21种工业领域煤炭清洁高效利用参考技术 2

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1、第一章 常规能源,能源与可持续发展,？,1.1能源概述,1.1.1能源概念,请同学们对能源作一些描述？,1.1能源概述,1.1.1能源概念,含有能量的自然资源，可转换为人们所需的一定形式的能量 或能产生能源的物质的运动（水流、风、海浪、潮汐） 或能产生能源的物质（煤炭、石油、天然气） 或可直接取得的某种能源（一次能源）：包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等 或经过加工、转换而获取某种能量（二次能源）： 如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。 尚未开采的能量资源只称为资源，不能列入“能源”范畴。,比较集中而又较易转化的含能物质或能量过程， 可以直接或经转换提供人类所需的光、

2、热、动力等 任何形式能量的载能体资源。,总结一下： 能源的概念：,1.1能源概述,1.1.2 能源的分类,能源多种多样，有各种不同的分类方法,按被利用的程度分（利用状况）,常规能源（或传统能源）： 开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等； 新能源或非常规能源、替代能源： 开发利用较少或正在研究开发之中，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能（也有人将核裂变称为常规能源，而将核聚变称为新能源）。,按获得的方法分,一次能源， 即可供直接利用的能源， 如煤、石油、天然气、风能、水能等； 二次能源， 即由一次能源直接或间接转换而来的能源

3、， 如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等， 它们使用方便，易利用，是高品质的能源。,来自于地球本身蕴藏的能源，如核能、地热能等； 来自于地球外天体的能源 如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用、化石燃料（如煤、天然气、石油等，是一亿年前由积存下来的有机物质转化而来） 来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。,按地球上的能量来源分,按能源能否再生分,可再生能源： 不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源， 如水能、风能、潮汐能、太阳能等； 非再生能源： 随人类的利用而越来越少， 如石油、煤、天然气、核燃料等。,按能源本身的性质分,含能体能源（载体能

4、源）： 本身可提供能量的物质， 如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存； 过程性能源： 由可提供能量的物质运动而产生的能源， 如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等，它们无法直接储存。,（1）按地球上的能量来源分 （2）按被利用的程度分 （3）按获得的方法分 （4）按能否再生分 （5）按能源本身的性质分 （6）按对环境的污染情况分,常用有六种不同的分类方法,1.1能源概述,1.1.3 能源的评价,能源的评价,储量,能量密度,储能的可能性,供能的连续性,能源的地理分布,开发费用和利用能源的设备费用,运输费用与损耗,能源的可再生性,能源的品位,对环境的影响,1

5、.1能源概述,1.1.3 能源的评价,开发费用和利用能源的设备费用,能源的品位,举例说明一下？,有关煤炭的知识 1、煤的形成 2、煤的元素组成 3、常用的煤质指标 煤炭资源与开发 1、储量与分布 2、煤炭开采 3、生产与消费 洁净煤的技术 1、燃烧前处理 2、燃烧中处理 3、燃烧后处理 煤的气化与液化 1、煤的气化 2、煤的液化 3、整体气化联合循环发电（IGCC）技术,煤 （coal）又称煤炭， 棕色至黑色的可燃烧的类似岩石的固体； 可燃矿产 ；化石能源,煤的形成,远古（上亿）植物遗体在地表湖沼或海湾环境中；随着地壳的变动被埋入地下，长期处在温 度、压力较高的环境中， 原植物中的纤维素、木质

6、素经脱水腐蚀，其含氧量不断减少，而碳质不断增加，逐渐形成化学稳定性强、含碳量高的固体碳氢燃料煤。,化石能源：是指上古时期遗留下来的动植物的遗骸在地层下 经过上万年的演变形成的能源。,有关煤炭的知识,煤具有多样性： 处于不同的煤化阶段、成煤植物的不同、成煤过程条件变化,成煤过程,成 煤 过 程,以成煤过程为例：,煤的变质程度与含碳量关系,煤主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S) 和一些稀有元素和矿物质组成。,煤的元素组成,主导成分：,硫是煤中的有害成分， 含硫焦炭用于炼铁时使铁产生热脆性，严重影响生铁质量： 燃烧时生成的二氧化硫腐蚀设备，污染空气，危害人体健康。,硫在煤中含量变化

