洁净煤技术发展与应用.doc

2005年学会年会暨氮肥行业技术经验交流会论文集洁净煤技术发展与应用 吴萍 (山东兖矿鲁南化肥厂滕州277527)摘要：本文指出了洁净煤技术的概念，发展过程，及国内外发展趋势：以及煤洁净技术的内容、高效利用所具有的意叉0概述 洁净煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。1洁净煤技术发展概况11洁净煤技术国外发展概况1986年3月美国率先推出“洁净煤技术示范计划(CCTP)”，主要包含四个方面：(I)先进的燃煤 发电技术(整体煤气化联合循环发电-IGCC，流化床燃烧-CFBC，改进燃烧和宣接燃煤热机)；(2) 环境保护设备(NO。与SOx控制)；(3)煤炭加工成洁净能源技术(洗选、温和气化、液化)； (4) 工业应用(炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等)。已有13项取得初步商业 化成果。欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电(IGCC)，煤和生物质及废弃物联合气 化(或燃烧)，循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等日本近年来开始较大幅度 的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。正在开发的项目包括： (1)提高煤炭利用效率的技术， 如IGCC、CFBC和PFBC；(2)脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术。先进的废烟处 理技术，先进的焦炭生产技术等： (3)煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电 池和煤的热解等；(4)粉煤灰的有效利用技术2 洁净煤技术国内发展概况我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作随着国家宏观 发展战略的转变，洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到政府的大力支 持。1995年国务院成立了“国家洁净煤技术推广规划领导小组”，组织制定了中国洁净煤技术“九五” 计划和2010年发展纲要，并于1997年6月获国务院批准。中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域(煤 炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理)。包括十四项技术，即：煤炭洗 选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭 气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水 的综合利用、工业锅炉和窑炉。3 洁净煤技术的内容 为了减少直接烧煤产生的环境污染，世界各国都十分重视洁净煤技术的开发和应用我国是烧煤大国，7006以上的能源依靠煤炭，大力发展洁净煤技术有更重要意义。洁净煤技术包括两个方面，一是直接 烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术(1)直接烧煤洁净技术。这是在直接烧煤的情况下，需要采用的技术措施：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、矸石、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t 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，有泡床和循环床两164 2005年学会年会暨氯肥行业技术经验交流会论文集种，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。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。它们脱硫效率可这90。 (2)煤转化为洁净燃料技术。主要有以下四种；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。谗去灰渣。因此，煤气就是洁净燃料了。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。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，捧出高温废气烧锅炉。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。