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热能工程学科前沿知识讲座 ——洁净煤技术研究进展 洁净煤技术简介 洁净煤技术（clean coal technology, CCT)是指在煤炭从开发到利用全过程中减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称 1986年3月美国能源部率先推出“洁净煤技术计划” （CCTP），该计划主要包含四个方面： 先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电－IGCC，流化床燃烧－CFBC以及PFBC，改进燃烧和直接燃煤热机）； 环境保护设备（NOx与SOx控制）； 煤炭加工成洁净能源技术（洗选、气化、液化）； 工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。 目前，欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（IGCC），煤和生物质及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。 日本近年来开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。正在开发的项目包括 提高煤炭利用效率的技术，如IGCC、CFBC和PFBC； 脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等； 煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电池和煤的热解等； 粉煤灰的有效利用技术。 中国洁净煤技术发展概况 1995年国务院成立了“国家洁净煤技术推广规划领导小组”，组织制定了《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》，并于1997年6月获国务院批准。 中国洁净煤技术计划框架涉及煤炭利用全过程的四个领域共十四项技术。 煤炭加工：煤炭洗选、型煤、水煤浆； 煤炭高效洁净燃烧：循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术； 煤炭转化：煤炭气化、煤炭液化、燃料电池； 污染排放控制与废弃物处理：烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉的改进。 §1 煤炭加工技术 煤炭加工技术是在煤的使用之前对煤进行加工处理的技术，主要包括选煤技术、型煤技术和水煤浆技术。 §1.1 选煤技术 目的：选煤是通过一些物理化学方法去除原煤中的灰分和硫含量的过程，煤炭经洗选后可提高燃烧效率，减少污染物排放。传统的选煤方法有重介质选煤，跳汰选煤以及浮游选煤等。 重介质选煤：采用一种密度介于煤和矸石之间的悬浮液来作为分选介质，利用被选煤颗粒间由于密度、粒度形状的不同因而在悬浮液中运动时动力特性的不同而彼此分离的选煤方法，常用的设备是重介质旋流分离器。 重介质旋流洗煤设备 跳汰选煤： 跳汰选煤是各种密度、粒度和形状不同的煤粒在垂直脉动为主的介质中，按其物理—力学性质（主要是按密度）实现分层和重力选煤的方法。 物料在固定运动的筛面上连续进行的跳汰过程，由于冲水、顶水和床层水平流动的综合作用，在垂直和水平流的合力作用下进行分选。 浮游选煤：根据各种矿物质不同的表面物理化学性质从煤浆中浮出某些矿物质的方法，常用于水煤浆制备工艺中。 国外选煤技术进展 跳汰、重介质、浮选等传统的选煤方法经过研究改进，向着大型、高效、自动化发展。 近几年，美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰脱硫开展了大量工作，如微细磁铁矿重介旋流器、静电选煤、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入工业应用。 在化学选煤和微生物脱硫方面，美国、澳大利亚、日本也取得进展，但大多处于研究开发阶段。 国内选煤技术进展 1998年末在籍选煤厂1581座，选煤能力494.33Mt,入选量327.63Mt,入选率25.66％。最大炼焦煤选厂设计能力400万t/a，最大动力煤选厂设计能力1900万t/a。国内自行研制的设备已基本满足400万t/a以下各类选煤厂建设和改造需要，有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。 国有大中型选煤厂技术改造的主要内容，已由过去单纯的注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁矿。 §1.2 型煤技术 型煤是指将加工成一定形状的煤炭，常用的是蜂窝煤和煤球。采用型煤技术可以提高燃烧效率、减少灰尘排放。另外，如果型煤中加入脱硫剂，还可以减少SOx的排放。 国外型煤产量六十年代达到高峰，随着发达国家逐渐利用油、气、电作为能源，型煤耗量不断减少。蒙古、韩国等重视蜂窝煤的发展，目前韩国年产民用蜂窝煤近2000万t。 工业型煤国外有许多成熟技术，如德、英、日、韩、俄等国。目前发展趋势为：设备大型化，开发新粘结剂与高压成型设备等。 我国民用型煤技术处于国际领先水平，目前年产量约5000万t，大中城市普及率60％，以蜂窝煤、煤球为主。工业型煤分为化肥造气型煤和锅炉燃料型煤，年产量约2200万t。目前化肥造气型煤主要是石灰碳化煤球。 由于技术、价格