（化学工程与技术专业论文）活性焦担载五氧化二钒脱硝动力学的研究.pdf

北京化工大学位论文原创性声明够糯 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：草羽畦 日期：j 幽扛上j 一 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属 北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保 存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名： 导师签名： 拙脚一 j 静去刚日期：土址纠一 日期：兰丝二 学位论文数据集 中图分类号 t q 0 1 8 学科分类号0 8 1 7 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 11 0 8 0 密级 公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名 龙爱斌 学号2 0 0 8 0 0 0 0 8 0 获学位专业名称化学工程与技术获学位专业代码 0 8 1 7 0 1 课题来源国家自然科学基金研究方向 燃煤烟气脱硝动力学 论文题目活性焦担载五氧化二二钒脱硝动力学的研究 关键词 选择催化还原( s c r ) ，v 2 0 5 a c 催化剂，本征动力学，内外扩散 论文答辩日期2 0 11 5 2 3论文类型 基础研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位 学科专长 指导教师雷志刚教授北京化工大学化学- t 程 评阅人1刘辉教授北京化工大学化学工程 评阅人2吴卫泽教授北京化工大学化学工程 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员a 摘季生福 教授 北京化工大学工业催化 答辩委员l刘辉教授北京化工大学化学工程 答辩委员2 黄崇品研究员 北京化工大学 化学工程 答辩委员3朱吉钦 副教授 北京化工大学化学工程 答辩委员4刘清雅副教授 北京化工大学 化学工程 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b 厂r1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查 询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 活性焦担载五氧化二钒脱硝动力学的研究 摘要 我国燃煤烟气中的s 0 2 和氮氧化物( n o x ) 污染十分严重，是我国可持 续发展需要重点解决的环境问题。氨气选择催化还原法( s c r ) 是目前国内 外脱硝最有效应用最为广泛的技术。活性焦( a c ) 不仅具有很强的吸附能 力、价格低廉、在担载v 2 0 5 后高脱硝活性和稳定性等优点，其活性温度 与排烟温度( 3 9 3 5 2 3 k ) 匹配，在烟气净化方面具有很大的潜力。 v 2 0 5 a c 催化剂采用等体积浸渍法，将配置好的偏钒酸铵溶液草酸 水溶液( n h 4 v 0 3 一h 2 c 2 0 4 2 h 2 0 ) 稀释后浸渍在活性焦前驱体上制备得到。 本论文在测试颗粒v 2 0 5 a c 催化剂和蜂窝状活性焦担载v 2 0 5 催化剂 ( v 2 0 s a c h ) 脱硝活性的基础上，对催化剂的动力学方程进行研究，并建 立3 d 数学模型采用f l u e n t 对进行模拟。主要得到以下结论： 1 经过预硫化处理的v 2 0 5 a c 催化剂不仅不受s 0 2 毒化作用，脱硝活 性反而提高了很多。x p s 光谱只显示一个1 7 2 9 1 e v 的峰，说明v 2 0 5 a c 催化剂反应时，s 是以s 0 4 2 。形式存在的。 2 活性组分v 2 0 5 担载量是影响脱硝活性的重要因素之一。通过实验 验证发现1 w t 担载量的催化剂脱硝活性最好。催化剂在多达2 2 0 h 的稳定 性测试中一直保持很高的脱硝活性。 3 在进行v 2 0 5 a c 催化剂对n h 3 选择性催化还原n o 动力学研究之 前，必须消除内外扩散的影响。通过实验，当催化剂颗粒的直径为 北京化工大学硕：仁学位论文 o 2 0 3 m m 可以消除催化剂的内扩散的影响；在试验条件下，外扩散的影 响可以忽略。 4 采用五种模型( e l e y r i d e a l 模型，一级反应模型，幂指数形式， l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型，m a r s v a nk r e v e l e n 模型) 对催化剂的动力学 进行研究。经过对比可知，l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型不适合催化剂动 力学的描述。e l e y - r i d e a l 模型，m a r s v a nk r e v e l e n 模型，一级模型和幂指 数形式的平均相对误差分别为l1 0 6 ，1 8 3 7 ，2 0 2 4 和1 3 4 3 。 e l e y - r i d e a l 模型可以很好地描述催化剂脱硝行为，其动力学参数分别为得 到活化能砰5 7 3 8 k j m o l 一，指前因子a = i 1 3 1x 1 0 8 c m 3 g - i s ，吸附热 a h 。a s - - - - 4 4 1 3 k j m o l ，吸附指前因子么a d s = 2 0 2 8 9 8 c m 3 g - 1 s 。 5 蜂窝式v 2 0 5 a c 催化剂实验值与模拟计算值对比，e l e y 。