洁净煤技术概述

1、洁净煤技术概述1.能源1.1能源的概念能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量（如热量、电能、 光能和机械能等）或可做功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、 转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、 核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油 等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。1.2能源的分类能源种类繁多，根据不同的划分方式，可分为不同的类型：（1）按来源分为3类：来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。 除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。 地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。地球和其他天

2、体相互作用 而产生的能量。如潮汐能。（2）按能源的基本形态分类，有一次能源和二次能源。前者即天然能源， 指在自然界现成存在的能源。如煤炭、石油、天然气、水能等。后者指由一 次能源加工转换而成的能源产品。如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。 一次能源又分为可再生能源（水能、风能及生物质能）和非再生能源（煤炭、 石油、天然气、油页岩等）。根据产生的方式可分为一次能源（天然能源）和 二次能源（人工能源）。一次能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加 工或转换的能量资源，一次能源包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、 石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源 的核心，它们成

3、为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、海 洋能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内；二次能 源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如： 电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等能源都属于二次能 源。（3）按能源性质分，有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭、木材） 和非燃料型能源（水能、风能、地热能、海洋能）。（4）根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源。 污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能 以及核能等。（5）根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源。利用技术上成熟，使用比较

4、普遍的能源叫做常规能源。包括一次能源中 的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源。新型能源是相对于常规 能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于 核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有 间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段 只能因地制宜地开发和利用;但新能源大多数是再生能源。资源丰富，分布广 阔，是未来的主要能源之一。1.3新能源的特点新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有 污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和

5、资源（特 别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀， 对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。2.煤煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学作用逐渐 形成的固体可燃性矿物，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。2.1煤的结构煤的结构包括煤有机质的化学结构（大分子结构）和煤的物理空间结构。 煤的大分子结构通常是指煤中芳香族化合物的结构。煤的大分子结构十分复 杂，一般认为认为它具有高分子聚合物的结构，但又不同于一般的聚合物， 它没有统一的聚合单体。煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通 过桥键连接而成的。这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体，它可以

6、分 为规则部分和不规则部分。规则部分由几个或几十个苯环、脂环、氢化芳香 环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香 核；不规则部分则是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团。随着煤化程度 的提高，构成核的环数增多，连接在核周围的侧链和官能团数量则不断变短 和减少。煤的化学结构反映了煤的大分子中各原子之间的相互联系，而这些 原子是通过化学键联系起来的。煤的物理结构是指分子之间的堆垛结构和孔 隙结构。2.2煤的用途及其主要应用领域煤是重要能源，也是冶金、化学工业的重要原料。主要用于燃烧、炼焦、 气化、低温干馏、加氢液化等。燃烧。煤炭是人类的重要能源资源，任何 煤都可作为工业和民

7、用燃料。炼焦。把煤置于十馏炉中，隔绝空气加热， 煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出， 成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。焦炉煤气是一种 燃料，也是重要的化工原料。煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合 成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可 用来制造氮肥、电石。电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品。气化。气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。低温干馏。把煤或油页岩置于550C左右的温度下低温干馏可制取低温焦 油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。 加氢液化。将煤

8、、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破 坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等 液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。洁净煤技术煤炭是世界一次能源的重要组成部分，占世界能源的首位。但是它在为社 会做出具大贡献的同时，在其开采、加工、储运和使用过程中，也产生一系列环 境污染问题。因此，必须提高煤炭的利用率，减少燃煤对大气的污染，发展洁净 煤技术，以解决煤炭在开发利用中效率低和污染严重的问题。洁净煤技术以高 效、清洁利用煤炭为目标，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一， 也是促进经济与社会持续发展的主导技术之一，同时也是国际上高技术竞争

