联系大家|网站地图|English

煤炭

2015年07月15日

  • 阅读: 0

煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。煤炭被人们誉为黑色的金子,工业的食粮,它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤炭是一种碳基燃料,在开发和加工利用过程中排放二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等污染物。

煤炭资源 

煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估,世界煤炭可采资源量达4.84×104亿t标准煤,占世界化石燃料可采资源量的66.8%。据《1997世界能源统计评论》统计,至1996年底,世界煤炭探明的可采储量为1.03161×104亿t,储采比为224年,其中七个储量最大的国家依次为美国、俄罗斯 中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布,但煤在全球的分布很不均衡,各个国家煤的储量也很不相同。中国、美国、俄罗斯、德国是煤炭储量丰富的国家,也是世界上主要产煤国,目前,中国是世界上煤产量最高的国家。

煤炭开采与运输 

由于煤炭资源的埋藏深度不同,开采方式主要有矿井开采(埋藏较深)和露天开采(埋藏较浅)两种方式。可露天开采的资源量在总资源中的比重,是衡量开采条件的重要指标,中国可露天开采的储量仅占7.5%,美国为32%,澳大利亚为35%;矿井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比,中国煤矿中含瓦斯比例高,高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。中国采煤以矿井开采为主,如山西、陕西、山东、安徽及东北地区多数采用这种方式,也有露天开采,如山西朔州的平朔煤矿是全国最大的露天煤矿。

三分之二以上的地下煤炭生产由使用连续采矿机械的房柱法开采。用钨合金钻头的连续采煤机,一面前进一面从表面上破煤,然后再运输到等候接送的汽车上运送到输送带被转移到地面。采煤机采掘到一定程度停止移动,然后支撑物被放入。这个过程不断反复,直到煤层开采完。不使用爆破手段。

一种地下采煤方法,是长壁开采法,约占百分之二十左右的生产量。这种方法使用横跨400至600英尺的煤层(长壁)的切割机。这台机器上有一个旋转缸钨钻头切下煤,而后煤炭送入输送系统,再由其送出矿井。煤层顶由大型钢铁支撑,附着于机器。机器向前推动,支撑也前进。据估计,近80 %的煤炭开采可使用这种方法。其余百分之十一的地下生产,是由传统的采矿用的炸药法,爆破后煤炭被移除。

煤炭的利用

煤化工 

 煤化工是以煤为原料,经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及化学品,生产出各种煤化产品的工业。

煤化工包括煤的一次化学加工、二次化学加工和深度化学加工。煤的焦化、气化、液化,煤的合成气化工、焦油化工和电石、乙炔化工等,都属于煤化工的范围。

煤化工生产技术中,炼焦是应用最早的工艺,并且至今仍然是煤炭化学工业的重要组成部分。煤的气化在煤化工中占有重要地位,用于生产各种燃料,产生的气体燃料是一种干净的能源,有利于提高人民生活水平和环境保护。煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。

煤直接液化,即煤高压加氢液化,可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时,煤的液化产品可以替代天然石油!  

新一代煤化工技术是指以煤气化为龙头,以一碳化工技术为基础,合成、制取各种化工产品和燃料油的煤炭洁净利用技术,与电、热等联产可以实现煤炭能源利用的效率最高、有效组分最大程度转化、投资运行成本低和全生命周期污染物排放最少的目标。

 煤电 

利用煤炭作为燃料在锅炉中燃烧,产生的热能来加热水,使水变成高温、高压蒸气,然后再由蒸气推动汽轮发电机来发电的方式。燃煤发电是火力发电的一种方式。

煤气化 

 煤气化,是指煤的气化技术,将煤炭洁净、高效地“变”成一种合成气体。该技术是煤炭加工成化工产品、煤变油等工业的基础性技术,也是以煤炭为原料的诸多行业的关键技术。

煤炭气化过程,是煤在特定的设备内,在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体和二氧化碳、氮气等非可燃气体的过程。煤炭气化时必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。    现代先进的煤气化技术主要有:德国FUTURE ENERGY企业的GSP干煤粉加压气化技术、荷兰Shell企业的 SCGP干煤粉加压气化工艺、美国Texaco企业的水煤浆加压气化工艺。SCGP气化工艺是粉煤加压气化技术。其主要特点如下:1)原料适应性宽。褐煤、烟煤、无烟煤和石油焦等均可。2)气化温度约1400℃~1600℃,碳转化率达99%以上,产品气体洁净,不含重烃煤气中有效气体(CO+H2)达到90%以上。3)采用干法进料,氧耗低,空分装置规模较小,投资降低。4)单炉生产能力大,日投煤量2000t~2500t。5)气化炉采用竖管水冷壁结构,无耐火砖衬里,设备维护量较少,不设备用炉。

