王志利

（山西崇安能源發(fā)展有限公司，山西 晉城 048300）

煤技術發(fā)展與煤炭清潔利用研究

王志利

（山西崇安能源發(fā)展有限公司，山西 晉城 048300）

在大力倡導低碳經濟的形勢下，煤炭清潔利用已經成為減少污染物排放、提高能源利用率、優(yōu)化調整終端能源消費結構的重要途徑。文章在介紹煤技術發(fā)展概況的基礎上，對煤炭清潔利用的內涵與方法進行論述，期望對推動國民經濟持續(xù)發(fā)展、實現(xiàn)煤炭資源高效利用有所幫助。

煤炭清潔；煤技術；能源

煤炭作為一種能源，其具有非常高的利用價值。然而，在對煤炭進行利用的過程中，會對自然生態(tài)環(huán)境造成一定程度的污染和破壞，這與可持續(xù)發(fā)展的理念相違背。因此，研究煤炭清潔利用對于促進煤技術的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 煤技術發(fā)展概況

1.1 煤炭加工技術

選煤、型煤和水煤漿是煤炭的主要加工技術，①選煤最為常用的技術是物理和化學選煤兩種。通過選煤能夠將煤炭中的礦物質和無機硫有效脫除；②所謂的型煤技術具體是指將品質相對較差的煤和粉煤進行成型處理，從而使之形成煤制品，進而達到減少燃燒過程中煙塵排放量的目的。在對硫含量較高的煤進行成型處理時，可加入一定量的催化劑，由此可顯著降低SO2的排放量，符合清潔生產的要求；③水煤漿是一種新型的煤基流體代油燃料，可作為工業(yè)生產過程中鍋爐的主要燃料使用，通過氣化技術可以合成煤氣。我國的水煤漿技術在近幾年里的發(fā)展速度較快，由我國自主研發(fā)的水煤漿燃燒技術在國際上已經處于較為領先水平。

1.2 煤炭燃燒技術

循環(huán)流化床燃燒鍋爐以及煤氣化循環(huán)發(fā)電是煤炭潔凈燃燒的主要技術，其中循環(huán)流化床燃燒鍋爐具有效率高、煤種適應性廣、脫硫率高、排放低等優(yōu)點，屬于典型的節(jié)能型潔凈燃燒技術。截止到目前，我國已經具備了自主研發(fā)410t/h以下循環(huán)流化床燃燒鍋爐的能力。煤氣化循環(huán)發(fā)電是利用煤炭氣化過程中生成的燃料氣對汽輪機進行驅動，從而使燃氣與蒸汽發(fā)電聯(lián)合到一起，達到循環(huán)發(fā)電的目的。實踐表明，該技術的發(fā)電效率可以達到45%左右，隨著對該項技術的研究不斷深入，取得了一批成果，形成了較好的技術基礎。

1.3 煤炭氣化技術

該技術具體包括煤炭氣化、煤制天然氣和煤炭地下氣化。①煤炭氣化是主要的研究方向，具體是指將煤炭放入特定的設備當中，通過溫度和壓力的雙重作用，使煤炭中的有機質與汽化劑發(fā)生化學反應，從而將固體形態(tài)的煤炭轉化為含有多種可燃性氣體的過程，如一氧化碳、氫氣、甲烷等；②煤制天然氣則是指對煤炭氣化處理之后產生的合成氣進行凈化，再利用甲烷化裝置獲得合成熱值＞33.49MJ/m3的代用天然氣。經由管道向北京輸送的煤制天然氣工程于2012年建成并正式投入使用；③地下氣化是在不開采的前提下，對地下的煤炭資源進行可控性燃燒，并將燃燒過程中產生的煤氣輸出地面，這是一種新型的能源采集方式。我國作為較早研究該技術的國家之一，目前已經取得了多項研究成果。如日產量為15萬m3的無井式煤炭地下氣化生產系統(tǒng)等。

1.4 煤炭液化技術

該技術是將固體煤炭轉化為液態(tài)燃料的先進技術，主要分為直接液化與間接液化兩種生產工藝。對于直接液化技術而言，我國已經研發(fā)出煤直接液化催化劑，并成功實施了煤直接液化百萬噸級示范工程、煤制油項目等，掌握了先進的核心技術。對于間接液化技術而言，我國大力開展液化煤制油項目，并掌握了高品質柴油的生產技術，具備開發(fā)煤變高清潔柴油成套產業(yè)化技術裝備的能力，成為全世界擁有高清潔柴油全套生產技術的少數(shù)國家之一。此外，我國在煤制甲醇、二甲醚方面也取得了重大技術進步。煤制甲醇技術擁有適用于高硫煤、煙煤等多種原料的液化技術，并具備自主知識產權，大幅度提升了我國煤炭液化的國產化技術裝備水平，可滿足不同規(guī)模的化肥廠聯(lián)產需求。煤制二甲醚的生產工藝步入成熟階段，已經能夠達到國際先進水平。