9、的重要领域，从而引起世界各国的重视。我国是一个富煤、贫油、少气的国 家，未来能源发展的政策仍是“煤为基础，多元发展”，在我国大力发展洁净煤技 术显得更为迫切。3.1洁净煤技术的提出煤炭一直占据着世界一次能源的首位。从1964年开始，石油在世界一次 能源生产结构中的比重以0.68%超过煤炭，跃居首位1。煤炭在一次能源中 的比重虽日益下降，但总消费量仍在不断上升。在地球上化石燃料的地质总 储量中，煤炭约占80%，全世界煤炭地质总量为107500亿t。据预测，煤炭 的使用量在今后将继续增长，而且在几十年后如无新的能源出现（如聚变核 能等）它将会大量增长以弥补石油、天然气等的不足，有人估计在2020年

10、以 后，煤将超过石油而成为主要的一次能源。煤炭为世界经济发展作出了巨大贡献，但在其开发和利用过程中也带来 一系列环境污染问题，尤其在温室效应、酸雨、臭氧层破坏等全球环境以及 煤烟型区域性污染方面，煤炭均产生了重大影响，危及生态平衡与人类生存。 1972年在斯德哥尔摩举行的世界环境大会就明确提出了要加强资源与环境 的保护工作，首次向全世界敲响了环境问题的警钟。尽管问题提出来了，但 情况并没能得到改善，全球变暖和酸雨等新问题不断出现。严峻的现实迫使 人们采取新的战略和措施，以便维护人类赖以生存的条件。从能源角度看， 煤炭是造成环境污染的主要根源之一3。为此，80年代以来一些发达国家相 继推出洁净煤

11、技术，并越来越引起国际社会的重视。洁净煤技术一词是80年代初期美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问 题谈判的特使德鲁刘易斯(Drew Lewis，美国)和威廉姆戴维斯(William Davis，加拿大)提出的。其含义是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃 烧、转化和污染控制等新技术的总称。于1986年1月正式提出建议，拟在 美国耗资50亿美元，用5年时间进商业规模的洁净煤技术示范,以解决燃煤引 起的环境污染问题4。欧盟和日本也于上世纪80、90年代相继投入巨资，开 展洁净煤技术的研发。我国也于1995年成立国家洁净煤技术推广规划领导小 组,批准了洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要。“十

12、五”期间，洁净 煤技术被列国家863计划，成为能源技术领域主题之一5。3.2洁净煤技术的概念洁净煤技术(clean coal technology , CCT)是指从煤炭开发到利用全过程 中,旨在减少污染物排放和提高利用效率的煤炭加工、转化、燃烧及污染控制 等一系列新技术的总称,是使煤作为一种能源应达到最大限度的潜能利用，而 将释放的污染控制在最低水平,实现煤的高效、洁净利用的技术体系。洁净煤技术具有以下几个显著特点：首先，洁净煤技术以高硫煤为原料, 以一碳化学为基础，采用多样化工艺，实现煤炭资源的优化配置、高效和清洁利 用；其次洁净煤技术涉及物理学、化学、生物学、地质学等多学科化工、热 工、

13、环境等多技术,是一项多层次、多学科、综合性很强的系统工程；第三, 洁净煤技术注重综合效益，实现了环境友好和经济发展的双重效益，艮卜经济” 和“环境”的双赢6。3.3洁净煤技术的内涵各国的国情不同，洁净煤技术研究的重点也不同。通常，洁净煤技术研究 领域包括以下5个方面：煤炭燃前处理技术，即在煤进入燃煤锅炉前，先除去煤中的硫和其 他杂质。主要措施：选煤技术：物理选煤；化学选煤；微生物脱硫；型 煤技术：工业型煤、民用型煤、特种型煤；水煤浆技术：普通水煤浆、精 细水煤浆；煤炭燃中处理技术，即燃烧时采用先进的燃烧技术或喷吹添加物以 减少燃烧中产生的有害物质。主要的洁净煤发电技术：先进的燃烧器；Q常 压流