r i d e a l 模型 和幂指数形式的相对误差分别为1 7 5 和2 4 2 ，说明e l e y - r i d e a l 模型更 准确。一级模型不能体现氮氨比对脱硝活性的影响，故不适用。 关键词：选择催化还原( s c r ) ，v 2 0 5 a c 催化剂，本征动力学，内外扩散 h k i n e t i cs t u d yo fl o w t e m p e r a t u r es e l e c t i v eca t a l y t i cr e d u c t i o n o fn o w i t h n h 3 o v e rt h ev 2 0 s a cc a t a l y s t a b s t r a c t s 0 2a n dn i t r i co x i d e s ( n o x ) i nf l u eg a sh a sb e e nm o r ea n dm o r es e r i o u s i nr e c e n ty e a r s ，w h i c hi sa ni m p o r t a n tt a s kf o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f c h i n a s e l e c t i v e c a t a l y t i cr e d u c t i o n ( s c r ) o fn ow i t hn h 3i s t h em o s t e f f e c t i v ea n d w i d e l ya p p l i e dt e c h n o l o g y a c t i v ec o k e ( a c ) i sn o to n l yw i t ht h e e x c e l l e n tc h a r a c t e ro fs t r o n ga b i l i t yo f a d s o r p t i o n ，l o wc o s t ，h i g ha c t i v i t ya n d s t a b i l i t ya f t e rs u p p o r t i n gv 2 0 5 ，b u ti t sa c t i v et e m p e r a t u r ei sm a t c ht h ef l u eg a s t e m p e r a t u r e s oi ts h o u l db ev e r yg r e a tp o t e n t i a l i t yi ne x h a u s tg a sp u r i f i c a t i o n v 2 0 s a cc a t a l y s t sw e r ep r e p a r e db yt h ep o r ev o l u m ei m p r e g n a t i o nw i t h a n a q u e o u s s o l u t i o no fa m m o n i u mm e t a v a n a d a t ei no x a l i c a c i d ( n h 4 v 0 3 - h 2 c 2 0 4 2 h 2 0 ) t h ea t t e n t i o n so ft h i sw o r kw e r ef o c u so nt h e a c t i v i t yo fp a r t i c l ev 2 0 s a cc a t a l y s t sa n dh o n e y c o m bv 2 0 5 a cc a t a l y s t s ( v 2 0 s a c h ) ，t h e nk i n e t i cs t u d ya n de s t a b l i s h m e n to f3 dm a t h e m a t i c a lm o d e l s t i m u l a t e db yf l u e n ts o f t w a r e t h em a i na n d i m p o r t a n t r e s u l t sa r e d e s c r i b e da sf o l l o w s ： 1 v 2 0 j a cc a t a l y s t sw e r en o td e a c t i v a t e da f t e rap r e s u l f i d es t e pb u t w e r ei m p r o v e dt h ea c t i v i t y x p ss p e c t r af o rs ( 2 p ) o n l ye x h i b i t sas i n g l ep e a k w i t hab i n d i n ge n e r g yo f17 2 91e v , w h i c hi n d i c a t e st h ee l e m e n tse x i s t so nt h e i i i 北京化工大学硕： 学位论文 v 2 0 j a cc a t a l y s t ss u r f a c eb yt h ef o r m a t i o no fs 0 4 二 2 t h ea m o u n to fv 2 0 5l o a d i n gi sa ni m p o r t a n tf a c t o rf o rt h ec a t a l y s t s t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o w nt h a tlw t v 2 0 s a ce x h i b i t st h eb e s ta c t i v i t y m o r e