7、范围也较大，一般约为0.1-5。,有关煤炭的知识,常用的煤质指标,通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。,从工业分析： 测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量。,灰分小于 12 . 5 的煤炭，称为冶炼用炼焦精煤；共分十五级; 灰分在 12 . 51 一 16 的煤炭，称为其它用精煤。共分七级; 动力用煤通称动力煤共分三十六级;,煤炭分级: 按目前国家标准，以灰分作为划分煤炭级别的标准,有关煤炭的知识,煤炭的分类,煤炭分类的GB57512009（国标）,常用的煤质指标,有关煤炭的知识,中国煤炭分类及用途,1.无烟煤（ WY ）（民用和合成氨的造气原料，航空用型煤） 2.贫

8、 煤（ PM )煤化度最高的一种烟煤；（发电燃料，锅炉的配煤） 3.贫瘦煤（ PS )发电、机车、民用及其他工业炉窑的较好燃料 4.瘦 煤（ SM ) (电厂及锅炉燃料) 5.焦 煤（ JM )(炼焦配煤) 6.肥 煤（ FM ) 7.1/3 焦煤(介于焦煤、肥煤、，气 煤三者之间的过渡煤) 8.气肥煤（ QF ) (制造 煤气，炼焦配煤) 9.气 煤（ QM ) 10. l/2 中粘煤（ 1/2ZN )(气化用煤球和动力用煤) 11.弱粘煤（ RN ） 12.不粘煤（ BN ) (气化及动力用煤) 13.长焰煤（ CY ) 变质程度最低，用于炼焦，电厂、机车、工业炉窑燃料 14.褐 煤（ H

9、M ) (发电燃料，气化原料和锅炉燃料）,常用的煤质指标,有关煤炭的知识,煤的质量检验,以郑州商品交易所为例： 选取发热量指标作为动力煤交割验收的计价指标,常用的煤质指标,有关煤炭的知识, 发热量 符号：Q， 单位：J/g（焦耳/克）、MJ/kg（兆焦耳/千克）， 习惯上也使用cal/g（卡/克）、kcal/kg（千卡/千克） 单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量。 发热量换算(百万焦耳=千克): 1MJ/KG=239.14KCAL/KG 1卡=4.1816 焦耳 褐煤的发热量较低，烟煤中到焦煤和肥煤热值最高 国内贸易煤炭购销合同中，用户一般用收到基低位发热量 国际贸易常用发热量标准为空气干燥基

10、高位发热量,煤的质量检验,重量检验 动力煤重量检验由交易所指定质检机构或计量机构进行。 除双方协商一致外， 买方使用船舶接货时，重量计量通过水尺进行； 水尺由于是目测，不确定性较大，以船舶接货时， 规定一般船舶重量误差在500吨以内。 买方使用车辆接货时，重量计量通过地磅进行。,常用的煤质指标,有关煤炭的知识,有关煤炭的知识 1、煤的形成 2、煤的元素组成 3、常用的煤质指标 煤炭资源与开发 1、储量与分布 2、煤炭开采 3、生产与消费 洁净煤的技术 1、燃烧前处理 2、燃烧中处理 3、燃烧后处理 煤的气化与液化 1、煤的气化 2、煤的液化 3、整体气化联合循环发电（IGCC）技术,储量与分布

11、,1、煤炭的探明储量,煤炭资源与开发,前3：俄、美、中 我国人均：第53位 我国分布极不平衡。 华北：55.67% 西北：24.54% 西南：8.92%,储量与分布,煤炭资源与开发,储量与分布,煤炭资源与开发,两种方式： 矿井开采(埋藏较深) 露天开采(埋藏较浅) 。 是衡量开采条件优劣的重要指标，我国仅占7.5%储量，以矿井开采为主。,煤炭开采,煤炭资源与开发,煤炭生产与消费,煤炭资源与开发,产量与消费量：2011年均为全球的49.4% 进出口情况：20世纪90年代，煤炭贸易以出口为主， 2009年第一次成为煤炭净进口国， 煤炭对外依存度约3%。 “十二五”能源规划：2015年，煤炭消费26

