煤炭开发利用碳减排潜力分析

摘要：煤炭开发利用领域是我国碳排放的主要来源，也是我国碳减排的重点领域，厘清碳排放规律和碳减排潜力是实现碳减排的基础。本文探讨了煤炭开发利用碳排放研究方法，给出了煤炭开发、洗选、发电、转化等煤炭开发利用各主要环节及全过程碳排放规律，计算和分析了我国煤炭开发利用碳减排的潜力。通过加大瓦斯抽采利用力度、有效利用矿井低温热源、采用先进发电和转化技术等措施，到2015年及2020年可分别减排CO2 3．8亿～5．6亿t／a和6．6亿～8．9亿t／a。

中小燃煤工业锅炉节能减排途径及情景分析

为提高中小燃煤工业锅炉效率,减少污染物排放,促进中小燃煤工业锅炉的清洁高效发展,从清洁燃料替代、集中供热替代、采用先进工业锅炉技术、提高用煤质量4个减排途径对中小燃煤工业锅炉节能减排效果进行了分析,研究了4个节能减排途径适用区域以及政策情景下节能减排效果。结果表明,中小燃煤工业锅炉通过采用上述4个节能减排途径,到2018年,可节约标煤7611万tce,减少SO_2排放量196万t,减少CO_2排放量14613万t;到2030年可节约标煤11456万tce,减少SO_2排放量310万t,减少CO_2排放量21995万t。

煤炭运输防冻剂与融雪剂标准技术指标对比分析

随着煤炭行业高质量发展与不断强化煤质分级利用,对煤炭运输防冻剂的技术指标与作业管理要求日趋精细化,但煤炭运输防冻剂标准相对陈旧及未对煤炭运输防冻剂组分提出明确要求而有待再次修订改进,基于煤炭运输防冻剂与融雪剂的组分及性能要求较为相似且国内融雪剂技术标准体系较为完善,对煤炭运输防冻剂与融雪剂标准的技术指标对比分析可为煤炭运输防冻剂相关标准的制修订提供技术依据。简介煤炭运输防冻剂与融雪剂标准体系,分析现行煤炭运输防冻剂与融雪剂的相关标准的技术指标,从产品外观、融雪防冻性能、金属腐蚀性、防冻液成分、作业面损伤、使用作业技术规范等方面对比煤炭运输防冻剂与融雪剂标准具体技术指标的异同,同时指出煤炭融雪剂与运输防冻剂标准体系存在的不足之处。虽目前融雪剂标准体系已相对完善,但对金属腐蚀性的要求相对单一,仅对碳钢腐蚀率提出相应的控制要求;煤炭运输防冻剂标准已具备再版修订的必要性,完善煤炭运输防冻剂标准对煤炭的分级利用具有重要意义。经与融雪剂标准技术指标对比,对煤炭运输防冻剂标准制修订提出增加固态防冻剂的相关质控指标、对氯元素含量进行分级控制以及明确金属腐蚀性的金属试片型号等建议。

固定床固态排渣碎煤加压气化技术在国内应用现状

煤气化技术是保障我国能源安全的关键技术之一,其中固定床固态排渣碎煤加压气化技术具有一定的市场适应性且在国内有着广泛的应用,但存在废水产量大且难处理的缺点,因而其应用技术有待进一步改进提升。介绍固定床固态排渣碎煤加压气化技术的起源以及在国内的简要研究发展历程,对其技术特点进行分析,并剖析此技术在国内的主要应用现状及设想未来的发展趋势。通过对气化炉的废水处理技术的研发,固定床固态排渣碎煤加压气化技术会更加完善。煤气水减量化技术已进入工业化安装调试阶段,相关技术的研发和应用可促进固定床固态排渣碎煤加压气化技术节约成本及减少水资源使用。

双碳背景下煤炭清洁高效利用方向构建

在双碳目标的背景下,基于我国以煤为主的能源结构和基本国情,煤炭清洁高效利用是实现能源转型的必由之路和首要任务,同时也是保障我国能源安全的基石。煤炭利用形成了集合理利用、转化和污染物控制为一体的洁净煤技术体系,虽已取得重大进展,但在推广应用中仍面临转化过程基础理论、工艺优化等核心问题探索以及解决反应器放大、系统集成等重大工程技术难题。建议从国家层面加强顶层设计,在煤制液体燃料及化工品、煤炭气化、煤炭高效燃烧和污染物控制及碳减排等4个方向进行攻关,从理论探索、核心技术开发、工程应用技术等方面解决煤炭利用过程中的效率、污染控制和碳排放问题,进一步推动低能耗、低水耗、低成本、低排放的煤炭清洁高效转化以及煤炭分质分级利用,从而推动煤炭利用实现“零污染物排放、零碳排放”。

