1、晉 中 學 院 本科畢業(yè)論文（設計）題 目 煤利用中潔凈技術的概述 院 系 化學化工學院 專 業(yè) 化 學 姓 名 陳江江 學 號 0809111104 學習年限2008年09月至2012年07月指導教師 路 敏 職稱 講師 申請學位 理學學士學位 2012年 04月 25 日10煤利用中潔凈技術的概述學生姓名：陳江江 指導教師：路敏摘 要：煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中得主導地位和煤炭的大量開采、加工及利用所帶來的資源與環(huán)境問題，決定了中國必須盡快大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g,并且介紹了煤炭的傳統(tǒng)利用方式所存在的問題、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g的重要性和必要性；煤的潔凈開采技術和煤炭潔凈利用過程中在燃燒前洗選處理和水煤漿技術

2、；燃燒中除硫、除氮技術；燃燒后的除塵技術，針對我國煤炭的燃燒效率不高和污染嚴重問題提出了解決方案，而中國潔凈煤技術的核心內(nèi)容之一就是煤的高效利用。關鍵詞：煤炭 潔凈煤技術 高效利用COAL UTILIZATION OF CLEANTECHNOLOGYOVERVIEWAuthors Name: Chen Jiangjiang Tutor: Lu MinABSTRACT: China must develop clean coal technology energetically, which is decided by the problems caused from excessive exp

3、loitation, processing and the leading position of coal in the primary energy structure. And introduces the consequence of coal traditional use way, and importance and necessity of developing clean coal technology in our life; The article also systematic introduction of the clean coal exploitation te

4、chnology and some clean utilization technology, such as: wash and selected coal particle technology and water coal slurry technology, get rid of the sculpture, getting rid of nitrogen technology while burning; Technology of clean up dust after burning. The article has puts forward the solution to th

5、e low combustion efficiency and seriously polluted problem of the coal in our country. While the Chinese clean coal technology is one of the core contents of the efficient utilization of coalKEYWORDS：coal clean coal technology efficiency utilization目 錄1 潔凈煤制備技術11.1重介圓筒旋流脫硫分選技術11.2 浮選柱深度降灰脫硫技術11.3 水煤

6、槳技術21.3.1水煤漿品種及特性應用多樣化21.3.2 添加劑的生產(chǎn)具有一定規(guī)模31.3.3燃燒技術達到國際先進水平31.4 溶劑萃取法制取低硫無灰精煤技術41.5 高壓勻槳超細粉碎技術42 煤高效清潔燃燒技術42.1循環(huán)流化床燃燒（CFBC）技術42.2增壓流化床（PFBC）燃燒技術42.3煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術52.4超臨界與超超臨界發(fā)電技術53 低 NO燃燒技術53.1空氣分級燃燒63.2低過量空氣燃燒63.3燃料分級燃燒63.4煙氣再循環(huán)64 煤炭燃燒后的除塵技術75 煤炭廢棄物加工利用技術76結(jié)束語7參考文獻9致謝10潔凈煤技術(CCT技術)是80年代才進入能源詞匯的一項高

7、新煤炭技術。世界上主要能源消耗大國及經(jīng)濟發(fā)達國家在基本實現(xiàn)了煤炭生產(chǎn)機械化以后,都把技術發(fā)展的研究重點和戰(zhàn)略方向集中在煤炭產(chǎn)品的深度加工和潔凈燃燒上。這主要因為目前在天然氣、石油和煤炭等一次能源中，煤炭的生產(chǎn)和使用造成的環(huán)境污染是最嚴重的。據(jù)初步估算，1990年世界燃燒煤炭產(chǎn)生的燒煤炭產(chǎn)CO2為90億噸,產(chǎn)生的SO2約為1億噸。我國1991年煙塵排放量為1314萬噸，SO2排放量為1622萬噸（不含鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)），其中80%的煙塵和90%的SO2是燃煤造成的。另外,我國煤礦開采已造成90萬多公頃土地塌陷。其次，把煤作為直接燃料燃燒能源利用率只有22%。煤炭在目前雖然還可作為儲量最豐富、來源最廣泛、

8、使用最廉價的一種能源，但據(jù)美國MITER公司的預測,到2100年世界的煤炭也將被消耗殆盡,到那時不得不以核能及其它的再生能源作為人類的主要能源。因此，提高煤炭利用效率，將目前利用方式下的煤炭這種不潔凈、效率低、使用不方便能源轉(zhuǎn)化為潔凈、高效、方便的能源加以利用,減少煤炭污染,保護生態(tài)環(huán)境，已成為未來煤炭工業(yè)發(fā)展的方向。實現(xiàn)這一目標的根本途徑就是研制和推廣應用潔凈煤技術。 CCT技術目前在美國、德國、日本、英國、瑞典、荷蘭、加拿大等國家發(fā)展很快,這些國家應用CCT技術后，SO和NO的排放量可減少95%,效果十分顯著。這項技術的研究和應用在我國也日益受到重視，從70年代末即開始了這煤的發(fā)展和利用將

