洁净煤技术发展（精品）.doc

净煤技术发展学院：能环学院班级：10-热动2班姓名：赵登科学号：1062126202洁净煤技术发展在世界能源结构中，煤炭长期以来一•直处于非常重要的地位在我国，煤炭更是 处于能源结构的主导地位，并且其主导地位在未来相当长的时期内不会发牛根本 性改变因此，提高煤炭使用效率、降低环境污染、替代石油制备优质液体燃料 和化学詁成为我国煤炭资源利用的主导方向我国国情的自主洁净煤技术及其产 业化道路，在煤的热化学转化、煤基液体燃料与化学品合成、煤炭利用中的污染 物控制等关键科学和丁-稈•技术方面取得了突破笔者将通过煤化所的些主要成果 来介绍我国在洁净煤技术方而的研究进展1煤热解一燃烧/汽化耦合的化学与工程基础基于煤高效洁净转化的重人需求，煤化所提出了煤分级转化的方案通过对煤热解 一燃烧/汽化耦合过程中的关键基础和工程问题的研究，认识了煤的结构和性质 与热解一燃烧/汽化行为之问的内在联系，揭示了煤中矿物质和龙机添加剂对污 染物逸出的影响规律和固定作用该方案提出并实现了在微量氧存在下，煤热解 中实时脱硫新过程，并使脱硫率从45%大幅提高到73%,确立了通过调变矿物 质组成來实现煤高效汽化的原理，发现了高温加压和复杂反应气氛（02 /II20 / C0）中煤汽化反应机理和动力学特征以及反应器内气固流动、传热、传质及固体 物料选择性分离的规律，解决了煤热解-•燃烧耦合系统中燃烧锅炉/热解反应器 Z间的料封、半焦黏结和油气/粉尘分离等关键技术问题。

1）针对煤热解一燃烧耦合过程重点研究了煤热解与循环流化床燃烧系统的耦 合鉴于燃烧是典型的放热过程，而煤热解是吸热过程，通过耦合系统利用燃烧 产牛的热灰作为热载体使煤热解牛成液体和气体燃料，煤热解半焦与热灰返冋循 环流化床进行燃烧，有效地提高了耦合过程中的能量利用效率由于燃烧气氛中 存在大量的氧气，而热解会产牛还原性气体，如果燃烧反应器中的含氧气体混入 热解反应器中，会与热解反应器中的可燃气体发牛反应，降低燃气热值.甚至爆 炸，所以，在煤热解一燃烧耦合系统中气体物质的料封控制尤其重要通过循环 流化床冷态实验对安装干倔反应器和循环流化床系统的气固流体流动稳定性进 行了考察，确定了气速、循环量、干啊器进料量三者对稳定料封的匹配关系，并 在工艺上进行了相应的合理设计，实现了料封物料（热载体和半焦的｝昆合颗粒） 的安全稳定流动由于热解过程中重焦油的牛成加重了半焦在热解反应器壁上的 黏结，通过优化灰煤比例及操作条件，避免了半焦颗粒的黏结，实现了热解反应 器的稳定运行通过对反应器流动方式、结构和流体流动的优化，实现了油气和 半焦的无水高效分离，粉尘质量分数降至1%上述技术问题的解决.大大促进 了煤热解一燃烧耦合过程的工程化进程，H前，煤化所已与金业合作建成了 5t 的中试装置，其工艺过程见第17页图2。

实践证明，装置运行稳定，己实现每 吨煤产气100 m、产焦油60 kg,挥发分提取率50%,远远超过预期的33%2）围绕煤热解一汽化的耦合，重点对煤汽化化学反应特点和传递过程进行了深入 系统研究，对加压气固流态化行为特点和传热、传质及固体物料选择性分离的行 为规律获得了清晰的认识发现反应器内由气体分布引发的固体物料流动行为的 变化会对传热、传质产牛显著的影响，这为汽化炉反应器关键组件（如分布板、 下料管等）的工程设计提供了重要理论依据采用实验研究和流体力学CFD）模拟 相结合的方法，系统研究了在压力条件下，流化床内的气固流动特点和气泡动力 学行为,采用压力仓和电容层析成像仪（ECT）、eCD摄像技术相结合的方式.实 现了压力条件下实验现象的可视化根据多反应区优化耦合机理，利用水蒸气活 化汽化、射流区高温汽化和长固体停留时间等方法，发展了灰熔聚流化床汽化及 流化床一气流床复合汽化技术，将传统流化床汽化炉适用煤种范围从高汽化活性 的褐煤、烟煤拓宽到无烟煤、石油焦和热解半焦，为煤热解一汽化耦合技术的设 计和优化提供了一条新的工程技术径在此基础上日处理煤fi3＜）0 t的灰熔聚 流化床汽化装置己实现工业化运行，并将有6台汽化炉投入工业应用。

