中國潔凈煤技術現(xiàn)狀
中國是世界第一大煤炭生產(chǎn)與消費國,2001年煤炭在一次能源的生產(chǎn)和消費中分別占68和67。在相當長時期內中國以煤為主要能源的生產(chǎn)和消費結構不會發(fā)生改變。煤炭在為國民經(jīng)濟作出巨大貢獻的同時,其開發(fā)利用過程也產(chǎn)生了很嚴重的污染。中國是典型的煤煙型大氣污染國家。
據(jù)2000年《中國環(huán)境狀況公報》資料顯示,全國廢氣中SO2、煙塵排放總量分別為1995萬噸、1165萬噸,導致酸雨的覆蓋面積已達國土面積的30。據(jù)粗略統(tǒng)計,SO2等大氣污染造成的經(jīng)濟損失總量達到GDP的2以上。燃煤造成的二氧化硫及總懸浮顆粒物的排放量分別約占85和70,造成的經(jīng)濟損失年高達1000億元以上。由于中國落后的燃煤技術及裝備,導致中國主要工業(yè)產(chǎn)品能耗比先進國家高出20~60,能源效率為34,比先進國家低10個百分點。因此,發(fā)展?jié)崈裘杭夹g是提高中國能源效率、減少環(huán)境污染的重要途徑。
(一)中國潔凈煤技術框架體系
潔凈煤技術是當前世界各國解決環(huán)境問題的主導技術之一,也是高技術國際競爭的重要領域之一。我國圍繞提高煤炭開發(fā)利用效率、減輕對環(huán)境污染開展了大量的研究開發(fā)和推廣工作。隨著國家宏觀發(fā)展戰(zhàn)略的轉變,中國政府把潔凈煤技術作為可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)兩個根本轉變的戰(zhàn)略措施之一。我國于1994年成立了煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術研究中心,1995年成立了國家潔凈煤技術推廣應用領導小組,1997年國務院批準了《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發(fā)展綱要》。在中國國民經(jīng)濟第十個五年計劃和煤炭工業(yè)“十五”規(guī)劃中,都強調要加大潔凈煤技術研究開發(fā)力度,擴大潔凈煤領域的對外開放,推進潔凈煤技術的產(chǎn)業(yè)化。
潔凈煤技術涉及多行業(yè)、多領域、多學科,是一項龐大的系統(tǒng)工程。中國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g的目標:
一是減少環(huán)境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉塵、煤泥水等;
二是提高煤炭利用效率,減少煤炭消費;
三是通過加大轉化,改善終端能源結構。
目前,中國已成了世界上最大的潔凈煤市場。
中國已將發(fā)展?jié)崈裘杭夹g列入《中國21世紀議程》,并根據(jù)中國煤炭消費呈現(xiàn)多元化格局的特點,本著環(huán)境與發(fā)展的協(xié)調統(tǒng)一環(huán)境效益與經(jīng)濟效益并重以及發(fā)展?jié)崈裘杭夹g要覆蓋煤炭開發(fā)利用的全過程等原則,提出了符合中國國情,具有中國特色的潔凈煤技術框架體系。中國潔凈煤技術計劃框架涉及四個領域(煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭轉化、污染排放控制與廢棄物處理),包括十四項技術。
1、煤炭加工領域
包括選煤、型煤、配煤、水煤漿技術。
2、煤炭的高效潔凈燃燒技術領域
先進的燃燒器、流化床燃燒(FBC)技術、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術。
3、煤炭轉化領域
包括煤炭氣化、煤炭液化、燃料電池。
4、污染排放控制與廢棄物處理領域
包括煙氣凈化、煤層氣的開發(fā)利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的綜合利用、工業(yè)鍋爐和窯爐等技術。
重點針對電廠、工業(yè)爐窯和民用3個領域,注重經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展,重點開發(fā)社會效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟效益明顯、實用而可靠的先進技術。在組織實施上采取優(yōu)先推廣一批技術成熟、在近期能夠顯著減少煙煤污染的技術,如選煤、型煤、配煤、煙氣脫硫等;示范一批能在21世紀初實現(xiàn)商業(yè)化的技術,如增壓循環(huán)流化床發(fā)電、大型循環(huán)流化床、工業(yè)型煤等;研究開發(fā)一批起點高、對長遠發(fā)展有影響的技術,如煤炭液化、燃料電池等。
(二)潔凈煤技術國內發(fā)展概況及趨勢
在有關部門的配合與支持下,我國潔凈煤技術開發(fā)、應用、推廣方面有顯著的進展。主要表現(xiàn)在:煤炭的深加工有所進步,煤炭入洗比重逐年提高;工業(yè)型煤和水煤漿技術開發(fā)和應用開始起步,已有示范性項目投入使用;煤炭氣化技術已比較成熟,煤氣已成為城市民用燃料的重要組成部分;正在進行煤炭液化的性能和工藝條件試驗,以及煤炭液化商業(yè)性示范廠的可行性研究。但是,我國在潔凈煤技術研究和產(chǎn)業(yè)化方面還存在許多問題,主要是我國潔凈煤技術層次不高,還沒有形成推進潔凈煤技術產(chǎn)業(yè)化的有效機制,推進潔凈煤技術產(chǎn)業(yè)化的法規(guī)不健全,政策不配套,措施不具體,力量不集中,資金籌集渠道不暢。
