所屬欄目:礦業論文 發布日期:2011-01-28 15:22 熱度:
摘要:潔凈煤技術的重要性已受到政府和社會的廣泛關注,本文主要對潔凈煤技術進行分析。將我國的能源現狀、潔凈煤技術的特點結合我國的發展現狀和存在的問題等,全面系統的介紹了我國潔凈煤技術,論述了潔凈煤技術產生的社會經濟效益,并指出潔凈煤技術是我國能源發展的必然選擇。
關鍵詞:能源消費現狀,潔凈煤技術,技術分類,發展現狀,經濟效益,問題
1我國的能源現狀
中國是世界能源生產和能源消費大國。由于我國煤炭資源極其豐富,我國也是世界上最大的煤炭生產國和消費國。煤炭生產量和消費量占世界總產量的1/3左右。已探明的煤炭儲量為10087億噸,僅次于美國和俄羅斯居于世界第三位。相比較而言,我國已探明的石油資源和天然氣資源則相對較乏。因此我國能源結構以煤炭為主,多年以來,煤炭在我國一次能源消費構成中一直占70%左右(表1)。同時我國的石油消費和進口增長迅速,而水電、核電、風能等可再生資源的資源優勢則沒有得到充分利用和體現。預計未來很長一段時間內,我國以煤炭為主的能源消費現狀是不會改變。目前我國對煤炭的利用方式主要是通過燃燒轉化成其它形式的能量來加以利用。據統計,我國每年直接燃燒的煤炭占其總產量的86%左右。火力發電的原煤消耗量占我國原煤產量約40%.且隨著我國國民經濟迅速發展與人民生活水平的提高,發電用煤的比例必將呈上升趨勢。同時由于我國動力煤煤質差,燃煤技術較發達國家相對落后,這使得我國對煤炭的綜合利用效率低下、環境污染等問題嚴重。因此,無論從眼前利益出發還是為子孫后代的幸福著想,大力治理并減少工業活動使煤炭高效利用,走經濟與環境協調發展的道路,是保證國民經濟可持續發展和環境的最主要的課題。
表1我國能源消費總量(萬噸標煤)構成(能源消費總量=100)
2潔凈煤技術概述
潔凈煤(CleanCoal)一詞是80年代初期美國和加拿大關于解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯•劉易斯(DrewLewis,美國)和威廉姆•戴維斯(WilliamDavis,加拿大)提出的。潔凈煤技術(CleanCoalTechnology,簡稱CCT)是指在煤炭開發和利用過程中,旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱,它使煤炭作為一種能源為達到最大潛能的利用,釋放的污染物控制在最低水平,實現煤的高效、潔凈利用的新型技術。主要包括潔凈生產技術、潔凈加工技術、高效潔凈轉化技術、高效潔凈燃燒與發電技術等。我國是燃煤大國,70%以上的能源依靠煤炭,研究、開發并利用潔凈煤技術使煤炭作為一種達到最大限度利用和最低污染物排放的能源具有十分重要的意義。潔凈煤技術具有以下特點:第一,潔凈煤技術以高硫煤為原料,采用多樣化工工藝,實現煤炭資源高效和清潔的利用。第二,潔凈煤技術涉及多學科、多技術,是一項多層次、多學科、綜合性很強的系統工程技術。第三,發展潔凈煤技術會促進生產力結構形態由勞動密集型、資源密集型向知識密集型和技術密集型轉變;由低效益高能耗型向高效益節能型轉變,這就必然促進社會發展模式發生轉變。第四,潔凈煤技術注重綜合效益,通過一系列的現代化工藝手段,實現環境友好和經濟的共同發展。我國煤炭開采和利用現狀決定了我國潔凈煤技術旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等。
3潔凈煤技術的分類
潔凈煤技術包括2個方面:一是直接燒煤潔凈技術,二是煤轉化為潔凈燃料技術。
3.1直接燒煤潔凈技術
這是在直接燒煤的情況下,需要采用的技術措施:
(1)燃燒前的凈化加工技術,主要是洗選、型煤加工和水煤漿技術。原煤洗選采用篩分、物理選煤、化學選煤和細菌脫硫方法,可以除去或減少灰分、矸石、硫等雜質;型煤加工是把散煤加工成型煤,由于成型時加入石灰固硫劑,可減少二氧化硫排放,減少煙塵,還可節約煤炭;水煤漿是選用優質低灰原煤制成,一定程度上可以代替石油。
(2)燃燒中的凈化燃燒技術,主要是流化床燃燒技術和先進燃燒器技術。流化床又叫沸騰床,由于燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量,煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量,爐渣可以綜合利用,能燒劣質煤,這些都是它的優點;先進燃燒器技術是指改進鍋爐、窯爐結構與燃燒技術,減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術。
(3)燃燒后的凈化處理技術,主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術。消煙除塵技術很多,靜電除塵器效率最高,可達99%以上,電廠一般都采用。脫硫有干法和濕法兩種,干法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應,生成干燥顆粒硫酸鈣,用集塵器收集;濕法是用石灰水淋洗煙塵,生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達90%。
3.2煤轉化為潔凈燃料技術
這是在非直接燒煤的情況下,將煤為潔凈燃料而加以利用的技術,主要有以下四種:
(1)煤炭氣化技術。有常壓氣化和加壓氣化兩種,它是在常壓或加壓條件下,保持一定溫度,通過氣化劑(空氣、氧氣和蒸汽)與煤炭反應生成煤氣,煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體。用空氣和蒸汽做氣化劑,煤氣熱值低;用氧氣做氣化劑,煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮,排去灰渣,因此,煤氣就是潔凈燃料了。中國煤氣化技術曾經歷了幾十年的研究開發,在固定床氣化、流化床氣化等方面有良好的基礎,有的成果已廣泛應用于工業生產。
(2)煤炭液化技術。煤炭液化是中國能源建設的戰略方向之一,科技發展和技術進步對該領域未來產業化發展有重要意義和促進作用,煤炭液化有間接液化和直接液化兩種。
間接液化是先將煤氣化,然后再把煤氣液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我國已有應用。直接液化是把煤直接轉化成液體燃料,比如直接加氫將煤轉化成液體燃料,或煤炭與渣油混合成油煤漿反應生成液體燃料,我國已開展研究。
(3)煤氣化聯合循環發電技術。先把煤制成煤氣,再用燃氣輪機發電,排出高溫廢氣燒鍋爐,再用蒸汽輪機發電,整個發電效率可達45%。此項技術我國正在開發研究中,并已小規模試生產。
(4)燃煤磁流體發電技術。當燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強磁場,就直接產生直流電,然后把直流電轉換成交流電。發電效率可過50%~60%。我國正在開發研究這種技術。
4潔凈煤技術發展現狀及存在的問題
經過幾十年的發展,通過引進、消化和自主開發,我國在潔凈煤技術的研究開發、示范及推廣應用三個方面上均取得了一定進展,對改變能源利用方式和保護環境作出了接觸貢獻。在潔凈煤技術領域同發達國家之間的距離正在縮小。在煤炭洗選、煤炭轉化、潔凈煤燃燒和污染物資源綜合利用等方面具都作出了一些成績。我國潔凈煤技術的研究和利用有較大的成果,但是也存在許多的問題,這些問題嚴重限制了潔凈煤技術的推廣運用。
1)缺乏對潔凈煤技術發展的總體布局和協調實施。國務院早在1997年就已批準《中國凈煤技術“九五”計劃和2010年發展規劃》,但全國潔凈煤技術的推進工作比較緩慢,總體布局、行業協調及組織實施不夠,政策配套、技術推進和資金落實都沒有跟上。
2)缺乏鼓勵企業發展潔凈煤技術產業的激勵政策。國家有關鼓勵發展潔凈煤技術的政策還不夠完善,原有的有關鼓勵煤炭企業發展廢棄物利用的法規已不能滿足需要,急需完善相應的法律法規,制定和推行符合市場機制的、可操作的技術與環境約入、國際合作并舉等形式,為潔凈煤技術的發展開辟多種渠道。
3)企業對發展潔凈煤技術的重大戰略意義認識不夠,自律不足。潔凈煤技術相對投資高、回收期長,不少企業尤其是中小企業難以接受。而一些有能力的企業,在高層對潔凈煤技術推廣和應用卻還未形成一種共識,同期,國家相關職能部門和相關研究機構的宣傳推廣也沒有到位,這些一定程度上影響了潔凈煤技術的推廣發展。
4)潔凈煤技術的市場還不規范,統一的標準體系有待完善。目前,潔凈煤技術涉及到多個方面,多項技術,每種技術都應該有相關的標準體系和市場準入規范,然而,遺憾的是,目前,由于資金和人員的問題,這一部分工作還沒有完全開展起來,缺乏統一的標準和規范,同時,國家在立法監督和評價體系建設方面也遠未完善,造成潔凈煤市場管理紊亂,競爭力不強。
5)一些先進技術吸收和自主化未完成。一些急需的技術,如先進的煙氣脫硫技術、大型循環流化床技術、PFBC、IGCC、大型氣化、煤炭液化等,目前還是處于引進和部分吸收狀態,技術的完整吸收和自主化創新設計還未做起來,某些核心技術受制于發達國家。
發展潔凈煤技術的社會經濟效益
凈煤技術可以實現以本國資源為主,滿足未來能源需求,保障能源安全供應。提高煤炭效率,減少粉塵和硫化物的污染。改變終端能源消費結構,將更多的煤炭轉化為電力、油和氣,相當程度上可以緩和中國石油和天然氣的不足。提高我國能源技術水平,逐漸實現發展合理化。發展潔凈煤技術有利于調整產業結構,一些污染嚴重,效率低的工藝、技術和設備將被淘汰,改變傳統用煤方式,用潔凈煤技術替代現有用煤技術,提高產品質量,提高效能,以較低的成本保障經濟發展和運行,實現能源、經濟和環境的協調發展,帶動相關產業發展,有利于國民經濟可持續發展。同時,發展潔凈煤技術在有效緩解能源運輸緊張狀況、減輕我國石油進口壓力、控制酸雨面積和降低酸化強度等方面都有重要作用。
5結束語
中國是世界上最大的煤炭資源消費國家,煤炭資源在國民經濟發展中占得比重很大,同時我們也是煤炭燃燒污染和浪費的大國,發展潔凈煤技術既能保證中國能源安全供應,提高能源效率,使我國經濟保持高度發展,又能解決煤炭生產和消費過程中環境空氣污染與生態破壞,實現經濟與環境、資源與發展、人與自然和諧的根本保證。所以在中國發展潔凈煤技術是很必要的,也是很緊迫的。
煤炭在資源上是可靠的能源,在經濟上是廉價的能源,在環境上是可以潔凈利用的能源。在今后相當長的一段時期內煤炭對我國是不可或缺的,發展潔凈煤技術,是我國能源工業發展的緊迫而現實的任務,是當前中國能源發展的必然選擇。相信我們在認識自身的同時,做好在政策、組織、標準、人員、資金和技術等幾個方面的工作,我國的潔凈煤技術推廣道路會越走越寬。
參考文獻
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文章標題:和淺談潔凈煤技術
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