9、能源節(jié)約、環(huán)境保方面系統(tǒng)的研究工作。且潔凈護和技術創(chuàng)新密切配合，形成一完整的協(xié)調(diào)發(fā)展的概念。其中屬于煤潔凈技術之一的煤的潔凈利用技術包含加工、燃燒和凈化等幾方面。1 潔凈煤制備技術1.1 重介圓筒旋流脫硫分選技術主要用于選煤廠中脫除煤中所含的無機硫,也可用于選煤廠中難選煤的脫灰（研石）。目前在無壓給料圓筒型重介旋流器及多產(chǎn)品旋流器組用于0.5煤的脫硫技術,電化學法抑制硫鐵礦技術等方面的研究上占有優(yōu)勢。該項技術已在南桐干壩子選煤廠完成了工業(yè)性試驗并通過鑒定,在中梁山廠推廣應用,取得了顯著經(jīng)效效益。1.2 浮選柱深度降灰脫硫技術現(xiàn)已發(fā)明了旋流微泡浮選住，組裝了浮選試驗裝置，運轉(zhuǎn)良好，可制備灰分2%

10、的潔凈煤。1.3 水煤槳技術國家水煤漿工程技術研究中心制漿研究所及聯(lián)合國開發(fā)署立項資助、國際科學文化中心創(chuàng)辦的世界實驗室水煤漿項目設在中國礦業(yè)大學，這是一項70年代發(fā)展起來的一種以煤代油的新型燃。它是把灰分很低而揮發(fā)分很高的煤研磨成250 300m的微細煤粉，按煤約為70%、水約為30%的比例，加入適當?shù)幕瘜W添加劑配制而成，可以像燃料油一樣運輸、貯存和燃燒。目前在煤炭成漿性研究及評價,難制漿低階煤的制漿技術,級配技術,制水煤漿專用磨機,磨礦過程的模擬、預測及優(yōu)化，添加劑技術等方面的研制處于國際前沿水平。1.3.1 水煤漿品種及特性應用多樣化根據(jù)水煤漿性質(zhì)和用途劃分,水煤漿的品種主要有:精煤水煤

11、漿、精細水煤漿、經(jīng)濟型水煤漿、氣化水煤漿、環(huán)保型水煤漿等,各品種水煤漿的特性及用途見表1。品種選用原料煤水煤漿特性用途應用精煤水煤漿洗精煤灰分小于10%濃度：大于65%粘度：1穩(wěn)定性：大于3個月發(fā)熱量：18.820.9MJ/kg作為鍋爐代油燃料國內(nèi)各漿廠精細水煤漿超低灰精煤灰分1%2%濃度：50%55%粘度：小于0.3 細度：小于10m作為內(nèi)燃、燃氣透平燃料實驗室階段經(jīng)濟型水煤漿原生煤泥灰分為15%25%濃度：65%68%穩(wěn)定性：大于15d作為條鍋爐燃料礦區(qū)已應用浮選尾煤灰分大于25%濃度：50%65%穩(wěn)定性：35d作沸騰爐或鏈條爐燃料環(huán)保型水煤漿制漿過程中加入脫硫劑濃度：大于65%粘度：10

12、.2可提高脫硫率10%20%實驗業(yè)試驗室及工加入堿性有機廢液濃度：50%55%粘度：小于1.2 穩(wěn)定性：30d適合高硫煤地區(qū)鍋爐燃用，脫硫效果好氣化水煤漿普通原煤灰分小于25%濃度：58%65%穩(wěn)定性：12d粘度：1 Pas流動性較好粒度偏粗小于74m占60%左右作德士古爐氣化造氣用原料已用于德士古氣化爐原料水煤漿原煤灰分大于20%爐前制漿濃度：60%穩(wěn)定性：1d作工業(yè)窯爐燃料已應用在上述品種的水煤漿中,以精細水煤漿和環(huán)保型水煤漿更具有發(fā)展?jié)摿?精細水煤漿在實驗室研究中已有了突破性進展;環(huán)保型水煤漿,實驗室試驗脫硫效果可達到84%,工業(yè)性試驗通過在白楊河電廠和燕山石化220t/h鍋爐上試驗脫硫

