清洁煤技术的研究进展及发展前景

2022-09-11

一、清洁煤及清洁煤技术简介

清洁煤是指通过一系列技术手段使煤炭成为绿色能源, 实现在开采、加工、储运和利用的过程中的污染物零排放。所有能将煤转化为绿色清洁燃料, 提高煤炭利用效率、减少污染物排放的技术总称为清洁煤技术。

二、清洁煤技术的研究进展

经过多年的研究, 清洁煤技术的研究已经取得了显著的成果, 并在高效燃烧、洁净燃烧、碳排放控制方面一定程度上实现了工业化推广。传统的清洁煤技术主要是指直接烧煤洁净技术, 现在研究的煤洁净技术主要是指煤转化为洁净燃料技术。

直接烧煤洁净技术需要采用的技术措施: (1) 燃烧前的净化加工技术, 主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法, 可以除去或减少灰分、矸古、硫等杂质;型煤加工是把散煤加工成型煤, 由于成型时加入石灰固硫剂, 可减少二氧化硫排放, 减少烟尘, 还可节煤;水煤浆是先用优质低灰原煤制成, 可以代替石油。 (2) 燃烧中的净化燃烧技术, 主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。流化床又叫沸腾床, 有泡床和循环床两种, 由于燃烧温度低可减少氮氧化物排放量, 煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量, 炉渣可以综合利用, 能烧劣质煤, 这些都是它的优点;先进燃烧器技术是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧技术, 减少二氧化硫和氮氧化物的排放技术。 (3) 燃烧后的净化处理技术, 主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟除尘技术很多, 静电除尘器效率最高, 可达99%以上, 电厂一般都采用。脱硫有干法和湿法两种, 干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应, 生成干燥颗粒硫酸钙, 用集尘器收集;湿法是用石灰水淋洗烟尘, 生成浆状亚硫酸排放。它们脱硫效率可达90%。

煤转化为洁净燃料技术主要有以下四种: (1) 煤的气化技术, 有常压气化和加压气化两种, 它是在常压或加压条件下, 保持一定温度, 通过气化剂 (空气、氧气和蒸汽) 与煤炭反应生成煤气, 煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂, 煤气热值低;用氧气做气化剂, 煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮, 排去灰渣, 因此, 煤气就是洁净燃料了。 (2) 煤的液化技术, 有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化, 然后再把煤气液化, 如煤制甲醇, 可替代汽油, 我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料, 比如直接加氢将煤转化成液体燃料, 或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料, 我国已开展研究。 (3) 煤气化联合循环发电技术, 先把煤制成煤气, 再用燃气轮机发电, 排出高温废气烧锅炉, 再用蒸汽轮机发电, 整个发电效率可达45%。我国正在开发研究中。 (4) 燃煤磁流体发电技术, 当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场, 就直接产生直流电, 然后把直流电转换成交流电。发电效率可过50%~60%。我国正在开发研究这种技术。

三、研究清洁煤的意义

煤洁净技术对于我们是有极大的好处的。

(1) 有利于提高煤炭效率, 减少粉尘和SO2污染。采用煤炭加工技术, 如洗选煤、型煤、配煤和水煤浆技术, 可有效减少原料煤的含灰和含硫量, 实现燃烧前的脱硫降灰。如采用先进选煤技术可降低原煤灰分50%~80%, 脱除黄铁矿硫60%~80%, 可大量减少煤炭无效运输, 电厂和工业锅炉燃用洗选煤, 可提高热效率3%~8%;用户燃用固硫型煤, 不仅可减少SO2排放30%~40%, 减少烟尘70%~90%, 还可以节煤15%~27%。采用先进的煤炭燃烧技术, 可有效提高热效率, 实现燃烧中脱硫。

(2) 有利于保障能源安全.国家能源资源条件和现有经济条件不足以支撑用油、气大规模作为一次能源。发展洁净煤技术, 可在充分利用中国丰富煤炭资源的前提下, 解决环境污染问题, 还可以将煤炭转化为洁净的油、气, 在相当程度上可以缓和中国是由、天然气供应的不足。煤炭价格及各项煤炭利用技术的运行成本大大低于石油和天然气, 有利于中国清洁能源技术的发展及长远的能源安全。

(3) 有利于调整产业结构。技术及装备水平落后、生产规模小、大量低水平用煤, 是中国工业部门环境污染严重的主要原因。改变传统用煤方式, 用洁净煤技术替代现有用煤技术, 提高产品质量, 提高能效, 减少污染, 将是工业行业技术发展的主要趋势。煤炭行业在调整产业结构中, 可通过大力发展先进的煤炭加工技术 (选煤、配煤、水煤浆等) 和加大煤炭就地转化 (发电、气化、液化等) , 增加企业经济效益;其他用煤行业, 通过广泛采用先进的燃煤技术和煤炭转化技术, 将有效提高能源效率, 降低污染, 提高企业整体水平。发展洁净煤技术还可以带动设备加工、后续服务等相关产业链的发展和形成, 促进行业及区域经济发展。

四、清洁煤的发展前景

据世界能源组织预测, 地球上石油和天然气预计40年和60年后将开采殆尽, 而煤炭的储存量要远远高于石油和天然气, 在这一背景下, 清洁煤技术的研发就显得更有意义。

要实现煤炭向绿色能源的转化, 研究人员还需要解决零碳排放的技术问题, 这是清洁煤的一个长期发展目标。

摘要：煤炭是工业和生活中不可缺少的重要能源之一, 但是煤炭直接燃烧会排放出二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等多种有害气体, 同时还会产生大量的粉尘, 对环境造成较大的污染。发展清洁煤技术可以有效提高煤炭的利用率, 减少污染物质的排放, 是解决环境问题的主要技术手段之一, 也是各国高新技术竞争的重要领域。当前对传统的清洁煤技术领域的研究已经相当成熟, 并且被广泛应用于工业化生产, 未来清洁煤技术的研究进展主要是在煤炭的碳排放控制方面。

关键词：煤炭,清洁煤,清洁煤技术