o v e r , c a t a l y s t se x h i b i th i g ha n ds t a b l ea c t i v i t yd u r i n g2 2 0 ho p e r a t i o n 3 t h ei n t e r n a la n de x t e r n a ld i f l u s i o n ss h o u l db ee l i m i n a t e db e f o r e v 2 0 5 a ck i n e t i cs t u d y f r o mt h ee x p e r i m e n tr e s u l t s ，w h e nt h ep a r t i c l es i z e si s b e t w e e n0 2 - 0 3 m m ，t h ei n t e m a lc a nb ee l i m i n a t e d t h ei n f l u e n c eo ft h e e x t e r n a ld i f f u s i o n sc a nb en e g l e c t e di nt h ee x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n 4 f i v em o d e l s ( t h ee l e y - r i d e a lm o d e l ，t h el a n g m u i r - h i n s h e l w o o d m o d e l ，t h em a r s v a nk r e v e l e nm o d e l ，t h ef i r s t o r d e rm o d e la n dt h ep o w e r - r a t e l a wm o d e l ) w e r ea p p l i e dt ot h ek i n e t i cs t u d y l a n g m u i r - h i n s h e l w o o dm o d e li s n o tf e a s i b l ef o rd e s c r i b i n gv 2 0 d a cc a t a l y s t t h ea v e r a g er e l a t i v ed e v i a t i o n s o fn oc o n v e r s i o nf o rt h ee l e y - r i d e a lm o d e l ，t h em a r s v a nk r e v e l e nm o d e l ， t h ef i r s t o r d e rm o d e la n dt h ep o w e r - r a t el a wm o d e la r e ，11 0 6 ，18 3 7 ， 2 0 2 4 a n d13 4 3 ，r e s p e c t i v e l y t h ee l e y - r i d e a lm o d e li sm o r ea c c u r a t et o c l a r i f yt h ek i n e t i cm e c h a n i s mo fv 2 0 s a cc a t a l y s t ，a n dw i t ht h ek i n e t i c p a r a m e t e r so fp r e e x p o n e n t i a lf a c t o ro f1 13 1xl0 8 c m g - 1 s 一，a c t i v a t i o ne n e r g y o f5 7 38 k j m o l ，h e a to f a d s o r p t i o n o f4 4 13 k j m o l 1a n d 么a d s = 2 0 2 8 9 8 c m 3 m o l 一 5 t h ea v e r a g er e l a t i v ed e v i a t i o n so fn oc o n v e r s i o nf o rt h ee l e y - r i d e a l m o d e la n dt h ep o w e r - r a t el a wm o d e la r e17 5 a n d2 4 2 w h e nt h e e x p e r i m e n t a ld a t aa n dt h ep r e d i c t e dv a l u e so fv 2 0 s a c hc a t a l y s ta c t i v i t y i v a b s t r a c t w e r ec o m p a r e d ，w h i c hs h o wt h a tt h ee l e y - r i d e a lm o d e li sab e r e rc h o i c e t h e f i r s t - o r d e rm o d e li sn o tf e a s i b l ef o rd e s c r i b i n gv 2 0 s a c hc a t a l y s tb e c a u s ei t c a n n o td i s p l a yt h ei n f l u e n c eo ft h em o l a rc o n c e n t r a t i o nr a t i oo fn ot on h 3 k e yw o r d s ：s e l e c t i v ec a t a l y t i c r e d u c t i o n ( s c r ) ，v 2 0 j a cc a t a l y s t ， k i n e t i c ，i n t e r n a la n de x t e r n a ld i f f u s i o n s v 目录 目录 第一章文献综述1 1 1 我国的能源结构1 1 2s 0 2 和n o x 的污染和危害1 1 3 燃煤脱硝技术概况4 1 4s c r 脱硝催化剂7 1 5 气固非均相催化反应的本征动力学9 1 5 1 本征动力学实验反应器的选择1 0 1 5 2 内扩散和外扩散影响的消除1 2 1 5 2 1 外扩散影响的检验和消除1 2 1 5 2 3 内扩散影响的消除1 3 1 6 本课题研究的意义及主要内容1 3 第二章氨气选择催化还原n o 本征动力学实验。