潔凈煤技術
潔凈煤(mei)(CleanCoal)一詞是(shi)80年代初期美國(guo)和加拿大關于解決兩國(guo)邊境(jing)酸雨問題(ti)談判的(de)(de)(de)(de)特使德(de)魯(lu)劉易斯(si)(Drew Lewis，美國(guo))和威廉姆戴維(wei)斯(si)(WilliamDavis，加拿大)提(ti)出的(de)(de)(de)(de)。潔凈煤(mei)技(ji)術(shu)(Clean Coal Technology，簡稱CCT)的(de)(de)(de)(de)含義是(shi)：旨在減少污(wu)染和提(ti)高(gao)效率的(de)(de)(de)(de)煤(mei)炭加工、燃燒、轉化和污(wu)染控制等新技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)總稱。當前(qian)已成為世(shi)界(jie)各(ge)國(guo)解決環境(jing)問題(ti)主導技(ji)術(shu)之一，也是(shi)高(gao)技(ji)術(shu)國(guo)際(ji)競爭(zheng)的(de)(de)(de)(de)一個(ge)重要領域。
由于中(zhong)國(guo)煤(mei)(mei)炭開(kai)采和(he)利用(yong)的(de)特點(dian)(dian)決定，中(zhong)國(guo)潔(jie)凈煤(mei)(mei)技術領域與國(guo)外(wai)潔(jie)凈煤(mei)(mei)技術領域重點(dian)(dian)放(fang)在(zai)燃燒發電技術上有所(suo)不(bu)同，含蓋(gai)從煤(mei)(mei)炭開(kai)采到(dao)利用(yong)全過(guo)程，是煤(mei)(mei)炭開(kai)發和(he)利用(yong)中(zhong)旨在(zai)減少污染(ran)和(he)提(ti)高效(xiao)率的(de)煤(mei)(mei)炭加工、燃燒、轉化和(he)污染(ran)控(kong)制等新技術的(de)總稱(cheng)。
按照國務院1997年批準的(de)《中國潔(jie)凈煤(mei)技術九五計劃和2010年發展規劃》，中國潔(jie)凈煤(mei)技術包(bao)含(han)四個領(ling)域、十四項技術：
1) 煤(mei)炭加工領(ling)域(yu)：選煤(mei)、型煤(mei)、水煤(mei)漿；
2)煤(mei)炭高效燃燒與先進發(fa)電技(ji)術領(ling)域：CFBC、PFBC、IGCC；
3)煤炭轉化領域：氣化、液化和燃料電池；
4)污染排(pai)放控制與廢棄物處理領域(yu)：煙氣凈化、電(dian)廠粉(fen)煤(mei)(mei)灰綜(zong)(zong)合利用(yong)(yong)、煤(mei)(mei)層氣的開(kai)發利用(yong)(yong)、煤(mei)(mei)矸石和煤(mei)(mei)泥水的綜(zong)(zong)合利用(yong)(yong)。
煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)加(jia)工是指在原(yuan)(yuan)煤(mei)(mei)(mei)投入(ru)使用之前(qian)，以物理方法為主(zhu)對其(qi)進行加(jia)工，這是合(he)理用煤(mei)(mei)(mei)的(de)(de)前(qian)提(ti)和(he)減(jian)(jian)少(shao)燃煤(mei)(mei)(mei)污染的(de)(de)最經(jing)(jing)濟的(de)(de)途徑(jing)。主(zhu)要包括(kuo)煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)洗選(xuan)、型(xing)煤(mei)(mei)(mei)、水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)制(zhi)備。常(chang)規的(de)(de)物理選(xuan)煤(mei)(mei)(mei)可除去煤(mei)(mei)(mei)中(zhong)的(de)(de)60％的(de)(de)灰分(fen)和(he)約(yue)50％的(de)(de)黃鐵礦硫。煤(mei)(mei)(mei)炭(tan)經(jing)(jing)洗選(xuan)可大(da)大(da)提(ti)高燃燒效率，大(da)大(da)減(jian)(jian)少(shao)污染物排放(fang)，入(ru)選(xuan)1億噸(dun)(dun)原(yuan)(yuan)煤(mei)(mei)(mei)一(yi)般可減(jian)(jian)少(shao)燃煤(mei)(mei)(mei)排放(fang)的(de)(de)SO2，100～150萬(wan)噸(dun)(dun)，成本(ben)僅(jin)為洗滌煙氣脫硫的(de)(de)十分(fen)之一(yi)。型(xing)煤(mei)(mei)(mei)是具有發(fa)展中(zhong)國(guo)家(jia)特點(dian)的(de)(de)潔(jie)凈煤(mei)(mei)(mei)技術，與燒散煤(mei)(mei)(mei)相比，可節煤(mei)(mei)(mei)20％～30％，減(jian)(jian)少(shao)黑煙排放(fang)80％～90％，顆粒物減(jian)(jian)少(shao)70％～90％，S02減(jian)(jian)少(shao)40％～60％；水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)是新(xin)型(xing)的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)．代(dai)油(you)燃料(liao)，優質煤(mei)(mei)(mei)制(zhi)成水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)其(qi)灰分(fen)小(xiao)(xiao)于(yu)8％，硫分(fen)小(xiao)(xiao)于(yu)1％，燃燒效率高，煙塵、S02、NOx等(deng)排放(fang)都低于(yu)燃油(you)和(he)散煤(mei)(mei)(mei)，一(yi)般1.8～2.1噸(dun)(dun)水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)可代(dai)替1噸(dun)(dun)重油(you)。
