煤的洁净燃烧煤的洁净燃烧 我国是个能源大国,其煤炭贮存量居世界榜首,但我国人口众多,人均煤炭量远低于世界平均量。在我国煤的主要作用是用来燃烧,煤在燃烧过程中会排放出大量的灰渣、粉尘、二氧化硫和氮的氧化物等污染物,严重的影响生态环境。越来越多的人认识到,煤在用作燃料时,其高效、低污染的燃烧是有着十分重要的意义。徐州矿务集团有着丰富的煤炭资源,也是第一个走向市场的矿务集团之一,既是一个产煤大集团,又是一个正在向燃煤行业发展并使煤炭通过燃烧来完成利用或能源转化以实现多元化生产的大集团。但是煤炭在燃烧的同时会造成环境污染(包括粉尘...

　　煤的洁净燃烧 我国是个能源大国,其煤炭贮存量居世界榜首,但我国人口众多,人均煤炭量远低于世界平均量。在我国煤的主要作用是用来燃烧,煤在燃烧过程中会排放出大量的灰渣、粉尘、二氧化硫和氮的氧化物等污染物,严重的影响生态环境。越来越多的人认识到,煤在用作燃料时,其高效、低污染的燃烧是有着十分重要的意义。徐州矿务集团有着丰富的煤炭资源,也是第一个走向市场的矿务集团之一,既是一个产煤大集团,又是一个正在向燃煤行业发展并使煤炭通过燃烧来完成利用或能源转化以实现多元化生产的大集团。但是煤炭在燃烧的同时会造成环境污染(包括粉尘和有害气体),如何做到煤的高效、低污染的燃烧是摆在眼前的一个很现实的问

　　:那就是要主力发展洁净燃煤技术。 循环流化床燃烧技术是具有燃料适用性好,效率高,污染物排放少等优点的洁净燃烧技术。循环流化床燃烧技术作为一项高效低污染的新型燃烧技术,是二十年多来迅速发展起来的燃煤新技术,这是对传统的层状燃烧(链条炉)和悬浮燃烧(煤粉炉)技术的一个重大革新。由于其在炉内燃烧过程中同时实现脱硫脱硝,排放直接达标,因此在世界范围内得到了迅速发展和广泛的重视。循环流化床技术目前主要可以用于洁净火力发电、热电联产、劣质燃料利用及集中供热等方面。从目前国内外正在积极开发的多种燃煤新技术看,在未来的20年中,唯有循环流化床燃烧技术才是能够真正被国内广泛接受和应用、并改变我国能源工业因燃煤造成的低效率高污染状态的一种新技术,并且能切实地体现其重大的经济、社会效益和环保效益。现在徐州矿务集团新建的华美热电厂就是一个充分利用循环流化床洁净燃烧技术很好的例子,利用庞庄矿丰富的煤泥、煤矸石和劣质煤资源,有效地变废为宝,将煤和煤泥变为电和热送出去,实现了废物的资源化、最小化,取得了良好的经济效益和社会效益。 到目前,国际上已有千余台不同容量的循环流化床锅炉投运,运行状况令人满意,获得了可观的收益(不论在经济方面还是在环保方面);同时在国内更是有超过1000台循环流化床锅炉在运行,虽然绝大多数的容量是在220t/h及以下,但是数量十分的可观,特别是近年了大容量循环流化床锅炉的应用更是得到了飞速的发展。 循环流化床锅炉是采用循环流化床洁净燃煤技术的环保产品,具有其它燃烧方式无法比拟的优点,它的主要优点有:(1)燃料适应性广的优点,可以燃用常规原煤,也可以燃用煤矿洗选下来的煤矸石、洗中煤、煤泥等劣质煤,能够较好地满足徐州矿务集团各矿的煤泥多、煤矸石多、煤种多变等特点。(2)环保性能好,可以实现炉内高效脱硫,氮氧化物(NOX)排放低,满足国家环保要求。现在徐矿集团不仅华美热电整体运行通过了省、市环保部门的验收,并且(3)易于操作,燃烧稳定安全,燃烧效率高。并且锅炉负荷调节范围大,调节比达1: 4,锅炉最低不投油稳定燃烧负荷可达25%额定负荷。可以适应锅炉带基本负荷,也可以参与大幅度调峰,特别适合昼夜负荷变化大的地区电厂的调峰工作。