1、1,煤炭利用與潔凈煤技術(shù),2011年3月31日,2,第1章 煤炭利用與環(huán)境問題,1.1 世界煤炭資源及其地位 1.2 中國煤炭資源及其地位 1.3 煤炭燃燒排放引起的環(huán)境問題 1.4 潔凈煤技術(shù),3,1.1世界煤炭資源及其地位,2004年（引自IPCC報告）,4,1.2 中國煤炭資源及其地位,1.2.1 中國能源的基本消費(fèi)狀況 1.2.2 中國煤炭的資源狀況 1.2.3 中國煤炭目前消費(fèi)狀況 1.2.4 中國煤炭需求與生產(chǎn)預(yù)測,5,1.2.1 中國能源的基本消費(fèi)狀況,6,2008年中國能流圖,7,1.2.2 中國煤炭的資源狀況,中國煤炭資源儲量多，分布廣，煤質(zhì)較好，品種較全。 根據(jù)第三次全國煤

2、田預(yù)測資料，除臺灣省外，我國垂深2000米以淺的煤炭資源總量為55697.49億噸，其中探明保有資源量10176.45億噸，預(yù)測資源量45521.04億噸。在探明保有資源量中，生產(chǎn)、在建井占用資源量1916.04億噸，尚未利用資源量8260.41億噸。 在探明儲量中，煉焦用煤占36%，化工用無煙煤17%，動力煤占5%，石煤占2%。,8,中國煤炭資源分布特征和供求關(guān)系，具有明顯的分帶性和分區(qū)性； 客觀地質(zhì)條件形成的這種不均衡分布格局，決定了中國北煤南運(yùn)、西煤東調(diào)的長期發(fā)展態(tài)勢。,9,煤炭分類 中國煤分類和各主要工業(yè)國的煤炭分類均屬于實(shí)用分類，即是按煤的工藝性質(zhì)和用途分類 根據(jù)煤的煤化度，將我國所

3、有的煤分為褐煤、煙煤和無煙煤三大煤類，然后又根據(jù)煤化度和工業(yè)利用的特點(diǎn)，進(jìn)一步分類,10,煤化作用： 泥炭轉(zhuǎn)變?yōu)楹置?、煙煤、無煙煤、超無煙煤，或腐泥轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗪置?、腐泥煙煤、腐泥無煙煤和腐泥超無煙煤的過程。 煤化度，即煤化作用的程度,11,煉焦用煤： 需用洗選的精煤，其煤種既可用結(jié)焦性較好的煤種 如氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤等 化工用無煙煤： 煤化程度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分較少，發(fā)熱量很高，可達(dá)2500032500kJ/kg，揮發(fā)分釋出溫度較高，其焦炭沒有黏著性，著火和燃盡均比較困難 動力煤： 適用于鍋爐燃燒，產(chǎn)生熱力的煤 主要有褐煤、長焰煤、不粘結(jié)煤、貧煤、氣煤以及少量的無煙煤 石

4、煤： 一種含碳少、發(fā)熱值低的劣質(zhì)無煙煤，又是一種低品位多金屬共生礦。,12,1.2.3 中國煤炭目前消費(fèi)狀況,13,1.2.4 中國煤炭需求與生產(chǎn)預(yù)測,EIA的預(yù)測結(jié)果如左圖所示；根據(jù)世界能源展望2007年三種情景，即參考情景、替代政策情景和高增長情景預(yù)測，2015年和2030年中國的能源需求如右圖所示 2010年，中國煤炭工業(yè)發(fā)展研究中心主任賀佑國表示，未來幾年，煤炭絕對增長量將大幅度增加，到2015 年煤炭需求將達(dá)38 億噸。,14,1.3 煤炭利用引起的生態(tài)環(huán)境問題,15,煤的組成和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,煤的組成：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳； 碳、氫、氧、氮、硫等元素。 煤的結(jié)構(gòu)： 物理結(jié)構(gòu)：煤

