煤炭清潔利用發(fā)展模式和科技需求

張 鑫

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046299)

環(huán)境保護(hù)

煤炭清潔利用發(fā)展模式和科技需求

張 鑫

(山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，山西 長治 046299)

我國的煤炭利用較為粗疏，產(chǎn)業(yè)范圍較為狹隘，缺乏完善的結(jié)構(gòu)模式，導(dǎo)致環(huán)境問題日益加劇，因此，需要轉(zhuǎn)變發(fā)展模式。對煤炭清潔能源生產(chǎn)中煤炭利用發(fā)展條件和科技需求進(jìn)行簡要分析，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔、科學(xué)、合理化運(yùn)用，為推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

煤炭清潔利用；發(fā)展模式；科技需求

我國是煤炭資源大國，2015年，煤產(chǎn)量38億t，占總產(chǎn)量的72%，煤炭消耗41億t，占能源消耗的64%，預(yù)計在2020年，我國的煤炭消費(fèi)量將達(dá)到44億t[1]。目前，我國煤炭消費(fèi)較大，進(jìn)而出現(xiàn)CO2排放量的增加，因此，煤炭的清潔高效利用就顯得尤為重要，也是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 煤炭清潔利用發(fā)展模式

我國把煤炭清潔利用視為科技發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目，在開采、加工、發(fā)電、轉(zhuǎn)化、控制等方面實(shí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，并且效果顯著，實(shí)現(xiàn)了我國煤炭清潔利用技術(shù)的新高。但從客觀角度看，我國的煤炭利用，仍有待進(jìn)一步完善和提高。

1.1 煤炭開采

在進(jìn)行綠色開采上，我國取得了顯著的成績，但受地質(zhì)條件、開采技術(shù)、市場發(fā)展形勢影響，不同的礦區(qū)在進(jìn)行煤炭開采上存在較大的不同。例如，山西、陜西、內(nèi)蒙古等地區(qū)，在清潔高效開采上，技術(shù)較為先進(jìn)，其核心是煤和瓦斯共采、保水采煤等方面，具體為，華東地區(qū)的瓦斯抽采、礦井水等的利用，居于我國首要地位；東北區(qū)域，是最早實(shí)行瓦斯抽放和開采的地區(qū)；中南地區(qū)，受地形的影響，使得煤炭清潔技術(shù)受到影響；新疆多是采用一些技術(shù)方法進(jìn)行開發(fā)、利用。

1.2 煤炭提質(zhì)加工

我國的煤礦區(qū)域規(guī)模大，煤礦近30座，規(guī)模達(dá)到35 Mt/a。目前，我國的選煤工藝，技術(shù)水平呈上升趨勢，并趨于全球領(lǐng)先位置。但從工業(yè)水平而言，我國的選煤設(shè)備有待進(jìn)一步提升，目前，仍然需要借鑒國外設(shè)備。我國的煤炭使用量約在4 000萬t/a，利用型煤取締散煤，在一定程度上，能夠降低排放量，節(jié)約煤炭達(dá)到10%[2]?，F(xiàn)階段，我國的褐煤提質(zhì)技術(shù)處于初級發(fā)展階段，但其經(jīng)濟(jì)價值較為顯著。

2 煤炭清潔利用發(fā)展條件

2.1 西移和基地建設(shè)

2.1.1 開發(fā)重點(diǎn)出現(xiàn)西移現(xiàn)象

2012年，我國西部的煤炭總量相對于2000年增長了53%，每年增長速度為15%；中部區(qū)域，煤炭產(chǎn)量相對于2000年下降至38%；東部區(qū)域，煤炭產(chǎn)量相對于2000年，下降8%。由此可以看出，全國煤炭產(chǎn)量逐年下降，因此，煤炭開發(fā)要進(jìn)行轉(zhuǎn)型，以西部為主、中部為輔、東部補(bǔ)充式的模式[3]。