14、化床锅炉；Q加压循环流化床锅炉；Q整体煤气化联合循环；煤炭燃后处理技术，即燃烧后的烟气在排入大气前的烟道中进行净 化，包括：脱硫脱硝除尘；煤炭的转化技术，即将煤炭转化成气体或液体产物，经净化后作为燃 料，避免直接燃用煤炭。主要的转化技术：煤炭气化技术；煤炭液化技术； 燃料电池技术；磁流体发电技术；煤炭资源化利用技术：煤砰石综合利用；Q粉煤灰综合利用；Q矿 井水与煤泥水净化及利用；Q煤层气开发利用。3.3.1煤炭燃前处理技术煤炭燃前处理技术主要包括选煤、型煤、水煤浆技术。选煤选煤，也称洗煤，是除去或减少原煤中所含的灰分、砰石、硫等杂质， 并可在筛分过程中,按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干等级

15、以满足不同 用户需要，煤炭洗选加工是提高热能利用率，减少环境污染的重要措施。煤的岩 相组成以及煤中矿物质的数量、种类、性质和分布状态，都是影响煤的可选 性的因素。选煤方法有物理选煤、化学选煤和生物选煤等。针对原煤可选性 的难易程度，选煤厂常用的工艺有跳汰、重介旋流器、重介浅槽、动筛跳汰、 浮选等。其它选煤方法还有风选、螺旋分选等。型煤型煤工业的发展已有100多年的历史，是以粉煤或其他碳质粉料为主体 配加或不配加粘结剂，用手工或机械方法加压成型的具有一定形状和大小的 块状燃料。最早的型煤是利用劣质煤和煤矿区废弃的煤粉，予以加压代替块煤 使用，随后有粘结剂成型的型煤，及热压成型的型煤，生产出大批的

16、民用、工业 用型煤。随着环境保护日益对燃煤更高的要求，在型煤中添加一定比例的石灰, 以减少硫的排放，同时型煤燃烧时比粉煤及煤末要少排放微尘,而又能提高燃 烧效率，因而其节能和环保双重效益引起了各国的重视的推广，而成为洁净煤 技术之一。水煤浆技术水煤浆是把低灰分的洗精煤研磨成微细煤粉,按煤约70%、水约30%的比 例和适当量(约1%)化学添加剂配制而成的煤水混合物，是一种新型煤基液 体燃料。由于这种煤水混合物既能保持煤的物理和化学性质，又能象石油一样 具有良好的流动性和稳定性;且易于储运，能雾化燃烧，燃烧效率比烧一般煤高, 是属于低污染的洁净燃料,能起到代油的作用,有节能、环保多种效益。3.3.

17、 2煤炭燃中处理技术煤炭作为一次能源，主要是燃烧而利用其热能，煤炭燃烧大部分是用于发 电，因此在煤炭燃烧发电过程中，采用先进的燃烧技术使产生的污染减到最少 是洁净煤技术的一个重要部分。洁净煤发电技术有以下几种：(1)先进的燃烧器先进的燃烧器是改进燃煤的电站锅炉以及工业锅炉和窑炉的设计和燃烧 技术，以减少燃烧时产生的污染物排放，并提高燃烧效率。通过改进燃烧器（包 括煤粉喷嘴）可以稳定燃烧，降低NOx的生成，提高燃烧效率。对于中小容量 的链条炉，采用分层燃烧方式，具有良好的提高燃烧效率（10%）及降低排尘（约 减少30%-60%）的效果。（2）常压流化床燃烧（AFBC）技术流化床燃烧（FBC）是一

18、种在流化床锅炉内进行的流态化强力翻滚下的 浓相燃烧。将8mm以下的煤粒与石灰石一起送入锅炉内，锅炉底部有无数喷 嘴向上吹热风，使煤粒与石灰石粒随上升空气而上下浮动,形成沸腾状态（叫流 化层），炉内燃烧温度控制在850oC以下。流化床技术早期使用在鼓泡流化床 锅炉（或称为沸腾炉），以后逐渐发展为循环流化床燃烧。（3）增压流化床联合循环（PFBC-CC）增压流化床联合循环是80年代开发的最新发电技术之一,它与常规的燃 油、燃气联合循环发电技术相比，具有可直接燃煤且NOx排放低的优点；它 与常规的燃煤电厂相比，有热效率高、污染低的优点；与常压流化床技术相 比，则具有煤种适应性更广，综合经济效益更高的