5、的顯微組分、孔結(jié)構(gòu)及煤中有機(jī)物分 子間和分子內(nèi)的非共價鍵作用力。 化學(xué)結(jié)構(gòu)：有機(jī)物各組分的分子結(jié)構(gòu)及其相互間的共價鍵結(jié)構(gòu)。,16,煤炭使用造成嚴(yán)重的大氣污染問題,中國以煤為基礎(chǔ)的能源結(jié)構(gòu)引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。 2007年中國二氧化硫排放量為2468.1萬噸，氮氧化物排放約2000萬噸，二氧化碳排放居世界第2位，燃煤貢獻(xiàn)分別為80%、70%和80%左右。,17,電力行業(yè)的煤炭消費(fèi)占煤炭總消費(fèi)量的52.6%。 電力行業(yè)是二氧化硫、氮氧化物和工業(yè)煙塵排放的最大行業(yè)。 2007年，二氧化硫和氮氧化物排放量分別占工業(yè)二氧化硫和氮氧化物排放量的58.2%和64.3%，占據(jù)主導(dǎo)地位，是二氧化硫、氮氧化物

6、的排放大戶。,18,酸雨仍以煤煙型污染為主，電力行業(yè)對酸雨污染影響較大。 中國目前硫酸根與硝酸根（SO42-/NO3-）的比值仍處在5-3之間，表明煤煙來源的SO42-仍占有絕對優(yōu)勢。說明中國的酸雨還是以煤煙型污染為主。形成的主要原因是燃煤產(chǎn)生的二氧化硫排放。,19,落后的利用技術(shù)使煤成為主要污染源,20,落后的利用技術(shù)使煤成為主要污染源,21,落后的利用技術(shù)使煤成為主要污染源,2010年，在監(jiān)測的330個城市中，有273個城市空氣質(zhì)量達(dá)到二級以上（含二級）標(biāo)準(zhǔn)，占監(jiān)測城市數(shù)的82.7%；有53個城市為三級，占16.1%；有4個城市為劣三級，占1.2%。 國外專家的研究結(jié)果表明，大氣污染造成的

7、經(jīng)濟(jì)損失占GPD的3%7%；如不能得到有效控制，到2020年，僅燃煤污染導(dǎo)致的疾病需付出的經(jīng)濟(jì)代價將達(dá)3900億美元,22,小結(jié),一方面是能源的主要提供者，一方面是大氣污染的主要污染源，煤炭對中國而言，無疑是兩難選擇 能源資源稟賦特點(diǎn)和中國現(xiàn)狀決定，潔凈煤利用是兩難選擇中的必然,23,提高煤利用效率可顯著減少碳排放,中國煤產(chǎn)業(yè)鏈效率提高5%對CO2減排的貢獻(xiàn)可達(dá)40.3%（ NICE，2011 ）,24,政策導(dǎo)向,加快發(fā)展高碳能源低碳化利用和低碳產(chǎn)業(yè) 全國人民代表大會常務(wù)委員會關(guān)于積極應(yīng)對氣候變化的決議，2009.8.27 大力發(fā)展低碳技術(shù)；努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系和消費(fèi)模式 溫家寶

8、,政府工作報告，2010.3.5 加強(qiáng)煤的清潔高效綜合利用、煤轉(zhuǎn)天然氣、煤制重要化學(xué)品技術(shù)研發(fā) 胡錦濤，在兩院院士大會上的講話，2010.6.7 推進(jìn)傳統(tǒng)能源清潔高效利用 中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議，2010.10.28 積極推進(jìn)煤炭清潔利用(節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)) 國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)的決定，國發(fā)【2010】32號,25,1.4 潔凈煤技術(shù),潔凈煤（Clean Coal）是20世紀(jì)80年代初，美國和加拿大關(guān)于解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯.劉易斯和威廉姆.戴維斯提出的。,26,1.4 潔凈煤技術(shù),潔凈煤技術(shù)是指煤炭開發(fā)和利用過程中，旨在減少污染和提

