生物质气化炉原理范文

导语：如何才能写好一篇生物质气化炉原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词] 关农村 秸秆气化炉 运营模式

[中图分类号] S210.43 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2013）09-0234-01

农村有着丰富的农作物秸秆资源，这些秸秆可以被当作肥料、燃料、工业原料等使用，与农民的日常生活和生产有着很大的关系。对秸秆资源进行综合的开发和利用，可以提高农民的收益，促进社会主义新农村的建设。而生物质燃料秸秆气化炉就是开发利用秸秆资源的有效方式，它提高了农民的生活质量，减少了秸秆资源的浪费，而且操作方便，在农村有着广阔的应用前景。

一、生物质燃料秸秆气化炉的含义

通过生物质进行密闭缺氧，然后运用热化学氧化法和溜热解法而产生的一种具有可燃性的气体，就是秸秆燃气，也称为生物质气，是一种含有氢气、一氧化碳、甲烷等气体的混合性的燃气，这种燃气就是秸秆气化炉的主要燃料。具体的说，生物质的组成通常是氢、氮、氧、和灰分，在它们被点燃的时候，通过提供比较少量的空气并运用相关措施对其反应过程进行控制，使氢、碳等元素转化为具有可燃性的氢气、一氧化碳、甲烷等气体，从而把秸秆中大部分的能量都转换到气体中。关于气化的原理，就是通过一部分的生物质和氧的燃烧，提供给还原反应及热分解所需的热量，促使固体的生物质转化为气体的燃料。秸秆气化炉的原料是生物质秸秆通过压缩而成型后的颗粒燃料，利用水蒸气和空气为气化剂对其进行气化处理，制造出煤气，取代了燃油，应用于炉灶、餐饮、锅炉的加热，而且价格较低，大大的降低了农村用户在燃料上所花的费用。生物质燃料秸秆气化炉是一种新型的产品，实现了生物质对燃油锅炉的替代，原料气化致使高温燃气产生，可以在气化炉燃烧器的喷火口燃烧，又因为高温烟气直接燃烧，而没有经过冷却，所以郊游等高废物不会析出，同时，燃烧的时候有多次配风，生物质可以充分的燃烧，不会有黑烟冒出，减少了环境污染。

二、贵州农村现有秸秆气化炉的使用现状及其中存在的问题

一般来说，农村主要有煤球炉、沼气、传统火灶等几种炊事方法，相比于这些方法，秸秆气化炉有着显著的优势：方便操作、清洁卫生、火焰温度高、炊事快等，而且不存在安全隐患，每月所需的燃料费用很少。因为这些优点，秸秆气化炉在贵州的试点村一经推广，便产生了广大的影响，受到了广大农村家庭的欢迎，而其有了秸秆气化炉，农户就不再对秸秆进行焚烧，觉得烧秸秆就是在烧钱。在秸秆气化炉推广后的那个夏天农忙期，贵州的几个试点村的农民都积极的对农作物的秸秆进行抢收，并且在这几个村，焚烧秸秆的情况几乎没有出现。

虽然秸秆气化炉有着明显的优势，在贵州农村的推广也取得了好的效果，但一些问题还是存在：首先是秸秆气化炉对秸秆资源的利用是一次性的，没有实现循环的利用，还是造成了一定的资源浪费；二是在冬季的时候，秸秆气化炉的使用率比较少，这是因为秸秆气化炉的技术还不是特别的完善，在冬天秸秆湿度比较大的情况下容易产生很大的烟气，焦油量也比较大，容易造成输气管道的堵塞产生污染，而且秸秆必须进行加工粉碎处理，操作利用起来比较不便，再者是不能满足冬季取暖的需要，农民还需要另外再生炉子，这些都降低了农民对秸秆气化炉的使用热情。

三、适宜农村的秸秆气化炉的运营模式

秸秆气化炉的原理是：在缺氧的条件下，使秸秆燃烧，产生碳、氢、氧等混合气体，再使其混合燃烧，产生巨大的能量。这种方法把品位比较低的秸秆能源转化成了品位比较高的清洁能源，使秸秆在变成了一种可以被有效利用的能源，并减少了环境的污染。因此，秸秆气化炉的出现，对于秸秆资源比较丰富的农村有着很大的应用和推广意义，可以极大的提高农村的经济效益、社会效益和生态效益。但从目前的情况来看，秸秆气化炉在农村的推广和运用的现状并不是十分的乐观，在技术上还有很大的不足，在秸秆资源的有效利用上还不够充分，因此，政府和有关部门要采取相关措施对这些问题进行解决，形成适合于农村的秸秆气化炉的运营模式。

首先，政府要采取一定的措施，比如通过制定相关政策和条例的方式，对目前比较杂乱无章的秸秆气化炉的生产、销售市场进行规范，因为只有形成良好的市场秩序，才能保证优良的产品的生产和销售，才能得到广大农民的认可。另外，政府还要加大对秸秆气化炉的扶持力度，支持秸秆气化炉在农村的推广，使这项于国于民都有力的产品能在农村得到广泛的使用。其次，相关的产品设计部门要对秸秆气化炉的使用流程进行简化，在农村，农民的文化水平相对较低，而且农村事务比较忙，如果秸秆气化炉的使用程序过于复杂，那么很多农民宁愿不再使用，而是继续采用之前的炊事方式，所以相关部门要对炉子的结构进行根本上的改进，使它更容易操作，更能被广大农民所接受，这样，秸秆气化炉才能在农村得到推广。再次，秸秆气化炉的设计部门还要对设计的理念进行完善，减少焦油的产量，从整个设计原理上说，秸秆气化炉还是有很大的优点的，但它在设计理念方面却存在一定的问题，这些问题一方面导致了秸秆资源无法被充分的利用，一方面致使产生的焦油量过高，危害人体和环境健康。所以设计部门在进行设计的时候一定要把有害物质的分解当作设计目标之一，尽量对产生的焦油量进行控制，降低在使用气化炉的过程中对人体健康和生态环境造成的危害。

四、结束语

总之，在广大农村推广秸秆气化炉，可以解决秸秆焚烧的问题，实现对秸秆资源的综合利用和开发，减少资源的浪费和因焚烧而造成的环境污染，达到经济效益与生态效益的双赢，推进社会主义下的新农村建设。

参考文献

[1]，李霞，杨斌.生物质气化及气化炉的研究进展[J].新疆农机化，2009（13）.

[2]徐涛，张群.秸秆气化炉让亿万农家用上不花钱的“绿色燃气”[N].河南科技报，2009（15）.