GSP干煤粉加压气化技术已先后气化了80余种原料,不仅可以气化高硫、高灰等劣质煤,而且可以气化工业废料、生物质等,煤气中CH4含量极低,很适合生产合成气。气化过程简单,气化炉装置生产能力大,装置的开工率在90%以上。该技术主要特点如下:1)原料适应性宽,固体原料和液体原料。固体原料中的褐煤、烟煤、无烟煤和石油焦等均可。对煤的活性没有要求。2)气化温度约1400℃~1600℃,碳转化率达99%以上,产品气体洁净,不含重烃煤气中有效气体(CO+H2)达到90%以上。3)采用干法进料,氧耗低,空分装置规模较小,投资降低。4)单炉生产能力大,日投煤量2000t~2500t。5)气化炉采用盘管水冷壁结构,无耐火砖衬里,设备维护量较少。6)启动时间短,从冷态气化炉到热态满负荷运转只需0.5~1h。

德士古水煤浆加压气化工艺除含水高的褐煤以外,各种烟煤和石油焦均能使用。其特点具备了上述两种工艺的许多特点,虽然是水煤浆进料,大量水份要进行气化,因而以单位体积的(CO+H2)计的煤耗和氧耗均比GSP及Shell干粉气化技术高。但是德士古气化技术在我国使用最多,鲁南化肥厂、渭河化肥厂等十几套,并且经过我国有关科研、设计、生产、制造部门的多年研究,已基本掌握该技术,并能设计大型工业化装置,国产化率达90%以上,气化炉在国内制造,可以控制并节省大量投资、同时可有效缩短建设周期。总之,该技术国内支撑率高,生产运行管理经验多,风险少。

清洁煤技术 

 洁净煤技术(clean coal technology)是指从煤炭开发到利用的全过程中以  减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术的总称。洁净煤技术(CCT)一词源于美国。

传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术,即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术,国外煤炭的洗选及配煤技术相当成熟,已被广泛采用;目前意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术,发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称,是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一,也是高新技术国际竞争的一个重要领域。根据我国国情,洁净技术包括:选煤,型煤,水煤浆,超临界火力发电,先进的燃烧器,流化床燃烧,煤气化联合循环发电,烟道气净化,煤炭气化,煤炭液化,燃料电池。

洁净煤技术包括两个方面,一是直接烧煤洁净技术,二是煤转化为洁净燃料技术。

(1)直接烧煤洁净技术。这是在直接烧煤的情况下,需要采用的技术措施:①燃烧前的净化加工技术,主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法,可以除去或减少灰分、矸古、硫等杂质;型煤加工是把散煤加工成型煤,由于成型时加入石灰固硫剂,可减少二氧化硫排放,减少烟尘,还可节煤;水煤浆是先用优质低灰原煤制成,可以代替石油。②燃烧中的净化燃烧技术,主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。流化床又叫沸腾床,有泡床和循环床两种,由于燃烧温度低可减少氮氧化物排放量,煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量,炉渣可以综合利用,能烧劣质煤,这些都是它的优点;先进燃烧器技术是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧技术,减少二氧化硫和氮氧化物的排放技术。③燃烧后的净化处理技术,主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟除尘技术很多,静电除尘器效率最高,可达99%以上,电厂一般都采用。脱硫有干法和湿法两种,干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应,生成干燥颗粒硫酸钙,用集尘器收集;湿法是用石灰水淋洗烟尘,生成浆状亚硫酸排放。它们脱硫效率可达90%。

(2)煤转化为洁净燃料技术。主要有以下四种:①煤的气化技术,有常压气化和加压气化两种,它是在常压或加压条件下,保持一定温度,通过气化剂(空气、氧气和蒸汽)与煤炭反应生成煤气,煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂,煤气热值低;用氧气做气化剂,煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮,排去灰渣,因此,煤气就是洁净燃料了。现在,正在内蒙和新疆产煤区立项开发中。②煤的液化技术,有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化,然后再把煤气液化,如煤制甲醇,可替代汽油,我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料,比如直接加氢将煤转化成液体燃料,或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料,我国已进行研究和项目实施。③煤气化联合循环发电技术,先把煤制成煤气,再用燃气轮机发电,排出高温废气烧锅炉,再用蒸汽轮机发电,整个发电效率可达45%。我国正在开发实施中。④燃煤磁流体发电技术,当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场,就直接产生直流电,然后把直流电转换成交流电。发电效率可过50%-60%。我国正在开发研究这种技术。

为了减少直接烧煤产生的环境污染,世界各国都十分重视洁净煤技术的开发和应用。经过20 多年的发展,国外的煤炭气化、液化以及发电技术已经日趋成熟。通过实施洁净煤技术,企业在经济上增加盈利,环境由此得到改善,使经济增长和保护环境协调发展。我国是煤炭生产和消费大国,一次能源中70%依靠煤炭,大力发展洁净煤技术有更重要意义。

(引自百度百科)

XML 地图 | Sitemap 地图