《洁净煤技术》

洁净煤技术（CCT）的概念是２０世纪８０年代中期美国首先提出的，是指在煤炭开发和加工利用全过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工﹑燃烧﹑转换及污染控制等技术的总称，是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放的污染物控制在最低水平，达到煤的高效清洁利用的技术。

清洁煤技术主要包括两个方面：
一是直接烧煤洁净技术。

这是在直接烧煤的情况下，需要采用相应的技术措施：
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。

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％。

二是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。

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，我国已开展研究。

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％。

我国正在开发研究中。

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。

清洁煤技术是当前国际上解决环境问题的主导技术之一，也是高技术国际竞争的重要领域之一。

多年来，我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染进行了大量的研究开发和推广工作，并随着国家宏观发展战略的转变，已把清洁煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到了中央政府的大力支持。

按照国务院1997年批准的《中国洁净煤技术九五计划和2010年发展规划》，中国洁净煤技术包含四个领域、十四项技术：
1) 煤炭加工领域：选煤、型煤、水煤浆；
2)煤炭高效燃烧与先进发电技术领域：CFBC、PFBC、IGCC；
3) 煤炭转化领域：气化、液化和燃料电池；
4) 污染排放控制与废弃物处理领域：烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层气的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用。

煤炭加工是指在原煤投入使用之前，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煤污染的最经济的途径。

主要包括煤炭洗选、型煤、水煤浆制备。

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、硫等杂质；煤炭经洗选可大大提高燃烧效率，大大减少污染物排放，入选1亿吨原煤一般可减少燃煤排放的SO2，100～150万吨，成本仅为洗涤烟气脱硫的十分之一。

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；水煤浆是用优质低灰原煤制成代油燃
料，燃烧效率高，烟尘、S02、NO x等排放都低于燃油和散煤,可以代替石油。

煤炭高效、洁净燃烧与发电技术是洁净煤技术的核心。

从煤炭中获取能量主要靠燃烧，目前以循环流化床锅炉(CFBC)的适应煤种广，燃烧效率高，且易于实施床内脱硫，与常规粉煤锅炉比S02、NO x,可减少50％以上，较采用粉煤锅炉加净化装置可节约投资10％～15％。

CFBC(包括常压AFBC、增压PFBC)是近年来国际上竞相发展的洁净燃烧技术；发展高效低污染粉煤燃烧(先进的燃烧器)应以稳燃、高效、低污染和防结渣作为开发燃煤技术与燃烧器的目标；燃煤联合循环发电包括煤气化联合循环发电(1GCC)和增压流化床联合循环发电(PFBC—CC等)是新—代
高效、洁净燃煤发电技术。

IGCC电厂供电效率可达50％～52％，脱硫率可达99％，NOx排放只有常规电厂的15％～30％、耗水只是常规电厂的1／3到1／2。

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、煤炭液化和燃料电池。

煤炭转化以气化为先导，以碳一化工为重点，走燃料化工和煤深加工的技术路线。

作为化工原料，煤化工在芳烃生产方面有石油化工和天然气化工所不具备的优势。

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。

多年来针对不同用户开发了多种气化工艺。

从发展趋势看应优选煤种适应广、技术先进的流化床和气流床气化技术；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。

发展替代液体燃料是一项带战略意义的任务；燃料电池是直接将资料的化学能转化为电能的技术，目前国际上已经开发出数种不同类型的燃料电池，主要用于航天器的动力，使用的主要燃料为氢气和甲烷气。

污染排放控制与废弃物处理：工业污染防治要逐步从生产末端治理转到源头和生产全过程的控制，把分散治理与集中控制结合起来，把浓度控制与总量控制结合起来，并把燃煤所造成的污染放在突出位置。

因此，对煤炭开发利用中产生的污染和废弃物进行控制和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。

烟气净化是清除煤炭燃烧产生的烟气中的有害物质(灰尘、S02、NO x)。

在我国燃煤锅炉排放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物是空气污染的主要原因。

从各个环节脱除煤中的硫是洁净煤技术的重要内容。

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处理。

这些污染物的大量排放既污染环境，又造成了资源的浪费。

国外对煤矸石的处理有比较健全的法规和管理办法，基本实现了无害化处理。

主要用途是回填采空、作为建筑工程填料、筑路造地、回收有用成份及作燃料、建筑材料和改良土壤等用。

我国矿区煤矸石每年的排放量约为1.5～2亿吨，主要利用途径是发电、生产水泥和烧砖，但利用总量较少。

煤层甲烷(又称煤层瓦斯或煤层气)是与煤共生，开采煤炭时从煤体内析出。

它是一种优质能源，但同时又是煤炭开采的一种主要灾害，其大量排空对全球环境变化(温室效应)有较大影响。

目前世界上主要产煤国对煤层甲烷的资源化开发利用程度较高，主要方法是地面钻井开采。

美国1993年煤层气的产气井有5000余口，产气量达到207亿立方米。

我国煤层气的开发利用程度还很低，主要是采取井巷抽放，但气体利用价值低，地面开采尚处于探索研究阶段，正在开展示范工程并与国外进行合作勘探。

粉煤灰是燃煤电站排出的固体废弃物，欧美发达国家的大型电厂已将烟气净化。

灰渣干排、干灰调湿等纳入电厂规划，达到既清洁发电又使粉煤灰资源化，粉煤灰被大量应用于筑路、生产水泥和优质混凝土、制砖及其它建材，并将粉煤灰大量用于建筑高速公路。

中国粉煤灰研究和利用的重点是大用量方向，如掺于混凝土中建桥、建坝、高层建筑底板、核发电站的安全壳等，正在建设中的三峡工程预计用粉煤灰量达133.8万吨。

更大量的利用在于修筑高等级公路，已推广于沪宁、京深及京冀公路建设。

还用于矿区回填、农业上改良土壤、墙体材料烧结砖、混凝土、粉煤灰水泥等。

我国煤矿大量矿井水外排与矿区严重缺水局面并存，如我国有约70%的矿区缺水甚至严重缺水，随着煤矿城市社会、经济的迅速发展，煤炭生产基地
的战略西移，水资源的供需矛盾将日趋紧张。

