发展煤炭循环经济提高资源综合利用度

发展煤炭循环经济　提高资源综合利用度

张　浩

(枣庄矿业集团公司滨湖煤矿,山东枣庄　277515)

摘　要　发展煤炭循环产业经济,提高洁净燃料技术及资源的综合利用度,积极发展新型煤气化工业,碳—化学、汽油、柴油等替代燃料,能减缓石油紧缺压力。从而保护生态环境,实现能源可持续发展,创造和谐生态工业。关键词　煤炭　循环经济　煤化工　可持续发展　和谐中图分类号T Q54 文献标识码　B

1　中国煤炭资源及消耗情况

据统计,我国煤炭保有储量10024亿t

以上,高硫

煤储量为890.743亿t ,中硫煤储量为375.429亿t 。煤炭作为重要的能源和化工原料,目前在一次能源生产和消费结构中均占70%以上,其中,直接用于发电和各种工业与民用的动力煤约占煤炭消费总量的85%。然而我国动力用商品煤平均硫份为1.01%,其中以西南地区煤的含硫量为最高,全硫平均为2.97%。大量的煤炭燃烧每年向大气中排放出大量的硫化物、NO X 、

C O 2,造成资源浪费和严重的区域性环境污染。

中国是少油贫气的国家,长期以来,能源束缚着中国经济发展。对于开发利用煤炭资源,发展新型煤气化工业和替代洁净燃料,充分回收硫及二氧化碳等气体,发展碳—化学,建设煤炭循环产业经济,保护生态环境,实现资源循环利用的可持续发展,有着极其重要的战略意义。

2　发展煤炭循环经济的理念

目前世界上最好的洁净技术是联合循环发电(IG CC ),国外只有一两家,国内是空白,只有烟台拟引进此项技术建400MWIG CC 示范电厂,目前正在做此项目的前期工作准备。联合循环发电就是一个发电厂,通过气化炉把煤转化成燃料气进行燃气轮机发电,气化炉产生的高温高压蒸汽进行蒸汽轮机发电取代传统的火力发电,与传统的火力发电相同的是,仍然大量的排放C O 2。

若能利用C O 2中的碳发展碳—化学、碳材料等,不但保护了环境,而且实现了资源的综合利用,煤炭产业循环经济流程见图1。

从图1可看出,发展煤炭循环产业的关键平台是气化厂,也就是大型的煤气化炉,是整个循环产业的核心。因此整个工业园最好靠近大型煤矿,以煤炭资源

3收稿日期:2008-04-29

作者简介:张浩(1963-),男,山东科技大学工程硕士毕业,高级经济师,现任枣庄矿业集团公司滨湖煤矿副总,曾发表论文数篇。

图1　煤炭产业循环经济流程图

为依托。煤炭开发的同时充分利用瓦斯资源进行发电或作民用燃料,生产出的原煤进行简易筛分,除去大部份的矸石后送入大型气化厂进行气化。煤矸石等低热质燃料用来进行发电,灰渣作为建材的原料。在气化厂内,产生大量的高温高压蒸汽直接进行蒸汽轮机发电,生产的煤气通过净化、除杂质(如回收硫生产单质硫或其它硫类产品)后,送入合成厂,合成氨或氨类产品、甲醇及其甲醇下游产品、合成汽油或柴油及替代燃料、乙烯或丙烯等基础化工原料。气化产生的灰渣作为新型建筑材料的原料。循环利用后的污水进行处理后,用来作为建材厂的生产用水和浇洒花草用水,整个循环与传统火力发电厂等单一企业相比,没有大量的气体排放及污水排放,真正做到零排放。

因此,气化炉不仅要大型化,还必须能满足大型装机容量的发电机组所需的高压蒸汽,以代替传统的火力发电。目前,“壳牌”气化炉能产生高温高压的蒸汽,而且单台炉的生产能力大,已投入商业运行的单台炉日处理煤量达2000t 。就这样的气化炉也得需要好几台才能满足,产品规模达百万吨级以上。

3　发展优势

由于是煤—电—化—建材一体化的循环产业,主要原料煤是以大型煤矿为支撑,不仅原煤价格低,运费省,而且稳定的原煤供应得以保障。企业运行成本比单一企业低得多,效益高、起点高、技术新、规模大、污染轻,具备国际竞争力的优势。但整个循环产业投资额、用水量相当大,并且横跨了几个行业,国内企业没几家能承担得起巨额投资和投资风险。因此,大型煤

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炭企业可以寻求电力、化工等大型企业进行合资建设煤炭循环产业经济,相对分化投资风险。

4　结论

综上所述,发展煤炭循环产业经济,有利于资源的综合利用,具有高起点、新技术、大规模、轻污染、高效益优势,达到充分利用资源,保护生态环境,实现资源循环利用的可持续发展,创造和谐生态工业的目的。