湿法脱硫除尘技术优化与工业碱性废水循环利用

为解决湿法脱硫工艺废水处理难题,提高燃煤锅炉除尘脱硫废水循环利用率,以湿法除尘工艺特点与废水水质为切入点,结合工业碱性废水治理工程实践经验,通过对现有湿法脱硫工艺废水治理技术的深入分析,发现通过中和处理、沉降、絮凝、浓缩澄清等工艺手段,可以实现湿法脱硫工艺废水的无害化处理,可显著提升湿法脱硫工艺的经济效益,减少环境污染。

高效环保煤炭防冻技术的研究现状与应用前景

针对煤炭在冬季装卸、停留、运输过程中易发生冻结的问题,以及使用防冻剂造成氯含量过高的现状,阐述了目前国内外在解决煤炭运输过程中冻结问题的措施和方法,根据统计数据分析了研究意义和市场潜力,提出了高效环保煤炭防冻技术研究的市场前景和重要意义。

煤层气中的甲烷与氮气分离技术研究进展

煤层气等非常规天然气的开发与利用可有效缓解天然气不足且能降低其直接排放所造成的资源浪费与温室效应,其中甲烷(CH_(4))与氮气(N_(2))的分离技术已成为低浓度煤层气提浓的关键要素,因而对煤层气中的甲烷与氮气分离技术研究进展进行汇总分析,以期为该分离技术的实际应用奠定基础以及助力于推动规模化浓缩低浓度甲烷气的工业化进程。对近年CH_(4)与N_(2)分离技术的研究现状进行归纳分析,阐述CH_(4)与N_(2)主要分离技术的研究特点,具体探讨深冷分离、变压吸附分离、膜分离以及溶剂吸收分离等技术用于CH_(4)与N_(2)分离的国内外研究进展。研究表明:深冷分离技术具有技术成熟且产品气CH_(4)的纯度与回收率均高的特点,但仅在大型煤矿分离大规模煤层气时较适用;变压吸附技术具有耗能低、分离效果佳等特点,目前已成为最具工业化应用前景的CH_(4)和N_(2)分离技术,开发价格低廉、高性能的活性炭、碳分子筛、沸石分子筛、金属有机骨架材料(MOF)等吸附剂是变压吸附的核心,未来需调控吸附剂的孔道结构与优化其表面性质;膜分离技术用于CH_(4)与N_(2)分离时具有占地少、低能耗和污染小等优点,可提高聚合物膜、无机膜、MOF气体分离膜等的分离效率、经济性与使用寿命,注重提升膜分离性能以提高膜材料对复杂油气环境的适应性,即设计和筛选性能优异的底膜材料已成为膜分离CH_(4)/N_(2)工业化应用的重要方向;溶剂吸收分离技术由于存在CH_(4)和N_(2)在溶剂中的溶解度较小、再生解吸较困难、吸收剂的使用量大等问题,导致溶剂吸收分离技术用于CH_(4)/N_(2)的实际工业应用时受到一定的限制。

氨煤混燃技术在工业应用中的研究进展

随着我国能源消耗逐年增加,需在减少煤炭使用量的前提下保证能源的供给,寻找可替代燃料势在必行,因而氨作为可代替燃料部分代替煤粉燃烧的氨煤燃烧技术在近年来引起广泛关注,即氨煤混燃技术以其对煤炭燃烧产生的污染物减排和能源利用效率提高的潜力而备受关注。阐述氨煤混燃研究领域的最新进展,包括火焰形态、煤粉着火和点火延迟时间、火焰传播机理及NO_(x)的排放等研究,总结不同燃烧策略和燃烧器下氨煤混燃的燃烧特性和排放特性,分析全球氨煤混燃技术在工业应用中取得的一些重要突破以及未来研究可能面临的挑战。氨煤混燃的反应路径和机理模型类型复杂,在不同条件下的过程不尽相同,需进一步明确中间体物质的多重作用,且有待深入研究气体组分对煤粉和NO_(x)的生成影响规律。目前氨煤混燃点火及减少NO_(x)排放的研究主要聚焦于宏观规律,部分研究着手分析氨煤混燃过程中间产物,但基础研究较少,机理尚不明确,相关燃烧器设计困难,技术仍不成熟,需对其进一步优化。未来可进一步针对提高掺氨比和降低污染物排放等方面进行研究,以实现氨煤混燃在火电厂等大型工业中应用。