19、优点。因而具有十分广阔的发 展前景。（4）整体煤气化联合循环发电技术整体煤气化联合循环（简称IGCC）发电,是一种先进的燃煤发电技术， 它先将煤炭予以气化、净化；然后以煤气作为燃气轮机的燃料,其燃烧后的高 温排气进入锅炉，产生蒸汽而驱动汽轮机发电。它主要由四个部分组成：（1） 原煤的加工处理，（2）煤炭气化装置，（3）煤气净化装置，（4）联合循环发电 装置。IGCC的主要特点是高效率，由于采用了联合循环，热得以充分利用，其整 体效率比一般燃煤电厂可以高出10%以上,现效率40%-45%，预计今后可达 46%-50%。作为IGCC用的燃料，适应性很广，可以使用褐煤、烟煤、硬煤、高、 中硫煤等,其

20、他如重油、石油油渣、生物资源等都能适用。在运行过程中，由于 采用了较彻底的烟气净化手段，控制了 SO2、NOx及烟尘的排放，是一种低污 染,环保性能优良、节约燃料（热效率高）的一种发电方式。3.3.3煤炭燃后处理技术煤在燃烧时，其含有的硫将生成so2,同时空气中的氮在燃烧煤时的高 温下形成NOx，随烟气（包括CO2及少量CO）排入大气。煤中所含的灰，在煤 中的碳及挥发分燃尽后大部分形成渣而从炉底排出，小部分形成颗粒很小的 灰，随烟气排入大气。因此燃烧后的洁净技术主要是烟气净化技术，渣的污染 程度不大，主要是利用问题，现已有成熟的利用技术。（1）烟气脱硫技术燃煤中含有的硫，视煤的产地品种而各异，

21、优质煤含硫量在0.5%以下，含硫 量在2%以上为高硫煤。煤在燃烧过程中，煤中的硫将产生SO2, SO2排至大气 中将造成酸雨。酸雨是地球上环境的一大公害，对森林的损害特别严重,对国民 经济也会造成巨大损失（包括损坏古迹等）。因此世界各国都对（特别是火力 发电厂）SO2的排放作了具体的规定（包括总排放量及单位烟气中含有SO2 的量）。对有些燃煤电厂要求必须装设脱硫装置。（2）烟气脱硝技术燃煤中产生的NOx （氮氧化物）是导致化学污染的主要原因，也是形成酸 雨（硝酸）的原因之一。因此，对NOx的排放也有严格的要求。NOx生成主 要是在炉膛内煤燃烧时产生的高温使空气中的氮与氧相结合而生成NOx。因

22、而主要应从改善燃烧着手,必要时再在烟气中采用脱硝技术。改进燃烧的主要技术有：（1）降低空气的过剩系数；（2）降低炉膛内的 燃烧温度；（3）分级燃烧，分级供风使主燃烧区在供氧不足状况下燃烧,以降低 燃烧温度；（4）改进燃烧器,采用低NOx燃烧器。如果采用以上的一些改进燃烧技术可以降低NOx含量，但烟气中的NOx 含量仍然很高，就需要采用烟气脱硝技术。由于需要处理的烟气量很大,且烟气 中还含有o2、h2o、so2、CO2及烟尘等物质，所以处理起来比较困难且费用 很高，一般是采用以氨为还原剂，使烟气中的NOx，与氨在催化剂的作用下还原 生成水和氮气。3.3.4煤炭的转化技术经过热加工或化学加工转变成

23、新的物质（或热能）的各种工艺过程。世 界上正在发展煤的气化及液化工业，并已取得了相当的效果。（1）煤的气化煤的气化是在一定的压力、温度条件下，在反应器内用某种气化剂对已作 过适当处理的煤以一定的流动方式进行热加工，将煤转化为可燃气体。使难于 处理、难于去除杂质的固体煤转化为净化的燃料气体。煤的气化在200多年 前就已开始,通过多年的逐步改进，到目前已工业化的气化方法有以下4类，即： 固定床气化（包括常压、加压、固体排渣和液态排渣）流化床气化（包括常 压和加压）；气流床气化（包括常压和加压）；熔融床气化（常压）。气化技术 可将所有种类的煤转化成各种气体产品，包括城市民用和工业工艺用燃料气、 发电

