潔凈煤技術(shù)
潔凈煤(CleanCoal)一詞是80年代初期美國和加拿大關(guān)于解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯劉易斯(Drew Lewis，美國)和威廉姆戴維斯(WilliamDavis，加拿大)提出的。潔凈煤技術(shù)(Clean Coal Technology，簡稱CCT)的含義是：旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等新技術(shù)的總稱。當(dāng)前已成為世界各國解決環(huán)境問題主導(dǎo)技術(shù)之一，也是高技術(shù)國際競爭的一個(gè)重要領(lǐng)域。
由于中國煤炭開采和利用的特點(diǎn)決定，中國潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域與國外潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)放在燃燒發(fā)電技術(shù)上有所不同，含蓋從煤炭開采到利用全過程，是煤炭開發(fā)和利用中旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等新技術(shù)的總稱。
按照國務(wù)院1997年批準(zhǔn)的《中國潔凈煤技術(shù)九五計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃》，中國潔凈煤技術(shù)包含四個(gè)領(lǐng)域、十四項(xiàng)技術(shù)：
1) 煤炭加工領(lǐng)域：選煤、型煤、水煤漿；
2)煤炭高效燃燒與先進(jìn)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域：CFBC、PFBC、IGCC；
3)煤炭轉(zhuǎn)化領(lǐng)域：氣化、液化和燃料電池；
4)污染排放控制與廢棄物處理領(lǐng)域：煙氣凈化、電廠粉煤灰綜合利用、煤層氣的開發(fā)利用、煤矸石和煤泥水的綜合利用。
煤炭加工是指在原煤投入使用之前，以物理方法為主對其進(jìn)行加工，這是合理用煤的前提和減少燃煤污染的最經(jīng)濟(jì)的途徑。主要包括煤炭洗選、型煤、水煤漿制備。常規(guī)的物理選煤可除去煤中的60％的灰分和約50％的黃鐵礦硫。煤炭經(jīng)洗選可大大提高燃燒效率，大大減少污染物排放，入選1億噸原煤一般可減少燃煤排放的SO2，100～150萬噸，成本僅為洗滌煙氣脫硫的十分之一。型煤是具有發(fā)展中國家特點(diǎn)的潔凈煤技術(shù)，與燒散煤相比，可節(jié)煤20％～30％，減少黑煙排放80％～90％，顆粒物減少70％～90％，S02減少40％～60％；水煤漿是新型的煤．代油燃料，優(yōu)質(zhì)煤制成水煤漿其灰分小于8％，硫分小于1％，燃燒效率高，煙塵、S02、NOx等排放都低于燃油和散煤，一般1.8～2.1噸水煤漿可代替1噸重油。
煤炭高效、潔凈燃燒與發(fā)電技術(shù)是潔凈煤技術(shù)的核心。從煤炭中獲取能量主要靠燃燒，目前以循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)的適應(yīng)煤種廣，燃燒效率高，且易于實(shí)施床內(nèi)脫硫，與常規(guī)粉煤鍋爐比S02、NOx,可減少50％以上，較采用粉煤鍋爐加凈化裝置可節(jié)約投資10％～15％。CFBC(包括常壓AFBC、增壓PFBC)是近年來國際上競相發(fā)展的潔凈燃燒技術(shù)；發(fā)展高效低污染粉煤燃燒(先進(jìn)的燃燒器)應(yīng)以穩(wěn)燃、高效、低污染和防結(jié)渣作為開發(fā)燃煤技術(shù)與燃燒器的目標(biāo)；燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電包括煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(1GCC)和增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(PFBC—CC等)是新—代高效、潔凈燃煤發(fā)電技術(shù)。IGCC電廠供電效率可達(dá)50％～52％，脫硫率可達(dá)99％，NOx排放只有常規(guī)電廠的15％～30％、耗水只是常規(guī)電廠的1／3到1／2。
