煤炭的清洁生产及利用

总第119期《工业技术经济) 2002年 第1期煤炭的清洁生产及利用李永峰张明慧- 王有顺[摘要]可持续发展的观念已经被人们普遍接受，而真正实现可持续发展，使人类社会的发展保持持续、健康则要受到许多因素的影响。其中，作为工业生产主要能源的煤炭，因其自身的特性对可持续发展具有深刻的影响。因此积极推行谋炭工业和相关工业的清洁生产、推动洁净谋技术产业化君又重大。本文计对我国目前煤发工业的实际，提出了推动洁净煤技术产业化九个方面的内容，以促进清洁生产，立足根本，保护环境,推动可持埃发展。.[关键词]堞炭 洁净谋技术清洁生产可持续发展-、推动清洁生产是实现可持续发展的必然选择民经济总量中，社会需要的最终产品仅占原材料用量的工业生产的发展在推动人类社会进步的同时，也不20%一30%，另外70%--80%的资课最终成为废物进入断地污染着人类生存的环境，为了能够使人类社会可持环境，造成环境污染和生态破坏。传统的工业生产方式续发展，积极推行可持续发展十分必要。清沽生产是在能源消耗高，资源浪费大。导致污染严重，控制难度大，较长的工业污染过程中，由联合国环境规划署工业与环经济代价昂贵,改善环境需要相当的资金投入。美国每境规划话动中心首先提出的:“清洁生产是指将综合预防年用于环境保护的投资高达800-- -900 亿美元，日本也的环境政策持续用于生产过程和产品中，以减少对人类在700亿美元以上。我国目前人均GNP只有800 美元左和环境的风险性。”目前，清洁生产已经引起人们的广泛右，既缺资金，又缺技术。矩期内不可能在治理环境方关注，在1992年联合国环境与发展大会上通过的<21 世面再增加大投入，加上我国解决环境问题的能力与条纪议程》中，正式提出清洁生产是可持续发展的先决条件低下，我们不能再走“先污染，后治理”的老路，必.件，是实现可持续发展的关键因素。须通过推行清洁生产，大力节约和综合利用资源，促进清洁生产包括清洁的生产过程和清洁的产品两个方环境与资源的协调发展。因此，积极推行清洁生产是实面的内容。对生产过程而言，清洁生产包括节约原材料现可持续发展的必然选撣。和能源、淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生二、推动洁净煤技术产业化产过程以前减少他们的数量和毒性。对产品而言，清洁沽净煤技术已经成为当前世界各国实现可持续发展生产策略指在减少产品在从原材料提炼到产品的最终处战略主攻方向之一，我国对洁净煤技术的开发、应用与置的整个生产周期过程中对人类和环境的影响。推广十分重视，在煤炭工业“十五”规划中，已经把实目前，清洁生产已成为世界各国的共识，《中国 21施沽净煤战略作为煤炭工业结构调整的四大战略之- -，世纪议程》对清沽生产做了如下的界定:“清沽生产是既明确提出实施清净煤战略，加强政策引导，注重加工转可满足人们的需要,又可合理使用自然资源和能源并保换，强化清洁生产，推进洁净煤技术产业化。护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能我国洁净煤技术主要包括4个技术领城，14 个技术耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、方面，如下表:资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产将随着可持续发展进程的洁净煤技术领域洁净煤技术开发、应用、推广深入而日益成为今后产品生产的主导方向。"我国政府明选煤(推广应用)型煤(工业型煤示范应用、民用型确指出，只有大力发展清洁生产技术，生产绿色产品，煤炭加工煤推广)推行生产全过程控制，才会实现以尽可能小的环境代价和最少的能源、资檬消耗，获取最大的经济发展效益o中国煤化工运输,推广应用)纵观世界，在工业化发展过程中，各国都先后经历FYHCNMH G技术.了“先污染，后治理"的过程。所采取的环境保护策略，煤炭燃绕|增压硫化床燃烧技术(引进、推广)烟气净化(脱除S02、NOx)更多地是把1 h点放在了对污染物的“末端"控剩和处理整体煤气化床发电技术上,付出的经济代价巨大，但收效甚微。据估计,在国《工业技术经济》2002年 第1期总第119期洁净煤技术领城洁净煤技术开发、应用、推广济效益显奢且处理量大、应用面广等特点。高硫煤成型时，加人适量固确剂，可大量减少SQ2的排放量,燜尘煤炭转化|煤炭气化、底下气化和SO2可减少40%一50%。