煤炭利用与清洁煤技术.ppt

1、1、煤炭利用和净水技术，2011年3月3.1，2，第1章煤炭利用和环境问题，1.1世界煤炭资源及其地位1.2中国煤炭资源及其地位1.3煤炭燃烧排放的环境问题1.4净水技术，3，1.1世界煤炭资源及其地位，2004年(引用自IPCC报告书)，4， 1.2中国煤炭资源及其地位1.2.1中国能源的基本消费状况1.2.2中国煤炭资源状况1.2.3中国煤炭现在的消费状况1.2.4中国煤炭需求和生产预测，5，1.2.1中国能源的基本消费状况，6，6，2008年中国能源地图，7，1.2.2中国煤炭资源第三届全国煤田预测资料显示，除福摩萨省外，我国深度为2000米，浅煤炭资源总量为55697.49亿吨，其中保

2、有资源量10176.45亿吨，预测资源量45525252525352535253525352535253卡卡六在蕴藏量分析中，炼焦煤占36%、化工无烟煤占17%、动力煤占5%、煤占2%。 8、中国的煤炭资源分布特征和供求关系形成了具有明显便携性和划分性的客观地质条件，决定了中国北煤南运、西煤东调的长期发展态势。 9、煤的分类中国煤的分类和各主要工业国的煤的分类都属于实用的分类，即根据煤的技术性质和用途，将我国所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三种煤类，然后根据煤化作用度和工业利用的特点，进一步对分类、1.0、 煤化作用作用：泥炭转变为褐煤、烟煤、无烟煤、超无烟煤，或腐泥转变为腐泥褐煤、腐泥烟煤、腐泥

3、无烟煤和腐泥超无烟煤的过程。 煤化作用，即煤化作用作用的程度，1.1 )，炼焦煤：必须用筛选出的精煤，其煤种为焦炭性好的煤种，如瓦斯气体煤、肥料煤、炼焦煤、瘦煤等化工用无烟煤：煤化作用程度最深的煤，碳含量最多、灰分少、水分发热值高，可达2500032500kJ/kg，挥发分释放温度高，其焦炭为无粘性点火和燃尽较难的动力炭：适合锅炉燃烧，发热煤主要为褐煤、长焰炭、非粘煤、贫炭、瓦斯气体炭和少量无烟煤煤：碳少，发热值高、1.2，1.2.3中国煤炭现在的消费状况，1.3，1.2.4中国煤炭的需求和生产预测，EIA的预测结果如左图所示，根据世界能源展望，2007年的3个方案，即参考方案，替代政策方案和

4、高增长方案的预测， 2015年和2030年中国的能源需求如右图所示，2010年，中国煤炭工业发展研究中心主任贺佑国表示，今后三年五载煤炭绝对增长量大幅增加，到2015年煤炭需求将达到3.8亿吨。 利用煤、1.4、1.3带来的生态环境问题、1.5、煤的组成与结构复杂、煤的组成：水分、灰分、挥发分、固定碳； 碳、氢、氧、氮、硫等元素体。 煤的结构：物理结构：煤的微观成分、孔结构以及煤中有机物分子间和分子内的非共价键合力。 化学结构：有机物各成分的分子结构及其相互间的共价键结构。1.6、煤炭的使用引起了严重的大气污染问题，中国以煤炭为基础的能源结构引起了严重的环境污染问题。 2007年中国的二氧化硫

5、排放量为2468.1万吨，氮氧化物排放量约为2000万吨，二氧化碳排放量居世界第二位，煤的贡献分别为8.0 %、70%、8.0 %左右。1.7、电力行业煤炭消费占煤炭总消费量的52.6%。 电力行业是二氧化硫、氮氧化物和工业烟尘排放的最大行业。 2007年，二氧化硫和氮氧化物的排放量占工业二氧化硫和氮氧化物排放量的58.2%和64.3%，占主导地位，二氧化硫和氮氧化物的排放量多。1.8、酸雨仍以煤烟型污染为主，电力行业对酸雨污染影响巨大。中国现在硫酸根和硝酸根(SO42-/NO3- )的比率还在5-3之间，表明煤烟来源的SO42-占绝对优势。 中国的酸雨说明煤烟型污染是主要的。 形成的主要原因

6、是煤的二氧化硫排放。 1.9、落后利用技术以煤为主要污染源，2.0、落后利用技术以煤为主要污染源，2.1、落后利用技术以煤为主要污染源，2010年被监测的330个城市中，273个城市的空气质量达到二级以上(含二级)的标准，占被监测城市总数的82.7% 5.3城市为三级，占16.1%的4个城市为劣势3级，占1.2%。 国外专门人才的研究结果显示，大气污染造成的经济损失占GPD的3%7%，如果得不到有效的联特罗尔，到2020年，仅煤污染就支付疾病的经济成本为3900亿美元，2.2，总结，一方面是能源的主要提供者，一方面是大气污染的主要清洁煤炭利用是选择困境的必然，提高2.3、煤炭利用效率可以显着减

