能源概述常规能源介绍

煤炭洗选技术 粉煤成型技术 动力煤配煤技术 水煤浆技术
1）煤炭洗选技术
常规的物理选煤可除去煤中60%的灰分和1/3到1/2 的黄铁矿硫(燃料时SOX的主要来源)。 煤炭经洗选可大大提高燃烧效率，如电厂粉煤锅 炉燃烧原煤的效率一般为28%左右，而燃洗精煤 可达35%。（其他优点见P37） 煤炭经过洗选可大大降低污染物的排放。 选煤是洁净煤技术的源头技术。
2）粉煤成型技术
民用型煤 工业型煤 型煤技术的研究应着力于开发强度高、防 水性好、适合于长途运输的型煤及其配套 工艺设备和粘结剂以及研制固硫工业型煤 等技术上。
3）动力煤配煤技术（P38）
意义重大，主要表现在：
提高热效率节约煤炭； 充分利用煤炭资源，做到物尽其用； 可以利用劣质煤； 有利于拓展煤炭资源，减轻环境污染。
LHV（ MJ/kg ） 26~33 20~33 10~17
煤种 无烟煤 贫煤 低挥发分烟煤 高挥发分烟煤 褐煤
干燥无灰基挥发分含量（%） ≤9 9~19
19~30 30~40 40~50
LHV（ MJ/kg ） ＞ 20.9 ＞ 18.4 ＞16.3 ＞15.5 ＞ 11.7
拓展---各煤种的用途
2）煤炭气化技术
煤炭的气化是指将煤与气化剂反应，使煤中的有 机部分完全转化为煤气的过程。
CO、H2、CH4
碳的氧化反应
C+O2=CO2－393.8KJ/mol
碳的部分氧化反应 2C+O2=2CO－231.4kJ/mol
二氧化碳的还原反应 C+CO2=2CO+162.4KJ/mol 水蒸气分解反应 C+H2O(g)=CO+H2+131.5kJ/mol 水蒸气分解反应 C+2H2O(g)=CO2+2H2+90.0kJ/mol
煤炭气化技术
应用领域：
工业燃气 民用煤气 化工合成和燃料油合成原料气 冶金还原气 联合循环发电燃气 燃料电池 煤炭气化制氢 煤炭液化的气源
固定床
气化方法
流化床
气流床
整体气化联合循环发电(IGCC)技术
3）煤炭地下气化
把煤的开采和转化结合起来，气化后残余 灰渣仍滞留地下，减轻固体废渣对环境的 污染，有利于提高煤炭资源回收率
化工
焦炭
？煤$
燃烧 ？
气化 液化
煤炭的利用途径
根据煤炭的使用目的分为两大主要用途：(1)动力煤，(2)炼焦煤。
我国动力煤的主要用途有： 1) 发电用煤：我国约1/3 以上的煤用来发电，目前平均发电耗
煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为 电能。
2) 蒸汽机车用煤：占动力用煤2%左右，蒸汽机车锅炉平均耗 煤指标为100kg/(万吨·km)左右。
从2003年7月起，兖矿集团开始在下属的鲁 南化工厂建立万吨级中试装置，该装置从2004 年4月开始出油，至今一直在平稳运行。
兖矿计划设在新疆的煤制油厂采用兖矿研发 的低温费托合成煤间接液化技术，设计的年产 量为108万吨油品。
6）燃料电池
燃料电池（Fuel Cell）是发展中的发电技术， 它利用电化学过程，将燃料（氢气）的化学能转 化为电能，它的发电原理与常规化学电源类似， 因为没有热力学上的限制，能量转换过程的热效 率很高，可以将存在燃料和氧化剂中的化学能高 效（50％～70％）、环境友好地转化为电能， 发电过程不产生污染物。
• 无烟煤：是煤化程度最高的 煤，含碳量90%以上。
•特点：挥发分低、比重大、 硬度高、燃烧时烟少、火苗短 、火力强。
• 无烟煤通常作民用和动力燃 料；质量好的无烟煤可作气化 原料、高炉喷吹和烧结铁矿石 的燃料以及作铸造燃料等；用 优质无烟煤还可以制造碳化硅 、碳粒砂、人造刚玉、人造石 墨、电极、电石和炭素材料。
煤的挥发分分级标准
技术要求
低挥发分
中挥发分 中高挥发分 高挥发分
Vdaf（%）
≤20
20.01~28
28.01~37
＞37
煤的发热量等级划分标准
代号
等级名称
技术要求Qnet,ar（MJ/kg ）
LC
低热值煤
8.5~12.5
ML
中低热值煤
12.51~17
MC
中热值煤
17.01~21
MH
中高热值煤
21.01~24
中国无烟煤需求行业
•烟煤：燃烧时火焰较长而有烟的煤，煤化程度较大
的煤。外观呈灰黑色至黑色，粉末从棕色到黑色。由 有光泽的和无光泽的部分互相集合合成层状，沥青、 油脂、玻璃、金属、金刚等光泽均有，具明显的条带 状、凸镜状构造。该种煤含碳量为75％～90％，不含 游离的腐殖酸。大多数具有粘结性；发热量较高。燃 烧时火焰长而多烟。多数能结焦。
所放出的热量）
1）煤的分类
• 煤的科学分类为煤炭的 合理开发和利用提供了 基础，通常最简单的分 类方法是根据煤中干燥 无灰基挥发分含量将煤 分成褐煤、烟煤和无烟 煤三大类 。
无烟煤
烟煤
褐煤
煤的分类方法
煤种 无烟煤 烟煤 褐煤