煤炭液化(开发示范)燃料电油(开发)型煤按用途划分为工业用型煤、造气用型煤和民用烟气净化型煤。工业用型煤主要是用于工业窑炉和工业锅炉的燃污染持放控制与电厂粉煤灰综合利用烧。工业密炉型煤是利用廉价的无烟煤末和较为廉价的废弃物处理煤层气的开发利用煤矸石和煤泥水的综合利用烟煤末为原料，加工成型煤，用以替代价格昂贵的块煤,发展和推广洁净煤技术是保证我国能源安全和可持工业锅炉和窑炉改造而且型煤性能与原块煤相近，甚至超过原块煤。造气用续发展的长期战略选择。应在大力推广成熟技术的基础型煤可以代昝无烟块煤用于化肥和发生炉煤气行业，遣.上，积极开发与引进大型先进技术，加快推广洁净煤技气用型煤的性能超过无烟块煤。民用型煤在我国已有较好的发展，在城镇中的推广率高于农村、新型型煤技术术产业化。的推广开拓了乡镇和广大农村的广國用煤市场。1.发展煤炭洗选加工目前世界发达国家都把发展煤炭洗选加工作为煤熒型煤改进煤气燃烧方式，不仅大大提高节能率，而工业技术发展重点。煤炭合理洗选加工是当前提高煤炭且减少烟尘和有害气体so,污染，具有显著的经济效益。使用价值、充分利用煤炭资源、增加企业经济效益最有据预测，今后20年内，我国型煤箭求量将以每年5%的效的技术途径。原煤经过洗选进行脱灰、降硫并加工成速度增长。应加强型煤成型技术的科技攻关，大力促进质量均匀、用途不同、品种适销对路的煤炭产品。2000型煤加工产业化发展。年全国原煤人选比重仅占原煤产量的35%左右，大量原3.发展配煤一条龙服务体系.煤未经恍选直接燃烧，不利于煤炭综合利用、环境保护、我国能源利用率低、煤耗高的原因是多方面的。但节能、节运以及经济效益、环境效益和杜会效益的提高。是煤炭产品结构不合理、品种单一、供需脱节，不能按据1995年统计，少人洗1吨焦煤少收28.3元，少人洗1照用户的设备性能要求供应煤炭产品是一个重要的因素。响动力煤少收16.6元，当年动力煤的人洗率只有6%，据分析， 煤炎资霉的很费有35%是由于企业内部缺乏健著与30%的人洗率比较，仅此- -项，全行业就要少收30全的科学管理制度，有65%是由于工艺设备煤炭晶种质亿元。由于我国电厂绝大多数以原煤、洗混煤和中煤作量不相适应造成的。煤炭工业“十五"规划要求在煤炭为燃料，煤炭灰分比国际平均高13%-15%，每千瓦时中转港口和主要集散地建设配煤厂，为用户提供质量稳的标准煤耗比国外先进水平高100克左右，能耗大。定、价格合理、环境保护型的煤炭。在2005年，初步形1995年全国铁路运煤6.7亿吨，其中4.5亿吨未经洗选，成产、配、销、送及辔后服务~ -条龙体系。.约有8000万吨矸石随煤外运，按平均运距600公里计4.完訾水煤浆制备和应用技术算，共占用运量480亿吨公里，浪费运费25亿元。另据水煤浆是20世纪70年代兴起的新型燃料,燃烧时统计，我国每年消耗12多亿吨煤，要向大气层排放二氧火焰中心温度比烧煤和烧油低，而排放的SO2、Nox 等与化硫1800万吨，污染环境并由此遣成经济损失达160亿直接燃烧原煤相比降低15%- -20%，运输与储存对环境元。我国每年发电用煤1.1亿吨，绝大部分未经人洗，的影响远比煤炭要小。灰分一般在30%以上。对煤炭进行洗选加工是我国当前水煤浆技术在发达国家已日益成熟。目前，我国也煤炭沽净生产的一种最基本、最有效的手段。煤炭工业已经建成和在建多个商业性示范工程，已生产水煤浆的“十五”规划中要求大中型煤矿要有配套的选煤厂，小型原料煤，灰分小于8%，硫分小于0.5%，水煤浆燃烧时煤矿要依托大矿的选煤厂或建设群矿集中选煤厂。重点排放的烟尘和SOr远远低于烧原煤。我国已经在白杨河在山西、陕西、山东、内紫、河南、安徽等省区建设一电厂、燕山石化等多处应用水煤浆，并积累了一定的经批先进的选煤厂。现有老的选煤厂要进行技术改造，充验。今后，应进一步研究开发水煤浆新型添加剂，不断分发挥选煤厂的能力利用率，提高质量和效益。2005 年改进生产工艺，提供质量稳定、满足市场需求的水煤浆。选煤厂平均工效达到40吨。重点研究“中国煤化工庄炉内地烧过程中2.型煤加工的固硫、JH涡炉的地区，鼓勋型煤加工是将煤粉通过-定成型技术和工艺加工成煤矿与用CNMHG公司，发展集中.具有一定形状的煤炭产品。粉煤加工成型技术是煤类加洗选、制浆、管道输送、燃烧发电-体化工程。工转化中，具有投资少、见效快、节能、环境保护和经5.大力发展煤层气产业总第119期《工业技术经济)2002年第1期 .煤层气的主要组成成分是甲烧(CH)，既是造成温经催化反映，生成液体燃料及其他碳氢化合物。