1、煤炭洗選
煤炭洗選加工,是根據(jù)原煤(毛煤)、礦物雜質和煤矸石的粒度、密度、硬度、潤濕性等物理化學性質的差別,采用人工揀矸、機械篩分、物理選煤、物理化學選煤、化學選煤和微生物選煤等處理方法,清除原煤中的有害雜質,排除矸石,降低灰分、硫分、水分,提高回收率,回收伴生物礦,改善煤炭質量,按照市場所需求的產(chǎn)品分選加工生產(chǎn)出不同規(guī)格品種及不同用途的煤炭產(chǎn)品,以供不同用戶的過程,是煤炭達潔凈、高效利用的目的及后續(xù)深加工的必要前提。
選煤工藝可分為四類:篩分、物理選煤、化學選煤、細菌脫硫。理選煤、化學選煤、細菌脫硫。篩分是把煤分成不同的粒度。物理選煤目前普遍使用的方法有跳汰、重介質選煤和浮選三種。跳汰選煤是在上下波動的變速脈沖水流中,使相對密度不同的煤和矸石分開。重介質選煤是用磷鐵礦粉等配制的重介質懸浮液(其相對密度介于煤與矸石之間),將煤與矸石等雜質分開。浮選是利用煤和矸石表面濕潤性的差異,洗選粒度小于0.5mm的煤。
煤炭經(jīng)洗選后可顯著降低灰分和硫分的含量,減少煙塵、二氧化硫等污染物的排放。目前發(fā)達國家需要洗選的原煤已100入洗,重介質旋流器、跳汰機、浮選機等成熟的選煤技術己被廣泛采用,洗煤廠處理能力大,洗選效率高。
1)中國煤炭洗選技術的發(fā)展。
中國是世界上最早采用選煤技術的國家。早在宋代(公元960-1279年),已經(jīng)采用人工揀矸和篩分技術進行選煤排除雜物。從20世紀30年代開始發(fā)展機械煤炭洗選加工,到90年代,其洗選工藝已基本與世界同步發(fā)展。目前,我國已經(jīng)具有很成熟的煤炭加工技術,如洗選、動力配煤、型煤及水煤漿等。
在國務院批準的《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發(fā)展規(guī)劃》中,選煤和型煤被列為我國潔凈煤技術的首選項目。與此同時,國家經(jīng)貿委目前也正在積極推進洗選煤在各個行業(yè)特別是電力行業(yè)的應用,這為加工和使用洗選煤提出了更高的要求。
現(xiàn)階段,煤炭洗選加工在技術上已經(jīng)較為成熟,發(fā)展的重點已由過去煉焦煤轉為動力煤,由過去單純注重降灰轉為降灰與脫硫并舉以及回收洗矸中的黃鐵礦。在產(chǎn)量上,也由1995年的1.9億噸增至2.8億噸,提高了47.3。盡管如此,目前中國原煤入洗比例還是很低,僅為30,在主要產(chǎn)煤國中是最低的,這為煤面料行業(yè)的洗選煤加工技術及水平的發(fā)展帶來了較大的空間。
但是,在洗選技術日趨成熟的今天,煤炭的洗選加工仍面臨著諸如實際入洗比例不高、選煤廠利用率低等許多新情況、新問題。在實際應用中也只有少數(shù)幾個電廠在使用,市場推廣舉步維艱。造成洗選煤市場化推廣難的主要障礙不外乎這樣幾點,一是認識上的原因。二是歷史的原因。三是體制不順、行業(yè)分割,不利于洗選煤的發(fā)展。四是較為敏感的價格問題。五是沒有與之配套的政策法規(guī)。
1998年末我國選煤廠1581座,選煤能力494.33Mt,入選量327.63Mt,入選率25.66%。最大煉焦煤選廠設計能力400萬t/a,最大動力煤選廠設計能力1900萬t/a。國內自行研制的設備已基本滿足400萬t/a以下各類選煤廠建設和改造需要,有些工藝指標已達到或接近世界先進水平。國有大中型選煤廠技術改造的主要內容,已由過去單純的注重降灰轉為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。無壓重介質旋流器(3NWX1200/850)研制成功并投入生產(chǎn)使用,旋流靜態(tài)微泡浮選柱研制成功,分選技術取得若干重要成果。
煤炭洗選加工技術是潔凈煤技術發(fā)展的源頭技術,是提高煤炭質量的有效技術。根據(jù)預測,到2010年,中國將使總入洗原煤量達到8.08億噸,入洗比例提高到40。選煤技術的未來發(fā)展重點將是脫硫和排矸并舉,提高選煤廠的自動化水平,發(fā)展深度降灰脫硫技術及適用于缺水地區(qū)的干法或省水選煤技術。
2)主要差距。
中國的煤炭洗選加工同發(fā)達國家相比差距很大,1996年入洗原煤3.2億噸,占全國原煤產(chǎn)量13.7億噸的23.3。中國的選煤廠仍屬以中小型為主的廠型體系。大型選煤廠較少。不少選煤廠煤炭洗選采用的工藝簡單,技術設備較落后,自動化水平較低,產(chǎn)品品種少,精煤質量差。
3)選煤發(fā)展趨勢。
(1)原煤洗選比率將不斷擴大。不僅要提高國有重點煤礦的洗選比率,而且更要大力發(fā)展地方煤礦的洗選加工。選煤規(guī)模要與洗精煤的需求結合,煉焦煤的選煤規(guī)模要與冶金、化工等對焦煤的要求相結合;動力煤的選煤規(guī)模要與電力和工業(yè)窯爐等要求

責任編輯:電力交易小郭
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