煤中全水分在线检测技术研究进展

煤中全水分是煤炭评价的重要指标,其准确测定关乎炼焦配煤工艺进而影响焦炭质量,并对管道及设备运行寿命产生显著影响,因而为满足生产调控要求则需对入炉煤的全水分进行实时在线检测。阐述全水分波动对炼焦过程的影响,明确全水分控制的必要性,介绍煤中全水分的赋存形式以及国标全水分测定方法,分析目前直接法或物理量测试间接法的全水分测定方法原理及发展现状,根据目前干燥法测定的优缺点,重点论述间接法中的红外法和微波法在线测量技术原理及应用前景,对比推荐微波法作为在线检测的优选方法,并对其应用方向和联动干基配煤以及煤调湿控制技术进行展望。采用红外法或微波射线法对煤样进行全水分检测可满足在线测试的要求,其中微波法更适合应用于对煤中全水分的测试。将微波水分仪与胶带秤的称量数据联动后上传中控DCS集成分析,依据工艺要求自动调整下料量,可进行干基配煤;反馈全水分测量数据并与煤调湿控制技术联动后可平稳入炉煤水分,实现全水分控制的目标。

利用碱性物质对污泥改性制备污泥水煤浆的实验研究

针对污泥水分高、表面亲水性官能团多、持水性强、难以直接与煤掺混制备水煤浆的特性,进行了添加碱性物质对污泥改性制备污泥水煤浆的研究。结果表明,污泥经NaOH改性后,与煤掺混可以制备出浓度较高、黏度、流动性均好的污泥煤浆。同时发现,选用碱性造纸黑液改性污泥,不仅可以制备出性能好的污泥煤浆,而且可以节约制浆用水、添加剂,减轻了造纸黑液对环境造成的污染。

煤炭清洁利用发展模式与科技需求

中国煤炭利用方式还比较粗放,煤炭清洁利用的产业规模小,空间布局不合理,产生的能效环境问题突出,迫切需要转型升级。提出未来煤炭生产利用模式由煤炭生产转变为清洁能源生产,即大型煤炭基地生产—就地转化成油品、燃气、电力、化工品等清洁燃料和原料的发展模式,分析了支撑未来煤炭清洁利用方式模式的基础条件,提出了煤炭清洁利用的科技需求,对实现煤炭清洁高效利用和促进转型升级具有重要参考价值。

煤矿风井余热利用节能量的计算探析

以煤矿风井余热利用项目为例,分析了项目实施前后节能量计算的边界范围、能源消费情况、终端用能状况,对项目的节能量和节能率等指标进行计算,提出了在煤矿节能量测量和计算过程中的方法、步骤等相应问题。

燃煤锅炉烟气石灰石湿法脱硫废水处理技术与应用

燃煤锅炉烟气石灰石-石膏湿法脱硫废水成分复杂,零排放治理难度较大。为达到资金、资源等投入与节能减排的综合效益,对于化学沉淀等梯级处理技术的实际应用需综合考量处理效率与技术成熟度并对投资与长期运行费用进行评估,从而确定合适的脱硫废水处理技术路线。基于燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫废水的特性和相应的废水排放标准,对脱硫废水的梯级处理技术进行综合分析,深度讨论不同技术路线的特点及其适应性,并结合实际应用的案例以探讨脱硫废水零排放处理技术的发展方向。在讨论脱硫废水特性的基础上,介绍包括三联箱法、膜处理法、蒸发结晶技术及烟道蒸发技术在内的典型脱硫废水处理技术,通过对不同技术的特点分析,指出预处理能够去除废水中的污染物,即对水的预处理是脱硫废水零排放处理的基础;浓缩减量是降低能耗和成本的关键,其可有效降低蒸发固化阶段的处理负荷和水的回收利用;蒸发固化是实现零排放处理的核心,其可以固体的形式固化脱硫废水中的杂质和盐分。通过对不同零排放工艺的应用分析及基于分级工艺的优化选择,建议企业应根据脱硫废水水质特点和后续处理工艺对进水的要求以确定合适的零排放技术路线。未来应侧重于提高废水和矿物盐的综合利用率,强化不同工艺的优势组合是未来脱硫废水零排放的发展方向。

兰炭替代无烟煤高效清洁利用的研究

为考察兰炭作为清洁燃料替代无烟煤的可行性,在民用取暖炉中分别对兰炭和无烟煤的点火时间、燃烧时间、燃烬时间以及燃烬率进行研究。结果表明:兰炭燃烬时间为297.25 min,低于无烟煤的燃烬时间303.25 min;兰炭的残炭率只有无烟煤的1/10;针对污染物排放,兰炭NOx排放量只有无烟煤的1/7,SO2排放量只有无烟煤的1/4;但是在试烧过程中,兰炭和无烟煤烟气中均有大量的CO,这是因为在燃烧过程中,氧不足导致兰炭和无烟煤不完全燃烧,造成了燃料的浪费。综合以上,兰炭利用率高于无烟煤,且产生的灰渣和有害气体污染物少。