(4)灰渣可以综合利用,循环流化床锅炉属于中温燃烧,灰渣活性好,直接用于建筑材料如水泥掺合料,制砖等。徐州矿务集团在华美热电厂的附近兴建了华美斯达现代建材有限公司有效地将所产的粉煤灰及钢渣用来制造轻型砖,并且出现了新型砖产销两旺的好势头,取得了良好的经济效益和社会效益。 同时循环流化床锅炉的本身还存在着以下一些缺点:(1)由于循环流化床锅 炉的气固分离和床料循环系统比较复杂,如旋风分离器尺寸庞大,造价高,布风板及系统的阻力增加,锅炉自身的电耗量较大,仅锅炉的厂用电就要点厂用电率的7%左右,导致运行和维修的费用增加。(2)循环流化床锅炉的燃烧效率受燃烧温度的限制,一般要略低于煤粉炉,影响了综合利用。(3)由于床内的流速相对较高,固体颗粒浓度较大,为控制氮氧化物(NOX)排放而采用分级燃烧,以及循环流化床锅炉燃烧的内在规律,炉膛内部存在还原气氛区域,受热面容易受到磨损和腐蚀。(4)采用添加石灰石在米内燃烧中脱硫,其脱硫的效率要低于湿法烟气脱硫。 煤炭的主要利用途径除了少部分作为炼焦和化工原料制造化肥、甲醇、二甲醚以及烯烃等以外,其余绝大部分都直接或间接作为燃料使用。如中国约有80%左右的煤炭作为燃料,其中用于发电的更占中国煤产量的55%左右。以2006年中国生产23.25亿吨原煤计算,约有18.5亿吨左右用于燃料,其中发电用煤也达12亿吨左右,炼焦用煤仅4亿多吨。因而煤的清洁燃烧对改善大气环境质量,增强人民体质具有十分重要的作用,尤其是最大限度地减排燃烧煤放出的SO2和NO2以及微细的灰粒是我国资源节约型、环境友好型的重要政策。 下面介绍一下一些华美热电厂应用的思路 徐州矿务集团华美热电厂的260吨的燃用高硫煤、洗中煤、矸石和煤泥浆的循环流化床锅炉在燃烧过程中添加石灰石脱硫其脱硫效率可达90%以上,另外由于循环流化床锅炉采用低温燃烧技术及分级配风技术,烟气中氮氧化物(NOX)浓度低,不需任何脱硝

　　,不仅节约了初投资费用,运行费用低,而且无二次污染,并且锅炉效率基本也与煤粉炉持平,有很大的应用市场和利润空间,现经省、市环保部门的验收,社会效益和经济效益均达到满意程度。 作为离城市比较近的热电厂,即使燃煤含硫量较低,但为满足环保对电厂脱硫、脱硝的严格要求,采用循环流化床锅炉对保证低排放运行及降低投资和运行费用也是经济适用的。并且由于灰渣活性好,其灰渣可直接用于城建中的建材,如铺路材料、制砖和水泥掺合料等等,因此不需要占用宝贵的土地资源来建储灰的灰场。每年的灰渣直接给广龙煤电公司的华美斯达现代建材有限公司使用节省了宝贵的土地资源。 对燃用煤矸石、高灰份劣质煤、洗中煤、煤泥等,采用循环流化床锅炉可解决煤粉炉燃烧不稳、易灭火、放炮等问题,其热效率甚至还要比煤粉炉高5%左右。因而华美环保坑口热电厂采用循环流化床燃烧技术是非常适宜的。我国目前每年生产可用于燃烧发电的劣质燃料(矸石、中煤、煤泥)有8000多万吨,现有的煤矸石等堆放已成为一个不可忽视的污染源,徐州矿务集团同样面临着问题,因此,该技术在徐州矿务集团应用推广价值极大。从现在华美热电的运行情况来看,使用这项技术也是极具价值的,每月大约要烧掉煤矸石、煤泥浆14400吨,约折合标煤5000吨,不仅节省了宝贵的土地资源,对可持续发展有着重要的意义。 其它难燃煤,对低灰熔点煤,循环流化床锅炉可无困难地燃用,故此,凡是煤粉炉难于处理的易结渣煤宜使用循环流化床炉型。对于高水分褐煤,循环流化床锅炉燃料只须较简单制备,低温燃烧也可避免炉内沾污结渣。某煤粉炉电厂就曾多次因煤质的问题而导致锅炉灭火,还经常受煤质的困扰不得不降负荷运行,如果采用循环流化床锅炉洁净燃烧技术这些问题就迎刃而解了。 