9、高效率的煤炭開采、加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等一系列新技術(shù)的總稱，是使煤炭作為一種能源應(yīng)達(dá)到最大潛能的利用而釋放的污染物控制在最低水平，實(shí)現(xiàn)煤的高效、潔凈利用的目的技術(shù)。,27,中國潔凈煤技術(shù)基本框架,煤 炭 加 工 技 術(shù),煤 炭 轉(zhuǎn) 化 技 術(shù),煤 高 效 清 潔 燃 燒 技 術(shù),污 染 控 制 與 廢 棄 物 處 理,28,煤炭加工技術(shù),在煤炭利用之前，對可能排放的所有污染物進(jìn)行有效控制,29,污染控制與廢棄物處理,污 控 制 與 廢 棄 物 處 理,煙氣凈化技術(shù)（FGD）,煤層氣（CBM）開發(fā)利用技術(shù),粉煤灰綜合利用技術(shù),煤矸石及煤泥水利用與處理技術(shù),在煤炭利用后，對副產(chǎn)物及污染物進(jìn)行

10、有效處理和凈化,30,中國潔凈煤技術(shù)基本框架,煤 炭 加 工 技 術(shù),煤 炭 轉(zhuǎn) 化 技 術(shù),煤 高 效 清 潔 燃 燒 技 術(shù),污 染 控 制 與 廢 棄 物 處 理,31,中國潔凈煤技術(shù)基本框架,煤 炭 加 工 技 術(shù),煤 炭 轉(zhuǎn) 化 技 術(shù),煤 高 效 清 潔 燃 燒 技 術(shù),污 染 控 制 與 廢 棄 物 處 理,煤化工,煤發(fā)電,32,中國煤炭利用可以分為煤炭發(fā)電、工業(yè)鍋爐和窯爐燃煤、煤化工三種類型。 2007年，煤炭利用的比例是：發(fā)電50.5%，工業(yè)鍋（窯）爐燃燒30%，煤化工18%，其它不足2%。,33,思考題,中國煤炭的分布特點(diǎn)？ 煤炭利用過程中的污染物有哪些？ 潔凈煤技術(shù)的含義

11、？ 中國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的意義？ 中國煤炭的主要利用類型？,34,第二章 煤化工,35,煤化工,煤化工是以煤為原料，經(jīng)過化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體，液體，固體燃料以及其他化學(xué)品的工業(yè)過程。 煤化工包括煤的一次化學(xué)加工、二次化學(xué)加工和深度化學(xué)加工。 煤的焦化、氣化、液化，煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等，都屬于煤化工的范圍。,36,煤化工分傳統(tǒng)和新型兩種 傳統(tǒng)的涉及煤焦化、煤電石、煤合成氨（化肥）等領(lǐng)域 新型煤化工通常指即以煤熱解、氣化為基礎(chǔ)，以一碳化學(xué)為主線，以單元過程優(yōu)化集成為途徑，生產(chǎn)各種替代燃料和化工產(chǎn)品，如合成油、天然氣、甲醇、二甲醚、烯烴、精細(xì)化學(xué)品等。,37,傳統(tǒng) 煤化工,新型

12、煤化工,潔凈煤技術(shù),38,潔凈煤領(lǐng)域的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù),煤 炭 轉(zhuǎn) 化 技 術(shù),煤 炭 液 化 技 術(shù),煤 炭 氣 化 技 術(shù),其他傳統(tǒng)煤化工技術(shù)改進(jìn),煤 基 炭 材 料,39,煤基炭材料,以煤為原料生產(chǎn)炭材料的技術(shù)路線： 活性炭、炭塊、電極炭等傳統(tǒng)炭材料； 富勒烯、碳納米管、碳分子篩等新型炭材料； 以及用于催化劑的分子篩和航天工業(yè)需求的碳纖維、碳合金等多種新型炭材料 參考書目： 中國潔凈煤技術(shù)叢書-煤基炭材料,40,潔凈煤領(lǐng)域的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù),煤 炭 轉(zhuǎn) 化 技 術(shù),煤 炭 液 化 技 術(shù),煤 炭 氣 化 技 術(shù),其他傳統(tǒng)煤化工技術(shù)改進(jìn),煤 基 炭 材 料,41,煤炭液化技術(shù),煤的直接液化是指將煤

