1 第一章 - 洁净煤技术概述

动力煤分布
华北地区也是动力煤主要分布区，相比我国煤炭分布情况，动力 煤分布情况较均匀!
但我国动力煤煤种的分布极不平衡
炼焦煤分布
山西省是我国炼焦煤的主要分布区! 山西焦煤下属的华晋焦煤集团沙曲矿生产的优质主焦煤已注册“华晋焦煤”品牌，主 要销往国内知名钢铁企业，并出口日本、韩国等国家，享有“中国瑰宝”之美誉。

光化学烟雾对人的眼、鼻、心、肺及造学组织等均有强烈 的刺激和损害作用。
1952 年 12 月的一次光化学烟雾事件中，美国洛 杉矶市 65 岁以上的老人死亡 400 多人。
燃煤锅炉产生的NOx的排放已受到了较好的控制。
燃煤锅炉采用低氮燃烧器、烟气SNCR和SCR脱销技术，大幅度降低了
NOx的排放量。 需进一步降低其它非电行业（水泥、玻璃、陶瓷、钢铁）NOx的排放量。
洁净煤技术
参考资料：
1. 曹征彦编，中国洁净煤技术，中国物资出
版社；
2. 3. 《洁净煤技术》杂志，煤炭科学研究院； 其它相关中英文文献资料。
考核方式
1. 分组考核：分为十组，每组一个洁净煤技术方
向，收集整理资料，PPT汇报。 2. 课堂随机考试。
概述
1. 煤炭在能源结构中的地位 2. 中国煤炭资源状况 3. 煤炭燃烧排放引起的环境问题 4. 洁净煤技术的由来 5. 中国洁净煤技术的发展方向
1 煤炭产业是我国的传统产业
改革开放以来，我国原煤产量与GDP总体呈现同向增长趋势。煤炭产业在国民经济发展中 发挥了重要作用，推动着我国经济快速增长和社会进步。
2 资源赋存依赖性强，分布不均衡
中西部地区相对集中，与经济发达程度呈逆向分布的特点。这种逆向分布特点，使得煤炭 生产地区位远离用煤量较大的市场，运输成本又成为制约煤炭产业快速发展的重要因素。
1.
煤炭加工是指在原煤投入使用之间，以物理方法为主
对其进行加工，这是合理用煤的前提和减少燃烧污染
的最经济的途径。主要包括煤炭洗选、型煤和水煤浆 制备。
2.
煤炭高效、洁净燃烧与发电技术是洁净煤技术的核心。
①
循 环 流 化 床 锅 炉 （ CFBC ） ： 常 压 AFBC 、 增 压
PFBC洁净燃烧技术；
第四节 洁净煤技术的由来
一、传统的煤炭开发利用技术的弊端

掠夺性开采和不加限制的矿物能源消耗给人类赖以生 存环境带来影响；

靠牺牲资源和环境、通过高消耗、先污染后治理来追
求经济数量的增长模式，已导致全世界面临各种环境
威胁；

目前占主导地位的、相对落后的燃烧方式对大气造成 了严重污染。
二、“洁净煤技术”概念的由来
第二节 中国煤炭资源状况
全球煤炭资源储量占比中，中国居于第二位
全球煤炭产量占比中，中国居于第一位
我国既是煤炭储量大国，又是煤炭产量大国，还是煤炭消费大国。
我国煤炭储量
15663.1亿吨
中国煤炭已探明储量逐年上升!
2015年我国煤炭探明15663.1亿吨，仅次于美国。
《中国矿产资源报告（2016年）》

洁净煤（Clean Coal）一词最早是在上世纪80年代初美
国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使
Drew Lewis和William Davis提出的。

洁净煤技术（ Clean Coal Technology ，简称 CCT ）的 含义是：旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、 转化和污染控制等新技术的总称。

第二类是煤炭燃烧技术。主要是洁净煤发电技术，目前主要 包括低NOx燃烧技术、循环流化床燃烧技术、增压流化床燃 烧和燃料电池等。

第三类是燃烧后的烟气净化技术。主要包括烟气脱硫、脱硝、 除尘、脱汞等净化技术。
第五节 中国洁净煤技术的发展方向
一、中国煤炭开采、加工和消费现状

中国煤炭消费量大，洗选比例低，例如 2009 年我国原煤总产 量为29.6亿吨，洗选比例为35%左右；
所以，通过发展洁净技术，使煤炭成为高效、洁 净、安全、可靠的能源。