另外当矿产煤不能够满足生产需要时,为保证可靠性和经济性要从矿外进煤必然要导致煤种多变性,给燃料运行人员的配煤带来不便,这也是一般的煤粉炉 比较头疼的问题,采用循环流化床锅炉它的低温燃烧特性对煤种变化不甚敏感、适应性强的优点正是人们所期望的。 我国目前使用的其他煤炭利用技术也多以传统的技术为主,如煤气化技术、炼焦技术、煤制活性炭技术等主要还是本世纪上半叶的工艺和设备。因而,不仅使得煤化工产品的质量难以改善,档次难以提高,严重制约着煤化工企业经济效益的提高,而且造成煤炭利用效率低下,环境污染严重。 总体上说,我国的煤炭加工、利用技术与世界先进水平相比,差距是很大的,且煤炭的终端消结构也很不合理。因此,作为世界上第一产煤和用煤大国,我国的煤炭洁净加工与高效利用虽然前途光明,然而却任重道远。 因此,对我国而言,煤的洁净燃烧技术主要有以下几个方面。 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。 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。 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%。 煤炭的高效利用是根据终端需要,将经过洁净加工的煤炭作为燃料或原料使用,从而实现煤炭的宝贵价值。煤炭高效利用包括高效燃烧和高效转化。高效燃烧是将煤炭作为燃料使用,分为将煤炭的化学能转化为热能直接加以利用和将煤炭的化学能先转化为热能再转化为电能加以利用;洁净转化是将煤炭作为原料使用,分为将煤炭转化为气态、液态及固态燃料或化学产品以及具有特殊用途的炭材料。煤炭的高效利用技术主要有以下四种: 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。 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,我国已开展研究。 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%。我国正在开发研究中。 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。 虽然循环流化床锅炉燃烧技术还有着一些缺点,但不会影响循环流化床燃烧技术正成为发展的主要方向,徐州矿务集团除了华美热电厂以外,垞城电厂#4、#5机组就是两台410吨的高温高压循环流化床锅炉机组,运行状况还是相当的好的,还有正在筹建并已通过了国家环评的2%26times;300MW机组的权台电厂,也是利用的循环流化床锅炉,可见循环流化床锅炉的燃烧技术必将成为电厂锅炉的主要发展方向,其应用前景是十分广阔的! 未来几十年内,煤炭在我国一次能源结构中的主导地位是不可动摇的,这已是无需争辩的事实。因此,在未来几十年内,煤炭能源仍将是我国国民经济高速、健康、持续发展的重要支柱。然而总体上说,我国目前的煤炭加工环节还相当薄弱,煤炭利用仍以传统、落后的技术为主,环保设施亦不配套、不健全。因而,不仅煤炭利用效率较低,煤炭资源浪费严重,而且排放大量污染物,使得生态环境的恶化加剧。 因此,我们要大力发展洁净煤技术是我们切实可行的战略选择。煤炭洁净加工与高效利用是我国洁净煤技术的重要组成部分,对提高煤炭利用效率、减少污染物排放具有十分重要的现实意义。

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