我國(guó)潔凈煤技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展思路

1、我國(guó)潔凈煤技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展思路成 玉 琪煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)研究中心   摘 要：煤炭是我國(guó)主要一次能源。我國(guó)終端能源消費(fèi)中煤炭比例過(guò)大是造成污染嚴(yán)重的主要原因，煤炭消費(fèi)應(yīng)轉(zhuǎn)向以煤電為主。對(duì)煤炭開(kāi)發(fā)利用中產(chǎn)生的污染應(yīng)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制。提高商品煤質(zhì)量是從源頭上減少燃煤污染的有效措施；提高燃燒效率是解決燃煤污染的核心；減排SO2是重點(diǎn)當(dāng)前要解決的問(wèn)題；增加煤炭就地轉(zhuǎn)化的比例是從根本上減少污染和解決能源安全的途徑。一、對(duì)中國(guó)未來(lái)能源環(huán)境問(wèn)題的幾點(diǎn)看法（結(jié)論）   1.中國(guó)一次能源以煤為主的格局相當(dāng)時(shí)期內(nèi)難以改變，未來(lái)能源環(huán)境問(wèn)題突出，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)是現(xiàn)實(shí)選擇。&

2、#160;  2.我國(guó)的終端能源消費(fèi)中煤炭占的比例過(guò)大，解決能源環(huán)境問(wèn)題重點(diǎn)放在改善能源的終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)，煤炭消費(fèi)要實(shí)現(xiàn)向以煤電為主格局的轉(zhuǎn)變   3.中國(guó)人均能源資源嚴(yán)重不足（煤炭為世界人均的1/2,石油僅為1/10）， 提高能源利用效率始終應(yīng)作為解決能源和環(huán)境問(wèn)題的首選方案   4.對(duì)煤炭開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生的污染應(yīng)實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制二、潔凈煤技術(shù)若干領(lǐng)域的發(fā)展動(dòng)態(tài)（一）選煤技術(shù)    發(fā)展煤炭洗選，提高商品煤質(zhì)量是從源頭上減少污染的有效措施。我國(guó)1997年原煤入選率25.73。煤炭洗選的重點(diǎn)已由煉焦煤轉(zhuǎn)為動(dòng)力煤，由過(guò)去單純

3、的注重降灰轉(zhuǎn)為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。小直徑重介質(zhì)旋流器分選工藝和設(shè)備，對(duì)細(xì)粒煤泥能同時(shí)實(shí)現(xiàn)降灰、脫硫，在分選0.50.04mm級(jí)煤泥時(shí)，無(wú)機(jī)硫脫硫率為67.9070.30%。采用12m2大型風(fēng)力干法選煤機(jī)的150萬(wàn)噸/年選煤廠已投入生產(chǎn)。該廠噸煤投資4.25元，噸煤加工成本2.15元，分選效率>90，外排塵(50mg/m3)符合環(huán)境要求。解決煤炭深度降灰脫硫難題的一些新技術(shù)，如大直徑三產(chǎn)品無(wú)壓給料重介質(zhì)旋流器、各種形式的微泡浮選相繼研究成功、投入生產(chǎn)。但我國(guó)選煤技術(shù)總體上與國(guó)際先進(jìn)水平比有相當(dāng)大的差距，一是原煤人選比例低（我國(guó)為25.7，發(fā)達(dá)國(guó)家在90以上）；二是先進(jìn)的選煤

4、工藝占比例低（如重介選，我國(guó)僅為23，發(fā)達(dá)國(guó)家在60以上）精煤質(zhì)量差；三是平均廠型小，自動(dòng)化程度低，設(shè)備可靠性差，生產(chǎn)工效低。（二）水煤漿技術(shù)    水煤漿代油在白楊河發(fā)電廠經(jīng)過(guò)2000小時(shí)的試運(yùn)行，在全燒水煤漿條件下，燃燒效率>98%，鍋爐效率>89%，鍋爐負(fù)荷在40100范圍內(nèi)均能穩(wěn)定燃燒，與燃燒重油有相同的效果。礦區(qū)煤泥制漿燃燒取得進(jìn)展。采用高灰（灰分4143）煤泥制漿，供10t/h鏈條爐燃用。累計(jì)運(yùn)行2008小時(shí)，鍋爐熱效率由單純層燃洗中塊煤的53.99%提高到摻燒煤泥漿后的68，燃燒效率由63.7%提高到79.01%。（三）循環(huán)流化床（CFB

