火力发电中煤碳脱硫的应用探索
环境污染是人类社会在21世纪必将面临的四大难题之一,空气、水体和土地资源的污染越来越严重,不但影响了国民经济的可持续发展,甚至已威胁到人类的健康、智力乃至生存,因此全球各国近几年都在寻找新的途径和方法,以治理和解决环境污染问题。我国是一个发展中国家,经济水平和科技总体水平离国际发展水平仍有相当差距,这就要求我国在科技发展特别是环保高科技发展上,需跟踪国际前沿,与国际上同步开发未来可能应用的高新技术。
煤炭是世界能源的重要组成部分,我国是世界上最大的产煤国和煤消耗国,煤炭占我国一次能源的3/4,高硫煤储量约占总储量的1/3,并且高硫煤开采比例也逐年上升,而黄铁矿硫约占总硫的60%。煤中通常含有0.25%~7%的硫,如我国西南地区煤平均含硫量为3.23%,西北地区为3.05%,中南地区为2.02%,华北地区为1.65%。煤炭中的硫分为可燃硫和不燃硫。不燃硫主要是硫酸盐,可燃硫包括无机硫和有机硫。可燃硫经燃烧生成SO2随烟气排入大气,导致了严重的环境污染,造成的经济损失每年达数百亿元。据报道,1997年,我国的SO2年排放量已达2346万吨,居世界第一位,62%的城市大气SO2日平均浓度超过国家三级标准;全国酸雨区面积已占国土面积的30%,华中酸雨区酸雨频率高达90%以上。《中国21世纪议程》中指出:“发展少污染的洁净煤技术是中国政府履行国际公约、承担对应国际义务的重要方面,也是促进中国以煤为主的能源系统向环境无害的可持续发展的模式转变的战略组成部分。”可见洁净煤是中国能源的未来。
火力发电多以煤为燃料,而煤又是一种环境污染比较大、有害化学气体排放多的燃料(据统计,全国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物的67%、二氧化碳的70%都来自于燃煤);燃煤火力发电目前存在着两个突出的环境保护问题:一是燃煤技术有待改善,煤的经济利用率要逐步提高;二是煤燃烧除释放出热量外,还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等对环境造成污染的排放物。合理调整各种能源的发电参数比例,通过技术进步提高燃煤电厂的煤炭利用效率;减少二氧化硫污染排放,将一次能源高效地转换为洁净的二次能源;把解决当前燃煤造成的污染问题和电力供应紧张问题有机地结合起来还很难。随着能源应用的多元化和环境对经济的影响,我国正逐步调整能源结构。出于环保因素,国家电力公司将在未来10年内推广使用天然气、风电。北京、上海、青岛、秦皇岛、唐山等,都在规划之中。另外,中国正研究风能和太阳能的应用,力争把这两种能源从科学技术产品转化为消费产品。风能和太阳能占德国发电量的50%,荷兰发电量的20%以上,在我国,这一比例还很低。现在火力发电必须上烟气脱硫设施,然而实现烟气脱硫会大幅度提升火力发电成本。那么对于电厂脱硫,到底还有无另外的可以探索的方向呢?下面介绍几种常见的脱硫方法:
按照脱硫工序在煤炭利用过程中所处阶段的不同,煤碳脱硫可大致分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。
煤炭燃烧后脱硫又称烟道气脱硫(Flue Gas Desulphurization,简称FGD),是指对燃烧后产生的气体进行脱硫。按产物是否回收,烟道气脱硫可分为抛弃法和回收法;按照脱硫过程的干湿性质又可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫;按脱硫剂的使用情况,可分为再生法和非再生法。FGD法技术上很成熟,属末端治理,经过小试和中试已投入工业运行。尽管脱硫率可高达90%,但工艺复杂,运转费用高,副产品难以处置。