13、（尤其是煙煤）磨碎成細(xì)粉后，和溶劑油制成煤漿，然后在高溫、高壓和催化劑存在的條件下，通過加氫裂化使煤中復(fù)雜的有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)分子，直接轉(zhuǎn)化為清潔的液體燃料和其他化工產(chǎn)品，又稱為加氫液化。,42,煤炭液化原理,煤和石油在結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)上有很大差異： 石油的H/C比高于煤，原油為1.76而煤只有0.30.7，而煤氧含量顯著高于石油，煤含氧221，而石油含氧極少； 石油的主體是低分子化合物，而煤的主體是高分子聚合物； 煤中有較多的礦物質(zhì)。因此要把煤轉(zhuǎn)化為油，需加氫，裂解和脫灰。 關(guān)鍵步驟：熱解+加氫+分離,43,煤直接液化工藝過程,煤直接液化典型的工藝過程主要包括煤的破碎與干燥、煤漿制備、催化劑制備、

14、氫制取、加氫液化、固液分離、液體產(chǎn)品分餾和精制，液化大規(guī)模制備氫氣通常采用煤氣化或者天然氣轉(zhuǎn)化。,44,煤直接液化工藝過程,45,煤直接液化分類,46,煤直接液化技術(shù)進(jìn)展,47,神華煤制油示范工程,48,煤炭氣化工藝,煤氣化泛指各種煤（焦）與載氧的氣化劑（O2、H2O、CO2）之間的一種不完全反應(yīng)，最終生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等組成的煤氣。,49,煤氣化分類,煤炭氣化過程可通過各種不同的氣化爐實(shí)現(xiàn),50,煤氣化典型工藝,現(xiàn)已工業(yè)化的先進(jìn)技術(shù)包括 殼牌（Shell）的煤氣化過程（SCGP） 德士古（Texaco）的煤氣化過程（TCGP） 德國未來能源公司的粉煤氣化（

15、GSP） 魯奇（Lurgi）固定床加壓氣化,51,煤氣化原理,主要的化學(xué)反應(yīng)過程涉及到碳、二氧化碳、一氧化碳、氫氣、水（蒸汽）以及甲烷 總反應(yīng)： 煤的H/C比只有0.30.7,合成氣中的氫含量 不能滿足后續(xù)反應(yīng)需求,52,提問,如何得到氫氣？ 哪些物質(zhì)含有氫？,水（H2O),53,電解水,借助直流電的作用，將水分解產(chǎn)生氫氣和氧氣 該方法雖然產(chǎn)品純度大，可直接生產(chǎn)99.7%以上純度的氫氣，但是能耗高，生產(chǎn)成本較高,54,核能制氫,一種有前景的大規(guī)模制氫方法 利用其產(chǎn)生的高溫工藝熱通過核熱輔助的蒸汽重整、熱化學(xué)循環(huán)、高溫蒸汽電解等技術(shù)制氫 福島第1核能發(fā)電站號機(jī)組和3號機(jī)組發(fā)生的爆炸都是氫氣爆炸,

16、55,水煤氣變換,水煤氣變換反應(yīng)（Water gas shift，WGS）是一個有機(jī)反應(yīng) 水和一氧化碳在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化碳。 水煤氣變換反應(yīng)在工業(yè)中的應(yīng)用價值在于提高產(chǎn)品中氫氣的含量。在生產(chǎn)合成氨、甲醇、二甲醚、油等產(chǎn)品時，都需要應(yīng)用這個反應(yīng)來調(diào)節(jié)合成氣的碳?xì)浔仁怪仙a(chǎn)需求。,56,煤氣化工藝流程,57,煤氣化后續(xù)工藝及產(chǎn)品,甲醇 ：縮寫MeOH，分子式CH4O 二甲醚：縮寫DME，分子式(CH3)2O FT合成油：汽油、煤油、柴油 天然氣：分子式CH4 ,58,甲醇合成,英國ICI公司和德國Lurgi公司占據(jù)了國外市場70%的占有率，并且標(biāo)志著當(dāng)前國外甲醇合成工藝的技術(shù)水平