13、率已超過41%。1.3.2 添加劑的生產(chǎn)具有一定規(guī)模水煤漿添加劑直接關系著水煤漿產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。多年來科技人員本著添加劑性能價格比最優(yōu)的原則開發(fā)出了多種系列的添加劑產(chǎn)品,如萘系列、焦油系列、腐植酸類系列,木質(zhì)素系列等,并相繼建成了具有一定規(guī)模的添加劑生產(chǎn)線,如南京大學建成了10萬t/a能力的NDF系列生產(chǎn)線,淮南礦業(yè)集團合成材料廠建成了5000t/a級萘系列生產(chǎn)線,此外,上海昆山、淮南工業(yè)學院、吉林東信再生資源有限公司等也都建起了添加劑生產(chǎn)線。這多種類型的添加劑,根據(jù)不同煤種成漿性能,一般都能起著促進煤水親合、煤粉分散,提高煤漿穩(wěn)定性和流動性的作用。國產(chǎn)添加劑的性能和價格,完全能滿足水煤漿生

14、產(chǎn)的需求。1.3.3 燃燒技術達到國際先進水平 水煤漿燃燒技術應用比較廣泛。近些年來,從杭州鍋爐廠等鍋爐廠家1t/h、2t/h小型水煤漿專用鍋爐開發(fā)試用到230t/h大型燃油鍋爐改造及20t/h、35t/h、220t/h水煤漿專用鍋爐投入穩(wěn)定運行,以及軋鋼加熱爐,退火爐、陶瓷干燥噴霧塔等多種類型爐窯的成功燃用;煤礦10多家1035t/h鏈條爐、流化床鍋爐煤泥漿燃燒應用等等,說明了中國水煤漿燃燒技術(包括改爐技術)得到了廣泛應用,其中,以浙江大學等單位開發(fā)的0.55t/h水煤漿噴嘴,旋流、直流型燃燒器,120t/h煤漿過濾器等都已達到國際先進水平。1.4 溶劑萃取法制取低硫無灰精煤技術利用研制的

15、高效萃取層析分離裝置,用TCE溶劑從煤中萃取出有機硫,再用C-N混合溶劑脫除無機硫無機礦物質(zhì)，從而得低硫無灰精煤，可進而制取水煤漿、油煤漿等高級燃料，并可制取炭纖維?，F(xiàn)已研制出小批量試驗裝置（1/次。1.5 高壓勻槳超細粉碎技術該項技是利用高壓勻漿法對煤進行超細粉碎,得到可作為高級水煤漿的原料及炭黑代用品?，F(xiàn)已研制出高壓勻漿超細粉碎裝置，并已在徐州建廠生產(chǎn)出合格的非金屬礦物超細粉產(chǎn)品。2 煤高效清潔燃燒技術2.1 循環(huán)流化床燃燒（CFBC）技術 CFBC(Circulating Fluidized Bed Combustion)是指小顆粒的煤與空氣在爐膛內(nèi)處于流態(tài)化的沸騰狀態(tài)下，即高速富氧氣流

16、與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。流化床燃燒方式的特點是：清潔燃燒，脫硫率可達80%95%，NO排放可減少50%;燃料適應性強，特別適合中、低硫煤；燃燒效率高，可達95%99%；負荷適應性好，負荷調(diào)節(jié)范圍30%100%.2.2 增壓流化床（PFBC）燃燒技術 PFBC是增壓流化床燃燒技術（Pressurized Fluidized Bed Combustion）的英文縮寫。 其重要特點是燃燒與脫硫效率高： 在壓力為1016個大氣壓的燃燒室中，空氣和加入的煤進行激烈的燃燒反應，床溫控制在850900范圍內(nèi)，燃燒生成的SO2與加入流化床內(nèi)的石灰石（或白云石）反應生成CaSO4達到脫硫效果

17、，該反應過程能除去煙氣中90%以上的SO2。由于床內(nèi)燃燒溫度較低，只有燃料中的氮轉(zhuǎn)化成NO，空氣中的氮很少轉(zhuǎn)化生成NO。因此，NO的排放無需再增加特殊設備，PFBCCC電站的污染排放物即可大幅度減少。在流化床中，由于煤的濃度很低，每一個顆粒燃料都能被熾熱的惰性物料所包圍，并且和助燃劑（空氣）接觸條件良好。因此，在常規(guī)爐中不易穩(wěn)定燃燒的劣質(zhì)煤，在流化床中亦能穩(wěn)定燃燒。2.3 煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術 IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。是將煤氣化技術和高效的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)和發(fā)電相結(jié)合的先進動力系統(tǒng)。目前，在

18、以工業(yè)化的IGCC電廠中，其中最受關注的是：美國的Wabash River(1995)美國的Free Town(1995) 美國的Tampa(1996) 美國的Pinon pine電站(1996) 荷蘭的Buggenum電站（1994） 西班牙的Puertollano電站（1998）等2.4 超臨界與超超臨界發(fā)電技術 超臨界發(fā)電技術（Supercritical power generation. SPG）；超超臨界發(fā)電技術（Ultra supercritical power generation. USPG）；鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，燃煤發(fā)電是通過產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽來推動汽輪機發(fā)電的： 在347