24、燃料气、化工原料气。煤炭气化不仅可以提高煤炭利用效率，而且能很大 程度上使煤中的硫、氮等氧化物被去除，减少污染物的排放。（2）煤的液化煤的液化是将煤转化为清洁液体燃料或化工原料的一种洁净煤技术。煤 炭液化方法主要可分为直接液化和间接液化两大类。20世纪初就开始了煤的直接液化研究工作并取得了成功,它是在较高压 力和温度下，在催化剂作用条件下,采用加氢的方法而制取烃类燃料;现世界上 已有多种工艺如溶剂精炼煤法（SRC-1，SRC-2），供氢溶剂法、氢煤法，溶剂 萃取法和溶剂分解法等,特别是两段液化和煤油共炼技术,已属于成熟的技术。煤的直接液化主要是费托（F-T）法，经过不断的改进,有低温F-T及高

25、温 F-T法，而生产不同要求的液体燃料汽油、烃、柴油、燃料油等。另外煤也可 以液化制造甲醇从甲醇转化为优质汽油的Mobil法。（3）燃料电池燃料电池是将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成 电能的一种化学电源。它与火力发电厂相比,没有中间燃烧环节,因此能量转换 效率可以大大提高，单一发电时效率为60%,热电联供时可达80%。而且在发 电时不产生氮氧化物和硫氧化物，产生的是水,CO 2排放也很少,是一种很理想 的洁净发电方式。它用水少、占地小、噪音低，建设周期短，本体结构简单、紧 凑，是模块式，便于安装、调试、运行、扩容。是近年来一些国家重点研究项目。燃料电池的结构和普通电池相同，

26、也有阴极、阳极，通过电解质将两电极隔 开。与普通电池不同的是燃料电池是开放式系统，它要求连续供给反应物，以保 持连续供电。燃料电池产生的是直流电，需经过逆变器将直流电逆变成交流电 供给用户。单个电池的电压只有1V,而功率也很小，由若干个小电池组成电堆, 再由几十个电堆组合在一起才能发出大的功率。（4）磁流体发电技术磁流体发电技术是将煤炭转化为瓦斯气与预热的富氧空气混合，采用热 能直接发电的一种新型发电方式。自50年代末期原理性试验成功以来，以其 高效、低污染的显著优越性，引起了科技界与产业界的广泛重视。十多个国家 开始了工作，如前苏联、美国、日本等均列入了国家计划,取得了稳步的发展。 我国磁流

27、体发电研究也有30年的历史,自1987年以来已列入国家高技术发展 计划（“863”计划）1。3.3.5煤炭资源化利用技术（1）煤砰石综合利用煤研石中有不少共生矿物。将这些共生或伴生矿物分离出来，也是洁净煤 技术中的重要部分。可用于回填采空、建筑工程填料、筑路造地、回收有用 成分及作燃料、建筑材料和改良土壤等1。（2）粉煤灰综合利用从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排 出的主要固体废物。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我 国年排渣量已达3000万t。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量 逐年增加。粉煤灰焙烧过程中不需要添加任何燃料，因此具有低能耗、无

28、污染等优 点。粉煤灰可用于矿区回填、农业上改良土壤，可掺于混凝土中，建桥、建 坝、高层建筑底板、核发电站的安全壳等，还可用作墙体材料烧结砖、粉煤 灰陶粒及陶粒混凝土、蒸养砌块、粉煤灰水泥、加气混凝土等7。（3）矿井水与煤泥水净化及利用伴随着煤炭开采，不得不排出的矿井井下水是一类多元相的混合物，主 要来源于地下水，包括地面渗透水和岩体裂隙水等。包含有机污染物和多种 有毒、有害物质，如汞、镉、铭、砷、铅、硫、氧等，这些物质如果超过允 许的限度，就会造成严重污染。大部分矿区的矿井水与生活用水一起排入河 流，不但降低了水体质量，影响了水体的使用价值和水生生物的生长，也严 重影响河流沿岸的自然景观，同时