煤(mei)(mei)(mei)炭高(gao)(gao)效(xiao)、潔凈(jing)(jing)(jing)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒與發(fa)電(dian)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)是潔凈(jing)(jing)(jing)煤(mei)(mei)(mei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)核心。從煤(mei)(mei)(mei)炭中獲取能(neng)量主要靠燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒，目(mu)前以(yi)循環(huan)(huan)流化床鍋(guo)爐(lu)(lu)(CFBC)的(de)(de)適應煤(mei)(mei)(mei)種(zhong)廣(guang)，燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒效(xiao)率(lv)高(gao)(gao)，且(qie)易(yi)于(yu)實(shi)施床內脫硫，與常(chang)規(gui)粉煤(mei)(mei)(mei)鍋(guo)爐(lu)(lu)比S02、NOx,可(ke)減少50％以(yi)上，較采用粉煤(mei)(mei)(mei)鍋(guo)爐(lu)(lu)加凈(jing)(jing)(jing)化裝置可(ke)節約投資10％～15％。CFBC(包括常(chang)壓(ya)AFBC、增壓(ya)PFBC)是近(jin)年來(lai)國際上競相發(fa)展的(de)(de)潔凈(jing)(jing)(jing)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)；發(fa)展高(gao)(gao)效(xiao)低(di)污(wu)染粉煤(mei)(mei)(mei)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒(先進(jin)的(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒器)應以(yi)穩燃(ran)(ran)(ran)(ran)、高(gao)(gao)效(xiao)、低(di)污(wu)染和防結(jie)渣作為開發(fa)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)(mei)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)與燃(ran)(ran)(ran)(ran)燒器的(de)(de)目(mu)標；燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)(mei)聯(lian)合(he)循環(huan)(huan)發(fa)電(dian)包括煤(mei)(mei)(mei)氣化聯(lian)合(he)循環(huan)(huan)發(fa)電(dian)(1GCC)和增壓(ya)流化床聯(lian)合(he)循環(huan)(huan)發(fa)電(dian)(PFBC—CC等)是新—代(dai)高(gao)(gao)效(xiao)、潔凈(jing)(jing)(jing)燃(ran)(ran)(ran)(ran)煤(mei)(mei)(mei)發(fa)電(dian)技(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)。IGCC電(dian)廠供電(dian)效(xiao)率(lv)可(ke)達(da)50％～52％，脫硫率(lv)可(ke)達(da)99％，NOx排放只有常(chang)規(gui)電(dian)廠的(de)(de)15％～30％、耗水只是常(chang)規(gui)電(dian)廠的(de)(de)1／3到1／2。
煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)轉化(hua)(hua)(hua)是指以化(hua)(hua)(hua)學方法(fa)為(wei)主(zhu)將(jiang)煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)潔(jie)凈的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)料或(huo)化(hua)(hua)(hua)工產品，包(bao)(bao)括煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)、煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)和燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)。煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)轉化(hua)(hua)(hua)以氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)為(wei)先(xian)導，以碳一化(hua)(hua)(hua)工為(wei)重點(dian)，走燃(ran)(ran)(ran)料化(hua)(hua)(hua)工和煤(mei)(mei)深加(jia)工的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)路線。作(zuo)為(wei)化(hua)(hua)(hua)工原(yuan)料，煤(mei)(mei)化(hua)(hua)(hua)工在芳(fang)烴(jing)生產方面有石油(you)化(hua)(hua)(hua)工和天然(ran)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)工所不(bu)(bu)具備(bei)的(de)(de)(de)優(you)勢。煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)包(bao)(bao)括完(wan)全氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)、溫和氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(低溫熱解)和地下氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)是實(shi)現(xian)煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)潔(jie)凈利用(yong)的(de)(de)(de)先(xian)導技(ji)術(shu)和主(zhu)要(yao)(yao)途徑。多年來針(zhen)對不(bu)(bu)同用(yong)戶開發了多種(zhong)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)工藝。