7、少碳排放量中国煤炭产业链效率提高5%削减CO2的贡献是40.3%(NICE，2011 )、2.4、政策指导、 加快关于低碳能源利用和低碳产业全国人民代表大会常务委员会积极气候变迁对策的决议，努力建设以2009.8 .大力发展2.7低碳技术为特征的产业系统和消费模式，政府工作报告，2010.3.5加强煤炭清洁和有效利用， 从煤炭开发天燃气、煤炭制的重要化学物质技术，在两院院士大会上的讲话，2010.6.7推进传统能源的清洁高效利用， 制定国民经济和社会发展第十二个五年计划的建议2010 .积极推进1.0、2.8煤炭清洁利用国务院关于加快战略性新型产业培育和发展的决定，国家发展【2010】32号、

8、2.5、1.4清洁煤炭技术、清洁煤炭(Clean Coal )在2.0世纪8.0年初、2.6、1.4洁净煤炭技术、洁净煤炭技术，是指在煤炭开发和利用过程中，为减少污染、提高煤炭开采、加工、燃烧、转化和污染管理等一系列新技术的总称，以煤炭为能源，最大可能实现利用排放污染物的最低水平，提高煤炭的效率、2.7、中国净水技术的基本框架、煤炭加工技术、煤炭转化技术、煤炭高效清洗燃烧技术、污染控制和废弃物处理、2.8、煤炭加工技术、煤炭利用前有效控制所有可排放污染物、2.9、污染控制和废弃物处理污染控制和废弃物处理、排烟净化技术(FGD )、煤层瓦斯气体(cgd ) 粉煤灰综合利用技术、煤矸石和煤泥水利用

9、和处理技术是煤高效清洁燃烧技术、污染控制和废弃物处理、3.1、中国清洁煤技术的基本框架、煤加工技术、煤转换技术、煤高效清洁燃烧技术、污染控制和废弃物处理、煤化工、煤发电、3.2、中国煤利用是煤发电、工业锅炉和2007年，煤炭利用的比例为发电50.5%，工业锅(窑)炉为30%，煤化工为18%，其他不到2%。3.3、思维问题、中国煤的分布特征？ 煤炭利用中的污染物是什么？洁净煤技术的意思是？ 中国发展清洁煤炭技术的意义何在？ 中国煤炭的主要利用类型是？ 3.4、第二章煤化工、3.5、煤化工、煤化工是一种以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料及其他化学品的工业过程。煤化工包括煤的一次

10、化学加工、二次化学加工和深度化学加工。 煤焦、煤气化、液化、煤合成瓦斯气体化工、焦油化工、乙炔化工等，属于煤化工范围。3.6、煤化工分为传统和新型两种传统煤炭煤焦化、煤电石、煤合成氨(化学肥料)等领域的新型煤化工通常基于煤热裂化、煤气化，以一氧化碳为主线，以机组工艺优化集成为途径，提供各种替代燃料和化工产品，如合成油、天然气、甲醇、真、3.7、传统煤化工、新型煤化工、清洁煤技术、3.8、清洁煤领域的煤转化技术、煤转化技术、煤液化技术、煤的气化技术、其他传统煤化工技术的改进、煤化学基碳材料、39、煤基碳材料、以煤为原料生产碳材料的技术路线：活性炭、煤块、电极碳等传统碳材料； 富勒烯、碳纳米管、碳

11、分子筛等新碳素材料； 催化剂的分子筛和宇宙产业要求的碳纤维布、碳合金等新碳素材料的参考文献：中国的清洁煤技术系列煤化学基碳材料，4.0，清洁煤领域的煤转换技术，煤转化技术，煤液化技术，煤的气化技术，其他传统的煤化工技术的改善，煤基碳材料，41， 煤液化技术煤的直接液化是指将煤(特别是烟煤)微粉粉碎后，生成矿元素油和煤拉力赛，在高温、高压和催化剂的存在下，通过加氢裂化使煤中复杂的有机化学结构分子直接转化为清洁的流体燃料和其他化学制品，也称为氢化液化。4.2、煤的液化原理、煤与石油的结构、组成和性质有很大差异：石油的H/C比高于煤，原油为1.76，煤只有0.30.7，而煤的氧含量显着高于石油，煤的