12、.1亿T标煤； 一次能源消费比例从2010年的70.9%下降到63.6%,我国以煤为主的一次能源格局在相当长时期内难以改变。 以煤为主的主要问题是能源利用效率低、环境污染严重。 煤炭利用前的煤炭加工就是通过煤炭洗选、动力配煤、型煤、水浆煤等加工技术，使煤炭高效、洁净地转化为电能、液体燃料、气体燃料，从而解决能源利用效率低、环境污染严重等问题。,数据来源：工程院 中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究，2011,煤仍为主力能源,在2030年后大幅度减排CO2 主要还是靠煤的清洁低碳利用！,不可改变的事实,煤现在是、将来仍是我国能源的主力。 66.6%50% 2030 煤炭是中国最重要的

13、能源，生产和消费的数量大、比重高，短期内难以替代。 煤用于发电的比例将越来越大。 从目前的49.8%上升到70%以上，绝对量的增加更大。 煤的直接燃烧已引起严重的环境污染。 70%80%以上的SO2，NOX，汞，颗粒物，CO2等。 煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。,煤炭占我国探明化石能源储量的94%，以煤为主的能源格局在相当长时间内难以改变，可持续发展的出路在于高效清洁利用（包括CCUS）。 2013年我国煤炭消费37.5亿吨（包括进口2.9亿吨），其中用于发电（含热电联产）为18.3亿吨，仅占总消费量的49.8%。 2012年世界煤炭消费中用于发电的比例约为53.5%，更低于美国98%

14、和德国89%的水平。,有关煤炭的知识 1、煤的形成 2、煤的元素组成 3、常用的煤质指标 煤炭资源与开发 1、储量与分布 2、煤炭开采 3、生产与消费 洁净煤的技术 1、燃烧前处理 2、燃烧中处理 3、燃烧后处理 煤的气化与液化 1、煤的气化 2、煤的液化 3、整体气化联合循环发电（IGCC）技术,洁净煤的技术,煤的洁净技术（clean coal technology；CCT ）,洁净煤技术源于美国,是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称 高新技术的一个重要领域,洁净煤技术： 一是直接烧煤洁净技术， 二是煤转化为洁净燃料技术。,(1)燃烧前的净化加工技术 (2)燃

15、烧中的净化燃烧技术 (3)燃烧后的净化处理技术,(1)燃烧前 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，可减少二氧化硫排放，减少烟尘，还可节煤； 水煤浆是用优质低灰原煤制成，可以代替石油。,一、直接烧煤洁净技术,1)煤炭洗选技术 选煤：用物理、化学或微生物的方法使煤和杂质（硫化物）有效分离 提高煤炭质量、能源利用效率、减少燃煤污染物排放、运力浪费。,煤炭加工,2)动力配煤技术 将单种煤，通过筛选、破碎、按不同比例混合和配入添加剂的煤炭产品。,3)型煤技术 把

16、一种或数种煤粉与一定比例的粘结剂或固硫剂混合的煤炭产品。 显著提高热效率，减少燃煤污染。,4)水煤浆技术 将煤炭、水、部分添加剂加入磨机中，经磨碎后成为一种类似石油一样的可以流动的煤基流体燃料。一种以煤代油的煤炭利用新方式。,2. 燃烧中的净化装置,（1）先进的燃烧器 改进电站锅炉及工业锅炉和窑炉的设计和燃烧技术减少污染物排放，并提高效率。,（2）流化床燃烧器 鼓泡床和循环床两类。,循环流化床锅炉技术 基本流程： 煤和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量惰性高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的其他受热面放热。 粗大粒子进入悬浮区域后在重力及外力作用下偏离主气流，从而贴壁下流。气固混合物离开炉膛后进入高温旋风分离器，大量固体颗粒（煤粒、脱硫剂）被分离出来回送炉膛，进行循环燃烧。 未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。,(2)燃烧中的净化燃烧技术 超临界/超超临界燃煤发电技术 燃煤发电是通过产