從發展(zhan)趨勢看(kan)應優(you)選(xuan)煤(mei)(mei)種(zhong)適(shi)應廣、技(ji)術(shu)先(xian)進(jin)的(de)(de)(de)流(liu)化(hua)(hua)(hua)床和氣(qi)(qi)流(liu)床氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)技(ji)術(shu)；煤(mei)(mei)炭(tan)(tan)(tan)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)是將(jiang)煤(mei)(mei)在適(shi)宜的(de)(de)(de)反應條件下轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)潔(jie)凈的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體燃(ran)(ran)(ran)料和化(hua)(hua)(hua)工原(yuan)料。工藝上(shang)(shang)分為(wei)直(zhi)接(加(jia)氫)液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)和間(jian)接(先(xian)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua))液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)和由直(zhi)接液(ye)(ye)化(hua)(hua)(hua)派生的(de)(de)(de)．煤(mei)(mei)油(you)(廢塑料等)共煉工藝。發展(zhan)替(ti)代(dai)液(ye)(ye)體燃(ran)(ran)(ran)料是一項帶戰略意義的(de)(de)(de)任(ren)務；燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)是直(zhi)接將(jiang)資(zi)料的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學能轉化(hua)(hua)(hua)為(wei)電能的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)，目(mu)前國際(ji)上(shang)(shang)已經(jing)開發出(chu)數(shu)種(zhong)不(bu)(bu)同類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)燃(ran)(ran)(ran)料電池(chi)，主(zhu)要(yao)(yao)用(yong)于航天器的(de)(de)(de)動力，使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)(yao)燃(ran)(ran)(ran)料為(wei)氫氣(qi)(qi)和甲烷氣(qi)(qi)。
污(wu)染排放(fang)控(kong)制(zhi)(zhi)與廢棄(qi)物(wu)處(chu)理：工業污(wu)染防治要逐步從(cong)生產末端治理轉到源(yuan)頭和生產全過程的(de)控(kong)制(zhi)(zhi)，把(ba)分散治理與集中(zhong)控(kong)制(zhi)(zhi)結(jie)合起來(lai)，把(ba)濃(nong)度控(kong)制(zhi)(zhi)與總量控(kong)制(zhi)(zhi)結(jie)合起來(lai)，并把(ba)燃(ran)煤(mei)(mei)所(suo)造成(cheng)的(de)污(wu)染放(fang)在突出位置。因(yin)此(ci)，對煤(mei)(mei)炭(tan)開(kai)發利(li)用中(zhong)產生的(de)污(wu)染和廢棄(qi)物(wu)進(jin)行控(kong)制(zhi)(zhi)和處(chu)理是(shi)實現國(guo)家環(huan)保目標使煤(mei)(mei)炭(tan)成(cheng)為高效、潔凈、可靠能源(yuan)的(de)重(zhong)要環(huan)節(jie)(jie)。煙氣(qi)凈化是(shi)清除煤(mei)(mei)炭(tan)燃(ran)燒(shao)產生的(de)煙氣(qi)中(zhong)的(de)有害物(wu)質(灰塵、S02、NOx)。在我國(guo)燃(ran)煤(mei)(mei)鍋爐排放(fang)的(de)煙塵、二氧(yang)化硫、氮氧(yang)化物(wu)是(shi)空氣(qi)污(wu)染的(de)主(zhu)要原因(yin)。從(cong)各個(ge)環(huan)節(jie)(jie)脫除煤(mei)(mei)中(zhong)的(de)硫是(shi)潔凈煤(mei)(mei)技術(shu)的(de)重(zhong)要內容。
廢棄物處理主要包括對煤炭開采和利用過程中所產生的矸石、煤層甲烷、煤泥、礦井水及燃煤電站所產生的粉煤灰等進行處理。這些污染物的大量排放既污染環境，又造成了資源的浪費。國外對煤矸石的處理有比較健全的法規和管理辦法，基本實現了無害化處理。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。我國礦區煤矸石每年的排放量約為1.5～2億噸，主要利用途徑是發電、生產水泥和燒磚，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，開采煤炭時從煤體內析出。它是一種優質能源，但同時又是煤炭開采的一種主要災害，其大量排空對全球環境變化(溫室效應)有較大影響。目前世界上主要產煤國對煤層甲烷的資源化開發利用程度較高，主要方法是地面鉆井開采。美國1993年煤層氣的產氣井有5000余口，產氣量達到207億立方米。我國煤層氣的開發利用程度還很低，主要是采取井巷抽放，但氣體利用價值低，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行合作勘探。粉煤灰是燃煤電站排出的固體廢棄物，歐美發達國家的大型電廠已將煙氣凈化。灰渣干排、干灰調濕等納入電廠規劃，達到既清潔發電又使粉煤灰資源化，粉煤灰被大量應用于筑路、生產水泥和優質混凝土、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、核發電站的安全殼等，正在建設中的三峽工程預計用粉煤灰量達133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級公路，已推廣于滬寧、京深及京冀公路建設。還用于礦區回填、農業上改良土壤、墻體材料燒結磚、混凝土、粉煤灰水泥等。我國煤礦大量礦井水外排與礦區嚴重缺水局面并存，如我國有約70%的礦區缺水甚至嚴重缺水，隨著煤礦城市社會、經濟的迅速發展，煤炭生產基地的戰略西移，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，對減少礦區環境污染、緩解干旱缺水地區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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