17、,59,甲醇的用途,一種重要的有機(jī)化工原料。其下游產(chǎn)品是制造各種染料、藥品、香料等的原料； 一種重要的有機(jī)溶劑； 一種優(yōu)良的替代燃料，在汽油中可直接添加3-5%的甲醇?！案弑壤状计汀睂Πl(fā)動機(jī)沒有新增要求，且空氣污染大大降低； ,60,二甲醚合成,一步法生產(chǎn)工藝 兩步法生產(chǎn)工藝 一步法工藝是目前研究的主流方向,61,二甲醚合成,一步法工藝主要有兩種反應(yīng)器： 氣相固定床 漿態(tài)床 由于漿態(tài)床反應(yīng)器設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單等原因，其得到較多的關(guān)注。 目前主流反應(yīng)器包括美國空氣化學(xué)品公司、日本鋼管公司（NKK）、清華大學(xué)、山西煤化所等工藝技術(shù)路線。,62,二甲醚的用途,二甲醚是一種新興的基本化工原料 替代液化石

18、油氣 2007年8月，建設(shè)部頒布了城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌研袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定了二甲醚替代LPG的合法身份，意味著二甲醚可以正式進(jìn)入城鎮(zhèn)作為民用燃?xì)馐褂?替代柴油 使用二甲醚替代柴油作車用燃料，尾氣無需處理，氮氧化物及黑煙微粒排放能滿足超低排放尾氣的要求。另外，使用二甲醚燃料還可以降低發(fā)動機(jī)噪音。,63,FT 合成,第一個FT（Fischer-Tropsch ）合成技術(shù)在德國誕生。在鐵或者鈷催化劑作用下，一氧化碳和氫氣的混和氣反應(yīng)生成一系列不同鏈長的碳?xì)浠衔?已工業(yè)化的技術(shù)主要是Shell的SMDS工藝和Sasol的SSPD工藝,64,FT 合成,FT合成產(chǎn)品涵蓋了C1到C100的所有碳?xì)浠衔?粗產(chǎn)品混

19、有大量石臘（長碳鏈）需要加氫裂解才能得到汽油、煤油、柴油（短碳鏈） 加氫裂解：加氫裂解（裂化）實(shí)質(zhì)上是加氫和催化裂化過程的有機(jī)結(jié)合，能夠使重質(zhì)油品通過催化裂化反應(yīng)生成汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品,65,煤基液體燃料,煤基液體燃料（Coal to liquid，CTL） 一類是以煤為原料生產(chǎn)燃料油，包括煤直接液化制油和間接液化制油；一般情況下，在國內(nèi)這種技術(shù)路線也被稱為煤制油； 另一類是以煤為原料生產(chǎn)石油替代燃料，現(xiàn)階段的主要形式是煤制甲醇和二甲醚 發(fā)展煤基燃料是補(bǔ)充石油基燃料缺口的最好途徑,66,國家石油戰(zhàn)略安全,近年來中國石油的進(jìn)出口量,石油對外依存度 逐年增高,67,天然氣供需現(xiàn)狀,中國是個

20、富煤缺油少氣的國家，天然氣資源人均占有率不到世界平均水平的10%。 中國雖然還不是一個天然氣消費(fèi)大國，但隨著城市化進(jìn)程的加快，天然氣消費(fèi)也進(jìn)入了一個快速增長期，天然氣消費(fèi)近5 年的平均增速達(dá)到了17.6%。 海關(guān)總署預(yù)測，2010年中國的天然氣缺口可達(dá)到300 億立方米。 據(jù)國家發(fā)改委能源研究所預(yù)測，到2020 年中國天然氣的消費(fèi)量將達(dá)到2500 億立方米。即使中國的天然氣產(chǎn)能高速增長，2020 年的產(chǎn)量預(yù)計達(dá)到1700 億立方米，但國內(nèi)的產(chǎn)能缺口仍將在400 億立方米到800 億立方米之間。,68,小結(jié),一方面，是對天然氣資源需求的自已增加；一方面是天然氣資源的匱乏； 煤制天然氣技術(shù)路線成為