5、C）    國(guó)外CFBC技術(shù)在向大型化發(fā)展。目前單機(jī)容量最大的CFBC鍋爐（250MW，蒸發(fā)量700噸/時(shí)）電站已在法國(guó)投入運(yùn)行，鍋爐效率90.5，脫硫率93，Nox排放低于250mg/Nm3我國(guó)現(xiàn)已具備設(shè)計(jì)制造75t/h循環(huán)流化床鍋爐的能力；自行開(kāi)發(fā)的220t/hCFB鍋爐示范工程和引進(jìn)410t/h循環(huán)床鍋爐工程在進(jìn)行。CFB的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究方面也取得了一些進(jìn)展，完成了循環(huán)床專用設(shè)計(jì)軟件；125MW再熱爐型的工程設(shè)計(jì)研究和新型75 t/h和130 t/h循環(huán)流化床鍋爐的研究設(shè)計(jì)工作。（四）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）    煤氣化聯(lián)

6、合循環(huán)發(fā)電（IGCC）是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家大力開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)高效、低污染清潔煤發(fā)電技術(shù)，它不僅能滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求，而且發(fā)電效率可達(dá)45以上，極有可能成為21世紀(jì)主要的潔凈煤發(fā)電方式之一。    美國(guó)IGCC示范工程取得重大進(jìn)展，Wabash River電廠煤氣化電廠改造項(xiàng)目，系統(tǒng)供電能力262MW，設(shè)計(jì)供電效率38，脫硫效率>98。項(xiàng)目于1998年11月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。Tampa電力公司IGCC電廠，系統(tǒng)供電能力250MW，設(shè)計(jì)供電效率40，脫硫效率>96，預(yù)計(jì)2001年10月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。Pinon Pine IGCC發(fā)電項(xiàng)目，系統(tǒng)供電能力

7、99MW，設(shè)計(jì)供電效率40.7，預(yù)計(jì)2000年7月完成商業(yè)化示范運(yùn)行。    我國(guó)IGCC關(guān)鍵技術(shù)研究已啟動(dòng)，包括IGCC工藝、煤氣化、煤氣凈化、燃?xì)廨啓C(jī)和余熱系統(tǒng)方面的關(guān)鍵技術(shù)。擬在煙臺(tái)電廠建1GW示范電站。 （五）煤炭氣化    煤氣化技術(shù)是重要的能源轉(zhuǎn)化技術(shù)，廣泛用于化工、冶金、機(jī)械、建材、民用燃?xì)獾确矫妫壳叭珖?guó)每年氣化用煤量約6000萬(wàn)噸。    我國(guó)引進(jìn)了一些先進(jìn)的大型煤氣化技術(shù)都在運(yùn)行中。我國(guó)的中小型氣化以塊煤固定床氣化技術(shù)為主，技術(shù)水平落后、效率低、污染重，急需技術(shù)改造。引進(jìn)的一些較先進(jìn)的