干燥无灰基挥发分含量（%） ≤9 9~45
40~66
我国动力煤的分类方法
3) 建材用煤：约占动力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大， 其次为玻璃、砖、瓦等。
4) 一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业 及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤 的30%。
5) 生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%。 6) 冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟 煤，其用量不到动力用煤量的1%。
•主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂 载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。
2）其他分类方式
煤炭灰分等级划分标准
代号
SLA LA LMA MA MHA HA
等级名称
特低灰煤 低灰分煤 低中灰煤 中灰分煤 中高灰煤 高灰分煤
技术要求Ad（% ）
≤5 5.01~10 10.01~20 20.01~30 30.01~40 40~50
煤炭的干馏技术 煤炭气化技术 煤炭地下气化 煤炭的直接液化
1）煤炭的干馏技术
煤在隔绝空气的条件下加热，将产生一系列 的热分解过程，得到气态、液态和固体产物 。
干馏得到的固体产物：冶金焦炭wk.baidu.com
从煤干馏得到的挥发分中可以回收煤焦油 ＆煤气等产物。 温度高于950℃的过程称为高温干馏，如采 用合适的烟煤干馏可得冶金焦炭。
煤质较好
含硫量小于1%的低硫煤约占65%
煤层埋藏较深，适于露天开采的储量很少，适于露 天开采的中、高变质煤更少 共伴生矿产种类多，资源丰富
我国的煤炭资源分布
• 中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布，造成 了“北煤南运”和“西煤东调”的被动局面。 大量煤炭自北向南、由西到东长距离运输，给 煤炭生产和运输造成了极大的压力。
• 在我国，煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙古、 黑龙江、辽宁、山东、新疆等几个省区，著名的大型 煤矿有大同煤矿、东胜煤矿、神府煤矿等。
中国煤炭资源总体特点
资源总量相对分布不均
煤炭资源与地区的经济发达程度呈逆向分布 煤炭资源与水资源呈逆向分布
煤种齐全，但不均衡
优质动力煤丰富，优质无烟煤和优质炼焦用煤不多
一氧化碳变换反应 CO+H2O(g)=CO2+H2-41.5kJ/mol
碳的加氢反应 C+2H2=CH4-74.9kJ/mol
甲烷化反应 CO+3H2=CH4+H2O-206.4kJ/mol
甲烷化反应 2CO+2H2=CH2+CO2-247.4kJ/mol
甲烷化反应 CO2+4H2=CH4+2H2O-165.4kJ/mol
选、发电、供热、炼焦、制气及煤制品加工等 ）增长迅速，而煤炭终端消费增长缓慢。
（4）煤质指标与煤分类
• 水分（外部水、内部水和化合水
）
• 灰分（煤完全燃烧后，其中矿物
质的固体残余物）
• 挥发分（在隔绝空气的条件下，
将煤加热到850℃左右，从煤中有 机物质分解出来的液体和气体产物 称为挥发分）
• 发热量（单位质量煤完全燃烧时
• 我国适合露天开采的煤炭资源不多，煤炭生产 以地下开采为主。
我国的人均煤炭资源现状
• 中国煤炭资源总量虽然较多，但探明程度低， 人均占有储量较少，按1999年人均可采储量对 比，中国人均可采储量仅为90.9吨，约为世界 人均可采储量的55%。
3）我国的煤炭消费
• 我国是世界上最大的煤炭消费国。 • 在我国煤炭消费中，煤炭的加工转换（包括洗
经过漫长的地质作用，在温度增 高 、压力变大的还原环境中，这一有机层最 后会转变为煤层。因埋深和埋藏时间的差 异，形成的煤也不尽相同。
（3）中国煤炭资源
• 煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃 料。根据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源 量达4.84104亿吨标准煤，占世界化石燃料可采资源量 的66.8％。
（2）煤的成因
煤是怎样形成的？
在地质历史上，沼泽森林覆盖了大片 土地，包括菌类、蕨类、 灌木、乔木等植 物。但在不同时代海平面常有变化....