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关键词 流化床气化；洁净煤技术；HTW 气化炉；U-Gas；灰熔聚流化床

中图分类号TQ53 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0173-02

煤炭在我国快速经济增长中发挥核心作用。煤炭是我国主要能源，目前，我国的煤炭消费量占全球的47%。我国煤炭传统的利用方式是直接燃烧和火力发电，这两种方法能源利用率低，环境污染严重。为了解决这些问题，煤炭高效清洁利用是煤化工技术发展的未来之路。相对于石油和天然气而言，煤是一种难于直接清洁利用的化石能源和重要原料。煤炭气化的过程实质是将难以加工处理、难以脱除无用组分的固体转化为易于净化、易于应用的气体的过程，简言之，是将煤中的C、H转化为清洁的合成气或燃料气（CO+H2）的过程。煤炭气化是煤炭高效清洁利用的重要途径，也是其他几种洁净煤技术的龙头。

煤流化床气化是流化床中煤在气化剂的作用下，经过氧化和还原反应生成合成气的化学反应过程，在流化床内气体和固体间具有较强的传热和传质效率，床层中气固两相的混合接近于理想混合反应器，床层固体颗粒和温度分布均匀等优势。同时，流化床技术具有气化温度低，碳转化率相对较高，煤种适应能力强，硫化物和氮化物排放量小等技术特点。本文针对流化床气化的原理和工业应用情况进行介绍。

1 流化床煤气化原理

煤气化反应的实质是煤在气化剂的作用下不完全燃烧生成气体的反化学应过程。煤进入气化炉内首先发生热解反应，其中包括煤炭颗粒的热裂解和缩聚两种反应过程，两种反应进行程度主要受反应温度所控制，热解反应在煤颗粒没全 部转化成气体之前一直都发生；后续的高温主要发生煤的气化反应，主要包括气体-固体之间的非均相反应和气体-气体之间的均相反应。在流化床中这几种反应几乎是同时进行的，流化床气化床层温度等其他操作条件对合成气中CO、CO2、CH4和H2体积百分含量有较大影响。

2 流化床煤气化技术的工业应用情况

粒度小于10mm的小颗粒煤和气化剂分别从气化炉底部进入气化炉内，在颗粒的起始流化气速和带出气速之间的以流态化形势和气化剂相接触，进行流化态的强烈换热反应。国外具有代表的流化床技术有伍德气化炉和U-Gas气化炉；国内最具代表性的是灰聚熔气化炉。2.1 伍德气化炉

蒂森克虏伯伍德公司的高温温克勒气化炉（HTW）是在温克勒炉的基础上，改良而得的流化床煤气化技术。气化炉可进行高压操作操作，流化床中细粉被气体带出后经过旋风分离器分离后重新进入气化炉内，因而增加了系统的碳转化率。伍德气化炉炉体内部结构简单，煤种适应性广。蒂森克虏伯伍德公司致力于煤流化床气化技术的研究，开发出的HTW炉可应用于各种煤种，甚至城市生活垃圾、有机生物质等，也可用于气化。伍德的HTW气化炉结构如图1所示。

伍德HTW气化炉技术特点：

1）加压流化床；

2）反应温度：800-1000℃；

3）反应压力：10-30bar；

4）灰熔点以下运行（适合加工具有高灰熔点的煤、生物质、硬质褐煤以及废物）。

图1 伍德气化炉气化炉结构

2.2 SES公司的U-Gas气化炉

U-Gas气化工艺于20世纪70年代由美国煤气工艺研究所（GTI）开发。采用流化床粉单段粉煤气化方法，灰分采用团聚方式进行排放，原料适用性广。U-GAS煤气化技术在我国已经有三个项目，分别是枣庄煤制甲醇项目、内蒙煤综合利用项目和河南义马的煤制气项目。U-gas技术具有以下的技术特点：

1）燃料灵活，可处理多种煤及生物质；

2）能处理最廉价的煤炭-高灰/低热值煤炭；

3）投资成本低–比其它技术低30%～40 % ；

4） 装置小规模运行经济性良好，并可进行工业放大；

5）操作温度适中，最大限度地减少维修；

6）操作简单，装置可利用率高。

2.3 灰熔聚流化床粉煤气化炉

我国具有自主知识产权的流化床气化炉中最具典型的是灰熔聚流化床粉煤气化炉，该技术是由中科院山西煤化所在国家科技处的重点支持下发展起来的。山西煤化所经过多年的努力，开拓了该技术的在煤种方面的适应性，原料不仅可以采用烟煤、无烟煤、还有低阶煤和石油焦。与国外的技术相比，该技术具有较强的成本优势。

3 流化床煤气化的发展方向

1）发展以流化床为核心的多联产工艺。将煤气化技术与发电、化工联合起来，综合利用能源，提高热效率，降低生产成本；

2）提高煤种适应性。我国煤炭资源相对分散，煤质的差异大，即使同一矿区不同的采煤区的煤质也存在较大差异。因此，先进的煤炭流化床气化技术，应该对煤种有较宽的适应性，以消除煤质变化带来的不利因素；

3）保护环境。煤中污染较严重的S和N等元素，通过先进的流化床气化技术排放量应相对较少或容易处理。这也符合我国煤炭洁净利用政策的要求，满足持续发展的要求。

4 结论

煤在我国能源体系中起至关重要的作用，且我国在流化床燃烧和循环流化床锅炉的发展中已有比较丰富的经验，只需对已有的流化技术进行深入研究，流化床技术在我国一定会迅速发展起来。这也同样为其他化工项目的拓展提供新领新的方法。

参考文献

[1]BP公司，BP世界能源统计年鉴[R/OL]，2011，6.http：///statisticalreview.

[2]张德祥.煤制油技术基础与应用研究[M].上海：上海科学技术出版社，2013，1.

[3]中国电力企业联合会.全国电力工业统计快报（2006） [R].北京：中国电力企业联合会，2007.

[4]陈菊枝，洪献春.煤炭气化技术[J].化学工程与装备，2011（4）：110-111.

[5]于遵宏，王辅臣，等.煤炭气化技术[M].北京：化学工业出版社，2010，7.

[6]高晋生.煤的热解、炼焦和焦油加工[M].北京：化学工业出版社，2010，7.

[7]李风海，房倚天.煤焦气化影响因素及其反应特性研究进展[J].菏泽学院报，2010，32（5）：69-73.

[8]周夏，刘长辉.褐煤气化技术适用性分析[J].煤炭加工与综合利用，2008（3）：24-28.

