煤炭清洁利用技术分析

摘要:煤炭在我国的能源结构中占有重要地位，为社会的发展做出了重要贡献。山东、山西两省属于煤炭大省［1］，每年的煤炭消耗量达到全省能源消耗量的70%，占全国煤炭消耗量的10%。从两省的能源赋存特点来看，在未来一段时间内，煤炭仍然是主要能源。为了发挥煤炭资源的优势，提升煤炭产品的质量、降低环境污染，就必须大力发展煤炭清洁技术。

关键词:煤炭;清洁利用;环保

1煤炭清洁利用体系

煤炭的清洁利用是我国现阶段重点发展的科技项目，在煤炭的回采、控制、加工、转化、发电等方面实施可持续战略，已经取得了一定效果。但从整体上讲，清洁利用技术还需要进一步提高。

1．1开采

我国在煤炭绿色开采方面已经取得了很大的成功［2］，但是由于受赋存条件、开采技术以及市场等因素影响，不同地区的矿井在开采方式上还有很大的差别。比如，宁夏、内蒙古、山西、陕西等地区，开采技术较为领先，核心主要包括保水开采、煤与瓦斯共采。东北地区是我国最早实现瓦斯开采的区域;华东地区主要利用矿井水;中南地区煤炭开采受地形影响较大，煤炭清洁技术发展较为缓慢。

1．2煤炭加工

我国煤炭资源储量巨大，但是不同地区的煤质差别较大。加强对原煤的提炼，可以改善原煤品质。主要技术包括选煤、水煤浆以及型煤。(1)常用的选煤技术分为物理选煤和化学选煤，可以有效地排除煤炭中的无机物硫和其他矿物质元素。(2)水煤浆是一种流体，可以作为锅炉的主要燃料，还可以利用气化技术制成煤气。最近几年，我国水煤浆技术发展迅速，在国际上处于领先地位。

2山东省煤炭清洁利用现状

山东省引入煤炭清洁利用概念的时间较短［3］，发展过程中出现了一些问题:(1)清洁技术发展慢，由于采矿造成的环境破坏日益突出，煤炭产品种类较少，结构不合理，社会效益较差。(2)矿区管理落后，缺少先进的管理手段，尤其是在偏远地区，因为生产规模小，在回采过程中收稿日期:2017－07－18作者简介:华茂堂(1981－)，男，甘肃兰州市人，硕士研究生，工程师，现在甘肃煤田地质研究所从事煤质检测和煤炭清洁利用方面的工作。出现了大量资源浪费。(3)部分企业管理者缺少环保和可持续概念，没有重视清洁生产，有关资金的投入量小。

3清洁利用技术

3．1脱硫技术

过去山东地区大部分矿井使用化学手段脱硫，该技术手段成本低、效果好，但是使用一定时间后就要对内壁的腐蚀情况进行检查，耽误生产进度。近期，引入了新的高效气相脱硫手段，此方法投入少、可连续使用，脱硫率达到96%～98%，并且脱硫产生的废弃物可用来做肥料，实现再利用。

3．2脱硝技术

主要使用烟气脱硝法(又称干法)进行脱硝［4］，此方法是利用催化剂增加氧化还原反应的速率，温度是影响脱硫速率的主要因素，保持恒温才能有效脱硝。山东某能源公司利用恒定中低温SCR脱硝技术，独立设计了一种焦炉烟气脱硝装置，经过实际使用表明，脱硝率高达92%，对出口位置烟气进行检查，气体中氮氧化物的含量140mg/m3，含量最低时75mg/m3，大大低于国家标准。这一技术将会明显降低企业污染气体排放量，保护大气。

3．3燃煤发电

有关统计表明，我国火力发电量占到发电总量的80%以上，其中火力发电的95%依靠燃煤。燃煤发电的主要不足包括:煤耗大、碳排放大，不利于可持续发展。因此，必须要找到高效的燃煤发电技术。青岛某电厂选择煤气化联合循环发电(IGCC)，先对煤炭进行选洗，然后利用高效燃煤技术发电，同时降低CO2的排放。该技术的主要特点是发电效率高，发电产生的CO2浓度高，方便气体封存，主要组成包括动力岛和气化岛。动力岛主要包括蒸汽轮机、燃气轮机、发电机以及余热锅炉;气化岛主要包括气化炉、空气分离装置、合成器净化装置。主要系统包括煤气化系统、煤气净化系统和空分系统。煤气化系统是利用高压合成煤气，取代天然气［5］，是该项技术的重要组成部分，IGCC的气化炉主要包括:固定床、喷流床以及流化床;煤气净化系统可以去除粗煤气中含有的有害物质;空分系统主要是功能是为气化炉提供高浓度氧气。

3．4煤炭气化

同煤集团某煤气厂使用的煤气发生炉主要分为固定床式直立炉和水煤气炉，燃料为块煤。固定床式直立炉的主要特点是产气率高、可调节负荷、煤气发热量稳定;水煤气炉的主要特点是工艺少、投资小、操作简单。该煤气场引进了世界最先进的煤气化技术:Shell气化技术。气化炉的直径为5．0m，在炉子下部有4个喷嘴，喷嘴高度相同，沿着炉壁均匀布置，依靠撞击流增强热量的传递。炉的总重量为450t，炉子和水冷管的距离为0．8m，方便设备的安装、安装。煤气沿着气化炉的轴线方向运动，在靠近炉顶的位置激冷，激冷的煤气量约为总量的55%～68%，当煤气降温到850℃后，熔渣会凝固，沿着管路进入到余热锅炉。煤灰主要以熔态进入到气化炉的底部，待冷却之后即可排除。粉煤和工艺氧从喷嘴进入，压力3．5MPa～4．2MPa，气化的温度在1600℃之上。冷煤气的转化率为76%～80%;利用锅炉将原煤热值的18%转变为蒸汽。该技术的主要优点包括:煤种适应范围大、杂质少、热效率高、热效率高达97%，冷煤气效率81%～85%。

4结语

煤炭的清洁利用是今后煤炭行业的主要发展方向，本文通过介绍煤炭清洁利用体系，分析山西、山东两大煤炭省份实现煤炭清洁利用的方法，对于保护环境，保证煤矿企业健康稳定的发展具有重要意义。

参考文献:

［1］刘凯．山西煤炭资源开发利用研究［J］．山西省能源与节能，2001，(3):10－14．

［2］陈贵锋，罗腾．煤炭清洁利用发展模式与科技需求［J］．洁净煤技术，2014，(2):99－103．

［3］张绍强．发挥资源优势，加大清洁高效利用，促进煤炭企业转型发展［J］．煤炭加工与综合利用，2016，(5):1－5．

［4］刘佳，等．低阶煤低温干馏工艺技术的发展现状［J］．当代化工，2015，(9)．

作者：华茂堂 单位：甘肃煤田地质研究所