煤炭燃烧中脱硫(固硫)是在采用低温沸腾床层燃烧(800~850℃)的过程中,向炉内加入固硫剂如CaCO3、CaO或MgO等粉末,使煤中的硫转化成硫酸盐,随炉渣排出,可脱除50%-60%的硫。其脱硫效率受到温度的限制,而且固硫剂的磨制过程中需要消耗大量的能量,燃烧后增加了锅炉的排灰量。采用该方法无法将所有的硫转化成硫酸盐,只能在某些特定的程度上降低烟气中的硫含量,不能从根本上解决烟气的污染问题。此技术目前尚不成熟,而且存在易结渣、磨损和堵塞等难题,成本高。
煤炭燃烧前脱硫是在煤炭燃烧前就脱去煤中硫分,避免燃烧中硫的形态改变,减少烟气中硫的含量,减轻对尾部烟道的腐蚀,降低运行和维护费用。燃烧前脱硫较之另两种脱硫工艺有许多潜在的优势,而且符合“预防为主”的方针。因为众多家庭用煤、中小锅炉用煤量大,来源不一,不易控制,而在选煤厂就把硫脱除到一些范围,从源头来控制。所以,燃烧前脱硫具备极其重大意义。
物理脱硫法利用煤和黄铁矿的性质(如表面性质、密度、电及磁性等)差异而使它们分离,包括重选、浮选、磁分离、油团聚等方法。该方法工艺较简单,投资少,可以脱除50%左右的黄铁矿,而对煤质中高度分散的黄铁矿作用不大,且不能脱除煤炭中的有机硫。
化学脱硫法是利用不一样的化学反应,将煤炭中的硫转变为不同形态,而使它们从煤中分离出来。在众多的化学脱硫方法中,目前经济技术效果较好的,且颇具应用前景的主要是碱法脱硫和溶剂萃取脱硫工艺。新开发的温和的化学脱硫法主要有辐射法、电化学法等。化学脱硫方法虽然能脱除无机硫和一部分有机硫,但有两个致命缺点,一是大多数化学脱硫法是在高温、高压和强氧化-还原条件下进行的,并使用不相同氧化剂,故设备及操作费用明显提高;二是由于在这样的反应条件下,煤的结构、煤的粘结性被破坏,热值损失大,因而使所净化煤的用途受到了限制,难于在工业上大规模应用。
煤炭的生物脱硫法是由生物湿法冶金技术发展而来的,是在极其温和的条件下(通常是温度不高于100℃、常压),利用氧化-还原反应使煤中硫得以脱除的一种低能耗的脱硫方法。它不仅生产所带来的成本低,而且不会降低煤的热值,还能脱除煤中有机硫,从而引起了世界各国的广泛关注。尽管煤炭生物脱硫目前还处于试验阶段,但它在经济上很存在竞争力,是一种很有前途的煤炭燃烧前脱硫方法。
国内目前对微生物煤炭脱硫研究较多的是脱除黄铁矿硫,且仅限于试验室小型试验,对大规模培养微生物研究得较少,而微生物如何及时供应也是影响煤炭脱硫的一个重要方面,对脱除有机硫的研究国内尚处于起步阶段。国外对微生物脱除煤中硫的研究,不仅进行了脱除黄铁矿硫的研究工作,在有机硫的脱除方面也取得了很大进展。
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近日,工业信息化部和财政部联合编制了《工业领域煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020)》,对工业领域煤炭清洁化利用作出布局,并将于近日下发。目标为到2017年,实现节约煤炭消耗8000万吨以上,减少烟尘排放量50万吨、二氧化硫排放量60万吨、氮氧化物40万吨,促进区域环境质量改善。到2020年,力争节约煤炭消耗1.6亿吨以上,减少烟尘排放量100万吨、二氧化硫排放量120万吨、氮氧化物80万吨。行动计划附录推荐了21种工业领域煤炭清洁高效利用参考技术:1、焦炉煤气制天然气技术技术内容:以焦炉煤气为原料,经加压预处理、精脱硫净化气,在甲烷化反应器中