2.1.2 煤炭開發(fā)實(shí)行大型化、基地化、集約化

數(shù)據(jù)顯示，我國煤炭基地產(chǎn)煤量在30億t，占全國總量的90%，14個煤炭基地中，有12個煤炭基地達(dá)到上億噸。從全國范圍看，大型煤礦700余處，產(chǎn)量在24億t，其中，產(chǎn)量大于千萬噸的煤礦近50處，產(chǎn)量5億t。

2.1.3 受西部水資源影響

我國的水資源呈現(xiàn)出分布不一的形態(tài)，在華北、西北等地域，水資源較為缺乏，而煤炭的利用多數(shù)在水資源緊缺的區(qū)域，較大規(guī)模的煤炭清潔基地需消耗水量近億噸，因此，水資源成為我國煤炭清潔利用的影響因素之一。而在黃河沿岸、云貴地區(qū)等，水資源較為充足，因此，可以將其作為煤炭清潔利用的主要發(fā)展區(qū)域。

2.2 技術(shù)突破和成就

清潔技術(shù)和產(chǎn)業(yè)示范，是煤炭清潔利用的主要決定因素。該技術(shù)在我國一些化工領(lǐng)域，效果較為明顯。

2.2.1 煤炭氣化技術(shù)

我國的氣化技術(shù)發(fā)展迅速，近幾年，相繼研發(fā)了航天爐、東方爐、清華爐等，擁有知識產(chǎn)權(quán)的有2 000 t級干煤粉、氣流床氣化技術(shù)及2 000 t水煤漿氣化技術(shù)，如今，已正式投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了煤氣化的新突破。目前，我國的煤氣化技術(shù)趨于大型化發(fā)展。根據(jù)不同的煤質(zhì)特點(diǎn)，研制出創(chuàng)新型的化工爐，通過新的技術(shù)、材料的應(yīng)用，使得單臺氣化爐的處理量達(dá)到2 000 t[4]。

2.2.2 煤制天然氣技術(shù)

該技術(shù)主要是由煤氣技術(shù)甲烷化組成。但現(xiàn)階段，我國仍處在引進(jìn)階段，我國的煤制天然氣沒有核心技術(shù)支持。我國的煤制天然氣總產(chǎn)能已達(dá)到900億m3/a。

2.3 煤炭清潔利用的實(shí)踐

我國的煤炭清潔基地代表是：寧東化工，它是我國主要的煤炭基地、生產(chǎn)基地，以及西電東送火電基地。2014年，煤炭產(chǎn)量達(dá)到7 000萬t，轉(zhuǎn)化煤2 000萬t，電力裝機(jī)800萬kW，產(chǎn)能達(dá)到700萬t。該煤炭基地主要實(shí)行煤炭、發(fā)電、化工轉(zhuǎn)化、碳材料綜合開發(fā)模式。

3 煤炭清潔利用科技需求

現(xiàn)階段，我國的煤炭清潔技術(shù)有待進(jìn)一步提高，存在以下問題，在重要技術(shù)上，仍需依靠國外技術(shù)；在技術(shù)裝備上，國產(chǎn)率較低；廢水處理上，經(jīng)濟(jì)支出較大等。這些問題，影響著煤炭清潔利用技術(shù)的發(fā)展。

3.1 煤炭清潔利用技術(shù)需求

3.1.1 低階煤清潔利用技術(shù)

褐煤、長焰煤等低變質(zhì)煤，其資源較為豐富，約占煤炭資源的一半，但是，這種煤具有熱值低、易碎、水分高等特點(diǎn)，因此，不適合較長時間的運(yùn)輸。但同時，一些低階煤的油率較大，我們可以利用熱解，進(jìn)行油值、氣體組分提取，剩下的組分再進(jìn)行利用。這也是低階煤利用的方法之一。

3.1.2 焦油制清潔燃料油技術(shù)

中低溫煤焦油是低階煤的副產(chǎn)品，因此，伴隨著低階煤的迅速發(fā)展，使得中低溫煤焦油產(chǎn)量隨之增加，預(yù)計到2020年，將會達(dá)到1 500萬t。煤焦油全餾分實(shí)行分質(zhì)加工、利用，實(shí)現(xiàn)不同的組分轉(zhuǎn)變，提高了輕質(zhì)油生產(chǎn)率。目前，科學(xué)研究院正在研發(fā)相關(guān)技術(shù)，但仍處在試驗(yàn)階段。