许多矿井水含有大量悬浮物及少量有害元素。

因此，最大限度地处理和净化矿井水，使之资源化，对减少矿区环境污染、缓解干旱缺水地区用水紧张情况起到积极作用。

目前，主要的矿井水处理方法有混凝沉淀法、电渗析法、反渗透法和中和法。

混凝沉淀法主要用于处理含悬浮物矿井水；电渗析法和反渗透法用于处理高矿化度矿井水；中和法是处理酸性矿井水最常用的一种方法。

一、洁净煤授术的重要性
我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，目前煤炭在我国能源结构中约占70％。

在完全开发水电、充分利用核能和非水力可再生能源、充分考虑油与气进口潜力的前提下，煤炭在一次能源消费构成中将长期占据主导地位，预计到21世纪中叶约为50％。

但是，煤炭高效浩净利用难度大，带来了严重的环境污染和生态破坏。

1999年我国SO2放量达1858万ｔ，居世界第一，其中约85％是燃煤排放造成的；酸雨面积已超过我国国土面积的40％。

我国CO2排放量仅次于美国，居世界第2位。

由温室气体引起的全球变暖已引起世界范围内的高关注，对于能源结构以煤炭为主而且在相当时期内难以根本改变的我国，更是一种严峻的挑战。

2000年我国石油进口依存度（净进口量占消费量比重）己超过30％，进口量达7000
万ｔ，预计2010年将达40％。

在国际局势变幻不定的形势下，保障石油的可靠供应对国家安全至关重要。

随着我国人民生活水平的提高，国内油、气供应能力与需求之间的缺口将越来越大。

通过气化、液化和其他方式将煤高效地转化为洁净燃料，是我国必须进行长期努力的目标。

中国是世界第一大煤炭生产与消费国，2001年煤炭在一次能源的生产和消费中分别占68和67。

在相当长时期内中国以煤为主要能源的生产和消费结构不会发生改变。

煤炭在为国民经济作出巨大贡献的同时,其开发利用过程也产生了很严重的污染。

中国是典型的煤烟型大气污染国家。

据2000年《中国环境状况公报》资料显示，全国废气中SO2、烟尘排放总量分别为1995万吨、1165万吨，导致酸雨的覆盖面积已达国土面积的30。

据粗略统计，SO2等大气污染造成的经济损失总量达到GDP的2以上。

燃煤造成的二氧化硫及总悬浮颗粒物的排放量分别约占85和70，造成的经济损失年高达1000亿元以上。

由于中国落后的燃煤技术及装备，导致中国主要工业产品能耗比先进国家高出20～60，能源效率为34，比先进国家低10个百分点。

因此，发展洁净煤技术是提高中国能源效率、减少环境污染的重要途径。

洁净煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高技术国际竞争的重要领域之一。

我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。

随着国家宏观发展战略的转变，中国政府把洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一。

我国于1994年成立了煤炭工业洁净煤工程技术研究中心，1995年成立了国家洁净煤技术推广应用领导小组，1997年国务院批准了《中国洁净煤技术九五计划和2010年发展纲要》。

在中国国民经济第十个五年计划和煤炭工业“十五”规划中，都强调要加大洁净煤技术研究开发力度，扩大洁净煤领域的对外开放，推进洁净煤技术的产业化。

洁净煤技术涉及多行业、多领域、多学科，是一项庞大的系统工程。

中国发展洁净煤技术的目标：一是减少环境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉尘、煤泥水等；二是提高煤炭利用效率,减少煤炭消费；三是通过加大转化，改善终端能源结构。

目前，中国已成了世界上最大的洁净煤市场。

研究与开发洁净煤技术的主耍目的是攻克煤气化、煤炭液化、洁净煤发电技术和综合利用新技术中的关键技术，大幅度提高煤炭转换过程中的效率和控制污染，提供优质替代燃料，优化终端能源结构，保障能源安全。

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,煤矿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。

我国是烧煤大国，７０％以上的能源依靠煤炭，大力发展洁净煤技术有更重要意义。

4.发展洁净煤技术的重大意义
首先，采用煤炭加工技术，可有效降低原料煤的灰分和硫分，实现煤炭燃前脱硫降灰，大幅度减少大气污染物排放，减少煤炭利用的外部成本。

其次，发展煤基合成燃料可以促进能源供应来源的多样性，改善单一的能源结构，在相当程度上缓解我国石油、天然气供应不足的问题，且经济投入和运行成本大大低于采用石油和天然气，有利于我国清洁能源的发展及长远的能源安全。

第三，洁净煤技术汇集了电子、信息、自动化、环境科学等高新技术，已不再是传统的煤利用技术。

总之，洁净煤技术的开发与应用正处方兴未艾之势，国民经济和社会发展第十个五年计划已将洁净煤技术列为能源建设的重要内容，我国洁净煤技术将进入产业化发展阶段。