15 2 1v 2 0 s a c 催化剂的制备一1 5 2 2 催化剂表征手段：一j 。1 6 2 2 1 活性焦比表面积和孔分布的测试1 6 2 2 2x - 射线光电子能谱1 6 2 3 实验装置1 7 2 3 1 干净燃煤烟气的模拟19 2 4 催化剂活性测试1 9 2 4 1 五氧化二钒担载量的影响2 0 2 4 2v 2 0 5 a c 催化剂的s c r 稳定性测试2 l 2 5 内外扩散影响的消除2 2 2 5 1 消除内扩散的影响2 2 2 5 2 消除外扩散的影响2 3 2 6 本征动力学实验条件2 5 第三章s c r 催化剂本征动力学模型的建立和结果检验2 9 3 1 烟气的脱硝机理2 9 3 2v 2 0 s a c 催化剂本征动力学模型3 0 v l i 北京化t 大学硕士学位论文 3 2 1e l e y - r i d e a l 模型3 2 3 2 2 一级模型一3 3 3 2 3 幂律模型3 4 3 2 4l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型3 4 3 2 5m a r s v a nk r e v e l e n 模型3 6 3 3v 2 0 5 a c 催化剂本征动力学模型的结果检验3 8 3 3 1 催化剂实验脱硝转化率与模拟计算值的对比3 8 3 3 2 本征动力学概率统计检验4 0 第四章蜂窝式v 2 0 d a c 催化剂脱硝实验与模型4 5 4 1 蜂窝式v e o d a c 催化剂的制备与脱硝实验4 6 4 2 蜂窝式v 2 0 s a c 催化剂的3 d 数学模型4 7 4 3 整体催化剂脱硝实验数据与模拟数据对比4 9 4 3 1e l e y - r i d e a l 模型对比4 9 4 3 2 幂律模型与实验值对比。5 1 4 3 3 一级反应模型一5 2 4 4 蜂窝式v 2 0 5 a c 催化剂与其他类似催化剂的对比5 4 4 5 结构化催化剂的研究。5 6 第五章结论5 9 5 1 论文总结5 9 5 2 下一步工作建议6 0 参考文献6 3 研究成果及发表的学术论文6 7 致谢6 9 作者和导师简介一7 1 v i i i c o n t e n t s co n t e n t s c h a p t e r 1l i t e r a t u r er e v i e w 1 1 1e n e r g ys t r u c t u r eo f c h i n a l 1 2p o l l u c t i o na n dh a r mo fs 0 2a n dn o x 1 1 3o v e r v i e wo fd e n o x t e c h o n l o g y 4 1 z is c rd e n o xc a t a l y s t 7 1 5t h en t r i n s i c a lk i n e t i co fg a s s o l i dh e t e r o g e n e o u sc a t a l y t i cr e a c t i o n 9 1 5 1s e l e c t i o no f r e a c t o rf o rk i n e t i cr e s e a r c h 1 0 1 5 2e l i m i n a t i o no f t h ei n t e r n a la n de x t e r n a ld i f f u s i o n s 1 2 1 5 2 1t e s ta n de l i m i n a t i o no fe x t e r n a ld i f f u s i o n s 12 1 5 22e l i m i n a t i o no f i n t e r n a ld i f f u s i o n s 一1 3 1 6p u r p o s ea n dc o n t e n to f t h es t u d y 1 ：； c h a p t e r 2e x p e r i m e n to ft h es e l e c t i v ec a t a l y t i cr e d u c t i o no fn ow i t hn h 3 11 ； 3 1p r e p a r a t i o no f v 2 0 5 a cc a t a l y s t 一1 5 3 2t h ec h a r a c t e r i z a t i o no fc a t a l y s t 1 6 3 2 1s p e c i a ls u r f a c ea r e aa n dp o r ed i s t r i b u t i o no fa c t i v ec o k e 1 6 3 2 2x p s r a y 1 6 ：；3e x p e r i m e n t a la p p a r a t u s 1 7 ：；3 1s i m u l a t i o no f c l e a rf l u eg a s 1 9 ：；4t e s to f c a t a l y s ta c t