当水面升高时，植物因被淹而死 亡 。如果这些死亡的植物被沉积物覆盖而不 透氧气，植物就不会完全分解，而是在地 下形成有机地层。随着海平面的升降，会 产生多层有机地层。
（1）煤的元素组成
• 煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤中有机物 质主要由碳（C，82%~93%）、氢（H，3.6%~5% ）、氧（O，1.3%~10%）、氮（N，1%~2%）四种 元素构成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主 要有硫（S）、磷（P）以及稀有元素等 。
• 世界上所有的元素均可在煤中找到； • 煤是黑色黄金。
4）水煤浆技术
石油产品供不应求，煤代油势在必行
便于储运。
水煤浆利用储量丰富、价格低廉的煤炭作为 主要原料，使用浮选精煤或水洗煤进行研磨 加工、细化，再辅以27%～35%的水和约1% 的化学添加剂，经过多道严密工序，层层筛 除煤炭中不能充分燃烧的成份及产生污染的 硫、灰等杂质，只将炭本质留下来，制出性 能像油的水煤浆成品。
二、常规能源
• 煤炭 • 石油 • 天然气 • 水能
第二节 能源概述
1、煤炭
• 掌握的知识点：
• （1）煤的形成； • （2）煤的主要元素组成； • （3）煤的煤质指标； • （4）煤的分类； • （5）我国的煤炭资源情况； • （6）煤的利用途径。
1、煤炭
第二节 能源概述
• 煤是古代的植物体因为地壳运动 而埋没地下，在适宜的地质环境 中经过漫长年代的演变而成的， 含碳量一般为46%～97%。煤是 重要的燃料和化学工业原料。煤 在地球上的储量非常丰富。
水煤浆具有浓度高、流变性好、耐储存等特 点。它能象油一样泵送、雾化燃烧，燃烬率 能达到98%以上，只产生极少的灰渣。水煤 浆用储罐进行运输和储存，避免了运输和储 存过程中的污染，并减少了储存时的占地面 积，无论储存还是排放指标均能达到国家一 类地区的环保要求。
（8）煤炭转化技术
煤炭转化是指通过化学加工或热加工的方 法，将煤转化成一系列气体、液体和固体 等化学产品的过程。
4）煤炭的直接液化
煤直接加氢液化是采用高温、高压氢气， 在催化剂和溶剂作用下进行裂解、加氢等 反应，将煤直接转化为分子量较小的燃料 油和化工原料。
神华集团已经开始在内蒙古鄂尔多斯建设 世界上第一条每天6000吨煤的商业液化生 产线，最终每年可产油品500万吨以上。
5）煤炭的间接液化
煤的间接液化是将煤气化得到的原料气，在 一定条件下（温度＆压力），经催化合成石油 及其他化学产品的加工过程，又称一氧化碳加 氢法。
• 炼焦煤的主要用途是炼焦炭，焦炭由焦煤或混 合煤高温冶炼而成，一般1.3 吨左右的焦煤才 能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是目前钢铁 等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业的“ 基本食粮”。
（6）中国煤的利用方向
提高价值 洁净利用 高效利用 煤系共伴生资源利用 ···········
（7）煤炭加工技术
HC
高热值煤
24.01~27
SH
特高热值煤
＞27
煤炭硫分等级划分标准
代号
SLS LS LMS MS MHS HS
等级名称
特低硫煤 低硫分煤 低中硫煤 中硫分煤 中高硫煤 高硫分煤
技术要求Std（% ）
≤0.5 0.51~1 1.01~1.5 1.51~2 2.01~3
＞3
（5）煤的利用方式
煤可以做什么？
• 根据挥发分含量、胶质层厚度或工艺性质，可分为 长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等。
• 用作炼焦、炼油、气化、低温干馏及化学工业等的 原料，也可直接用作燃料。
•褐煤：又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种
介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。 由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可 以清楚地看出原来木质的痕迹。含有可溶于碱液内的 腐殖酸。含碳量60％～77％。