21、解決解決我國天然氣供求矛盾的有效途徑之一,69,煤制天然氣,是煤基氣態(tài)能源產(chǎn)業(yè)的重要組成部分 也稱之為煤制甲烷 煤制甲烷工藝分為兩種： 間接甲烷化：煤氣化+合成氣甲烷化 直接甲烷化：煤直接制產(chǎn)品富甲烷氣的工藝,70,煤制天然氣,煤間接甲烷化技術(shù)在國內(nèi)外已成功應(yīng)用，但以煤為原料一步法生產(chǎn)甲烷的技術(shù)雖在國外已有報道，但在國內(nèi)仍處于起步階段。 目前較為成熟的技術(shù)包括美國巨點(diǎn)能源公司開發(fā)的一步法煤制天然氣技術(shù)，又稱“藍(lán)氣技術(shù)”；丹麥托普索公司推出的TREMP 技術(shù)；中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的M3482A 型常壓耐高溫煤氣直接甲烷化工藝等 美國大平原廠是目前世界上唯一的規(guī)?；褐萍淄楣S 200

22、8 年11 月, 新奧集團(tuán)煤基甲烷項(xiàng)目投料的試車成功表明煤基甲烷化的可行性,71,煤氣化領(lǐng)域的其他新進(jìn)展,共氣化技術(shù),72,煤氣化領(lǐng)域的其他新進(jìn)展,共氣化技術(shù)示例：,73,煤氣化領(lǐng)域的新進(jìn)展,2.多聯(lián)產(chǎn)技術(shù) 定義1：以煤氣化技術(shù)為“龍頭”的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，通過優(yōu)化組合集成在一起，以獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品和多種潔凈的二次能源（氣體燃料、液體燃料、電等） 定義2：是指從單一設(shè)備中產(chǎn)生的合成氣來聯(lián)產(chǎn)多種化工產(chǎn)品、液體燃料（甲醇、FT燃料、二甲醚和城市煤氣等）、氫氣以及用于工藝過程的熱和電。 定義3：從單一煤氣化裝置中產(chǎn)生的合成氣來進(jìn)行跨行業(yè)、跨部門的聯(lián)合生產(chǎn)，以得到多種具有高附加值的化工產(chǎn)品（

23、如甲醇、二甲醚等）、液體和氣體燃料（如FT燃料、城市煤氣、人工天然氣等）、其他工業(yè)氣體（如CO2、H2、CO等），以及充分利用工藝過程的熱并進(jìn)行發(fā)電的能源系統(tǒng),74,煤氣化領(lǐng)域的新進(jìn)展,2.多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)路線,75,煤氣化領(lǐng)域的新進(jìn)展,2.多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的特點(diǎn) 通過技術(shù)路線組合優(yōu)化，不僅可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，而且能夠通過公共設(shè)施等合并降低工程建設(shè)的比投資，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的盡可能優(yōu)化 有利于污染物的集中、綜合治理，降低環(huán)保費(fèi)用 系統(tǒng)通過技術(shù)路線組合，可以有效提高系統(tǒng)整體的能源利用效率,76,煤氣化領(lǐng)域的新進(jìn)展,2.多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)案例 潞安煤基合成油多聯(lián)產(chǎn),77,思考題,新型煤化工主要包含哪些典型技術(shù)？

24、煤基石油替代燃料及其技術(shù)有哪些？ 煤基天然氣替代技術(shù)主要有哪些？ 共氣化的含義是什么？ 多聯(lián)產(chǎn)的含義是什么？,78,第三章 煤高效清潔燃燒技術(shù),79,發(fā)展煤高效清潔燃燒技術(shù)的重要性,中國70-80% 的發(fā)電能力由燃煤機(jī)組提供 即使到2020 年，通過調(diào)整結(jié)構(gòu)，我國煤電的比重仍會在60% 以上 中國電力生產(chǎn)過度依賴煤電的趨勢將長期存在 中國排放二氧化硫的90、氮氧化物的70來自燃煤，而其中的50左右來自火電,80,煤高效清潔燃燒技術(shù),81,循環(huán)流化床燃燒（CFBC）技術(shù),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

25、沸騰狀態(tài)下，即高速富氧氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術(shù)。 流化床燃燒方式的特點(diǎn)是: 清潔燃燒，脫硫率可達(dá)80%95% ，NOx 排放可減少50%； 燃料適應(yīng)性強(qiáng)，特別適合中、低硫煤； 燃燒效率高，可達(dá)95%99%； 負(fù)荷適應(yīng)性好，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30%100%。,82,增壓流化床（PFBC）燃燒技術(shù),PFBC 是增壓流化床燃燒技術(shù)( Pressurized Fluidized Bed Combustion)的英文縮寫 其重要特點(diǎn)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(jìn)行激烈的燃燒反應(yīng)，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

