干净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在削减传染排放与提高利用效能的加工、点火、转化及传染节造等新技术。
一、煤炭加工技术
煤炭加工技术重要蕴含洗选煤技术、型煤技术以及水煤浆技术等。
1、洗选煤技术
选煤是利用物理、物理化学、化学或微生物等步骤将原煤脱灰、降硫并加工成质量均匀、用处罚歧的各种类煤的煤炭加工过程,其当选用的各类步骤即为洗选煤技术,这是提高煤炭利用效能、削减传染物排放的最经济、有效的蹊径。目前,国内选取的选煤步骤重要为沉介、跳汰、浮选以及干法选煤。
2、型煤技术
型煤是用一种或肯定比例的黏合剂或固硫剂在肯定的压力下加工形成的、拥有肯定的状态和物理化学机能的煤炭产品。工业层燃锅炉和工业窑炉燃用型煤与燃用原煤相比,能显著提高热效能,削减燃煤传染物的排放。型煤技术又蕴含三项子技术,别离是:粘结剂技术,增长技术和成型技术。型煤过程中,我们需选取廉价高效型煤粘结剂、能加快点火反映速度,提高热能利用并削减有害气体排放的增长剂以及在20~35MPa之间的成型压力。
3、水煤浆技术
水煤浆是70年代石油;蟹⒄蛊鹄吹囊恢置夯魈迦剂。它是用一系列技术将煤粉和水依照沉量比7:3的比例混合再参与少量化学增长剂共同成的混合体,约2t或2.5t通常水煤浆可包办1t沉油。因水煤浆拥有优良的流动性和不变性,所以其能够像油一样实现全密封储运和高效能的雾化点火。总体上水浆煤属于一种见效快、节能和环保型的梦想代油燃料。水煤浆技术应器拥有点火效能高,大气传染节造成效显著,拥有较强的工艺优越性蹬着点。
二、煤炭高效干净点火技术
煤炭高效干净点火蕴含整体煤气化结合循环发电技术,增压流化床结合循环发电技术等几个方面。
1、整体煤气化结合循环发电技术
整体煤气化结合循环发电(Intergrated Gasification Combined Cycle)技术,是一种新型的先进干净煤点火发电技术。它的系统由三部门组成,一部门是煤的气化部门,一部门是煤气的净化部门(气化炉、空分装置、煤气净化设备),另一部门是燃气-蒸汽结合循环发电部门(燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统)。操作时,将为煤气化为中低热值煤气,再将煤气净化,除去其中的硫化物、氮化物、粉尘等传染物,变为清洁的气体燃料,而后进入燃气轮机的点火室点火,加热气体工质以驱动燃气轮机作功,燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水,产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功,整个过程是结合循环过程。
2、增压流化床结合循环发电技术
增压流化床结合循环(又称PFBC)是以一项以增压的(1.0~1.6MPa)流化床点火室为主体,以蒸汽、燃气结合循环为特点的热力发电技术。操作时,先将煤和脱硫剂造成水煤浆,用泵将其注入流化床点火室内(另一种步骤是用压缩空气将破碎后的煤粒吹入流化床点火室内),而后压缩空气,将压缩空气经床底部的压力风室和布风板吹入炉膛,使燃料流化、点火,在流化床点火室中部注入二次风使燃料燃尽。床内点火温度通常为850~950℃。炉膛出口的高温高压烟气经除尘后,驱动燃气轮机,燃气轮机一方面提供压缩空气的动力,另一方面带头发电机发电。同时锅炉产生的过热蒸汽进入汽轮机,带头发电机发电。
三、煤炭转化技术
煤炭转化技术指的是煤炭气化、液化以及与燃料电池结合利用等。
1、煤炭气化技术
煤炭气化技术是指在特定的设备内,在肯定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)产生一系列化学反映,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的一项技术。煤炭气化技术蕴含齐全气化技术、和善气化(低温热解)技术和地下气化技术。煤经气化后能够达到无烟、无硫、无灰的点火成效,大大削减环境传染,是实现煤炭干净利用的先导技术和重要蹊径。
2、煤炭液化技术
煤炭与液体燃料相比,其不便于运输,且煤炭是一种碳含量高,氢含量只5%的固体,其中的氢含量只有石油的1/2,不能直接提供给内燃机和其他内燃设备从而成为车用燃料。若是要想使得煤炭能够用作车辆燃料,煤炭必须转化成类似氢含量的液体物质。将煤经化学加工转化成干净的便于运输和使用的液体燃料、化学品或化工原料等的过程技术的合称即为煤炭液化技术。
3、燃料电池结合利用技术
燃料电池是在肯定前提下使H2、天然气或者煤炭等的催化沉整气(重要是H2)蹬纂氧化剂(空气中的02)产生化学反映,将化学能直接转换为电能和热能的一种装置。也是一种系统技术。从理论上讲,只有表部陆续地供给燃料,燃料电池就能够不间断地输出电能。由于燃料电池的发电过程不经历点火过程(即燃料电池不是一种热机),其运作过程不受卡诺循环的限度,因而拥有很高的能量转换效能(理论上可大于80%),并且发电过程不会造成环境传染。
四、传染排放节造和拔除物处置
