低碳经济之洁净煤技术篇

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1、低碳经济之洁净煤技术篇低碳经济之洁净煤技术篇内容提纲内容提纲 1)中国发展洁净煤技术的必要性： 能源是推动人类文明前进和国民经济的发展的基础 中国能源分布的特点 煤炭在我国能源安全方面的战略地位 煤炭开采与环境 2)世界洁净煤技术的发展 3)中国洁净煤技术的内涵 煤炭加工提质处理 高效洁净燃烧技术 煤炭的化学转化技术 煤开发利用过程中的污染控制技术1. 能源与人类文明的发展能源与人类文明的发展 能源点燃了人类的文明，并推动它由原始的荒蛮演化到今天的繁荣。2.中国能源分布特点中国能源分布特点 富煤、贫油、少气，西多东少分布与经济发展及能源需求不平衡。 风能、太阳能虽然有较大发展，但技术难度大。3

2、. 煤炭在我国能源安全方面的战略地位煤炭在我国能源安全方面的战略地位1980s 中国是除 OPEC 之外的最大石油输出国，1990 煤产量跃居世界第一； 1993 年中国成为石油净进口国， 1997 年中国成为能源净进口国； 2003 年能源进口依赖 6%，石油进口依赖超 50%，超越日本成为第二大石油消费 国。 世界第一大能源消耗国家，占全球能源消耗的 1/3 2005 年我国石油进口已达到 1.36 亿吨，对外依存度达到 43%。 2008 年石油消费 3.65 亿吨，进口 1.79 亿吨，50% 2010 年我国的石油总需求 4.05 亿吨，石油进口达到 2 亿吨，对国外石油的依存度 达

3、到 50%， 2020 年，按此发展趋势，对国外石油的依存度将上升到 60以上。 战略安全战略安全 90 年代中国掘起对世界能源格局的威胁 世界发达国家对中国能源安全的威胁 中国能源战略储备的不足 石油属于战略物资，关系到国家安全，而我国又是石油资源相对缺乏的国家，为 了减少对进口石油的依赖，我国正在实施油气进口多通道、能源形式多元化的战 略政策。 其中多通道已基本实现，发展煤化工技术是实施国家能源多元化对策。 破解马六甲困局增辟破解马六甲困局增辟“必油必油”之路之路目前中国进口原油主要来自中东地区和非洲的苏丹、安哥拉等国，无论海上运输 航线如何布阵，马六甲海峡都是必经之地，每天从马六甲海峡穿

4、过十艘船中就有 6 艘是中国船只。一旦马六甲出现非常事态，中国能源供应将受到严重影响。为破 解“马六甲困局”，中国已启动中缅油气管线建设，而中巴铁路将成为替代马六甲 海峡的又一能源通道。 中石油预计到 2020 年，中国石油消费总量将达到 6 亿吨左右，天然气消费量将达 到 2500 至 3000 亿立方米。马六甲海峡的运输“瓶颈”和不稳定因素对原油依存度 越来越高的中国来说，无疑是一个很大的能源安全隐患。有鉴于此，近年来中国 已把与周边国家和油源国之间建立良好关系作为外交的重要内容，并多头并举构 建六大能源通道 . 中国能源安全布局中国能源安全布局 我国油气进口正逐步呈现出东北、西北、西南和

5、海上四大战略通道的格局，基本实现了我 国油气的多渠道进口，煤化工的发展将进一步带动能源形式多元化的发展,对保障我国能源 安全具有重要意义。 西北部的中哈石油管道、中亚天然气管道及西气东输二线：2006 年油气开始输入来自 哈萨克斯坦的油气资源及土库曼斯坦的天然气将通过此通道从新疆阿拉山口进入中国 东北部的中俄原油管道： 俄罗斯的石油经俄边境加林达站穿越黑龙江省、内蒙古自治区,最终到达大庆。 西南部的中缅石油/天然气双线管道： 来自缅甸、中东及非洲的油气资源将通过此管道送至云南省。 我国油气进口正逐步呈现出东北、西北、西南和海上四大战略通道的格局，这对实现 我国油气进口多元化，保障我国能源安全具