26、灰石( 或白云石) 反應(yīng)生成CaSO4，達(dá)到脫硫效果。該反應(yīng)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NOx，空氣中的氮很少轉(zhuǎn)化生成NOx。因此, NOx 的排放無需再增加特殊設(shè)備，PFBC- CC 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)定燃料的劣質(zhì)煤，在流化床中亦能穩(wěn)定燃燒。,83,煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）技術(shù),IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng) 是將

27、煤氣化技術(shù)和高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)相發(fā)電相結(jié)合的先進(jìn)動力系統(tǒng)。,84,IGCC系統(tǒng)示意圖,85,目前，在以工業(yè)化的IGCC電廠中，其中最受關(guān)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,86,超臨界與超超臨界發(fā)電技術(shù),超臨界發(fā)電技術(shù)(Supercritical power generation，SPG) 超超臨界發(fā)電技術(shù)(Ultra supercritical power generat

28、ion，USPG) 鍋爐內(nèi)的工質(zhì)都是水，燃煤發(fā)電是通過產(chǎn)生高溫高壓的水蒸氣來推動汽輪機(jī)發(fā)電的 在347.15攝氏度、22.115兆帕壓力下，水蒸氣的密度會增大到與液態(tài)水一樣，這個條件叫做水的臨界參數(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(jìn)入了超超臨界的“境界”。 超超臨界發(fā)電技術(shù)從熱力學(xué)的角度上講其本質(zhì)還是超臨界技術(shù)，只是將蒸汽壓力在26MPa以上的機(jī)組均劃分為超超臨界機(jī)組 。,87,思考題,煤高效清潔燃燒技術(shù)主要有哪些？ IGCC指什么？ IGCC的主要組成部分有哪些？,88,第四章 相關(guān)法規(guī)政策,89,國家中長期大氣污染物控制目標(biāo),煤炭加

29、工和利用過程是中國大氣污染物排放的最主要來源，減少煤炭消費(fèi)量是控制大氣污染的根本途徑，也是以較低成本實(shí)現(xiàn)多種污染物綜合控制的最有效途徑。 從中遠(yuǎn)期來看，當(dāng)二氧化硫和氮氧化物等污染物治理技術(shù)發(fā)展到一定水平，酸雨和城市空氣污染問題基本解決以后，溫室氣體排放控制將成為煤炭消費(fèi)的主要制約因素。,90,（1）二氧化硫控制目標(biāo)。 中國2007年的二氧化硫排放總量為2468萬噸，根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要對二氧化硫排放總量削減10%的要求，2010年全國的二氧化硫總量控制目標(biāo)為2295萬噸。 2015、2020和2030年的二氧化硫排放總量控制目標(biāo)分別為1900萬噸、1700萬噸和1400萬

30、噸。 此時尚未滿足基于城市環(huán)境質(zhì)量的二氧化硫容量總量要求，將在2030年以后通過繼續(xù)加強(qiáng)污染控制來實(shí)現(xiàn)。 （2）氮氧化物控制目標(biāo)。 預(yù)計2010年氮氧化物排放量將達(dá)到2300萬噸。 2015、2020和2030年的氮氧化物排放總量控制目標(biāo)分別為2100萬噸、1900萬噸和1500萬噸。 （3）二氧化碳控制目標(biāo)： 到2020年，全國單位GDP二氧化碳排放比2005年降低40-45%。,91,中國潔凈煤技術(shù)發(fā)展相關(guān)法規(guī)政策,沒有直接針對潔凈煤的法律法規(guī) 關(guān)鍵詞： 煤炭工業(yè) 煤制油 燃煤發(fā)電 煤層氣利用 二氧化硫控制 ,92,法律法規(guī),煤炭法： 明確國家發(fā)展和推廣潔凈煤技術(shù)、 國家鼓勵煤礦企業(yè)發(fā)展煤炭洗選加工，綜合