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煤的清洁利用与污染防治(清洁煤制气技术)

煤的清洁利用与污染防治(清洁煤制气技术) 空气污染与洁净煤技术

一、中国空气污染的主要来源

环境是当代世界四大问题之一(经济、资源、人口和环境)。燃煤造成的烟尘污染是中国大气污染的主要类型。目前威胁人类生存的三大问题,如酸雨、温室效应、臭氧消耗,都与燃煤产生的二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化物有直接关系。中国的大气浮尘在世界上名列前茅。我国每年排入大气的粉尘量约为2800万吨,其中燃煤粉尘约为2200万吨,占78%。每年向大气排放SO 2 14.6万吨,其中燃煤1310万吨,占89.7%。目前,最突出的问题是城市大气中总悬浮颗粒物(TSP)和SO2的污染。据有关部门统计,我国北方城市总悬浮颗粒物超标100%。然而,SO2的大量排放使我国酸雨面积达到266.7万hm2,预计每年损失20多亿元,燃煤污染每年造成的损失高达100亿元。显然,中国空气污染的主要来源是燃煤排放的废气,尤其是山西省太原市。太原是中国空气污染最严重的城市之一。空的空气污染主要是以粉尘和SO2为主要污染物的煤烟型污染,三种主要污染物中污染负荷最大的是总悬浮颗粒物。太原市对锅炉排放的SO2和TSP进行了专项调查。太原市SO2和TSP年排放量分别为52.13%和58.45%,对人们的生活和工作影响很大。

二、控制烟尘污染的方法

控制煤烟污染的方法主要有三种:一是燃烧前对原煤进行净化;二是减少燃烧过程中产生的大量污染物;三是净化燃烧时排出的烟气。煤燃烧前的净化包括洗煤、分级、成型、脱硫、制备水煤浆以及煤气化、液化等深加工。减少燃烧过程中污染物的产生量,主要是控制燃烧过程条件(火焰温度、炉膛压力、空气体过剩系数),提高燃烧效率,从而达到减少燃煤量和污染物产生量的目的。排放的烟气有两种净化方法:干法和湿法。根据烟气量、所含污染物的种类和数量以及国家排放标准,选择相应的净化工艺路线。

需要注意的是,在选择任何污染防治方案时,都必须将防治过程作为燃烧系统的一个组成部分,从而仔细计算系统各组成部分的能耗,保证能源在总能源支出中的合理利用,取得良好的经济效益和环境效益。

三。洁净煤技术的发展与应用

目前,中国80%以上的煤用于直接燃烧。由于燃烧设备落后,煤炭利用率很低,不仅浪费了大量的煤炭,还排放了大量的硫氧化物、氮氧化物、烟尘、废渣等。由于煤气化、液化、水煤浆制备等深加工受技术条件、经济效益、巨额投资等因素制约,短期内难以大规模推广。可以说,在相当长的一段时期内,煤的直接燃烧仍将占相当大的比重。面对煤炭污染相当严重的现实,不仅要强化环保意识,还要加强煤炭筛分、洗煤、型煤、固硫等“洁净煤技术”的应用。同时,逐步发展热电联产、集中供热和城市民用燃气等项目,提高煤炭利用率,改善环境质量。要支撑经济的高速发展,维持良好的生存环境,必须提高煤炭的综合利用效率,使煤炭成为清洁、高效、易利用的能源和原料。发展和应用洁净煤技术是唯一的途径和出路。先说洁净煤技术对改善环境质量的作用。

(一)煤炭洗选加工

目前,许多国家都非常重视煤炭的洗选加工。炼焦煤全部洗选,动力煤大部分洗选加工。德国、日本、英国、澳大利亚的原煤洗选率在90%左右,而我国原煤洗选比例不足,尤其是动力煤,很大一部分直接燃烧,造成严重的环境污染。洗煤具有良好的环境效益。以山西省为例:1999年山西省煤炭消费总量约9850万吨,烟尘和SO2排放量分别为123.9万吨和92.5万吨。如果全部洗煤,粗略估算全年可减少烟尘和SO2排放84万吨和36万吨,将大大改善环境质量。

动力煤的洗选深度应考虑用户的需求和资源的品位。但动力煤的筛选加工是必须的,因为各种炉窑锅炉对煤的粒度都有一定的要求。目前,煤炭采运销系统很难满足用户的这一要求,大多数窑炉和锅炉都在燃烧混煤。混煤粒度组成小于13mm的占55% ~ 80%。这种粒度组成的混煤在燃烧时,在炉排运行过程中容易从缝隙中泄漏,细小的煤粒会随着气流从烟囱排出。同时,由于颗粒大小的差异,增加了废渣中的残炭量,不仅降低了煤炭的利用率,也增加了废渣的排放量。据统计数据显示,工业锅炉燃用混煤替代混合介质或中块煤可以节能。以大同煤为例,可节煤10%,锅炉热效率提高6%,飞灰减少11%,平均火焰温度提高近100℃。动力煤按产品分级供应道路(直径小于13mm的煤电厂用,锅炉用直径13mm ~ 50mm的块煤),综合经济效益和环境效益好。

(2)煤的成型和固硫

如前所述,我国大多数工业锅炉主要燃烧混煤,不仅燃烧效率低,而且造成严重的环境污染。为了改变这种状况,我国有关部门高度重视型煤的生产,并将工业型煤纳入重点科研课题。山西煤化工承担的“用复合粘结剂制作锅炉型煤”研发课题是我国七五科技发展重点项目。目前,我国杭州、重庆、兰州等大城市已建成年产10 ~ 20万吨的工业型煤厂。山西省太原市王峰煤矿在原山西矿业学院的帮助下,于1989年建成了年产3万吨的工业型煤实验厂。在此之前,小惠和东社也有小型工业型煤厂。目前,榆次、清徐等地已建成一些年产3 ~ 5万吨的型煤厂。几年前,山西省计划利用世界银行贷款建设一个大型综合项目,其中环境保护是整个项目的前提。在环保项目中,有一个年产60万吨的工业型煤厂。

粉煤成型工艺改善了煤的缺点,提高了煤的使用性能,实现了清洁高效燃烧的目标,因此型煤的生产备受关注。团块具有相同的颗粒尺寸。在固定床工业炉中,床层分布均匀,透气性好,为气固相反应提供了良好的条件,从而提高了燃烧效率,比散煤可提高10% ~ 15%。此外,添加某些多功能复合添加剂(固硫、助燃、抑烟等。)成散煤或型煤在相同燃烧条件下可降低林格曼黑度1 ~ 2级;煤的SO2排放可降低30%以上(型煤添加量较高);烟尘排放减少30%以上。

目前,工业型煤的生产和使用受到了各级政府的高度重视,做了大量工作。山西省政府[1997]01号文件要求,到2000年,省辖6个市和行署所在地5个市停止使用散煤,改烧型煤。1999年10月,太原市环保局发布《关于改善大气环境质量,推广工业型煤的通知》,也对禁止燃用原煤、散煤和使用工业型煤作出了明确规定。比如近两年来,装备6t以上锅炉、窑炉、排放量100t以上的企事业单位进行了重点整治。在二氧化硫控制区,严禁燃烧散煤,淘汰落后燃煤锅炉,尽量使用燃油锅炉。随着国民经济的发展,成煤技术的提高和人们环保意识的增强,成煤固硫将越来越受到重视。

 

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