能源利用率低，单位能耗产生的污染大； 中国煤炭开采以井工为主（占96%），矿点分散（全国约三分 之二的县有煤矿）；

中国煤炭消费逐渐呈多元化格局，（发电约占32%，冶金占8%，
其它工业超过40%，民用工业占约20%）；

中国是一个发展中国家，处于经济高速发展期。
二、中国洁净煤技术应坚持的特点 上述因素决定了中国发展洁净煤技术必须坚持突出自己
按煤化程度高低划分煤炭种类
各种煤所占比例
褐煤、气煤、长焰煤、不粘煤、焦煤以及无烟煤储量较为接近。
各种煤按用途划分
动力煤储量是其它煤储量的2倍多!
动力煤的类别和煤种分布
动力用煤就类别来说，主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤、气煤以及少量
的无烟煤。
炼焦煤的类别和煤种分布
炼焦煤就类别来说包括烟煤中的气煤、肥煤、气肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤
和贫瘦煤。
我国煤炭分布现状
中国煤炭资源分布面广，除上海市外，其它省、市、自治区都有不同数 量的煤炭资源。在全国2100多个县中，1200多个有预测储量，已有煤矿 进行开采的县就有1100多个。 按省、市、自治区计算，山西、内蒙、陕西、新疆、贵州和宁夏6省区最 多。华北区的山西、内蒙古自治区和西北的陕西分别占25.7%、22.4%和 16.2%。
的特点，主要包括下述三个方面：

（1）发展是前提，应注重经济与环境的协调发展，重点放
在社会效益、环境效益和经济效益明显的实用而可靠的先
进技术；

（2）发展洁净煤技术应覆盖煤炭开发与利用的全过程； （3）针对多用户，重点是电厂、工业锅炉和民用三个领域， 并应把矿区环境污染治理放在重要位置。
三、中国洁净煤技术的特殊内涵
①
煤炭气化包括完全气化、温和气化（低温热解）和地下 气化是实现煤炭洁净利用的先导技术和主要途径；
②
煤炭液化是将煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体
燃料和化工原料。工艺上分为直接（加氢）液化和间接 （先气化）液化和由直接液化派生的煤油（废塑料等） 共炼工艺；
③
燃料电池是直接将原料化学能转化为电能的技术。

煤炭在能源结构中的地位是由资源条件决定的。 煤炭是我国的主要能源，煤炭资源占我国一次能源储量
约90%，占一次性能源消耗的近60~70%；

目前，在我国煤炭提供大约75%的发电能源、76%的工
业燃料和动力、75%的民用燃料以及70%的化工原料。

在未来几十年内，煤炭在中国能源生产和消费中的主导 格局不会改变，预计到2050年仍将保持在50%的水平。
3 资源利用方式粗放、生态环境破坏严重
煤炭资源在长时期的大开采后，对采空区的处理是土地直接塌陷，加上煤矸石大量堆积， 造成了大型矿区、煤炭资源城市地表植被破坏，水土流失严重，引发许多自然灾害，生态 环境被严重破坏。
4 煤炭小矿开采形成的恶意竞争
乡镇、个体中小型煤矿使得中国煤炭产量极为分散，小矿与大矿之间剧烈的资源争夺战， 恶化了中国煤炭市场的供需失衡，导致了中国煤炭工业效率极低的结构，影响了中国煤炭 工业的国际竞争力。
5 开采技术决定煤炭产品生产效率与效益而非煤炭产品质量
煤炭质量主要决定于其所处的地理位置，地质结构，煤炭沉积和变质的过程，而并非决定 于开采技术，成熟的开采技术能够降低煤炭生产成本，减少安全事故的发生，同时可提高 煤炭产量和开采回收率。
第三节 煤炭燃烧排放引起的环境问题
3月5日上午，在十三届 全国人大一次会议开幕 会上，李克强总理在政 府工作报告中提出：
接触，形成损伤肺组织的硝酸和亚硝酸，造成肺水肿和
复杂的反应失调；

NOx还能刺激鼻咽喉部，使这些组织发炎。NO还会与血红
蛋白结合形成新的物质，使血液输氧能力下降；

NOx经紫外线照射并与空气中的气态碳氢化合物接触，阳 光下NOx和挥发性有机化合物（以及CO）之间的光化学反 应产生像臭氧类的氧化剂，同时产生极细的微粒，造成一 种浅蓝色有毒烟雾，称为光化学烟雾。
②
燃煤联合循环发电：煤气化联合循环发电（ IGCC ） 和增压流化床联合循环发电（ PFBC-CC 等）是新 一代高效、洁净燃煤发电技术。
3.
煤炭转化是指以化学方法为主将煤炭转化为洁净的燃料或化
工产品，包括煤炭气化、液化和燃料电池。煤炭转化以气化
为先导，以碳一化工为重点，走燃料化工和煤炭深加工的技 术路线。
氮氧化物NOx与光化学雾污染
我国的NOx污染主要来自于矿物燃料的燃烧，随着我国能 源消耗的增加，NOx的排放及污染问题日益突出；