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看到众多的学员及商因为学习宁阳秸秆气化炉技术而取得了很好的经济效益，山东宁阳秸秆气化炉厂的许国庆厂长打心眼里高兴。在倍感自豪的同时，许国庆厂长也深感有压力：消费者的选择越来越理性，对厂家的要求也越来越高。不但要看产品的质量，还要看技术更新研发能力及相关配套产品。因此，许国庆厂长不断地组织技术人员攻关，对秸秆气化炉进行技术上的改进与创新，使这项技术更加成熟。

就在红外线灶头推向市场之际，宁阳气化炉升级换代产品也地不断地推陈出新。新产品作出了五大改进：1、改进了净化装置，使净化器得到进一步的升级，燃烧中无焦油无烟，使秸秆燃烧得更充分，既节约能源又干净卫生，让用户告别了油烟时代；2、增加了压料装置。压料装置装在气化炉的下面，装有压料装置的气化炉在不能产气时，不必停风机，不用加料，只需用手将压料器往下压几下即可燃烧1小时以上，并且可循环使用。尤其适用于使用玉米、小麦、水稻等秸秆做燃料的用户。并且在燃烧的过程中不出现烧空现象，不冒烟，燃烧时间长，燃烧过程干净卫生；3、内部采用旋流进风装置，实现环形燃烧，能充分使炉内燃料得以燃烧；4、使用红外线灶头，这种红外线灶头核心部分采用纳米材料制造，既能将秸秆气体中的大部分水分过滤掉，又能将热量充分聚合在一块，该灶头不但热值高，而且火焰大，火苗可高达70厘米，解决了普通液化气灶产生的火力不旺，热值不高，导致做饭时间短的问题；5、冬季到来天气寒冷，由于北方漫长的取暖期耗费的财力往往占家庭开支的一大部分。为此，宁阳秸秆气化炉许国庆厂长带领科技人员为广大秸秆气化炉用户攻克了取暖这一大难题。实现了烧水、做饭、取暖不花钱，并且可同时进行。

秸秆气化炉取暖技术分两大部分，一：面积占200平方米以上的，用真空超导取暖技术，此技术可适用于大型养殖烘干、大型会议室和大棚养殖等。这是一种变相的取暖技术，热效率高、产热快、花钱少、取暖效果好；二：面积在200平方米以下的用水暖技术，用户可直接安装在原有的水暖基础上。宁阳秸秆气化炉这一取暖技术的突破，填补了市场空白，也在业界树立了良好形象。

研发路上不停歇

秸秆综合利用一直是国家积极支持的重点开发项目。随着我国经济的可持续快速发展，石油、天然气、煤气等一次性资源供需缺口逐年增大，人们迫切需要一种低价、节能、安全、洁净的新型燃料进入市场。国家有关部门及科研单位一直都在积极寻找新能源。如何将低热值的秸秆资源转换成高效、洁净的生物质燃气，造福人民，被列入国家九五重点攻关项目。

因为气化炉广阔的市场前景，宁阳气化炉的研制成功及不断完善，不仅吸引了越来越多的商前来考察洽谈事宜。许厂长认为，只有不断地升级研发新产品，才能为用户带去更好的产品，为商创造更大的价值。

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煤的气化是煤炭清洁高效利用的关键技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的整体煤气化联合循环发电系统、多联产系统、氢能、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业发展的核心和龙头技术。煤的气化的过程实质是将煤中的碳、氢转化为清洁燃料气或合成气（CO+H2）的过程。

本书从全新的视角对工业煤的气化科学和技术进行了全面的论述，涉及煤的气化工艺过程的各项内容，既有工艺分析，又有理论研究。反映了煤的气化技术领域的最新进展，还包含了作者自己的相关研究成果，许多重要内容为同类专著中首次报道。

全书共有10章：1.引言。提出了全球范围内煤的气化原料的劣质化趋势；2.煤的气化的总论。简要介绍了煤气化技术的背景和行业地位、最新的应用、煤的气化的必要性、煤气化技术的沿革、历经三代的气化炉型、原料和产物、技术市场、对环境的影响和污染排放，以及煤的气化面临的挑战、潜在机会等；3.气化用煤的分析表征。为使读者意识到通过气化技术实现煤转化的复杂性，本章从实用观点从发，讨论了气化用原料煤样品的分析表征，并从这些信息来决定气化过程的适用性。必要的有关知识包括煤的标准分析（元素分析、工业分析和热值）以及更复杂的反应性和显微组分的分析，特别强调关注煤中的矿物质，因为这是所有气化过程的极限。最后对煤的物理和流体动力学性质做了总结；4.气化过程的基础。介绍了基本的煤的气化反应和化学、评价不同气化方法优劣的主要技术性能参数，并从多个技术层次探讨了不同气化工艺过程之间的差别：床型（移动床/流化床/气流床），温度范围（灰熔融/渣粘度），压力等级，进料方法（干粉/水煤浆），器壁类型（膜/耐火衬里/水夹套），合成气冷却（水/气/化学激冷/热回收），氧化剂（氧气/空气），排渣方式（灰渣/飞灰/团聚），催化剂添加与否；5.煤气化模拟。在介绍了气化系统衡算概念的基础上，列举气化模拟的热力学模型、动力学模型、计算流体动力学（CFD）模型方法，比较了各种方法的优缺点、主要应用领域和相关的实验研究。为便于读者理解这里仅涉及基本方程和科学背景；6.煤的气化技术。煤的气化技术是本书的中心内容，包括一些此前未公开报道的最新和最全面的煤的气化过程资讯。按气化炉型的不同，分别详述了壳牌、Uhde （即高温温克勒炉HTW， Prenflow）、GE、西门子、CB&I （即E-Gas）炉， Lurgi （即固定床固态排渣（FBDB）炉， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）炉的历史沿革、详细工艺描述，改进强化措施和现在的工业实施项目。针对典型技术，基于统一边界条件，给出了通用计算模型和模拟结果，并与实际运行数据进行对照分析，着重对比高灰煤和常规煤原料对气化性能的影响。作者还特别介绍了有关中国开发的气化新炉型和新工艺；7.煤的气化过程热力学评价。本章主要论述本书作者研究出的创新方法：三元气化图。作者给出了该方法详细的实施步骤和应用方法，指导读者得出优化的用户气化图和关联式，以常规的匹茨堡8号煤和南非高灰煤为例进行了具体对比计算分析，其结果可用于解析灰份的影响规律和气化技术潜力的分析。此方法还可扩展用于二氧化碳气化和生物质气化；8.煤的气化过程的有效能分析。为了考虑气体冷却方法对整个过程的影响，对常规煤和高灰煤的气化过程进行了有效能分析和对比；9.内循环气化炉的概念研究。鉴于现在市场上还没有适应高灰煤的气化技术，作者针对高灰煤气化提出了创新性的新气化炉型：内循环气化炉。本章内容全面阐述内循环气化炉相关的气化过程基本原理、详细的工艺条件、反应室的布置、气化剂的注入、气体的冷却、除灰、过程控制；10.气化发展趋势。这是对全书的简要总结并展望了气化技术的发展趋势。