8、氣化技術(shù)在穩(wěn)定操作運(yùn)行、技術(shù)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、經(jīng)濟(jì)投入及運(yùn)行效益方面也存在不少問(wèn)題，因此需要發(fā)展具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合國(guó)情、高效潔凈的現(xiàn)代氣化技術(shù)。地下氣化技術(shù)應(yīng)用于煤礦殘煤氣化的試驗(yàn)取得了一定的進(jìn)展。（六）煤炭液化    煤炭液化是重要的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)。由中德、中日、中美合作的三個(gè)煤直接液化工業(yè)示范項(xiàng)目可行性研究在進(jìn)行中，中德合作采用云南先鋒褐煤在德國(guó)DMT公司的工藝開(kāi)發(fā)裝備上進(jìn)行了的工業(yè)條件試驗(yàn)和最佳工藝條件運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，液化油收率達(dá)到53；對(duì)中國(guó)固定床加氫催化劑進(jìn)行了條件試驗(yàn)，結(jié)果表明該催化劑適用于德國(guó)IGOR工藝；示范廠可研報(bào)告已經(jīng)完成。在日本1t/d裝置進(jìn)行了中國(guó)依蘭

9、煤、中國(guó)西林硫鐵礦催化劑、日本合成硫化鐵催化劑的直接液化條件試驗(yàn)，油收率為5257。中美合作的中國(guó)神華煤直接液化可行性研究項(xiàng)目完成第一階段工作，在美國(guó)HTI公司連續(xù)小試裝置上對(duì)神華檸條塔煤進(jìn)行了6個(gè)條件的試驗(yàn)，使用HTI的技術(shù)和GelCat催化劑，油收率達(dá)6368；（七）燃料電池     科技部在UNDP的支持下正在推動(dòng)燃料電池公共汽車示范計(jì)劃。（八）煙氣凈化技術(shù)    目前，世界上運(yùn)行著500座以上的煙氣脫硫裝置。而其中90以上（按機(jī)組容量計(jì)）為濕法脫硫工藝。半干法旋轉(zhuǎn)噴霧法、爐內(nèi)噴吸收劑增濕活化脫硫工藝在歐洲應(yīng)用較多。流

10、化床燃燒技術(shù)在燃燒過(guò)程中有效控制SO2、NOx的生成，日益受到重視。日本開(kāi)展利用表面熱處理后的活性炭纖維（ACF）對(duì)煙道氣進(jìn)行脫硫、脫氮的試驗(yàn)研究，取得了很好效果。利用ACF凈化煙道氣的技術(shù)屬于半干式氧化型，其優(yōu)點(diǎn)是：脫硫、脫氮反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，副產(chǎn)的硫酸、硫酸鹽及硝酸、硝酸鹽等可以獲得連續(xù)回收。該燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫氮技術(shù)不僅具有較高的脫硫、脫氮性能，且用水量少，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，目前正在進(jìn)行實(shí)用化研究。    隨著我國(guó)大氣污染日益加劇，煙氣凈化技術(shù)進(jìn)一步受到社會(huì)各方面的重視?！爸腥蘸献麟娮邮鵁煔饷摿蚴痉豆こ獭?，已累計(jì)運(yùn)行2400小時(shí)，1998年5月28日通過(guò)國(guó)家竣

11、工驗(yàn)收鑒定。該示范工程處理成都電廠200MW機(jī)組鍋爐的30萬(wàn)m3/h煙氣，是目前世界上已投入運(yùn)行的處理煙氣量最大的電子束脫硫裝置。其脫硫率及脫硝率均超過(guò)80及10的設(shè)計(jì)值，各項(xiàng)運(yùn)行消耗指標(biāo)均低于設(shè)計(jì)值。此外，引進(jìn)芬蘭IVO公司爐內(nèi)噴鈣和增濕活化聯(lián)合工藝和日本日立公司的高速平流式濕法工藝正在進(jìn)行。國(guó)際上已有的脫硫效率高的成熟技術(shù)，引進(jìn)后對(duì)我們積累設(shè)備設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)是有用的,但國(guó)外技術(shù)和設(shè)備價(jià)格昂貴，應(yīng)結(jié)合我國(guó)經(jīng)濟(jì)能力，開(kāi)發(fā)和推廣適合我國(guó)國(guó)情的技術(shù)與工藝。    國(guó)內(nèi)煙氣凈化技術(shù)基礎(chǔ)研究和中小鍋爐煙氣凈化技術(shù)也取得一定進(jìn)展。為提高脫硫劑的脫硫效率，在Ca（OH）

