潔凈型煤推廣應(yīng)用前景探析

呂志超　張淑玲

摘要潔凈型煤的推廣使用是有效控制煤煙型污染的一種重要手段，采用在原煤中添加化學(xué)藥劑，重新加工成型的辦法，達(dá)到降塵、固硫、節(jié)能的目的。通過(guò)推廣使用潔凈型煤，有效地降低二氧化硫、煙塵的產(chǎn)生量和排放量，減少對(duì)城市大氣環(huán)境的污染，達(dá)到煤的熱量高效、清潔利用。

關(guān)鍵詞潔凈型煤；特點(diǎn)；技術(shù)原理；技術(shù)指標(biāo)；前景展望

中圖分類號(hào)TQ534.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739（2009）01-0256-01

我國(guó)煤炭的消耗占一次能源總量的75%左右，成為世界第一燃煤國(guó)，我國(guó)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)還將長(zhǎng)期存在，這也決定了煤煙型污染的長(zhǎng)期性和嚴(yán)重性。大量的煤炭燃燒成為大氣主要污染源，煙塵和二氧化硫的排放量分別占73%和90%。特別是二氧化硫的危害更為嚴(yán)重，使一部分地區(qū)出現(xiàn)了酸雨。因此，推廣潔凈型煤技術(shù)，改變直接燃燒原煤的方式，是控制燃煤產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫，減少污染物排放量的一種重要方式。

1潔凈型煤特點(diǎn)

潔凈型煤是指煤炭在開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中旨在減少污染、提高熱值利用效率的一種經(jīng)過(guò)加工的潔凈產(chǎn)品，是所有清潔能源中最普通的一種。隨著型煤技術(shù)日趨走向成熟，潔凈型煤廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐、造氣、供暖、做飯、野炊、烘烤等多個(gè)方面。型煤按其用途可分為工業(yè)型煤和民用型煤，按其形狀可分煤棒、煤磚、球煤、蜂窩煤等，按工藝性質(zhì)可分冷壓型煤、熱壓型煤，按添加劑可分黏土型煤、石灰碳化煤等。對(duì)于型煤的工藝要求，除需有合格的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、含硫量、發(fā)熱量等外，還應(yīng)有足夠的冷強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。因此，潔凈型煤具有發(fā)熱值高、燃燒充分、無(wú)污染的特點(diǎn)，深受消費(fèi)者青睞，市場(chǎng)前景看好。

2潔凈型煤技術(shù)機(jī)理

煤在爐具中燃燒，被利用的有效熱量（Q1）等于煤所含熱量（Qnet）與一切熱損失總和（ΣQ2）之差，即：

Q1=Qnet-ΣQ2

而熱效率（η）為有效利用熱量與煤的低位發(fā)熱量的百分比，即：

η=■×100%

當(dāng)煤的發(fā)熱量一定時(shí)，有效利用的熱量越多熱效率越高。潔凈型煤技術(shù)正是針對(duì)可能產(chǎn)生的熱損失，通過(guò)加入促進(jìn)燃燒的添加劑、增大型煤與空氣的接觸面積、改變?nèi)紵绞降确椒p少機(jī)械不完全燃燒熱損失、化學(xué)不完全燃燒熱損失、排煙熱損失等來(lái)提高熱效率。

2.1固硫技術(shù)機(jī)理

型煤在粉煤成型過(guò)程中，加入適量的固硫劑，使煤燃燒所產(chǎn)生的SO2與固硫劑反應(yīng)生成硫酸鹽而存留于爐渣中，以減少向大氣排放SO2。通常所用的固硫劑為CaCO3、CaO、Ca（OH）2等，可表示如下：

CaCO3 →CaO+CO2

Ca（OH）2→CaO+H2O

2SO2+O2+2CaO→2CaSO4

因?yàn)槊涸谌紵^(guò)程中有C和CO的存在，使CaSO4在800℃時(shí)就開(kāi)始分解，但由于分解產(chǎn)物CaS是耐高溫的，故型煤仍有很高的固硫率。當(dāng)溫度上升至1 100℃，CaSO4就會(huì)分解產(chǎn)生SO2氣體，即：

2CaSO4+2C+O22CaO+2SO4↑+2CO2↑

試驗(yàn)表明，固硫劑比表面是影響SO2吸收的主要因素，吸附比表面越大，吸收反應(yīng)速度越快，二者呈線性關(guān)系。為解決這一問(wèn)題，在型煤加工過(guò)程中，將固硫劑富集于型煤的表面，使型煤表面的Ca/S增大，型煤的表面在燃燒時(shí)所溢出的SO2又被富集于表面的CaO捕獲，同時(shí)型煤表面C和CO氣量相對(duì)較少，形成局部氧化氣氛，降低CaSO4的分解，提高固硫效率。另外，可以加入Fe2O3、SiO2添加劑，既能起到催化作用，又能在高溫下形成穩(wěn)定物相，提高固硫效率。