宣效应的主要气体之一,是井工开采时矿井的有害气体直接液化目前尚处于研究阶段，间接液化也只有南的主要组成部分，又是一种优质洁净能源。大力发展煤非一家公司真正实现了大规模、工业化生产。由于生产层气产业，是实施洁净煤战略的战略选揮。建国50多年工艺相当复杂、 投资大、生产成本高而未能广泛推广。来，一直采取矿井风排煤层气做为与矿井的自然灾害做我国对煤炭液化相当重视，并已经具备了一定的技术基斗争的防止措施，风排煤层气因其浓度低而无法利用，础，“十五"期间，在完成神东、云南先锋和黑龙江依蓝这样既浪费优质洁净能源井耗电，严重污染大气环境。堞炭直接液化示范厂可行性研究的基础上，通过经济技在许多高浓度煤气层，单菲风排不能完全解决问题。在术合作建设1- -2个煤炭液化示范厂，2005年煤炭液化产一些高浓度煤 气层矿井中,普遍采用对煤层气抽放措施。油达到250万吨以上。1952年开始利用巷道抽放，到1956年发隈为用钻孔抽8.烟气净化放，并把抽放出的瓦斯用做燃料和制造炭黑，变害为利。姻气净化包括烟气脱硫、烟气脱氮和颗粒物控制。经过几十年的努力，煤层气抽放技术有了较大的发展，烟气脱硫有湿式和干式两种。湿式法- - 般用石灰水琳淋洗试验威功地适应各种煤层赋存条件和瓦斯涌出特点的多烟尘，so,变成亚硫酸钙浆状物，脱硫率-般可以达到种抽放方法。到1985年，全国已建成瓦斯抽放系统12595%以上。干式法是用石灰石浆状喷雾，与烟气中的处,年抽放瓦斯量达到3.4亿立方米。利用率为64.7%。so,反应，产生硫酸钙，脱硫效率比湿式法低。烟气脱“十五”时期，积极发展煤层气产业，继续实行地面抽放氮有多种方法。日本已采用干式氨选摔性催化剂还原法，与井下排放并举的煤层气开发方针。重点加快山西沁水烟气通过催化剂在300- 400摄氏度下加入氨，使NOx分煤田、河东煤田、安徽两淮煤田、辽宁铁法、抚顺矿区、解成无害氮和蒸汽，NOx排放量可减少80%以上。贵州六盘水等地区煤层气的勘探评价及开发利用。到目前，烟气脱硫在国外已大量推广,发达国家已可2005年，力争使大中型煤矿瓦斯利用率达到当年抽放量以控制So,及烟尘不再增加，而我国烟气净化尚处在起的80%，建成2- -3 个煤层气地面开发利用示范基地，煤步阶段。从可持续发展的要求和我国工业生产的实际情层气产量达到30一40亿立方米。况来看,我国应该对烟气净化引起足够的重视，借鉴学6.煤炭气化技术的开发和应用习外国的经验技术，加快烟尘治理，实施洁净生产。煤炭气化已有近百年的历史，技术和工艺已经比较9.煤气化联合循环发电成熟。煤炭气化不仅显著地提高煤炭利用效率，而且能煤气化联合循环发电供电效率高，可达到45%左极大地减少污染物的排放。煤炭气化后生成一氧化碳、右。NO的排放只有常规电站的15%- -30%， 脱硫效率氢气和甲烷相混合的高热值合成气，煤炭气化可以使煤高达99%，耗水量只有常规燃煤电厂的1/2-V3.该项炭在燃烧前脱除气态硫和氮。正在开发的新工艺可以脱技术在国际上已经引起广泛的重视，正处于示范试验阶瑭9%，采取在气化器中加人石灰石固硫的工艺，可以.段。我国也已开始对此进行研究，但目前尚不具备工业脱硫90%。.示范的能力。这是煤炭洁净生产的发展方向。我国煤气化技术应用较早，但煤制气终端消费量并参考文献不多，1988 年煤制气的终端消费量仅185 亿立方米。目1.煤炭工业“十五”规划，中国煤炭报，2001. 6.前正在发展中小型城市煤气、工业燃料气、合成原料气、26大城市煤气及煤气联合循环发电用煤气。今后应进- -步2.张坤民主笔，《可持续发展论>，中国环境科学出推进气化技术的开发和利用，引进国外先进的煤气化技版社，199术，建设大型煤炭气化和煤化工示范项目。加快煤炎地3.甘师使主编，《可持续发展论)，中共中央党校出下气化试验，积极探索煤炭开发和利用的新途径。版社，广东科技出版社，19977.煤炭液化4.张明理主编，《当代中国的煤炭工业》,中国社会煤炭液化是将煤炭液化成石油、轻质油、甲醇及柴科学技术出版社，1998袖筹液体燃料。煤的液化可以分为直接液化和间接液化。s.宁明栋，《谋炭的清洁使用及发展洁净堞技术战直接液化是将煤在高压、高温下进行加氢反应，使煤变略的1中国煤化工2)成液体燃料;或利用煤和高硫石油在活性催化剂和添加工大学经济管理学院.TYHCNMHG剂存在下，在高温加压下进行混合加氢，直接生产液体山西洪涧县政府)燃料。间接液化是将煤先气化，生成合成气，合成气再一40一