i v i t y 1 9 3 4 1e f f e c to f v 2 0 5l o a d i n go nn or e m o v a la 嘶t i 铭一2 0 3 4 2s t a b i l i t yt e so fs c rc a t a l y s t 2 1 3 5e l i m i n a t i o no f i n t e r n a la n de x t e r n a ld i f f u s i o n s 2 2 ：；5 1e l i m i n a t i o no f i n t e r n a ld i f f u s i o n s 2 2 3 52e l i m i n a t i o no fe x t e r n a ld i f f u s i o n s 2 3 ：；6e x p e r i m e n t a lc o n d i t i o nf o rk i n e t i c 2 5 c h a p t e r 3e s t a b l i s h i o no ft h ei n t r i n s i c a lk i n e t i c sm o d e lf o rs c r c a t a l y s t i x 北京化工人学硕：e 学位论文 a n dr e s u l t st e s t 2 9 3 1m e c h a n i s mo f d e n o xf r o mf l u eg a s 2 9 3 2i n t r i s i c a lk i n e t i cm o d e lf o rv 2 0 5 a cc a t a l y s t 一3 0 3 2 1e l e y - r i d e a lm o d e l 一3 2 ：；2 2f i r s t - 0 1 7 i l e l m o d e l ：i ：； ：；2 3p o w e rl a wm o d e l 3 4 ：；2 4l a n g r n u i r - h i n s h e l w o o dm o d e l ：1 4 3 2 5m a r s - v a n k r e v e l e nm o d e l 3 6 3 3t e s to f i n t r i s i c a lk i n e t i cm o d e lf o rv 2 0 5 a cc a t a l y s t 一3 8 3 3 1c o n t r a s tb e t w e e ne x p e r i m e n t a ld a t aa n dc o r r e l a t e dv a l u e s 3 8 3 3 2p r o b a b l i t ys t a t i s t i c so f i n t r i s i c a lk i n e t i cm o d e l 4 0 c h a p t e r4s c r r e a c t o rm o d e lo fh o n e y c o m ba c t i v ec o k e 4 5 4 1p r e p a r a t i o na n de x p e r i m e n to f h o n e y c o m bv 2 0 s a cc a t a l y s t 4 6 4 23 dm a t h e m a t i c a lm o d e lf o rs t r u c t u r ec a t a l y s t 4 7 4 3c o n t r a s tb e t w e e ne x p e r i m e n t a ld a t aa n dc o r r e l a t e dv a l u e s 4 9 4 3 1c o n t r a s to f e l e y - r i d e a lm o d e l 4 9 4 3 2c o n t r a s to f p o w e rl a wm o d e l 5 l 4 ：；3c o n t r a s to f f i r s t o r s e rm o d e l 5 2 4 4c o n t r a s tb e w t e e nh o n e y c o m bv 2 0 5 a cc a t a l y s ta n do t h e rh o n e y c o m bc a t a l y s t 5 4 4 5s t u d yo fs t r u c t u r ec a t a l y s t ! ；6 c h a p t e r5s u m m a r ya n do u t l o o k 。5 9 5 1t h e s i ss u m m a r y 5 9 5 2r e c o m m e n d a t i o n sf o rf u r t h e rw o r k 6 0 r e f e r e n c e 6 3 r e a s e a r c hr e s u l t sa n d p u b l i s h e dp a p e r s 6 7 x a c k n o w l e d g m e n t s 6 9 b r i e f l yi n t o d u c t i o na b o u tt h ea u t h o ra n ds u p e r v i s o r 7 1 x i 符号说明 符号 彳 彳a d s 符号说明 表示的物理意义及量纲 e l e y - r i d e a l 模型，一级模型和l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型指前因子， 单位与对应的反应速率常数一致 e l e y - r i d e a l 模型和l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型吸附指前因子， c m 3 g q s 。