本书的读者对象包括能源、煤炭、化学工程相关专业从事煤转化和煤化工科研、设计生产的工程技术人员和高等院校相关专业的教师、高年级本科生和研究生。

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【关键词】能源；秸秆；综合利用

0.引言

就地焚烧秸秆，不但是一种资源浪费，同时燃烧产生的烟尘严重污染大气环境，在山区，极易引发森林火灾，在平原地区，由于秸秆同时焚烧，引起漫天烟雾，曾引起飞机迷航，造成高压输电线路短路等重大安全事故。另外，曾有人研究将玉米杆、高粱杆等作为食草牲畜的饲料。在南方农村，红苕藤，稻草是耕牛越冬的饲料，但使用量很小，与秸秆产生量不成比例。

1.秸秆综合利用途径介绍

秸秆作为农业废物，处置不当，不但浪费资源，污染环境，引发森林火灾，还会造成安全事故。在当今世界能源资源短缺，森林破坏严重，生态环境恶化的大背景下，对秸秆进行资源化利用，变废为宝，就显得尤为重要。广大科技工作者和企业在秸秆综合利用方面，进行了大量的探索，取得了大量的成果。

1.1农村秸秆处理利用现状

造纸原料有木材、楠竹、芦苇、麦草、茅杆等，属于秸秆类的只有麦草。由于造纸厂环境污染严重，小型造纸厂已全部关闭，新建小造纸厂已没有可能，因此，受运输距离的限制，除赤壁市外，其他地区麦草不可能用于造纸。

1.2秸秆饲料

能够作为食草家畜饲料的秸秆有玉米杆，花生杆和稻草，其来源广、数量大，价格低，含有光合作用累积的一半以上的能量，作为非竞争性的饲料资源，饲养牛、羊等食草动物是可行的。

下面介绍几种秸秆饲料的加工技术。

1.2.1 秸秆氨化技术

通过氨化可提高秸秆饲料的营养价值。目前国内已研制出了专用秸秆氨化处理机械，这种机械通过搓擦与撞击，将秸秆的粗大纤维纵向分解，并通过同步氨化处理剂的作用，使木质素溶解，半纤维素水解和分解，以提高秸秆的可消化性。经处理后的秸秆，干物质和粗纤维消化率分别达到70%和 64.4%，牲畜采食量可提高 48%。饲喂氨化饲料时，应注意开窖取料时，需要多少料就取多少料，取料后立即封严窖口，取出的料晾晒 1～2d 后方可饲喂家畜。

1.2.2秸秆热喷技术

一种热力效应和机械效应相结合的物理处理方法，可以使粗饲料适口性改善，使牲畜的进食量增加。

原理是在水蒸洗作用下，使秸秆中 6.5%～12%的木质素熔化，纤维素分子断裂、分解。当秸秆从蒸锅中输出时，由于突然降压，形成喷爆（爆米花的原理），进一步使纤维素细胞撕裂，细胞壁疏松，从而改变了粗纤维的整体结构。秸秆经热喷处理后，质地柔软，味道芳香，营养价值和利用价值大大提高。但目前该技术成本较高，推广难度较大。

1.3 秸秆生产生物柴油、燃气及活性炭

原理是首先将秸秆粉碎，在造粒机高压的条件下造粒，以减少秸秆的不定型性和体积。然后将颗粒进行高温热分解，产生燃气、焦油和残渣。热分解又有两种方法，一种是在有空气条件下进行不完全燃烧热分解，另一种是在隔绝空气条件下热分解。

1.3.1 不完全燃烧热分解生产燃气

不完全燃烧热分解的原理与水煤气和半水煤气的生产原理基本相同。将秸秆颗粒放入密闭反应炉中点燃，再通入适量空气，有机物在空气作用下不完全燃烧分解，反应炉内因为燃烧作用温度迅速升高，有机物中的碳与空气中的氧气作用生成一氧化碳，部分有机物分解成小分子有机物而进入燃气中，一部分氢原子形成氢气进入燃气中。因此，燃气的主要成份是 CO、H2、小分子有机物和 N2。燃气从反应炉中输出时，分子量较大，常温下呈液态的有机物，凝结成液态，形成焦油。经分离焦油后的燃气，可以替代石油液化气或者天然气作为燃料直接使用。反应炉中的残渣为矿物质和少量没有燃烧的碳，可以作为钾肥使用，或用水浸法提取钾肥后卫生填埋。

该技术生产燃气，可以实行工厂化生产，气柜贮存，管道输送到用户，也可以使用小型气化炉进行单个家庭供气。小型气化炉存在的问题是焦油的收集和利用没办法进行，只好直接排放，造成环境污染。另外就是秸秆造粒问题，一个家庭不可能购买一台造粒机。秸秆造粒最好采用商业化运作才可行。如由某人或某公司购买一台移动式造粒机，通过上门服务的方式，有偿为农民进行秸秆造粒加工。不完全燃烧生产燃气技术适用于一切秸秆。

1.3.2 隔绝空气热解生产燃气

将秸秆颗粒（也可以加工成棒状）放入密闭热解炉中，在炉外使用燃料间接加热升温，有机物在高温条件下分解，有机物中的氧原子与碳原子反应形成一氧化碳，木质素、纤维素等高分子有机分解为小分子有机物和木炭。燃气主要成份为气态有机物、少量 CO和 H2。燃气输出后，会产生大量焦油。热解炉中剩余物为木炭。

该法一方面会产生大量的焦油，可以用作生产生物柴油。另一方面，生产的燃气因为没有混入氮气，热值高，既可以采用气柜贮存，管道直供用户；可以采用气柜贮存，加压液化，充入液化气钢瓶，送到用户家中使用，减少修建管道投资，对偏远地方农户有利。

该技术只能实行工厂化生产，而且要求秸秆热值高，矿物成份低，而且对造粒机和制棒机的压力有更高要求。不然副产品木炭无法运输和使用。

1.3.3秸秆制造生物柴油

秸秆造气过程中产生的焦油，外观呈黄褐色，为粘稠状液体，性状类似于石油原油，焦油长期暴露在空气中，会被氧气氧化变硬化成固态。目前已有公司开发出利用焦油制造生物柴油的技术。焦油经分离收集后，还需进行改性重整和复配，才能代替柴油作为燃料使用。秸秆制造生物柴油是使用可再生的生物质能源，代替稀缺的石油资源的很好途径，应当大力研究、开发和推广。