2 煤炭清潔利用的內涵與方法

2.1 煤炭清潔利用的內涵

煤炭清潔技術又被稱為清潔煤技術，簡稱CCT。最初該技術的提出主要是為了從技術層面對煤炭燃燒過程中產生的環(huán)境污染問題進行解決，尤其是酸雨問題，并從經濟層面對煤炭能源進行最大限度地利用。煤炭作為一種能源，它的可利用性已經得到了世界各國的認可。CCT在提出后，在極短的時間內得到了各國的關注。但是煤炭作為能源被利用的過程中，對自然生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，其所產生的這種破壞性，不但時間長，而且程度深。近年來，隨著國際社會對能源安全研究的不斷深入，使得能源安全這一概念的覆蓋面越高越廣，CCT也逐步被納入能源安全和環(huán)境保護的研究范疇。它的內涵拓展到生產、加工、轉化、燃燒、環(huán)保等多個方面，CCT的涵義超過了最初提出的高效利用和減少污染。目前，業(yè)界一致認可且普遍接受的煤炭清潔利用的定義為：以提高煤炭資源的利用效率和減少對自然生態(tài)環(huán)境的污染為宗旨，對煤炭進行生產、加工、燃燒、轉化，并對有害的排放物質進行控制。從該定義可以看出，煤炭清潔利用的內涵發(fā)生了一定的改變，至少包括煤炭利用前、利用中和利用后三個方面的內容：①在煤炭利用前完成的內容有洗選、加工、轉化等煤炭加工技術，如型煤技術、水煤漿技術、煤炭液化與氣化技術等；②煤炭利用過程中的燃燒技術，如清潔發(fā)電技術，具體包括超臨界機組、循環(huán)流化床等；③煤炭燃燒之后的煙氣凈化技術，如脫硫、脫硝、顆粒物控制等。

2.2 煤炭清潔利用的方法

（1）燃煤高效發(fā)電。相關調查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國的火力發(fā)電約占全國總發(fā)電量的81%左右，而煤電占火電發(fā)電量的98%，這組數(shù)據(jù)充分說明了煤電在我國發(fā)電中占據(jù)著絕對的主導性地位。由于燃煤發(fā)電的碳排放量較大，加之燃煤的消耗較高，不僅污染了環(huán)境，而且還耗費了資源，因此采用清潔、高效的燃煤發(fā)電技術已經成為一種必然趨勢。如超臨界發(fā)電使用容量較大且參數(shù)較高的機組，其效率優(yōu)勢非常明顯，由此不但可以顯著降低燃煤消耗量，而且還能進一步減少碳排放，對環(huán)境起到了一定的保護作用。

（2）煤炭綜合利用。主要包括：①煤矸石。在煤炭開采和洗煤的過程中，會排放出大量的固體廢物，即煤矸石，它是一種與煤層相伴生、含碳量較低的巖石。雖然煤矸石不能作為燃料，但由于其中含有一定的礦物質，因此可將之用于建筑填料、筑路造地、改良土壤等；②粉煤灰。煤炭在燃燒的過程中會產生煙氣，其中的細灰即粉煤灰，它是火電廠排出的主要廢物之一，也是排量較大的工業(yè)廢渣。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年的粉煤灰排放量約為3000萬t。電力工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，導致了粉煤灰排量逐年遞增，其對環(huán)境造成了嚴重的污染。為有效解決這一問題，必須對粉煤灰進行綜合利用。對粉煤灰進行焙燒不需要添加燃料，能耗低、污染小，同時還可將之用于農業(yè)改良土壤，或是摻入到混凝土當中進行筑壩、建橋。由此既可以降低相關資源的消耗，又能使粉煤灰變廢為寶，進而實現(xiàn)高效利用；③煤層氣。這是一種以游離狀態(tài)存在于煤層當中的天然氣，它的主要成分為甲烷。煤層中的甲烷會在開采時涌入到礦井當中，由于甲烷具有易燃性，從而對礦井安全造成了威脅。若是甲烷排入大氣，則會對臭氧層造成破壞，它是僅次于二氧化碳的溫室氣體。甲烷是一種清潔型能源，其在燃燒過程中基本不會產生SO2和煙塵，只會產生少量的CO2。因此可對煤層氣進行采集，實現(xiàn)高效利用，采集時可使用地下鉆孔收集或是通風系統(tǒng)收集等方式。

3 結束語

總而言之，煤炭是保障經濟運行、產業(yè)發(fā)展的重要能源之一，但是也對環(huán)境造成了嚴重危害。為了提高煤炭資源利用率，減少污染物排放，必須大力推廣煤炭清潔利用技術，及時淘汰高能耗、高污染的煤炭生產工藝，更新先進的技術裝備，從而建立起清潔、高效、節(jié)約的煤炭工業(yè)體系，保障經濟社會可持續(xù)發(fā)展。

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F407.21

A

2096-2789（2016）12-0055-02