煤炭的传染排放节造和拔除物技术处置指的是烟气净化、煤层气利用和煤矸石综合利用等方面的技术综合。
1、烟气净化技术
烟气净化是断根点火产生的烟气中的有害物质如尘埃、SO2、NOx,它蕴含除尘、脱硝和脱硫等几个方面的内容。除尘方面,有电气除尘器,过滤器与湿式除尘器(蕴含洗涤塔与湿式电气除尘器)等几种技术除尘伎俩。脱硫方面,目前常用的技术伎俩分湿法、半干法和干法几种。其中湿法有石灰/石灰石法洗涤、氨法和Well mand-Lord法等,干法有活性碳法和Desonox法等。脱硝方面,能够通过烟气回流降低点火区的部门温度以及选取分层供风两段点火等措施来降低含氮氧化物排放,目前重要的脱硝步骤为SCR(选择性催化还原)法。
2、煤层气利用技术
煤层气俗称“瓦斯”,是吸附在煤层中极度规天然气。持久以来,瓦斯作为煤矿“第一杀手”不仅对煤矿的出产安全和矿工的性命安全组成了最大的威胁,并且还是一种拥有强烈温室效应的有害气体,其大量排空对全球环境变动有较大影响。然而瓦斯的成分与通例天然气大体一样,重要有90%以上的甲烷组成。近年来,煤层气作为一种新型能源再度被人们意识和注定。将其宽泛用于煤层气发电、汽车燃料、锅炉刷新、工业用气、煤化工项目、居民用气等领域的技术是为煤层气利用技术。目前重要的开采步骤是地面钻井开采。
3、煤矸石综合利用技术
煤矸石是煤炭开采时的一种副产品,其重要矿物成分是粘土矿物和石英,另表还含有部门的碳组分。目前中国累计堆有煤矸石山1500多座,约42亿t,占地114万hm2,并且每年约以1亿吨的速度递增,每年形成新增占地400多hm2。煤矸石的大量堆积废置,给环境带来了巨大的传染,如:侵占耕地,自燃所产生的有毒有害气体对大气的传染,风蚀扬尘及淋溶水传染等。因而必须对煤矸石进行合理的综合利用。煤研石的综合利用蕴含:煤矸石发电、出产构筑资料、回收有益矿产品、造取化工产品、改进泥土、出产肥料、回填(蕴含构筑回填、填低洼地和荒地、充填矿井采空区、煤矿塌陷区复垦)、筑路等。其中使用的一些步骤和技术伎俩即为煤矸石综合利用技术。
五、我国干净煤技术发展和利用近况及趋向
经过几十年的发展,通过引进、消化和自主开发,我国在干净煤技术的钻研开发、示范及推广利用三个方面上均获得了肯定进展,在干净煤技术领域同蓬勃国度之间的距离在缩幼。在煤炭洗选、煤炭转化、干净煤点火和传染物资源综合利用等方面具都作出了一些成就。
1、在煤炭洗选和加工方面
中国的选煤技术自主设计能力近些年有大幅提高,年选煤量由上世纪90年代的4.42亿吨提高至2006年的7.86亿吨(2006年全国原煤产量为23.25亿吨,入选率33.8%,其中,入选冶炼用炼焦煤3.88亿吨,入选动力煤3.98亿吨)。其中干法洗选、沉介质旋流器、细粒煤分选等技术发展迅猛;水煤浆造浆出产能力先已近300万吨/年,并且在工业点火水煤浆获得内容性进展;我国已建成较大规模的动力配煤出产线,配煤能力5000多万吨每年;型煤技术得到大力推广,成立起了自己的锅炉型煤、气化型煤、型焦及配型煤炼焦和生物质型煤出产线。
2、在煤炭转化方面
我国的在煤炭转化方面进取也较大,通过引进和自主开发,目前已经把握了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等新型煤炭气化技术,使得我国工业出产方面单元能耗降低。另表,煤炭液化也获得显著成效,如潞安煤基合成油示范厂已具备160kt/a的柴油、石脑油、LPG及少量混合醇燃料的出产能力。另表,我国已经成功研造了kW级燃料电池堆,煤炭气化和燃料电池结合的钻研在发展。
3、在干净煤点火与发电方面
我国从20世纪80年代起头跟踪IGCC技术的发展,有一批科研机构和企业在从事这方面的钻研。西安热工钻研院研是国内对IGCC技术把握较好的单元,其以干煤粉加压气化技术为主题的“绿色煤电”第一阶段IGCC发电示范工程(250MW)会在2009年内建成投运。另表国度对IGCC技术的使用比力器沉,2007年,汉中市,荆门市和天津市等三个自主开发技术的IGCC电站示范项目并列入“十一五”国度863“以煤气化为基础的多联产示范工程”沉大项目。在增压流化床结合循环发电技术,我国也有肯定钻研进展,如东南大学热能工程钻研所构建了2MWt的加压喷动流化床部吩禅化炉,形成了较齐全的PFBC-CC系统,气化炉产生的煤气热值在4.2MJ/Nm3以上,系统碳利用效能在99%以上。目前,220t/h以下的循环流化床锅炉我国已实现国产化,410t/h循环流化床锅炉燃煤发电工程示范在组织执行。
4、在传染物治理与资源综合利用方面
我国开发了一系列烟气脱硫、除尘新技术,实现了多套电站烟气脱硫工程,煤矸石和煤泥等废料再资源化已初步实现产业化。国内现有煤矸石电站110多座,装机容量超过1300兆瓦。近年来通过治理,现有国有沉点煤矿的矿井水表排达标率达到85%以上,同时国有沉点煤矿选煤厂通过对出产系统进行刷新,提高了煤泥回收率,洗水根基实现了洗水关路循环。脱硫方面,我国烟气脱硫技术发展的沉点方向是湿法脱硫。目前已竣工的湿法脱硫系统有珞磺电厂2×360MW全容量湿法脱硫装置、山东黄岛电厂100MW旋转喷雾干法脱硫装置、呼和浩特第一热电厂200MW高速平流式湿法脱硫装置等。