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5060我国正在开发研究这种技术。4煤的加工和利用41煤炭洁净加工煤炭洁净加工的主要任务是提高商品煤质量迸一步加强选煤新技术的开发，特别应针对高效降灰、 脱硫以及省水型或千法选煤技术，重点放在动力煤洗选上透过技术改造和工艺与设备简化充分发挥现 有洗煤厂的生产能力，降低洗精煤生产成本，增加原煤入洗率，改善商品煤质量，提高煤炭洗选的经济 效益。大力推广动力配煤技术。为各类煤炭用户提供品种对路、质量稳定的燃料或原料。提高各种用煤设备 的效率。节约煤炭，减轻污染，提高效益继续开发高效、廉价的粘煤粘结剂，提高型煤设备的工作性能和使用寿命，加强推广使用工业与民用燃料型煤以取代大量原煤直接散烧，同时研究开发和推广使用新型燃煤炉具适当发展水煤浆技术。在进一步研究开发制浆及相关技术、提高水煤浆的质量和使用性能的同时继续进行水煤浆代油燃烧的示范和推广工作42煤炭高效利用煤炭高效利用的主要任务是改善煤炭的终端消费结构，进一步加大研究开发和技术推广力度。加强煤 炭向洁净二次能源(电力、燃料气、燃料油)的就地转化，强化以获取化工原料或产品(气态、液态、 固态)为目的的深度加工首先要下大力气提高燃煤效率。降低燃煤污染在电站锅炉技术方面，加快大型燃煤技术与设备引进 后的消化吸收和国家化进程；对中型技术与设备进行适当的技术改造，特别是建立、健全配套的环保设 旖；逐步淘汰规模较小豹技术和设备在工业锅炉和工业窑妒方面，不断进行技术创新和进步，逐步淘 汰能耗高、污染重的炉窑积极推广普及燃用动力配煤和塑煤在民用燃煤方面，普及燃用型煤，推广 使用新型节能、环保炉具，有条件的地方鼓励其以燃气取代燃煤煤炭气化技术是煤炭深度加工转化的先导技术，是发展大型煤化工的基础。因此-国家对煤气化技术 的发展应始终给予足够的重视。应积极创造条件引进国外先进的大型煤气化技术，同时加强其中关键技 术、设备及材料的自行跟踪开发，为IGCC技术、煤炭液化技术及大型煤化工的发展做好技术准备：加强 对现有的数千台常压固定床气化炉的技术改造，提高气化效率。降低污染物排放；加强(下转第168页)168 2005年学会年会暨氮肥行业技术经验交流会论文集设减压1 th 036 MPa低压蒸汽需要36 MPa中压蒸汽为x th减温水为Y th。通过质量和能量衡算：3080x+595y=12760(1)x+Y2I(2)解上方程得-X为087 th，即减压l th O36 MPa低压蒸汽需要36 MPa中压蒸汽为O87讹。2I3 300CTI少注低压蒸汽I th将降低快锅外供蒸汽量为：0870347=o523 th22在低负荷情况下提高合成气压缩机工艺气入口压力，100CT2多抽汽，少耗快锅供汽。在相同负荷下-提高合成气压缩机(100C2)工艺气入口压力，将减少100C2功率，使100CT2提供 的功率降低，达到100CT2多抽汽，减少快锅外供蒸汽目的。23夏季优化调整各水冷却器用水量。适当增加100E74的用水量，使其真空变好，达到100CT2少耗汽的目的。24在脱碳蒸汽压缩机运行时，甲烷化炉入口CO和CO：含量较低时，可以在保证甲烷化炉出口工艺气 中CO和C02在2 ppm以内时，适当降低入甲烷化炉工艺气温度(必须大于280C)，达到减少甲烷化炉 开工加热器用蒸汽的目的。3 为进一步减少甚至不用快锅卿供蒸汽的目的，仍需作如下工作31将100CT2转子更换为高效节能转子，进一步提高透平效率，达到节约蒸汽的目的32将合成塔催化剂更换为低温活性高的催化剂，进步降低合成气压缩机循环量。33进一步优化尿素系统，提高尿素合成转化率，降低尿素汽提塔蒸汽用量。(上接第164页) 粉煤气化技术的研究开发和推广使用；加大高温煤气净化技术的开发力度；适当发展煤炭地下气化技术； 同时继续开展煤气化基础研究与自控技术开发煤炭直接液化是缓解我国石油资源有限和需求与日俱增这一供不应求矛盾的一条有效途径。发展煤炭 直接液化技术是我国能源战略的重要组成部分，对我国能源的安全供应具有十分重要的意义应加快煤 炭直接液化示范工程项目进程，同时加大关键技术、设备、材料及专用催化剂的自主开发力度。我国的炼焦技术落后、炼焦煤资源浪费严重、焦炭产品质量差、市场竞争混乱等问题亟待解决。应大力发展大型机焦，尽快淘汰土法炼焦，对已有传统机焦技术进行改造，推广捣固炼焦、配型煤炼焦及冷、 热压型焦等新技术，扩大炼焦用煤范围。提高焦炭的档次和质量，降低焦炭生产成本，提高我国焦炭产 品在国际市场上的竞争力，提高炼焦企业的经济效益。同时，尽快改变“重焦轻化”，甚至“只焦不化” 的局面，加强炼焦化工产品的回收及深度加工转化，充分发挥煤化工特有的优势，提高煤炭资源的利用 价值和炼焦技术的经济效益。随着全球环保意识的不断增强，活性炭在国内外的市场日益扩大。煤制活性炭以其原料资源丰富和生 产成本较低等优势越发显示出其强劲的发展势头。为摆脱目前技术落后、设备陈旧、产品档次低、质量 不稳定、竞争无序、市场混乱等被动局面，应加快新技术、新工艺、新设备、新产品的开发、示范及推 广。特别应对利用高新技术提高产品档次和质量