1.4秸秆发电

秸秆发电的原理与煤炭发电基本相同。秸秆经造粒减少体积后，用皮带输送或气流输送至蒸汽锅炉燃烧，将水加热成高压蒸汽，驱动汽轮机发电，电能输入电网给用户提供动力。由于发电设备造价高，秸秆发电一次性投资大，秸秆需求量大，同时需要配套多个秸秆造粒站，以降低秸秆运输成本。秸秆发电是一项很好的秸秆回收技术，每个县只能建设一个发电厂，以满足其秸秆需求。

2.结论

秸秆造纸技术，由于小造纸厂的关闭，和环境污染问题，加上只能使用麦草，局限性很大，基本没有可行性。秸秆作为饲料，适合于牛、羊等食草家畜的规范化养殖，产品附加值高，能节约大量土地资源，虽然需要的秸秆种类有局限性，依然具有很高的推广价值，是秸秆综合利用的一条良好途径。

秸秆生产燃气、生物柴油和活性炭，适用于一切秸秆的利用，在没有秸秆的季节，还能使用杂草，芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替，既能单个农户使用（家用造气炉），也能工厂化生产，是秸秆综合利用的最佳途径之一。

秸秆发电与秸秆造气优点相同，同样是应予鼓励发展的秸秆综合利用技术。值得高兴的是，在咸宁市，秸秆综合利用项目已经启动，通山县有两个秸秆造燃气项目已经投入运行，家用气化炉已批量生产并进入农户使用。

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高硫石油焦中硫含量较高，一般只能用作工业燃料，如水泥窑炉、循环流化床锅炉等。但高硫石油焦燃烧过程中会产生大量的SOx、NOx等污染性气体，进而大幅度增加企业的环保成本。将高硫石油焦用作烧制水泥的燃料时，当石油焦中硫的含量超过一定值时，生产出水泥的强度会受到影响，缩短水泥的使用寿命。且此种方法只能用于立式窑，技术性能差，规模小。目前解决高硫石油焦出路的主要方案是将其应用于循环流化床（CFB）燃烧发电等，通过添加大量的石灰石来处理高硫石油焦在燃烧过程中产生的污染性气体，产生了大量CaSO4废渣，增大了占地面积，提高了投资成本。因此，寻找一种更为高效、清洁的高硫石油焦利用方式迫在眉睫。

2高硫石油焦气化的研究和应用进展

由于高硫石油焦在利用过程中面临着增加环保成本、影响产品质量等问题。同时高硫石油焦又具有碳含量高、热值高和价格低等特点。鉴于此，世界各国专家、学者都在积极探索高硫石油焦更高价值的利用方式，研究表明：高硫石油焦作为气化原料制取合成气是解决高硫石油焦利用的一条有效途径。高硫石油焦气化是将其在气化炉中以一定的温度和压力与气化剂反应生产合成气（主要成分CO和H2），通过高温气化可充分有效地利用其中的C、H元素，高硫石油焦中所含的硫元素可通过克劳斯工艺进行硫磺回收，得到高纯度的硫磺，其中的重金属则可以以渣的形式排出气化炉，几乎对环境无任何影响。因此，高硫石油焦气化技术是一项清洁、高效的技术，具有很大的发展前景。随着我国高硫石油焦产量的增多，一些科研机构、高校和石化企业开始重视高硫石油焦的应用。但是高硫石油焦气化也存在着一定的问题，其主要原因是石油焦的气化反应性较差。大量的研究表明石油焦的气化反应活性远远低于一般煤或煤焦，甚至低于石墨。对于石油焦自身而言，影响其气化反应活性的主要因素包括碳的微晶结构、比表面积、气化剂、气化温度等，影响结果如表4所示。针对石油焦气化反应活性较差的问题，为了有效地提高石油焦的反应活性，许多专家学者开展了在石油焦中添加一定量的催化剂来提高其反应性的研究，并取得了一定的成果。目前催化剂的研究主要集中于碱金属盐、碱（土）金属盐、过渡金属盐和可弃催化剂等对石油焦气化反应性的影响，具体结果见表5。大量的研究表明：添加碱金属盐、碱（土）金属盐、过渡金属盐和可弃催化剂均可以不同程度的提高石油焦的气化反应活性。但是考虑到经济和环境因素，采用碱金属盐、碱（土）金属盐或过渡金属盐等作为石油焦气化的催化剂是难以实施的，且催化剂很难回收利用。而可弃催化剂的利用则存在着催化活性不高且不同催化剂的催化活性差异较大等问题。因此，石油焦的催化气化还处在研究阶段。鉴于石油焦的催化气化难以实施，大量研究转向了高硫石油焦与生物质或煤的共气化。研究结果如表6所示。研究表明生物质对石油焦气化反应性起到了很大的改善作用，但目前我国生物质气化还处于研究之中，尚未形成规模效应。而我国又是一个以煤为主要能源的国家，发展煤气化技术是煤炭综合利用的必然选择，因此，随着我国高硫石油焦产量的逐年增多，通过在煤中掺配高硫石油焦气化制取合成气将是实现其清洁、高效利用的较佳方案之一。

在实验室研究成果的基础上，一些企业开展了石油焦气化的工业试验与应用。其中主要有以湿法进料的GE、多喷嘴对置式水煤浆气化技术以及干煤粉进料的Shell气化技术。1996年，Texaco公司在其ElDoradoKan炼油厂建立了一个气化单元，用来气化石油焦和其他炼油废料。2003年美国Wabash电厂和Tampa电力公司利用联合循环发电（IGCC）设施将煤炭气化更换成为石油焦气化。我国在2005年建立了以石油焦为原料生产合成气的装置，其中中国石化金陵分公司煤化工运行部水煤浆气化装置采用GE公司水煤浆气化技术，以煤和石油焦为原料，用于制取氢气，其中石油焦的掺配量达到30％～50％，但由于GE水煤浆气化技术的温度相对较低，加上石油焦的反应活性差导致运行结果并不理想［40］。中国石化安庆分公司（简称安庆石化）、中国石化湖北化肥分公司以及贵州瓮福集团天福化工有限责任公司的Shell粉煤气化装置分别于2011—2013年期间进行了气化原料煤掺烧高硫石油焦的工业试验，并取得了良好的效果。实践证明，对于Shell粉煤气化技术而言，原料煤中掺烧一定比例的高硫石油焦是可行的，能够有效改善入炉煤的质量，降低入炉煤灰分。与掺烧高硫焦前气化相比，掺烧高硫石油焦后比氧耗、比煤耗均有所降低，有效合成气产量有一定增加。但仍然存在一定问题，如气化炉渣中碳含量增大、滤饼的产量增加等。