2.2消煙除塵原理

散煤由于粒度不均，甚至有一定的煤粉，在一般情況下空氣受煤層厚度、粒度的影響，不能均勻穿透煤層，造成爐膛內(nèi)空氣分布不均勻，形成富氧區(qū)和貧氧區(qū)。在貧氧區(qū)，由于燃料沒(méi)有充足的氧氣與其反應(yīng)，使燃燒不完全。而型煤純度高、粒度均勻、透氣性好、氧氣分布均勻，另外型煤中還加入了由催化劑、氧化劑、固硫劑、膨化劑、助燃劑等組分組成的添加劑，并使其均勻地分布在燃料中，在高溫狀態(tài)下，能離解出鐵離子起到催化作用，使燃料得以充分燃燒。由于燃料充分燃燒，爐膛溫度隨之升高，被風(fēng)吹起的煤粉，燃燒后變成熔融狀態(tài)，顆粒狀物質(zhì)在隨煙氣飄浮流動(dòng)過(guò)程中互相碰撞、粘結(jié)形成較大的顆粒，沉降到爐膛繼續(xù)燃燒，從而減少煤粉被氣流帶走，而達(dá)到消煙除塵的效果。

3潔凈型煤主要技術(shù)指標(biāo)

型煤要有足夠的抗壓強(qiáng)度、跌落強(qiáng)度、耐磨強(qiáng)度，還需要有足夠的熱穩(wěn)定性，在高溫作用下仍能保持原來(lái)的粒度。另外，型煤要有足夠的熱穩(wěn)定性，在高溫作用下仍能保持原來(lái)的粒度。此外，型煤要有很強(qiáng)的耐潮、抗水性能。型煤與原煤散燒相比，減少煙塵排放量達(dá)50%~60%，降低SO2排放量40%~70%，固硫率達(dá)40%以上，降低排煙黑度1~2級(jí)（林氏級(jí)）可小于0.5林格曼級(jí)，NOx減少率為30%以上，強(qiáng)致癌物（Bap）減少50%以上，提高熱效率10%~15%，節(jié)煤15%~20%。

4推廣應(yīng)用前景展望

我國(guó)非常重視潔凈煤技術(shù)，將此技術(shù)作為解決煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中環(huán)境污染和生態(tài)破壞的主要措施，還制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃和法律、法規(guī)。潔凈型煤作為潔凈煤技術(shù)的一種，也得到了廣泛的應(yīng)用。以盤錦市為例，為配合開(kāi)展煤煙型大氣污染防治，2000年起大力推廣使用潔凈型煤。對(duì)0.7MW以下的240余臺(tái)散燒原煤鍋爐全部改燒型煤，經(jīng)過(guò)幾年的努力，取得了較好的效果。同時(shí)，潔凈型煤大量應(yīng)用于油田野外作業(yè)區(qū)，改變了過(guò)去冬季輸油站燃油供熱的做法，這樣既節(jié)約了石油資源，又保護(hù)了環(huán)境。燃燒型煤取暖，大大降低了鍋爐工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，不產(chǎn)生噪聲，不影響居民的休息和工作，燃燒型煤無(wú)煙、無(wú)塵，特別適合無(wú)法聯(lián)網(wǎng)供暖的區(qū)域使用。通過(guò)實(shí)踐比較，可節(jié)煤10%~17%，節(jié)省電費(fèi)50%以上，節(jié)約維修費(fèi)用80%以上。

在型煤的推廣使用過(guò)程中，由于爐型不同，對(duì)工況要求也有較大差異，而型煤的發(fā)熱量、結(jié)焦率等很難與之相匹配。另外，由于煤種、添加劑及司爐工操作不規(guī)范等因素，導(dǎo)致鍋爐接火不好、燃燒不完全等現(xiàn)象產(chǎn)生。型煤雖然基本屬于廉價(jià)燃料，但比散煤價(jià)格略高，一部分用戶燃用型煤還需改爐投資，這些都是型煤推廣的阻力。但隨著型煤質(zhì)量的提高，產(chǎn)品成本的降低，型煤還是有廣闊的市場(chǎng)，而且大氣環(huán)境要求越來(lái)越高，因此大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，推廣應(yīng)用潔凈型煤，具有廣闊的發(fā)展前景。

5參考文獻(xiàn)

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