12、氧含量为221，石油的氧含量极少，石油的主体为低分子化合物，煤的主体为高分子波因此，将煤变成油需要氢化、分解、去矿化。 重要步骤：热裂化加氢分离、4.3、煤直接液化工艺，煤直接液化的典型工艺主要包括煤的破碎和干燥、煤拉力赛的制造、催化剂的制造、加氢液化、固液分离、液体产品的分馏和精制，液化大型氢瓦斯气体的制造通常采用煤气化或天燃气转化。4.4、煤炭直接液化工艺、4.5、煤炭直接液化分类、4.6、煤炭直接液化技术进展、4.7、神华煤制油示范工程、4.8、神华煤制油示范工程、4.9、煤的气化工艺、煤气化是指各种煤(焦炭)和输送氧的气化剂(O2、H2O、CO2 )之间的不完全反应，最终是CO、H2

13、5.0、煤气化分类、煤的气化过程可以在各种煤气化炉中实现，5.1、煤气化的典型过程，目前工业化的先进技术有壳牌煤气化过程(SCGP )德士古(Texaco )煤气化过程(TCGP )德国未来能源公司的煤气化(GSP )鲁奇(Lurgi ) 5.2、煤气化原理主要的化学反应过程与碳、二氧化碳、一氧化碳、氢、水(蒸汽)和甲烷的总反应有关：煤的H/C比为0.7 3.0，合成瓦斯气体中的氢含量不能满足后续的反应需要，5.3、问题，如何获得氢？ 什么？什么物质含氢？如何得到5.4、问题、氢？ 什么物质含有氢，通过水(H2O )，5.5，电解水，直流的作用使水分解产生氢和氧的方法，可以直接生产产品纯度高，

14、99.7%以上纯度的氢，但能源消费高，生产成本高，有5.6，核电源制氢前途的大规模氢制造方法利用其产生的高温过程热，核热辅助蒸汽重整、热化学循环、高温蒸汽电解等技术在氢福岛第一核能发电厂的号机和3号机发生的爆炸都是氢气爆炸，5.7、水瓦斯气体转换、水瓦斯气体变换反应(Water gas shift，WGS )受有机反应水和一氧化碳在催化剂的作用下转变为氢和二氧化碳水瓦斯气体变换反应在工业中的应用价值在于提高产品中的氢含量。 生产合成氨、甲醇、二甲醚、油等产品时，有必要应用此反应调节合成瓦斯气体的烃比以达到生产需要。5.8、煤气化工艺、5.9、煤气化后工艺与产品，甲醇： MeOH，分子式CH4O

15、二甲醚： DME，分子式(CH3)2O FT合成油：汽油、煤油、狄塞尔天燃气：分子式CH4，6.0、甲醇合成，英国ICI公司与德国Lurgi公司在海外市场70%的占有率显示了目前国外甲醇合成工艺的技术水平、6.1、甲醇应用和重要有机化学工业原材料。 其下游产品是制造各种染料、药品、香料等的原料，是重要的有机溶剂。汽油中可以直接添加3-5%的甲醇，是优良的替代燃料。 “高比例甲醇汽油”对发动机没有新的要求，空气污染大大减少，6.2、二甲醚合成、单步生产技术的两步生产技术是当前研究的主流方向，6.3、二甲醚合成、单步技术主要有两种反应器：气相固定床拉力赛状态床目前主流的反应器包括美国空气化学品公司

16、、日本钢管公司(NKK )、清华高等院校、山西煤化作用所等技术路线。6.4、二甲醚的用途，二甲醚是新的基本化学工业原材料代替液化石油气的2007年8月，建设部公布了城市瓦斯气体用二甲醚行业的标准，确立了二甲醚代替LPG的合法身份。 二甲醚正式进城作为民间瓦斯气体可以代替狄塞尔燃料用于车用燃料，排放瓦斯气体无需处理，氮氧化物和黑烟微粒的排放满足超低排放瓦斯气体的要求。 另外，使用二甲醚燃料也可以降低发动机噪声。 6.5、FT合成和第一项FT合成技术产生于德意志。 在铁元素或钴催化剂的作用下，一氧化碳和氢的混合和瓦斯气体反应生成一系列不同链长的烃的工业化技术主要是壳的SMDS工艺和Sasol的SSPD工艺、6.6、FT合成的FT合成产品，对C1c 100的所有烃粗制品，包括汽油、煤油、狄塞尔加氢裂化(分解)实质上是氢化和催化分解过程的有机结合，可以通过催化裂解反应重油来生成汽油、灯油、狄塞尔等轻质油品。 6.7、石炭系流体燃料、石炭系流体燃料(Coal to liquid，CTL )以煤为原料生产油类燃料。 含煤直接液化制油和间接液化制油； 一般来说，国内这种技术路线又称为煤制油，是指以煤为原料来生产石油替代燃料，现阶段的主要形式是煤制甲醇和二甲醚