3高硫石油焦配煤气化与干粉煤气化制取合成

气的模拟计算与技术经济比较大量的研究与实践证明，将高硫焦配煤用于气化制取合成气技术不仅是可行的，而且能够带来一定的经济效益。为了更加直观的分析比较高硫石油焦配煤气化与干煤粉气化的技术经济性，利用Aspenplus软件对高硫焦配煤气化与干煤粉气化方案进行模拟计算，并与安庆石化Shell气化装置原料煤掺烧高硫焦气化的实际运行结果作了比较。

3．1高硫石油焦配煤气化与干粉煤气化模拟计算以安庆石化Shell气化装置制取合成气工艺为例，该单位采用的干煤粉气化方案为：A（煤）:B（煤）＝1:1＋4％石灰石（即两种煤按照质量比为1:1并添加4％的石灰石助熔剂），记为方案1；高硫石油焦配煤气化方案为A（煤）:C（高硫石油焦）＝3:1＋6％石灰石，记为方案2。利用Aspenplus软件对方案1和方案2分别进行模拟计算，并对比分析了高硫石油焦和煤价在一定范围内波动时两种方案的经济性。样品的基础分析数据及气化工艺条件分别如表7和表8所示。结合元素质量守恒和能量平衡两个基本原理建立数学模型，两种方案的气化模拟结果如表9所示。由表9中气化模拟结果可以看出，与方案1相比，方案2粗合成气中CO、H2较高，比煤耗和比氧耗降低，有效气流量增加了4．38％。总体来看，高硫石油焦配煤气化方案要明显优于干煤粉气化方案。由于煤炭和高硫石油焦价格随市场波动较大，而原料价格波动对生产的合成气成本具有重要的影响，表10计算了煤炭和高硫石油焦价格变化对生产合成气成本的影响。其中氧气的成本按0．50元／m3进行计算。由表10的计算结果可以看出，当煤炭价格在600元／t、高硫石油焦价格不超过1000元／t时，当煤炭价格在700元／t、高硫石油焦价格低于1100元／t时，以及当煤炭价格大于或等于800元／t、高硫石油焦价格在700～1200元／t波动时，高硫石油焦配煤气化方案的经济性全都优于干煤粉气化。且随着高硫石油焦价格的降低，高硫石油焦配煤气化方案的经济性越明显。

3.2Shell气化装置原料煤掺烧高硫石油焦气化运行结果分析气化模拟计算结果表明高硫石油焦配煤气化的技术经济性明显优于干煤粉气化。表11为安庆石化Shell气化装置原料煤掺烧高硫石油焦工业试验前后主要气化指标对比。与掺烧高硫石油焦前相比，掺烧高硫石油焦后，每生产1000m3的有效气体的氧耗和煤耗均有不同程度的降低，有效气流量增加2.66%。由于模拟计算是偏向于理想情况，与工业试验的运行结果略有出入，但总体趋势一致。即Shell气化装置掺烧高硫石油焦不仅技术上可行，且具有良好的效益，为高硫石油焦在气化领域大规模的应用提供了理论和实践基础。

4结论与建议

篇7

高效利用能源主要是针对传统能源系统而言立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，高效利用能源技术可大大提高了能源的综合利用效率，有效减少污染的排放。高效利用能源技术主要是指的热电联产技术和燃料电池技术。

热电联产是既产电又产热的先进能源利用形式，具有降低能源消耗、提高空气质量、补充电源、节约城市用地、提高供热质量、便于综合利用、改善城市形象、减少安全事故等许多优点，所以世界各国都在大力发展。世界热电联产发展呈现许多趋势，其中，丹麦在热电联产综合利用效率方面超过70％以上。

工业化国家在发展热电联产的同时，由于燃料结构向气体化和非化石矿物化转化，热电联产的规模也越来越小型化，多功能化。这种小型、微型的热电联产被国际上称之为――分布式能源。

分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别，它不再追求规模效益，而是更加注重资源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最优化，充分利用各种资源，就近供电供热，将中间输送损耗降至最低。由于小型化和微型化，使能源需求者可以根据自己对于多种能源的不同需求，设置自己的能源系统，调动了终端能源用户参与提高能源利用效率的努力。分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化，通过信息技术将供需系统有效衔接，进行多元化的优化整合，在燃气管网、低压电网、热力管网和冷源管网上，以及信息互联网络上实现联机协作，互相支持、互相平衡，构成一个多元化的能源网络，使能源供应与能源的实际需求更加匹配。对于传统能源形式，分布式能源毫无疑问是一种新型的能源生产利用形式，是信息时代能源技术的核心。它不仅是一些传统能源技术的集合，也是全新的能源综合利用系统。

目前，高效利用能源技术发展的一个重点是“燃料电池”技术。燃料电池的能源利用效率更高，污染更小，理论上燃料电池使用的是氢能，属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在，制氢需要其他外部能量实现。我国制氢的技术方向是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源，特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题，同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然，就燃料电池技术本身应该属于新能源，但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。

热电联产和燃料电泄技术等能源高效利用技术都是立足于新技术、新工艺，或者新理念构架的新型的能源利用技术，虽然不是可再生能源，但针对传统的大规模分离生产的能源系统而言，大大提高了能源的综合利用效率，有效减少了污染的排放。据专家测算，能源利用效率提高1个百分点，可节省能源费用130多亿元。促进能源的合理和高效利用，对我国经济可持续发展具有深远的战略意义。

三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产装置

项目简介：一种三低缸三排汽凝汽式汽轮机组热电联产装置，包括高压缸、与中压缸联体低压缸、对称分流式低压缸、低压导汽管、程控装置；在低压导汽管上并联接出抽汽供热支管，在该抽汽供热支管上设置流量调节装置，该支管的另一端与热网相连接；在连通中压缸与对称分流式低压缸的低压导汽管上设置流量调节装置；中压缸出口压力传感器其输出接至程控装置；安装有流量分配软件的程控装置其输出接至主蒸汽输入管路流量调节装置、抽汽供热支管流量调节装置和对称分流式低压缸供汽管道流量调节装置。