2煤间接液化制液体燃料面向国家重大战略需求.在煤间接液化方面形成了独特的铁基高温浆态床费托合 成技术该技术使催化剂性能和产能大幅提高，甲烷选择性由质量分数为5% — 10%降低到2.5%〜4.0%系统能量转化效率从38%〜40%提高到43%〜45% 详细考察了高温浆态床费托合成新体系的反应工程规律，认了在高温条件下催化 剂本体结构强度变化规律和化学疲劳机理，完成了反应器模型化和过程模拟分 析，建立了费托合成详细动力学研究实验和模型化方法，以及用于大规模复杂系 统的参数优化组合算法（随机一遗传一•连续算法）-对多个型号的催化剂（尤其是 高温催化剂）进行了大规模的动力学实验研究结合商业化通用过程模拟平台 AsPEN-Plus.形成了费托合成过程专用模拟软件系统，该软件系统可以为商业 牛•产过程设计优化方案及成套工艺设计数据，拥有H主版权（国家版权局注册1 项，全部授权）催化剂制备获得了一系列的创新性进展，实现了低能耗、节水、 近零排放的绿色化牛产，并降低催化剂成本20%,每吨催化剂水耗从200 t降 低到10t, NO排放量降低了 83%这些研究结果为实际的工艺技术开发提供了 技术基础基于此项成果.在神华集团有限公司、山四潞安集团有限公司（见图3）和内蒙古伊泰集团有限公司（见图4）建设了 3个16万t / a〜18万t / a油的工业示范厂。

内蒙古伊泰集团有限公司的工业示范厂已于2009年3月顺利开车 在上述基础上，采用干镭与费托合成集成的分级液化过程，优质烟煤（内蒙古鄂 尔多斯）的系统能效达到48%〜50%,内蒙东部褐煤的制油效率达到45%,为我 国和世界的煤炭转化提供了一•条更为经济的途径3甲醇催化转化的定向调控煤经合成气制甲醇是煤转化的重要途径，甲醇定向催化转化是解决并实现煤经甲 醇牛产液体燃料和化学品的根本途径基于对我国高品质汽油、替代燃料和化学 品的需求分析，煤化所确立了甲醇定向转化为汽油、二甲瞇、低碳烯桂和芳桂的 技术研发框架经过深入研究，得出实现甲醇定向转化的关键在于催化剂化学组 成、表面性质和孔道结构的调控.以及反应工艺与工程的合理配置发现通过催 化剂活性位种类、表面酸和孔道择形性的合理调变可选择性地使甲醇部分脱水 实现二甲储定向合成，深度脱水实现烯坯定向合成.选择性芳构化合成芳坯化合 物，进而促进链增长实现汽油的定向合成进一步调变催化剂可使甲醇定向转化 为二甲醛的温度从380C大幅降低到280C,减小分子筛催化剂晶粒尺寸可大大 提升汽油的选择性在这些认识的基础上，研制成功了系列甲醇定向转化实用催 化剂（见图6）。

结合反应工艺与工程的研究，成功实现了芳桂35 t/a的中试、 汽油300 t/a的工业示范和二甲漩10 000 t / a的工业牛产其木质是用温室气 体c0的排放替代了烟气s0的排放因此，研究开发低成本、省水、无二次污 染、多种污染物可同时脱除并可同时实现硫资源化的烟气污染物脱除技术是我国 乃至世界洁净燃煤领域发展的必然方向煤化所按照燃煤烟气干法同时脱硫脱硝 和硫资源化一体化的研究思路，研制成功了低温和中温V： 0C和CuO, Al 0两 类催化剂体系，发展了移动床工艺技术实验结果表明：V： 05, Ac催化剂在 120C〜200C温区可同吋脱除s0和NO ,并可实现硫的资源化，脱sO：率大于 90%,脱NO率大于85%，硫资源化率大于85%oCu0/A10,催化剂在350 qC〜 450C温区实现了同吋脱硫脱硝、催化剂同温再牛和硫的资源化实验室10个循 环（相当于工业运行30 d）和工业锅炉侧线30 d的运转结果表明，脱s0率大于 90%,脱N0率大于95%,硫资源化率大于85%该项固定床脱除技术已在济 南正昊化纤新材料有限公司进行了工业侧线验证可广泛应用于我国较大型的燃 煤锅炉，如发屯厂、钢厂、化肥厂等，将显著改善我国的煤烟型大气污染状况， 并能变废为宝，解决我国每年进口约1 000万t硫产詁的难题。