12、2中加入易潮解鹽和堿或用燃燒飛灰和Ca（OH）2的水合物作吸著劑；或用活性焦或活性炭作吸附劑，在實(shí)驗(yàn)室研究中都取得一定成果。適合中小型鍋爐的網(wǎng)膜塔除塵脫硫系統(tǒng)、雙擊式除塵脫硫工藝等也取得了初步成效（九）粉煤灰綜合利用     我國(guó)粉煤灰研究和利用的重點(diǎn)是大用量方向，例如摻于混凝土中，建橋、建壩、高層建筑底板、核發(fā)電站的安全殼等，正在建設(shè)中的三峽工程預(yù)計(jì)用粉煤灰量達(dá)133.8萬(wàn)噸。更大量的利用在于修筑高等級(jí)公路，該技術(shù)已成熟，推廣于滬寧、京深及京冀公路建設(shè)。粉煤灰還用于礦區(qū)回填、農(nóng)業(yè)上改良土壤。預(yù)計(jì)到2000年我國(guó)粉煤灰的排放量將達(dá)到1.6億噸，在粉煤灰利

13、用上必須加大力度、擴(kuò)大利用面、增加利用量、提高利用率。（十）煤層氣的開(kāi)發(fā)利用     煤層氣勘探開(kāi)發(fā)取得了明顯進(jìn)展，1998年在山西沁水盆地和東北鶴崗地區(qū)共鉆煤層氣井11口,在屯留-003井、屯留-006井和屯留-007井獲得了日產(chǎn)7000m3、10000m3和16000m3以上工業(yè)煤層氣流，初步控制含氣面積約550平方公里?？碧匠晒砻?該地區(qū)具備了形成大型煤層氣田的地質(zhì)條件。在晉南完成了3口井，晉試1井獲得了單井日產(chǎn)7000m3的產(chǎn)量?！爸袊?guó)煤層氣資源評(píng)價(jià)項(xiàng)目”的研究工作正在實(shí)施之中，已初步完成了六盤(pán)水、大華北、東北三江和遼中四個(gè)區(qū)塊的研究工作，項(xiàng)目

14、研究總報(bào)告預(yù)計(jì)1999年完成。與美國(guó)德士古（TEXCO）、菲利普斯（PHILLIPS）和阿科（ARCO）等三家石油公司共同進(jìn)行淮北、臨興、三交、三交北和石樓等五個(gè)地區(qū)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的合作項(xiàng)目在進(jìn)行。五個(gè)合作區(qū)總面積為11216.8km2，預(yù)測(cè)煤層氣資源量6535億m3?，F(xiàn)已完成9口煤層氣井的鉆探，取得了較好的煤層氣資料。三、潔凈煤技術(shù)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的建議（一）當(dāng)前中國(guó)發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)重點(diǎn)要解決的三個(gè)問(wèn)題1提高燃燒效率是解決中國(guó)煤炭利用效率低下，減少溫室氣體排放的關(guān)鍵    目前我國(guó)每年動(dòng)力用煤占煤炭消費(fèi)總量的85%以上。主要用戶是： 電站鍋爐 （1995年末，我國(guó)有電

15、站鍋爐4609臺(tái)，43萬(wàn)蒸t，全部為蒸汽鍋爐；年用煤488Mt）；工業(yè)鍋爐 （1995年末中國(guó)有49.9萬(wàn)臺(tái)工業(yè)鍋爐，119.8萬(wàn)蒸t，平均單機(jī)容量2.4t。工業(yè)鍋爐以層燃為主，年用煤約350Mt，燃燒效率比國(guó)外先進(jìn)水平低15-20%）；工業(yè)窯爐（1995年我國(guó)有工業(yè)窯爐16萬(wàn)臺(tái)，年用煤23.8Mt，設(shè)備技術(shù)普遍比較陳舊，污染嚴(yán)重）；民用（我國(guó)民用、商業(yè)及其他用煤165.2Mt，其中民用135.5Mt。燒散煤平均熱效率僅15%，改燒型煤并采用新型高效爐具熱效率可達(dá)60%以上）。2. 全過(guò)程脫硫，減排SO2是中國(guó)潔凈煤技術(shù)重點(diǎn)要解決的問(wèn)題    每年排向大氣的SO2