意义：本实用新型在不需要供热时仍保持原有之发电功率、热耗率等技术经济指标；而在需要供热时能立即转入热电联产方式运行，供热能力相当于一台135MW超高压热电联产机组或260t/h规模的锅炉房。

生物质等离子体气化

项目简介：该项目研究中提出充分利用热等离子体提供的高温、高能量的反应环境，结合生物质自身特点，使气化过程无焦油形成，同时获得高品位的化学合成气。生物质等离子体气化工艺中，通过调整等离子体气氛以获得不同的目的产物。

意义：生物质与废轮胎、废塑料等共热解气化除得到合适比率的化学合成气外，还可获得碳黑为主的副产物，消除了环境污染，提高了资源利用率，也为固体废弃物的高效洁净处理提供了新的途径，具有较好的经济效益和社会效益。

应用热力学定律分析技术降低制药生产能耗

项目简介：不断应用热力学定律分析制药生产过程中耗能状况，深入开展了许多技术节能工作。以技术创新为切入点，以新思维优先考虑重点用能单位及设备的技术改造。主要手段如下：按质用能，节约蒸汽20%；一次将能源用好，尽量减少回收；减少重复加热、重复冷却过程；依靠仪器仪表测试并应用热力学的计算分析对产品用能进行系统分析，继续深入发现节能潜力；梯级利用能源，实现能源的综合利用。如：多效蒸发器，多效蒸馏水机运用等；不断开发和利用节能新技术，如：采用锅炉分层燃烧技术，膜分离设备，气升式发酵罐、短程（分子）蒸馏器等。

意义：该项目将热力学与制药工艺相结合，通过热平衡和分析，实施按质用能和递阶使用，取得了较大的节能、环保和经济效益。

超低焦油秸秆高效制气技术

项目简介：该技术是以秸秆为主要原料，采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉，通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式，在气化介质和特殊催化剂（钙镁复合催化剂）作用下，在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气，其净化过程具有用水量极少，并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。意义：该项目在国内处于领先水平，提高了传统气化炉产气效率和燃气品质，大大降低了燃气中焦油含量，减少了废水的排放和焦油对环境的污染，充分利用农村农林废弃物，避免了其露天放置对环境的污染。

锥形流化床生物质气化技术

项目简介：该项目针对目前国内生物质气化发电、供热、供气存在的原料适应范围窄、燃气焦油含量高、自动化程度低、适用松散型物料的气化发电设备和系统等问题，开发锥形流化床生物质气化发电供热、供气机技术产业化为目标，研制生物质气化装置与气体发电机组成的系列生物质气化发电系统。

意义：降低燃气中的焦油含量；生物质气化系统的操作弹性试验；提高生物质气燃气热值。

燃氢蒸汽锅炉科研开发

项目简介：本实用新型设计了一种燃氢蒸汽锅炉，包括壳体、设有耐火衬里的燃烧室、对流室、花隔板、换热火管、水分布器、下降水管和氢气燃烧构件。壳体为竖式的塔体，对流室设置在塔体上部，燃烧室设置在塔体下部，花隔板设置在对流室的顶端和底端，换热水管设置在燃烧室中，换热火管设置在对流室中，氢气燃烧构件设置在壳体底部的燃烧室中，氢气燃烧构件包括扩散式外混烧嘴，本实用新型的燃氢蒸汽锅炉，采用竖式，炉膛内无死角，对流部分采用单程换热，烟气流动通畅，流动阻力小，可避免未燃烧的氢气积聚，产生爆炸。

意义：采用扩散式外混烧嘴，可有效防止回火，并在对流室上部和燃烧室下部设有防爆门，防爆面积大，安全可靠。

热电联产系统

项目简介：本项目热电联产系统包括将由引擎回收的废热供应至压缩机的吸入单元侧的废热供应热交换器。因而，本项目具有能够最大化废热的利用率的优点。此外，所述热电联产系统使用压缩比为1.5~2.5的低压缩变频式压缩机，其压缩比低于现有技术。

意义：本项目能够更大程度地利用由废热供应热交换器供应的废热，从而其具有能够最大化热电联产系统的效率的优点。由于压缩机的吸入单元与排出单元之间的压差变小，因此本项目还具有能够防止损坏压缩机以及能够节约能耗的优点。

生物质高效转化与利用

项目简介：该项目从分子结构和聚集态结构不同层次出发，通过多学科交叉和多种高新技术集成，创立经济合理的生物质燃料氢气和柴油的新工艺流程，为生物质资源高效利用探索出切实可行的新途径。通过应用化学工程与生物工程技术相结合，建立“生物质能源（氢气）”新途径；筛选和优化到高效产氢气菌；提出了生物质制备柴油三个关键技术问题。

意义：强化基础研究与工程研究的密切配合，大幅度降低综合生产成本；开发出生物质高效制备氢气的新途径，降低生产成本；高效综合利用发酵剩余物质，使之资源化。开展本项目研究的现实意义和长远意义均十分重大。

SLQ-300型空气鼓风常压流化床生物质气化成套设备

项目简介：技术原理为：鼓入气化器的适量空气经布风系统均匀分布后，将床料流化，合适粒度的生物质原料送入气化器并与高温庆料迅速混合，在布风器以上的一定空间内激烈翻滚，在常压条件下迅速完成干燥、热解、燃烧及气化反应过程，从而生产出低热值燃气。排出气化器的热燃气再依次通过由干式旋负除尘器、冲击式水除尘器、旋风水膜净化器、多级水喷淋净化器、焦油分离器和过滤器等组成的净化系统，被冷却净化为符合使用要求的干净冷燃气以供不同用户使用。

意义：该项目研制开发的新型生物质气化系统，即空气鼓风常压流化床生物质气化系统，可生产低热值生物质燃气，用于乡镇居民炊事与生活、工副业生产及发电。

超低焦油秸秆高效制气技术

项目简介：该技术是以秸秆为主要原料，采用先进的低倍率低速循环流化床气化技术和双层催化裂化炉，通过特定的流场组织和多级进料、组合进气方式，在气化介质和特殊催化剂（钙镁复合催化剂）作用下，在特殊的工艺流程内进行催化气化反应制取超低焦油燃气，其净化过程具有用水量极少，并从生活垃圾中获得的高活性焦炭基材料作为过滤干燥介质等特点。该技术在国内处于领先水平，提高了传统气化炉产气效率和燃气品质，大大降低了燃气中焦油含量，减少了废水的排放和焦油对环境的污染。