煤炭轉(zhuǎn)化是指以化學(xué)方法為主將煤炭轉(zhuǎn)化為潔凈的燃料或化工產(chǎn)品，包括煤炭氣化、煤炭液化和燃料電池。煤炭轉(zhuǎn)化以氣化為先導(dǎo)，以碳一化工為重點(diǎn)，走燃料化工和煤深加工的技術(shù)路線。作為化工原料，煤化工在芳烴生產(chǎn)方面有石油化工和天然氣化工所不具備的優(yōu)勢。煤炭氣化包括完全氣化、溫和氣化(低溫?zé)峤?和地下氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭潔凈利用的先導(dǎo)技術(shù)和主要途徑。多年來針對不同用戶開發(fā)了多種氣化工藝。從發(fā)展趨勢看應(yīng)優(yōu)選煤種適應(yīng)廣、技術(shù)先進(jìn)的流化床和氣流床氣化技術(shù)；煤炭液化是將煤在適宜的反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化為潔凈的液體燃料和化工原料。工藝上分為直接(加氫)液化和間接(先氣化)液化和由直接液化派生的．煤油(廢塑料等)共煉工藝。發(fā)展替代液體燃料是一項(xiàng)帶戰(zhàn)略意義的任務(wù)；燃料電池是直接將資料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，目前國際上已經(jīng)開發(fā)出數(shù)種不同類型的燃料電池，主要用于航天器的動(dòng)力，使用的主要燃料為氫氣和甲烷氣。
污染排放控制與廢棄物處理：工業(yè)污染防治要逐步從生產(chǎn)末端治理轉(zhuǎn)到源頭和生產(chǎn)全過程的控制，把分散治理與集中控制結(jié)合起來，把濃度控制與總量控制結(jié)合起來，并把燃煤所造成的污染放在突出位置。因此，對煤炭開發(fā)利用中產(chǎn)生的污染和廢棄物進(jìn)行控制和處理是實(shí)現(xiàn)國家環(huán)保目標(biāo)使煤炭成為高效、潔凈、可靠能源的重要環(huán)節(jié)。煙氣凈化是清除煤炭燃燒產(chǎn)生的煙氣中的有害物質(zhì)(灰塵、S02、NOx)。在我國燃煤鍋爐排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物是空氣污染的主要原因。從各個(gè)環(huán)節(jié)脫除煤中的硫是潔凈煤技術(shù)的重要內(nèi)容。
廢棄物處理主要包括對煤炭開采和利用過程中所產(chǎn)生的矸石、煤層甲烷、煤泥、礦井水及燃煤電站所產(chǎn)生的粉煤灰等進(jìn)行處理。這些污染物的大量排放既污染環(huán)境，又造成了資源的浪費(fèi)。國外對煤矸石的處理有比較健全的法規(guī)和管理辦法，基本實(shí)現(xiàn)了無害化處理。主要用途是回填采空、作為建筑工程填料、筑路造地、回收有用成份及作燃料、建筑材料和改良土壤等用。我國礦區(qū)煤矸石每年的排放量約為1.5～2億噸，主要利用途徑是發(fā)電、生產(chǎn)水泥和燒磚，但利用總量較少。煤層甲烷(又稱煤層瓦斯或煤層氣)是與煤共生，開采煤炭時(shí)從煤體內(nèi)析出。它是一種優(yōu)質(zhì)能源，但同時(shí)又是煤炭開采的一種主要災(zāi)害，其大量排空對全球環(huán)境變化(溫室效應(yīng))有較大影響。目前世界上主要產(chǎn)煤國對煤層甲烷的資源化開發(fā)利用程度較高，主要方法是地面鉆井開采。美國1993年煤層氣的產(chǎn)氣井有5000余口，產(chǎn)氣量達(dá)到207億立方米。我國煤層氣的開發(fā)利用程度還很低，主要是采取井巷抽放，但氣體利用價(jià)值低，地面開采尚處于探索研究階段，正在開展示范工程并與國外進(jìn)行合作勘探。粉煤灰是燃煤電站排出的固體廢棄物，歐美發(fā)達(dá)國家的大型電廠已將煙氣凈化。灰渣干排、干灰調(diào)濕等納入電廠規(guī)劃，達(dá)到既清潔發(fā)電又使粉煤灰資源化，粉煤灰被大量應(yīng)用于筑路、生產(chǎn)水泥和優(yōu)質(zhì)混凝土、制磚及其它建材，并將粉煤灰大量用于建筑高速公路。中國粉煤灰研究和利用的重點(diǎn)是大用量方向，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)133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級(jí)公路，已推廣于滬寧、京深及京冀公路建設(shè)。還用于礦區(qū)回填、農(nóng)業(yè)上改良土壤、墻體材料燒結(jié)磚、混凝土、粉煤灰水泥等。我國煤礦大量礦井水外排與礦區(qū)嚴(yán)重缺水局面并存，如我國有約70%的礦區(qū)缺水甚至嚴(yán)重缺水，隨著煤礦城市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，煤炭生產(chǎn)基地的戰(zhàn)略西移，水資源的供需矛盾將日趨緊張。許多礦井水含有大量懸浮物及少量有害元素。因此，最大限度地處理和凈化礦井水，使之資源化，對減少礦區(qū)環(huán)境污染、緩解干旱缺水地區(qū)用水緊張情況起到積極作用。目前，主要的礦井水處理方法有混凝沉淀法、電滲析法、反滲透法和中和法。混凝沉淀法主要用于處理含懸浮物礦井水；電滲析法和反滲透法用于處理高礦化度礦井水；中和法是處理酸性礦井水最常用的一種方法。
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