1 m a r s v a i lk r e v e l e n 模型指前因子，m o l o - 2 c m 2 - 4 g q s 1 m a r s v a nk r e v e l e n 模型指前因子，m o l o 4 o m l 8 g - ! s 1 摩尔浓度，k m 0 1 m 。3 组分a 在进口气体中的浓度，k m o l m 。 组分a 在出口气体中的浓度，k m 0 1 m o s c r 反应器入口处n o 的摩尔浓度，k m 0 1 m 。3 s c r 反应器入口处n h 3 的摩尔浓度，k m o l m - 3 管式反应器直径，m m 孔道直径，l l l n l 催化剂粒径，n l l l l m a r s v a i lk r e v e l e n 模型以外的模型中n o 活化能，k j m o l d m a r s v a nk r e v e l e n 模型中n o 反应活化能，k j m o l j m a r s v a i lk r e v e l e n 模型中n h 3 反应活化能，k j m o l o s c r 反应器入口处气相的总摩尔流率，m 0 1 m i n 1 吸附热，k j m o l 以 e l e y - r i d e a l 模型和l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型反应速率常数 一级模型的反应速率常数，s - 1 m a r s v a nk r e v e l e n 模型的反应速率常数，m o l o 2 e m 2 4 g i s d m a r s v a nk r e v e l e n 模型的反应速率常数，m o l o - 4 o i t l l 8 g - i s 1 0 e o h r 以 4 c 气 瓯 哦 g d 巩廓历风日f 衄 七 肜 k 露 k n o k n h ， 三 m 必 m 刀 n 俨矽n r n o r 幻 甜 v 0 w 形 w h s v x x n o y 乡n h 3 o r l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型n o 的吸附平衡常数，t i l l 3 - 9 1 s 1 l a n g m u i r - h i n s h e l w o o d 模型n h 3 的吸附平衡常数，e m 3 g - 1 s j 结构化催化剂长度，m l n n o 与n h 3 摩尔比，无量纲 组分i 的分子质量，g m o l 。1 幂律型形式中n o 的反应级数，无量纲 幂律型形式中n h 3 的反应级数，无量纲 实验数据的个数，无量纲 固定床轴向p e c l e t 准数，无量纲 单位催化剂的n o 本征动力学反应速率，m o l 9 1 s 。1 反应温度，k 催化剂壁厚，r l l n l 气体表观流动速度，m h - s c r 反应器入口气相总体积流率，m l m i l l 1 从催化剂床层开始长度为z 处的催化剂质量，g 催化剂质量，g 质量空速，m 3 h - 1 9 1 m a r s v a nk r e v e l e n 模型中n o 的反应级数，无量纲 n o 的转化率，无量纲 m a r s v a l lk r e v e l e n 模型中n h 3 的反应级数，无量纲 组分n h 3 覆盖催化剂表面分数，无量纲 活性中心 v 第一章文献综述 1 1 我国的能源结构 第一章文献综述 能源是人类生存和发展的重要物质基础，是关系到国计民生的重要资源。随着世 界经济的迅猛发展和能源消费快速增长，需求与供应矛盾的日益激化，不仅造成了亟 待解决的能源问题，也引发了严重的环境问题。 全球石油的储量非常有限，国际油价的持续上涨导致石油已经不是一种简单的经 济商品，而是战略物资，对我国的能源战略安全有着深远的影响，所以我国必须基于 国内现有的能源结构着手。煤炭是地球上能得到的最丰富的化石燃料，使用年限估计 在几百年，也是我国最重要的非可再生资源。据统计，我国约8 0 的电力能源、7 0 的工业燃料、6 0 的化工原料、8 0 的供热和民用燃料都来自煤。在一次能源消费量 及构成中，虽然原煤占能源消费总量的比例与2 0 世纪五六十年代相比，有较大幅度 地下降，但至今仍高达7 0 左右，并且近期内不会有根本性变化【l 】，预计我国煤炭用 量到2 0 2 0 和2 0 5 0 年将分别达到3 6 亿和5 0 亿吨标煤左右，占一次能源的6 0 【2 】和5 0 以上【3 】。以煤为主的能源结构，意味着改能源系统整体效率的低下，大量建立在气、 液燃料基础上的先进的能源转换和终端利用技术不能适用于煤。煤的生产和消费系统 既给我国造成了巨大的运输压力，又带来了严重的污染石油、天然气等经过前处理( 如 脱硫) ，燃烧产生的污染较轻，属于清洁能源。目前世界各国的能源结构中煤的比例已 低于天然气，因而采用先进技术改造传统产业，积极开发清洁生产技术，对我国乃至 全世界具有重要意义。 1 2s 0 2 和n o x 的污染和危害 煤、石油、天然气等化石燃料的燃烧会产生s 0 2 、n o x 和颗粒物等污染物的排放， 其中煤燃烧产生的污染最为严重，属于不清洁能源。这几年我国经济快速发展，原煤 消费量持续增长，成为世界上最大的以煤为一次能源的大国，使s 0 2 和n o x 排放量 逐年增加。全国s 0 2 排放量的9 0 、n o x 排放量的6 7 都来源于燃煤，是形成酸雨( 一 般将p h 值小于5 6 的降水称为酸雨，而天然降水由于c 0 2 的排放其本底p h 为5 6 5 ) 的主要原因【4 1 。 煤是一种低品位的化石