NOx主要包括NO和NO2及其它氮氧化物，其中造成大气污
染的主要是NO和NO2 ，排入大气的NO被氧化成NO2 ；

一般 NO2的毒性为 NO的4~5 倍， NOx 能同肺部润湿的表面
四、中国洁净煤技术的基本框架


煤炭加工（选煤、型煤、水煤浆等）；
煤炭燃烧（流化床锅炉、高效低污染粉煤燃烧、燃烧联
合循环发电等）；

煤炭转化（气化、液化、燃料电池等）；Байду номын сангаас
污染排放控制与废弃物处理（烟气净化、粉煤灰综合利
用、矿区污染控制：包括煤矸石、煤层气、矿井水与煤 泥水的治理等）。
五、不同环节洁净煤技术的简述
4.
污染排放控制与废弃物处理是实现国家环保目标使煤炭成
为高效、洁净、可靠能源的重要环节。
①
烟气净化是清除煤炭燃烧产生的烟气中的有害物质
（SO2、NOx、颗粒物、Hg）。
②
废弃物处理主要包括对煤炭开采和利用过程中所产生 的矸石、煤层甲烷、煤泥、矿井水及燃煤电站所产生 的粉煤灰等进行有效处理。
愿景
煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，占常规化石燃料储量的90%以上。 目前煤炭占世界一次能源消费近 28%，煤电约占世界总发电量的 40%。煤 炭一向被称为“肮脏”的能源，它是造成环境污染的一个重要因素。
增压 流化 床
发电 IGCC
多联产
二氧化硫污染及酸雨

煤中通常含有 1% 左右的硫，每燃烧 1 吨煤，就会产 生20kg左右的SO2，我国90%以上的SO2排放来源于 煤的燃烧。

SO2导致的第一个问题是我国城市空气污染的加大；

SO2导致的第二个问题是我国酸雨污染的日益加重。
工业SO2的排放已受到了较好的控制。 城市生活中SO2的排放由于相对分散不宜控制，因此排放量一直忽上忽下 并没有很好的控制，但毕竟只占少数。 SO2总体排放量已在慢慢下降。

中国洁净煤技术为，在煤炭开发和利用中旨在减少污染和提 高效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。

其核心是提高效率和减少污染，从而使煤炭成为洁净、高效、 可靠的能源。

中国洁净煤技术是以煤炭洗选为源头、以煤炭气化为先导、 以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心、以煤炭转化和污染控 制为重要内容的技术体系。
推进污染防治仍需取得更大成效，要巩固蓝天保卫战成果，今年 SO2 、 NOx排放量要下降3%，重点地区细颗粒物（PM2.5）浓度继续下降。
煤炭开采及利用带来的污染问题
煤炭利用的途径
煤的用途
转化
燃烧 供热
炼焦
液化 气化 化学品
整体煤气化 联合循环
居民 工业 发电 煤粉炉 CFBC PFBC-CC
循环流化 床燃烧
第一节 煤炭在能源结构中的地位
《BP世界能源统计年鉴（2017年）》
《BP世界能源统计年鉴（2017年）》
中国与世界一次能源消费对比 中国 (%) 世界 (%) 62 28 煤炭 19 33 石油 9 7 水电 6 24 天然气 3 3 可再生能源 1 5 核电
《BP世界能源统计年鉴（2017年）》
燃烧颗粒物和其它微量元素的污染

锅炉飞灰中以粒径小于 2.5μm 甚至亚微米超细颗粒为主， 造成大气污染，也大气光化学烟雾和酸雨的主要起因；

煤中存在几乎元素周期表中的所有元素，有些元素虽然
含量很少，但毒性很大，比如：汞、锑、砷、铅等，还
有放射性的铯、镭、锶、钍和钴等，这些元素在燃烧过 程中大多随烟尘排入大气，造成深度污染。

美国于 1986 年率 先推 出了 “ 洁 净煤技术 示范计划 ，
CCTP”，并已收到成效。
三、洁净煤技术分类
洁净煤技术按其生产和利用的过程可分为三类:

第一类是在燃烧前的煤炭加工和利用技术。包括煤炭的洗选
和加工转化技术，如煤的物理与化学净化、配煤、型煤和水
煤浆技术，煤炭的转化包括煤炭的液化和气化技术。