【干货】中国清洁煤技术发展中的若干问题-第3页-北极星火力发电网

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四、我国洁净煤技术发展方向

煤是有机物与无机物的混合体。由图3中所示的煤结构简图及其在热解过程中结构变化，我们可看到，固体煤在加热后可同时产生气、液及固体产品。因此，采用单一的转化方式不符合煤的热转换特性。所以，洁净煤技术发展的趋势将是综合利用。通过综合利用达到提高转化效率、减少污染物的生成，提高产品的品位，对产品进行分级利用，提高经济效益的综合目的。如前所述，我国目前煤炭利用以燃烧为主的格局，在近期内不可能有较大的变化。因此，洁净煤技术的发展应包括二个方面，即新技术的开发和现有技术的改进。在此，作者将从过程分析的角度出发，重点讨论新技术的开发同时也对现有技术的改造进行简略的讨论。

技术进步依赖于基础理论研究成果。根据洁净煤转化技术发展方向，以下方面的基础理论研究应得到加强：

●煤热解、气化和燃烧的机理

●煤的催化转化机理

●煤转化过程中污染物的生成机理

●煤转化系统集成

●放大技术

五、洁净煤转化新技术

1.多联供

多联供是在燃料过程中，产生不同的产品，根据其品位进行分级利用，提高整体转换效率。最简单的多联供为热电联供，与单纯发电相比，其总体效率有明显的提高。再如IGCC采用燃气轮机和蒸汽机联合循环的方法提高整体发电效率。

选择适合于我国的多联供系统首先要从我国一次能源的现状入手。我国是一个富煤、少油、贫气的国家，同时也是一个发展中国家。如前所述，大量的煤用于家庭采暖和炊用，效率低、污染高。如将煤改为气体燃料，可大大减小环境污染问题。目前中央和地方政府已开始在城市实施家用能源结构的调整，这一结构调整需要充足的城市煤气。从这一角度考虑，用煤转化产生的煤气作为民用燃料比用于燃气轮机发电更适于中国国情。而煤在热解时将产生部分液体产品，如果能利用这些产品，可以部分缓解我国石油供需矛盾问题。因此，发展煤转化的气、油、热、电四联供技术将更符合于中国的国情。中国科学院化工冶金研究所郭慕孙院士提出的煤炭拔头新工艺将为煤炭转化的四联供提供了一条可行的途径[1]。其工艺思路由图6所示。煤经过快速热解产生的油气经过快速冷却将油、气分离。由于快速热解、快速冷却，避免了热解产品的二次裂解和二次聚合反应，提高了油产率，同时降低重焦油量。

如前所述，传统的煤转化过程，如气化，将煤中的碳氢化合物组分降至一碳。这样就使得一些高品位的环烃如苯、甲苯、酚等降级。而拔头工艺的创新点在于它创造了一个能直接提取高品位碳氢化合物的工艺，分离后的煤气可作为城市煤气，而剩余的半焦可作为燃料发电、供热。

拔头工艺可利用流态化技术实现。这样可以达到煤的四联供集成。由于该工艺可以在较低的温度下实现，反应条件温和，较容易实现在不同阶段对S、N等污染物的先驱物进行处理，节省一次投资和运行费用。

2.混烧技术

混烧技术指将不同种类的燃料共同转换的技术。它源于为改善煤的燃烧特性的配煤技术。在此将讨论煤与生物质和垃圾的混烧技术。

我国是一个农业大国，生物质资源丰富，农作物秸杆年产量约6亿吨，其中60%被弃置。在收割后，大量秸杆被就地燃烧，浪费能源、污染环境，同时所产生的烟尘还影响正常的交通运输(机场停飞、高速公路关闭)。而生物质本身是一种可再生的能源，由于其生长过程吸收的二氧化碳与其燃烧过程中生成的二氧化碳相等，故其净二氧化碳排放量为零。生物质作为能源可减少二氧化碳的排放总量，然而，由于一年生的植物秸杆中含有大量的氯和碱金属，所以直接燃烧会引起一系列的运行问题，如高温腐蚀、结渣、粘灰等。生物质与煤的混烧技术可望解决这些问题。

与此同时，随着经济的高速发展，城市化水平和人民生活水平的不断提高，中国的城市垃圾产量与日俱增。由此引起的环境污染问题日趋严重，城市垃圾的处理已成为直接影响城市经济建设，人民生活质量的重要因素。据统计，1995年城市生活垃圾清运总量已达1.08亿吨，工业固体废物生产量为6.45亿吨。而高消费产生的生活垃圾越来越多，成分日益复杂而难于处理。为实现城市垃圾的资源化、能源化利用，发展垃圾焚烧技术势在必行。

垃圾具有成份复杂、灰分大、燃烧难等问题。此外，由于其中的高氯含量和重金属含量，在焚烧过程中会产生高温氯腐蚀的二噁英排放高的问题。分级转化技术是解决这些问题的途径[2]，同时采用与煤混烧的方法可望彻底解决垃圾焚烧中的这些问题。

图7给出了煤与生物质和垃圾混烧的方案示意图。由于上述的生物质和垃圾燃烧时所具有的问题，生物质和垃圾不能与煤直接混合来燃烧。首先将生物质或垃圾加入热解室，热解后的气体经过脱氯净化处理加入燃煤锅炉的上方作为再燃燃料。这样解决了生物质或垃圾在燃烧过程中产生的腐蚀问题，同时还可以还原燃煤过程利用生长中产生的氮氧化合物，而剩余的对生物质半焦可经处理制做活性炭，对剩余的垃圾焦、灰混合物可经处理制做保温材料，这样就可以达到综合利用的目的。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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