3.2 煤炭清潔利用裝備技術(shù)

目前，我國的煤炭清潔利用裝備技術(shù)在一些主要的技術(shù)上仍主要依靠國外，這也是影響煤炭清潔利用的主要原因。因此，我國需要在裝備技術(shù)上不斷的強(qiáng)化，進(jìn)而完成技術(shù)裝備自主化。

3.2.1 大型氣化爐

開發(fā)投煤量2 000 t/d氣流床氣化爐，氣體組分約為80%，碳轉(zhuǎn)化率90%，爐徑5 m左右；燒嘴負(fù)荷在80%～110%，應(yīng)用時間7 000 h以上粉煤氣化爐；燒嘴范圍在60%～110%，使用時間在7 000 h以上的水煤漿氣化爐。

3.2.2 10萬m3/h等級空分設(shè)備

開發(fā)壓力5 MPa、純度大于90%氧氣，液氧1 000 m3/h、純度大于95%氧氣，液氮2 500 m3/h、純度在95%氧氣空分精餾塔；了解煤化工型內(nèi)壓縮程序，大型空分裝置成套系統(tǒng)設(shè)計、高壓板翅式換熱器、下塔設(shè)計研發(fā)等主要技術(shù)。

3.2.3 大直徑、大壁厚加氫反應(yīng)器

開發(fā)外徑6 500 mm、內(nèi)徑大于5 400 mm、壁厚大于400 mm加氫反應(yīng)器，了解過渡段、封頭鍛件、大型筒體及組焊、組裝工藝等技術(shù)。

4 結(jié)語

總之，筆者認(rèn)為，煤炭的清潔利用，在技術(shù)、產(chǎn)業(yè)范圍、環(huán)境上實(shí)現(xiàn)了全面發(fā)展，為城市化發(fā)展提供了技術(shù)保障，降低了生態(tài)壓力，推動了煤炭的科學(xué)、高效利用。雖然我國的煤炭技術(shù)仍處于全球領(lǐng)先地位，但在煤炭清潔利用上，處于發(fā)展階段，未來，我國仍需優(yōu)化核心技術(shù)、裝備，為煤炭利用提供技術(shù)保障，進(jìn)而為社會可持續(xù)發(fā)展奠定更廣闊的發(fā)展前景。

[1] 張紹強(qiáng).發(fā)揮資源優(yōu)勢,加大清潔高效利用,促進(jìn)煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展[J].煤炭加工與綜合利用,2016(5)：1-5.

[2] 張國昀.低階煤分質(zhì)利用的前景展望及建議[J].當(dāng)代石油石化,2014(9)：19-23.

[3] 劉佳，曹祖賓，韓冬云，等.低階煤低溫干餾工藝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].當(dāng)代化工,2015(9)：2151-2154.

[4] 陳貴鋒，羅騰.煤炭清潔利用發(fā)展模式與科技需求[J].潔凈煤技術(shù),2014(2)：99-103.

Development patterns and technology requirements of clean coal utilization

ZHANG Xin

(Shanxi Lu'an Coal-based Clean Energy Co., Ltd., Changzhi Shanxi 046299, China)

China's coal utilization is rough with narrow industry scope, and lacks perfect structure mode, which leads to growing environmental problems. Therefore, it needs to change the development mode. In this regard,this paper carries on a brief analysis of development conditions, the demand of science and technology in coal utilization of coal clean energy production, so as to provide strong guarantee for realizing the clean,scientific and rational utilization of the coal, and promoting industrial restructuring.

clean utilization of coal; development model; scientific and technological demand

2016-11-03

張 鑫，男，1988年出生，2012年畢業(yè)于河南理工大學(xué)，本科，助理工程師。研究方向：煤炭的清潔利用。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.40

X382

A

1004-7050(2017)01-0121-03