无论是国际市场还是国内市场,当前市场还是未来市场,煤炭产品清洁化是市场之间的竞争取胜的首要因素,其次才是价格因素。因此,煤炭企业在市场中的应变力和竞争力主要根据产品清洁化管理的好与差,加强煤炭产品清洁化具体要抓好三厂(场)建设与管理。一是加强井下生产煤炭清洁化管理。井下生产是煤炭产品清洁化的第一个关口,必须加强煤炭开采先进的技术的研发和推广,做到绿色开采。清洁化管理要严格执行杂物来源追溯制度,加强井下毛煤灰分、水分控制,加大动态抽查力度,定期采样,对灰分和水分超标的部分,进行严格惩罚;在煤炭生产的全部过程中遇有断层、煤层夹矸时要采取分打、分装、分运等措施;生产头面
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受舆论和电厂反对等因素影响,国家能源局关于限制煤炭进口政策搁浅,暂不出台。这也预示着,在煤炭、电力两大能源阵营的博弈中,前者暂逊一筹。今年5月初,国家能源局下发《商品煤质量管理暂定办法》征求意见稿,条文规定进口煤炭热值不低于4544大卡/千克,灰分不超过25%,含硫量不超过1%,并对进口商设定准入门槛。这一限制政策酝酿出台的背景是,煤炭供大于求、总量过剩加剧,进口煤大幅冲击国内市场,煤炭企业利润受到威胁。鉴于一些高灰、高硫、低热值煤也流入国内,煤炭行业提出“规范进口煤市场秩序、提高煤炭进口门槛”的诉求。2012年,全国进口煤炭2
在国内煤炭需求不振的情况下,低价进口煤的大兵压境让中国煤炭企业的生存空间更趋缩小。15日,记者从多个渠道证实,国家能源局正在就限制高硫低卡煤进口规定在业内征求意见。根据相关规定,从国外进口的煤炭热值不能低于4544大卡/千克,灰分不超过25%,含硫量不超过1%,并对进口商设定准入门槛。其背后的意义是,我国已连续四年成为煤炭净进口国,其中过去的三年我国年褐煤(高硫低卡煤的代表)进口量增长9倍以上,目前占全球贸易量的比重接近95%以上。不过,上述方案仍存争议,并未得到神华集团和主要煤炭进口贸易商的赞同。业内人士认为方案能否出台难以预料,而且即使得以落实,也只会
1月25日,贵州省政府公示关于58个煤矿“两化”的项目验收情况。详情如下:关于按照黔能源科技〔2020〕129号文要求承诺完成煤矿“两化”的项目验收情况公示根据《省能源局省财政厅关于对2017—2020年全省煤矿智能化机械化升级改造财政奖补资金进行分类清算的通知》(黔能源科技〔2020〕129号)等要求,
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主产区市场整体偏弱,近日受降雪影响,多处路段封闭,少数煤矿以短倒和铁路发运居多,整体市场拉运氛围冷清。临近春节,部分中小煤矿、洗煤厂陆续停产放假,供应逐步收紧,而终端冶金、化工及外贸型工厂也开始步入放假模式,补库积极性降低。市场供需两弱的形势下,预计春节前,市场煤价僵持维稳运行。
1月24日下午,国家能源集团党组书记、董事长刘国跃,总经理、党组副书记余兵,在呼和浩特市拜会内蒙古自治区党委书记、人大常委会主任孙绍骋和自治区党委副书记、自治区主席王莉霞,双方围绕深化战略合作有关事宜进行了座谈交流。自治区党委常委、秘书长于立新,集团党组成员、副总经理冯树臣参加座谈
当前国际地理政治学博弈愈加激烈,但应对气候平均状态随时间的变化、加快能源转型仍是全球公共议题中一项国际基本共识。在11月中美联合发表的关于加强合作应对气候危机的阳光之乡声明中,两国表示支持G20峰会领导人宣言中关于“努力争取到2030年全球可再次生产的能源装机增至三倍”的目标。这在某种程度上预示着全球三分之二的人口、85%的全
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