(上接第151页)特点,为实现大运量、低能耗及采煤机顺利割通工作面创造了条件。

(2)中部槽结构尺寸和强度大幅度提高,采用了铸焊结合,封底开检查窗中部槽,中板和封底板厚度分别为40mm和30mm,最厚已达60mm和35mm。中部槽内宽普遍加大到1000mm,最大达1332mm,中部槽长度加大到1.75m,有向2.0m过渡的趋势,中部槽高度也加大到345mm。由于中板普遍采用了高强度、高耐磨合金钢(如ARQ360、S t75Mn,H ARDOX400及NM360

钢),象征中部槽使用寿命的过煤量已保证达到600万t,实际过煤量已经超过1200万t(原煤),最高达2000万t。中部槽槽间联接强度普遍达到3000kN(单侧)。

(3)链条技术取得长足进步,链条尺寸不断加大,强度不断提高,并发展了新型链条。刮板链多选用双中链,链环直径一般为Φ34mm～Φ38mm,最大达Φ60mm.。同时出现了紧凑链等新型链条,使同一尺寸的链条强度几乎提高了一个档次。链条寿命、强度和可靠性的大幅度提高为实现大运距、大运量创造了条件。

(4)适当地提高链速不仅有利于减小链条运行阻力系数,同时在槽宽一定的条件下,也有利于提高输送机输送量。目前,刮板输送机链速普遍达1.2mΠs,有的达1.4mΠs,最高的已达1.8mΠs。

(5)装机功率,随着刮板输送机输送长度的迅速增加,运量大幅度提高,链条越来越重,其装机功率不断增大。一般装机功率已达2×525kW～2×700kW,最大的已达4×800kW。

(6)驱动技术和链条自动张紧技术,普遍采用双速电机+限矩离合器+行星减速箱驱动装置,以缩小机头、机尾部体积。已有部分采用微机控制的水介质调速型液力偶合器(DTP L-2WS型,用量已接近300台,最大传递功率达1000kW)和CST可控传输装置。

普遍采用了液压紧链技术,改善了紧链操作的可靠性和安全性;采用了机尾自动伸缩张紧装置,改善了链条工作状况,提高了链条寿命和工作可靠性。

4　转载机和破碎机

向大功率、重型化和高强度方向发展。转载机装机功率一般达到200～300kW,最大达525kW,破碎机装机功率为200～250kW。转载机链速已超过1.4mΠs,最高达2.2mΠs;转载机输送量一般为刮板机的1.2倍左右。普遍采用整体自移技术,实现了快速自移。与带式输送机的搭接采用了马蒂尔达装置,实现了带式输送机机尾的快速自移,改善了二者搭接状况和带式输送机的工作状态。

5　可伸缩带式输送机

工作面运输巷普遍选用长距离、大运量、大功率的可伸缩带式输送机,可伸缩带式输送机正向单点多电动机、可控驱动和监测监控保护系统齐全、自动化程度高的方向发展。可伸缩带式输送机的的铺设长度逐步增大到2000～3000m,最长的已超过5000m;运输能力一般为2000～3000tΠh,最大已超过5500tΠh;输送带速度一般为1.2～1.4mΠs,最大已达到5mΠs;带式输送机的装机总功率一般为2×400kW或3×315kW,最大为4×970kW。随着带式输送机运距、运量和装机功率的增大,为了避免起动和停机过程中较大的加减速度对输送带和输送机运行及寿命的影响,普遍采取合理控制起动加速度的方法,达到平稳起动和停机的效果,实现软起动、软停车。目前广泛应用的可控装置主要为调速型液力偶合器传动系统和CST可控传输系统,其它类型的可控软起动系统也正在研制和试用中。由于可伸缩带式输送机运输距离很长,因而监测、监控和安全保护系统非常重要。目前已广泛应用了自动顺序开停机,

全机分段通讯和紧急停机;并配备了防胶带跑偏、

打滑、断裂、堵塞和自动洒水降尘等装置,滚筒和主要

轴承的温度监测系统,驱动装置的油位、油温监测系

统、烟雾报警及消防灭火装置,输送带纵向撕裂及接头

强度监控系统等。以上监测控制系统和驱动电机的功

率平衡及软起动系统等,均通过微型电子计算机进行

数据采集、处理、显示、存储传输,形成一套包括故障寻

查和诊断功能的完整的自动监测监控系统。

6　工作面供电设备

工作面电气设备采用了高电压、大容量的干式变

压器和组合式自动调节控制开关等。主要电动机的供

电电压等级已由1140V上升到3.3kV或4.16kV,有的

甚至达到5kV。移动变电站容量一般为2×1500kVA+

1×1250kVA,最大为2×2500kVA+1×1500kVA。一次

电压6～10kV,二次电压一般为1.1～3.3kV,也有1.1

～4.16kV或1.1～5kV等。各类设备均装备有功能齐

全的工况参数监控系统,正向半自动化和自动化方向

发展。

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