29、也造成水资源的严重浪费。为此，矿井水 处理及综合利用是当今急需解决的课题8。煤泥水处理主要是指煤炭在分选加工过程中产生的介质用水的处理技 术。煤炭的分选加工主要是采用水作为分选介质的，煤泥水处理和煤炭的洗 选加工密切相关，它的发展变化也紧密伴随着煤炭分选加工的发展变化，只 不过随着对选煤产品的要求愈加严格、选煤工艺的愈加复杂、选煤厂的大型 化愈加明显，以及水资源的愈加珍贵和环境保护标准的愈加苛刻，煤泥水处 理已经变成了整个选煤工艺中涉及面最广、投资最大、最复杂、最难管理的 工艺环节。煤泥水治理的目标就是泥水分离。采用工业上成熟的固液分离技 术，从煤泥水中分离、回收不同品质的细粒产品和适合选煤厂

30、循环的用水， 做到洗水闭路循环；在煤泥水必须排放时能符合环境保护的要求，不污染环 境9。（4）煤层气开发利用煤层气是以吸附、游离状态赋存于煤层及其围岩中的以甲烷为主的天然 气。煤层甲烷随煤炭的开采涌入矿井，对煤矿安全生产造成严重威胁；排入 大气成为一种强烈的温室效应气体，并能破坏臭氧层。甲烷是仅次于CO2占 第二位重要的温室气体，且寿命短，对温室效应的时效快。但另一方面，煤 层甲烷又是一种优质、高效、洁净的能源，燃烧时无SO2气体和烟尘排放， 产生的CO2气体少，其热值达33494-37681J/m3，按热值计约1000m3甲烷相 当于1t标准煤10。煤层气的采集有两种途径：一种是靠地下钻孔收

31、集，用管道以20kPa压 力送到电厂，经过滤除尘，再以10kPa压力送入内燃机；另外一种是靠通风 系统收集，同样过滤后送到发电机组。每台燃气内燃机额定出1030kW，每 套装置都有16缸、1500r / min燃气内燃机一台及无刷发电机一台，内燃机 上装有专用空气/燃料配比控制系统，可自动控制入口燃料以控制空气/燃 料混合物，从而控制NOx的排放量，优化内燃发电机效率。遇有煤层气波动 还可以接天然气补充，解决了长期困扰煤矿的安全和污染问题11。洁净煤技术在我国的重要地位4.1我国的能源状况我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气，煤炭资源丰富，煤种齐全， 煤炭保有储量约一万亿吨，在常规能源中，煤炭

32、储量占90%以上。作为世界 上第一大煤炭生产与消费国，2008年煤炭在一次能源生产和消费结构中的比 重分别占达到了 76.7%和68.7%12。煤炭是我国最安全、最经济、最可靠的 能源，今后相当长时期内煤炭作为最主要的一次能源地位也不会改变。我国目前80%以上的煤炭是作为燃料,70%的煤炭直接燃烧，而煤炭利用 率只有20%左右4。我国目前的煤炭消费结构及其利用效率，无论是对大气污 染、酸雨等区城性环境间题，还是气候变化等全球环境问题来讲,都是一个最主 要的形响因素。据2009年统计数字，全国SO2排放量达2214.4万t,粉尘排放 量523.6万ti3，其中约80%是通过燃煤排放的。为了克服用