19、.15攝氏度、22.115兆帕壓力下，水蒸汽的密度會增大到與液態(tài)水一樣，這個條件叫水的臨界參數(shù)，比這還高的參數(shù)叫做超臨界參數(shù)； 溫度和氣壓升高到600攝氏度、2531兆帕這樣的區(qū)間，就進入了超超臨界的“境界”。 超超臨界發(fā)電技術從熱力學的角度上講其本質(zhì)還是超臨界技術，只是將蒸汽壓力在26MPa以上的機組均劃分為超超臨界機組。3 低NO燃燒技術3.1 空氣分級燃燒空氣分級燃燒的基本原理是:將燃料的燃燒過程分階段來完成。在第一階段,將從主燃燒器供入爐膛的空氣量減少到總?cè)紵諝?0%75%(相當于理論空氣量的80%左右),使燃料先在缺氧的燃燒條件下燃燒。此時,第一級燃燒區(qū)內(nèi)過量空氣系數(shù)1的條件下完成

20、全部燃燒過程。 空氣分級燃燒是一種簡單有效的低NO燃燒技術,采用空氣分級燃燒,大型電站鍋爐可以降低40%50%的排放量。3.2 低過量空氣燃燒在1條件下燃燒生成NO,送入一級區(qū)的燃料稱為一級燃料;其余15%20%則在主燃燒器上部送入二級燃燒區(qū),在1條件下形成還原性氣氛,使NO還原二級燃燒區(qū)又稱再燃區(qū)。 燃料分級燃燒需要在二級燃料燃燒區(qū)上方布置“火上風”,形成三級燃燒,保證燃料完全燃燒。在一般情況下,采用燃料分級燃燒可以降低NO排放50%以上。低過量空氣燃燒是在接近理論空氣量的條件下進行的。一般來說,采用低過量空氣燃燒可以降低NO排放15%20%。但如果爐內(nèi)氧濃度過低,低于3%以下會造成CO濃度

21、的急劇增加,從而大大增加化學未完全燃燒熱損失。同時,也會引起飛灰含碳量的增加,導致機械未完全燃燒損失增加,燃燒效率低。此外,低氧濃度會使得爐膛內(nèi)某些地區(qū)成為還原性氣氛,從而會降低灰熔點引起爐膛結(jié)渣與腐蝕。因此該方法有一定的局限性。3.3 燃料分級燃燒燃料分級燃燒是將已生成的NO在遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物H2、C、CnHm時,以發(fā)生NO的還原反應。利用這一原理,將80%85%燃料送入一級燃燒區(qū),在過量空氣情況下燃燒。3.4 煙氣再循環(huán)把空氣預熱器前的一部分煙氣與燃燒用的空氣混合,通過燃燒器送入爐內(nèi),由于溫度較低的惰性煙氣進入爐內(nèi),達到了同時降低爐內(nèi)溫度水平和氧氣濃度的目的。經(jīng)驗表明,當煙氣

22、再循環(huán)率為15%20%時,煤粉鍋爐的NO可以降低25%左右。這一方法比較適合大型鍋爐機組。4 煤炭燃燒后的除塵技術燃煤電廠的鍋爐煙氣除塵以電除塵為主，電除塵技術水平不斷提高，袋式除塵器得到應用并不斷完善。工業(yè)鍋爐是主要的大氣污染源，其除塵原理是利用各種不同的作用力如重力、離心力、慣性力、擴散附著力、靜電力等令煙塵從煙氣中分離出來，具體分為機械力除塵器、濕式除塵器、過慮式除塵器、電除塵器四大類。5 煤炭廢棄物加工利用技術 主要包括褐煤改性制焦炭及褐煤成型，利用粉煤灰制取高水充填材料，用于礦山支護、巷旁及壁后充填，以及利用爐渣煅燒水泥熟料技術，以上成果均已通過技術鑒定。此外，還有用于煤泥水凈化的絮凝劑等。6 結(jié)束語以上成果,有較好的工業(yè)應用前景,在煤炭企業(yè)由傳統(tǒng)的勞動密集型產(chǎn)業(yè)向技術密集型企業(yè)轉(zhuǎn)化，發(fā)展煤炭第三產(chǎn)業(yè)，使煤炭產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為高附加值的新型能源，以及搞好環(huán)境保護、實現(xiàn)安全生產(chǎn)等方面都有著重要的意義，是煤炭科技的發(fā)展方向，隨著這些技術的成熟化及廣泛應用,將會轉(zhuǎn)換成巨大的生產(chǎn)力和良好的經(jīng)濟效益。但是,以上技術中有的目前尚停留在實驗室的前期研究階段，需進行小試或中試后才能轉(zhuǎn)入商品化的規(guī)模生產(chǎn)階段。有的成果還需要繼續(xù)深入地進行研究,使之進一步完善,以達到更理想的技術指標。一些成熟的技