16、80以上來(lái)自燃煤；酸雨分布區(qū)已占到國(guó)土面積的40。減少SO2排放是實(shí)現(xiàn)高效低污染燃煤的主要目標(biāo)。    中國(guó)煤炭中形態(tài)硫組成以黃鐵礦硫?yàn)橹?，通過(guò)洗選可以清除煤中5070的黃鐵礦硫。初步測(cè)算，通過(guò)大力發(fā)展洗選，2000年SO2減排量2.7Mt,2010年5.4Mt,2050年8.6Mt。    燃燒中固硫主要是兩種途徑，一是燃燒加固硫的型煤或配煤，一般可減少SO2排放40-60%；二是采用CFB鍋爐實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫，脫硫率可達(dá)80-90%煙氣凈化脫硫關(guān)鍵是降低費(fèi)用，國(guó)內(nèi)外均圍繞這個(gè)目標(biāo)開(kāi)展了大量的研究開(kāi)發(fā)工作。3. 潔凈煤技術(shù)要為解決能源安

17、全，改善能源的終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)做貢獻(xiàn)    總的方針是增大煤炭就地轉(zhuǎn)化的比例，包括采用先進(jìn)的燃燒發(fā)電技術(shù)，大力發(fā)展坑口電廠。礦區(qū)電廠應(yīng)考慮消費(fèi)約占原煤產(chǎn)量1020%的低熱值燃料(10003000Kcal/Kg)問(wèn)題。主要是發(fā)展75220t/h中小規(guī)模的CFBC鍋爐，從技術(shù)上要針對(duì)矸石、煤泥的特點(diǎn)，重點(diǎn)解決磨損、高溫下氣固分離和煤泥制漿及給料方式等問(wèn)題；改進(jìn)煤炭氣化技術(shù)，如粉煤氣化(加壓、常壓)；水煤漿氣化；CFB氣化；型煤富氧氣化等，逐步取代目前落后的氣化技術(shù)。我國(guó)褐煤、長(zhǎng)焰煤等年輕煤資源約占探明煤炭資源的52%，低溫?zé)峤獾饶贻p煤提質(zhì)工藝在中國(guó)有很好的市場(chǎng)前景。 實(shí)現(xiàn)

18、煤炭直接液化的商業(yè)規(guī)模示范，擬利用國(guó)外技術(shù)和資金，分兩階段實(shí)現(xiàn)商業(yè)化示范廠建設(shè)；中國(guó)煤與油的價(jià)格比有利于煤炭液化發(fā)展，但液化成本要大體與石油相當(dāng)才有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。水煤漿代油燃燒，我國(guó)現(xiàn)有170萬(wàn)t水煤漿生產(chǎn)能力，要充分發(fā)揮現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，就地解決穩(wěn)定燃燒問(wèn)題；技術(shù)上要開(kāi)發(fā)廉價(jià)添加劑，向水煤漿制漿-管道輸送-發(fā)電一體化的方向發(fā)展；要發(fā)展高灰煤泥制漿等。 煤層氣開(kāi)發(fā)利用，據(jù)測(cè)算中國(guó)煤層氣資源總量在35萬(wàn)億m3，主要賦存礦區(qū)在額爾多斯、華北、東北、吐哈、兩淮、川南黔北和六盤(pán)水等處。（二）優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的建議   1提高商品煤質(zhì)量，從源頭上減少污染。包括大力發(fā)展動(dòng)力煤洗選，固硫型煤，添加