33、煤在节能和环保方面面临的障碍，唯一可行的选择是大力发 展洁净煤技术，以提高煤炭利用效率，同时减少污染物的排放。因此，洁净煤技 术是我国能源的未来，发展适合我国国情的洁净煤技术，是一项重大的中长期 战略性课题。4.2我国洁净煤技术发展概况经过几十年的发展，我国通过引进、消化和自主开发，在洁净煤技术的 研究开发、示范及推广应用三个方面上，均取得了一定进展，在洁净煤技术 领域同发达国家之间的距离正在缩小，在煤炭洗选、煤炭转化、洁净煤燃烧 和污染物资源综合利用等方面具都作出了一些成绩。目前，中国已成了世界 上最大的洁净煤市场。4.2.1煤炭洗选和加工方面我国的选煤技术自主设计能力近些年有大幅提高，年选

34、煤量由上世纪90 年代的4.42亿t提高至2006年的7.86亿（2006年全国原煤产量为23.25亿 t，入选率33.8%，其中，入选冶炼用炼焦煤3.88亿t，入选动力煤3.98亿t）。 其中干法洗选、重介质旋流器、细粒煤分选等技术发展迅猛；水煤浆制浆生 产能力先已近300万吨/年，而且在工业燃烧水煤浆取得实质性进展；我国已 建成较大规模的动力配煤生产线，配煤能力5000多万吨每年；型煤技术得到 大力推广，建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 质型煤生产线。4.2.2煤炭转化方面我国在煤炭转化方面进步也较大，通过引进和自主开发，目前已经掌握 了多喷嘴水煤浆新型气化炉、加压

35、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，使得我国工业生产方面单位能耗降低。另外，煤 炭液化也取得明显效果，如潞安煤基合成油示范厂已具备160 kt/a的柴油、 石脑油、LPG及少量混合醇燃料的生产能力。根据第五届中国国际煤炭大会 消息，2008年我国煤制油的产能为14.32万t，而且这个能力还在不断扩大， 目前有神华集团、神华宁煤集团、内蒙古伊泰集团、兖矿集团、山西潞安矿 业集团等拟建和在建的7个煤制油项目，据估计，到2020年中国煤制油产业 将形成5000万t的产能规模。另外，我国已经成功研制了 kW级燃料电池堆， 煤炭气化和燃料电池联合的研究在开展。4.2.3洁净煤燃

36、烧与发电方面我国从20世纪80年代开始跟踪IGCC技术的发展，有一批科研机构和 企业在从事这方面的研究。西安热工研究院是国内对IGCC技术掌握较好的 单位，其以干煤粉加压气化技术为核心的“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。另外国家对IGCC技术的运用比 较重视，2007年，东莞市、杭州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”国家863“以煤气化为基础的多联产示范工程”重 大项目。在增压流化床联合循环发电技术，我国也有一定研究进展，如东南 大学热能工程研究所构建了 2MWt的加压喷动流化床部分气化炉，形成了较 完整的PFB

37、C-CC系统，气化炉产生的煤气热值在4.2MJ/Nm3以上，系统碳 利用效率在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正在组织实施。4.2.4污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，完成了多套电站烟气脱硫工 程，煤砰石和煤泥等废物再资源化已初步实现产业化。国内现有煤砰石电站 110多座，装机容量超过1300兆瓦。近年来通过治理，现有国有重点煤矿的 矿井水外排达标率达到85%以上，同时国有重点煤矿选煤厂通过对生产系统 进行改造，提高了煤泥回收率，洗水基本实现了洗水闭路循环。脱硫方面， 我国烟气脱

38、硫技术发展的重点方向是湿法脱硫。目前已竣工的湿法脱硫系统 有珞磺电厂2X360MW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、太原第一热电厂200MW高速平流式湿法脱硫装置等14。4.3洁净煤技术在我国的重要地位煤炭是我国能源的主体，在今后相当长的时期内，其主导型的地位不会 发生根本性的改变，但煤炭开发和加工利用对环境保护产生的压力越来越大， 所以这几年国内加大了洁净煤研究与开发的力度。发展洁净煤技术，减少环 境污染，提高能源效率，减少能源消费总量，是我国能源发展的必然选择。（1）发展洁净煤技术有利于提高煤炭效率，减少粉尘和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