6、有重要意义。 中国开展洁净煤技术的必要性中国开展洁净煤技术的必要性 中国能源结构 的特点是“煤炭丰富，贫油少气” 煤炭资源是保证我国经济高速持续发展的支柱2/3 能源安全性考虑 环境污染的压力 与发达国家相比，煤炭利用效率更低4. 煤炭开发与环境煤炭开发与环境 中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域，十四项技术 煤炭加工煤炭洗选、型煤、水煤浆； 煤炭高效洁净燃烧 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、燃料电池； 煤炭化学转化 煤炭气化、煤炭液化、 ； 污染排放控制与废弃物处理 l 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

7、和窑炉。 煤炭利用过程中的副效应煤炭利用过程中的副效应 煤炭在三种化石燃料中是最脏的 硫SOX H2S 氮NOX NH3 烟气CO2灰分固体悬浮物 煤炭资源的利用效率也是最低的（10%） 回采率40% 加工率80% 热效率30% 煤炭利用与生态环境恶化煤炭利用与生态环境恶化 大气中的主要污染物所排放的污染物 ： 粉尘 SO2 NOX CO CO2 在总量排放中所占份额 ： 60% 87% 67% 71% 85% 在用于燃料燃烧总排放中所占份额 ： 99% 93% 87% 87% 我国是全球三大酸雨区之一。我国是全球三大酸雨区之一。 大气污染及酸沉降污染已经对我国的自然资源、生态系统、材料、能见

8、度和公众健康 构成了威胁，在一定程度上制约了经济的发展。有关研究对我国 1995 年二氧化硫排放 所造成损失的估算表明： 1995 年对农作物、人体和森林影响所造成的经济损失分别为 218 亿元、172 亿元和 776 亿元，共计约为 1165 亿元，约占当年全国国民生产总值的 2.0%；每吨二氧化硫 的经济损失约合 7915 元；这一估算没有考虑对水体以及对材料、建筑物腐蚀的影响。 中国酸雨控制区分布中国酸雨控制区分布 我国酸雨主要出现在长江以南广大地区，酸雨的面积已超过国土面积的 30%。pH 年均值低于 5.6 的区域主要在长江以南、西藏以东；长江以北主要是西 部四川盆地，此外，东部沿

9、海地区也是酸雨区。 南方城市中仅有 14.6%的城市年均 pH 值在 5.6 以上。一次降水 pH 低于 3.2 的城 市有梧州、长沙、南宁、南昌、怀化，降水 pH 值低于 4.0 的城市有 30 个，占统 计城市数的 41%左右。 酸雨出现频率大于 90%的城市有赣州、长沙、南充，大于 80%的城市有宜宾、怀 化，大于 75%的有重庆、梧州、南昌、泸州、杭州。5. 洁净煤技术与低碳经济洁净煤技术与低碳经济 洁净煤技术的构成洁净煤技术的构成煤炭洗选属于煤的燃前净化技术，从源头上对煤中污染物进行控制又叫煤炭处理（coal preparation)或煤炭精选（coal benefaction) 两

10、个目的： 脱灰 将煤中灰分 物质分离出来 降低煤在燃烧或转化过程中灰分含量，提高煤炭质量 提高转化效率，减少固体颗粒物的污染； 增加运装效率，降低单位能量的运输费用 K煤炭运输占我国铁路运力 40%，公路货运量的 25%， 水路贷运量的 20% 脱硫 降低煤中硫分含量，从而减少 SO2 的排放； 虽不能达到硫排放完全控制，但为燃后脱硫达标减轻负担 煤炭洗选技术的分类 物理净化技术 重选 K跳汰、摇床、重介质 磁选 电选 化学净化技术 浮游选煤 化学脱脱、脱灰超精煤制备 微生物净化技术 细菌脱硫 按分选条件不同，重介质选煤可分为按分选条件不同，重介质选煤可分为 2 大类：大类： 在重力场中分选：

