浆废液、 皮革与化工废料)及复合类目前, 国外已开发出100多种粘结剂,我国也开发出了几 十种从发展趋势看,各国研究的重点是来源广、 廉 价、 防水的粘结剂 3. 3 高效清洁燃烧 我国80%以上的煤炭用于直接燃烧,其中发电 用煤约占煤炭总产量的1?3左右,因此研究开发高 效洁净燃烧对我国具有十分重要的现实意义 高效洁净燃烧主要包括流化床燃烧、 先进燃烧 器和燃煤联合循环发电等技术流化床燃煤已从鼓31孙孝仁 洁净煤技术发展概述 综 述泡流化床发展到现在的循环流化床,而且该技术正 在向大型化方向发展先进燃烧器主要通过降低火 焰温度和调节燃料与空气比例的方法提高燃烧效 率,先进燃烧可减少NOx的生成,因而有助于环境保 护燃煤联合循环发电也是国际上研究的热点,它包 括整体煤气化联合循环发电(IGCC)、 增压流化床燃 煤联合循环发电(PFBC- CC)和常压流化床燃煤联 合循环发电(A FBC- CC)。

3. 4 水煤浆洁净煤技术系统(PW TC) 水煤浆是70年代兴起的以煤代油为目标的新 型煤基燃料,它由60%～70%的煤粉、30%左右的水 和1%左右的添加剂配制而成 这项技术是由煤炭洗 选、 制浆、 装储运、 燃烧和炉后除尘等部分组成的系 统工程 目前,水煤浆技术已进入商业应用阶段美、 日、 俄等国的技术属于世界领先水平,这些国家已将重 点转向超低灰水煤浆和面向低速柴油机与燃气轮机 的直接燃用水煤浆我国也建立了煤浆制备、 贮存和管道运输、 锅炉燃烧等3个水煤浆实验研究中心中 日合资的年产50万t的 “六允日水煤浆有限公司” 已投 产,一些水煤浆厂和燃烧水煤浆的锅炉也已验收并 投产从发展趋势看,水煤浆的最大用户是电厂 3. 5 煤炭转化 煤炭转化主要指煤炭气化、 煤炭液化和燃料电 池煤炭气化可生产工业燃料气、 化工原料气和民用 煤气等,除了先进的气化技术外,一些国家还在研究 地下气化技术煤炭液化可将煤转化为液体燃料和 化工原料除了直接液化和间接液化技术外,近些年 来,一些先进国家正在研究先进的 “快速加氢热解技 术(FHP)” 燃料电池可将煤炭和氧化剂转化为电 能,但这项研究尚处于实验室阶段。

3. 6 形形色色的洁净煤技术 洁净煤技术的覆盖面很宽,除了上述的重点研 究领域外,煤层中甲烷的利用、 新型燃烧后烟道脱SO2和NOx技术、 煤矸石的利用、 粉煤灰的利用、 矿 区环境治理等也是各国研究的热点Development Survey of Clean Coal TechnologySun XiaorenABSTRACT Clean coal technology raised in 1980’s is a coal processing technology of new generation. Re2 cently many countries pay attention to it, and our country has already placed it on《21st Century A genda of China》. KEY WORDS coal clean coal technology environment protection(上接第11页)Comprehensive Utilization of Products and By- products Processed from MaizeL iu ShiranABSTRACT Comprehensive utilization of products and by- products processed from maize possesses re2 markable econom ical and social benefits,w hich can not only put resour。