中国褐煤资源清洁高效利用现状

为实现褐煤资源清洁高效高值化利用,分析了我国褐煤资源的地域分布特征和基本煤质特性,系统梳理了褐煤主要利用方式,并对褐煤高效清洁利用方向进行展望。我国褐煤资源储量丰富且地域分布集中,其中内蒙古和云南省褐煤储量约占全国褐煤资源总量的90%;与云南褐煤相比,内蒙古地区褐煤成煤年代较早,其水分、灰分、硫分均较低,褐煤蜡含量也较低。燃烧是当前褐煤主要利用方式。褐煤化工利用技术众多,除液化制燃料油技术在我国实现工业化,少有其他技术工业应用成熟。今后需深化褐煤燃烧技术研究,积极推进褐煤燃烧清洁高效化发展;科学规划褐煤化工利用途径,加速突破褐煤化工利用技术关键壁垒;加速配套环保技术研究,探索适于褐煤利用过程的环保工艺路径。

市政污泥资源化利用技术研究进展

为了解决产量大、成分复杂、难处理的市政污泥,阐述了污泥的来源、规模及主要危害,说明了传统处理工艺存在的主要问题。论述了干化焚烧、掺混制浆等技术可实现污泥的规模化处理,但与污泥的产出量仍有较大的差距。污泥黏结剂制备的型煤抗压强度较高,气化反应速率比白泥型煤提高50%以上;污泥活化制取含碳吸附剂成本低,孔隙发达、比表面积大,吸附能力可达到商品活性炭的80%左右。针对现有污泥处理技术存在的问题,指出污泥处理工艺及大型设备开发、利用途径拓展及污泥二次污染物防治3个方面为今后污泥资源化利用的重点研究方向。

高效煤粉锅炉替换层燃锅炉技术改造与能效分析

为了验证目前国内高效煤粉锅炉系统替换传统层燃锅炉的技术能效和排放达标情况,以某矿区9个热源厂改造项目的工程实例,选择其中一个热源厂A热电厂对其现有层燃锅炉实施技术改造或替换新建煤粉锅炉系统。分析对比2个方案(改造现有层燃锅炉并加装尾部烟气净化设施;利用现有热源厂新建煤粉锅炉系统)的投资、运行成本、节能环保效益、负荷能力及工期。结果表明:高效煤粉锅炉结构紧凑、节能减排、运行成本低、投资回收期和工期合理,是传统层燃锅炉的理想升级换代品。

高效煤粉锅炉系统技术的工程化应用

为验证煤粉锅炉技术替代传统燃煤工业锅炉的节能环保优势,促进我国煤炭清洁燃烧领域的变革和发展,以近年来神东煤炭集团公司高效煤粉锅炉系统技术工程化应用为实例,介绍了该技术在神东煤炭集团公司下属6个矿区共18台锅炉(合计516蒸t/h)的工程建设和示范运行,统计了系统运行2个采暖季的节能效益。神东6个矿区锅炉房锅炉平均热效率达90%以上;用户认可的节煤率达52%,因节能带来的收益超过1.5亿元;系统运行2个采暖季共减排烟尘210 t、SO2467 t、NOx643t。结果表明:高效煤粉锅炉系统运行稳定,锅炉热效率高。锅炉系统正平衡效率93.21%、反平衡效率90.42%、平均效率91.82%。节能减排效益显著,是传统燃煤锅炉理想的替代品,适合在我国燃煤工业锅炉领域大规模推广。

低浓度煤层气变压吸附提质利用技术现状与展望

为了提高煤矿区低浓度煤层气的利用率,研发了低浓度煤层气变压吸附提质浓缩利用技术及专用吸附剂,开展了实验室小试评价、中试放大验证,形成了低浓度煤层气变压吸附提质浓缩工艺技术,并进行了工业示范应用。结果表明,专用吸附剂CH4/N2分离系数达到4.0,耐磨强度99%。原料气(CH4含量30%,O2含量12%~15%的低浓度煤层气)经过安全输送、压缩净化、变压吸附提质浓缩后,产品气中CH4含量超过90%,O2含量降至1%以下。浓缩后的煤层气可用于生产压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG),解决了CH4体积分数>25%的低浓度煤层气利用问题。