11、重力场分选主要用于选块煤（大于是 13mm） ，在介质分选机内实现分选。 在离心力场中分选：离心场分选多采用重介质旋流器实现末煤分选 根据分散介质相的不同又可分为：根据分散介质相的不同又可分为： 干法 ： 分散介质；空气 湿法：分散介质；水或溶液 炼焦工业洁净煤技术：炼焦工业洁净煤技术： 当前，中国炼焦工业技术已进入世界先进行列，新建的大部分是技术先进、配套设施完善 的大型焦炉，炭化室高 6 米的大容积焦炉已实现国产化，2004 年机械化焦炉生产的焦炭约 占焦炭总产量的 70%；干熄焦、地面除尘站等环保技术已进入实用化阶段；化学产品回收 能力加强；改造装备简陋、落后的小型焦炉，淘汰土焦及改良焦

12、炉的进展加快。注重煤焦 油化学产品，集中深加工和增强焦炉煤气的有效利用，是焦化工业综合发展、提升竞争能 力的重要方向。对布局较为集中的大型炼焦企业，应在焦油深加工、剩余煤气的利用方面 统筹规划，以实现规模化生产和高效、经济生产。 中国焦炭产量：中国焦炭产量： 1.77 亿吨/年，占世界产量 46； 焦炭市场：冶金75，机械、化工等，出口 1470 万吨（2003 年） ，占世界贸易 量 57% 炼焦技术：世界先进行列，大型化，环保，产品质量，化工产品， 机械化技术 技术发展：原料分析、质量控制、化工产品、 产量、生产能力快速增长。 气化是煤炭最洁净最灵活的高效利用方式气化是煤炭最洁净最灵活的高

13、效利用方式 高效 ： 与煤直接燃烧相比，煤气的能量转化效率要高很多 洁净 ： 灰渣及大气污染也得到了有效控制 灵活 ： 在电力生产、城市供暖、燃料电池、液体燃料和化工原料合成等方面有着广泛的 应用 安全 ： 合成液体燃料，替代石油 ，保障国家能源安全煤煤 加热加压催加热加压催化化氢气氢气液化油液化油汽油、柴油、航汽油、柴油、航 空煤油、空煤油、LPG、 酚类、苯类、氨酚类、苯类、氨 类等类等气化气化提质加工提质加工COH2合成物合成物分馏分馏(离离) 提质加工提质加工汽油、柴油、汽油、柴油、 石脑油、乙烯、石脑油、乙烯、 丙稀、含氧类丙稀、含氧类 蜡类、燃料气蜡类、燃料气 等等催化剂、温度、压

14、力催化剂、温度、压力气化气化煤煤6. 中国洁净煤技术的发展概况中国洁净煤技术的发展概况 工业及民用燃料气 化工原料气（合成氨、甲醇、二甲醚、醋酸、烯烃等） 煤 煤气 净化 FT 及 MTG 合成液态燃料 煤气联合循环发电 燃料电池 选煤技术选煤技术 选煤是提高商品煤质量的主要手段，煤炭经洗选后可提高燃烧效率减少污染物排 放。 国外简况 跳汰、重介、浮选等传统的选煤方法经过研究改进，向着大型、高 效、自动化发展。近几年，美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰 脱硫开展了大量工作，如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、 油团选、选择性絮凝等。美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入

15、工业应用。在化 学选煤和微生物脱硫方面，美国、澳大利亚、日本也取得进展，但大多处于研究 开发阶段。 国内概况 1998 年末在籍选煤厂 1581 座，选煤能力 494.33Mt,入选量 327.63Mt, 入选率 25.66。最大炼焦煤选厂设计能力 400 万 t/a，最大动力煤选厂设计能力 1900 万 t/a。国内自行研制的设备已基本满足 400 万 t/a 以下各类选煤厂建设和改 造需要，有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。国有大中型选煤厂技术改造 的主要内容，已由过去单纯的注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁 矿。 无压重介质旋流器（3NWX1200/850）研制成功并投入生产使用 旋流静态微泡 浮选柱研制成功 分选技术取得若干重要成果 型煤型煤 国外简况 国外型煤产量六十年代达到高峰，随着发达国家逐渐利用油、气、 电作为能源，型煤耗量不断减少。蒙古、韩国等重视蜂窝煤的发展，目前韩国年 产民用蜂窝煤近 2000 万 t。工业型煤国外有许多成熟技术，如德、英、日、韩、 俄等国。目前发展趋势为：设备大型化，开发新粘结剂（改质沥青、高分子聚合 物、工业废弃物、无机物等）与高压成型设