意义：充分利用农村农林废弃物，避免了其露天放置对环境的污染，解决了部分劳动力就业。

分布式高纯度氢气生产装置

项目简介：适应氢经济及燃料电池行业的迅猛发展，研发生产分布式高纯度氢气生产装置。反应器采用流化床天然气水蒸气重整反应器，氢气提纯采用钯膜。该装置与氢气压缩机相配套，形成现场生产式汽车加氢站的主要设备；与PEM燃料电池相配套，形成分布式天然气发电装置作为可靠的备用电源。

意义：该项目还可在食用油加工，电子，金属炼制，浮法玻璃生产，金属的一次，二次加工中广泛应用。

分布式可编程能源系统及其利用方法

项目简介：一种分布式可编程能源系统及其利用方法，它包含分布在n个电能源使用地的能源发生地、分布在各能源发生地的能源转化及贮存装置和可编程逆变器组成的用户终端设备、连接 m个用户终端设备的局域电力网、对用户终端设备进行组态、编程控制和管理的L个编程控制中心、连接用户终端设备和编程控制中心的远程数据传输网络。该系统可以综合利用各种能源，通过可远程下载控制程序的用户终端设备将分布式的能源就地转化成各种电源。不需要投资巨大、损耗巨大的远程输配电系统，需要传输的只是数据。

意义：本项目将大大提高可利用能源的利用率，并大大降低能源使用成本，促进用电设备的标准化，使电力的转化和控制更精确、更专业化，亦解决了电能即用即发的问题。

高效节能回风式取暖炉

项目简介：高效节能回风式取暖炉以煤炭为燃料，比普通回风式取暖炉热效率高，热利用效率提高近一倍。具有购置费低，安装简单，使用方便，经济实用，取暖时可以同时烧开水，煮饭，炒菜，“吃火锅”等，我国南方的贵州、四川、重庆、云南、湖南、湖北、广西等省市无集中供暖的城乡家庭，及城镇小餐饮店、小酒楼、小商铺等可作室内取暖及餐饮炉具。 高效节能回风式取暖炉主要由金属外套、内套、吸热翅片及内筒等部件构成的高效节能换热体炉身，炉胆、及炉面板、灰箱、烟道等组成。生炉后,由炉胆内煤炭燃烧产出的热能除小量经炉面板、烟道向外辐射外，大量的热能经高效换热体内筒、吸热翅片、内套壁吸收和传导后，经外壁迅速向外辐射，以达到加热周围空气，满足室温需求。

意义：由于炉胆和炉身的蓄能保温作用，热能在炉体内的存留时间相对延长，煤炭在炉内燃烧更充分，促进炉膛内温度进一步升高，炉口火力加强，出烟口不再有黑烟排出，下落灰渣也明显减少，灰渣内碳含量明显少，降低了有害气体和烟尘向大气中的排放量。煤炭在炉膛内燃烧时间延长，充分，炉膛内温度高。

再生氢氧燃料电池研制

项目简介：该项目进行了RFC催化剂制备技术研究，对催化剂的活性、催化剂的组成及粒径分布进行了分析，建立了催化剂的制备方法；研究了质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体电解质（SPE）水电解的膜电极三合一组件的制备方法及制作过程，建立了膜电极的制备工艺，分析了电极结构、组分、含量及制作工艺对PEMFC和SPE水电解性能的影响；进行了可逆式质子交换膜燃料电池双效膜电极结构的探索研究；成功设计了综合式百瓦级RFC电池组及运行系统。

意义：该系统为我国第一台再生燃料电池系统，为千瓦级的再行燃料电池系统打下基础。

直接醇类燃料电池研究

项目简介：本项目研究与开发直接甲醇燃料电池(DMFC)所用的电催化剂、廉价的聚合物电解质膜等关键材料和多孔电极、膜电极集合体(MEA)、电池、电池组的制备集成等核心技术。在铂系电催化剂基础上深入研究材料的结构与性能关系，提高电催化剂的催化活性、减少电极中贵金属的含量，增强催化剂抗CO毒化能力，降低燃料甲醇从阳极向阴极的渗透率，改善电子、质子电导率，增强催化层与电解质膜的结合力，提高电池性能、稳定性和使用寿命。

意义：直接甲醇燃料电池(DMFC)是直接将燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能转化为电能的一种电化学反应装置。在国防通讯、家用电器、传感器件诸多领域具有广阔的应用前景，现已成为国际上燃料电池的研究热点之一。

质子交换膜燃料电池

项目简介：燃料电池是一种效率高、节能、环境友好的绿色动力源，被誉为21世纪上叶的全球经济原动力，中科院大连化学物理研究所研制、开发的5kW～10kW质子交换膜燃料电池组，其结构、部件和放大工艺已形成了具有自主和成套的知识产权，申请了25件国家发明专利，并拥有多项专有技术。该质子交换膜燃料电池组，具有体积小、功率大、运行稳定时间长等特点，单节电池连续稳定运行已达到1000小时以上，性能指标已达到国外同类产品水平，该电池组件无污染，无噪声，是国际上最理想的环保卫士之一。广阔应用于固定电站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面，尤其是电动车的最佳驱动电源。它已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。

意义：所研制开发成功的薄金属双极板额定功率为5kW～10kW电池组属世界首创，电池组性能已达到国际先进水平，部分技术已达到国际领先水平。

燃料电池混合动力系统试验台

项目简介：本项目主要研究燃料电池汽车动力系统的研发方法，从而建成一个试验研究平台，该试验台能进行燃料电池混合动力系统及其零部件性能测试，能评价动力系统对整车运行环境和道路阻力的适应性。创新点包括用动态测功机为燃料电池混合动力系统提供整车道路阻力特性相似的负载，构建与整车基本相同的电磁环境，分层同步测试从零部件到动力系统以及整车的性能，测试参数准确齐全，实现了在强电和强电磁环境中安全使用大量高压氢气，研发出燃料电池模拟装置，节省了研发成本。

意义：研究推出了我国第一台燃料电池城市客车用燃料电池混合动力系统，在燃料电池混合动力系统测试方法、电磁兼容性、强电磁干扰环境中的动力系统数据采集和控制等前沿领域的创新和经验对学科发展起到了促进作用。

直接醇类燃料电池研究

项目简介：直接甲醇燃料电池(DMFC)是直接将燃料(甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能转化为电能的一种电化学反应装置。在国防通讯、家用电器、传感器件诸多领域具有广阔的应用前景，现已成为国际上燃料电池的研究热点之一。本项目研究与开发直接甲醇燃料电池(DMFC)所用的电催化剂、廉价的聚合物电解质膜等关键材料和多孔电极、膜电极集合体(MEA)、电池、电池组的制备集成等核心技术。

意义：在铂系电催化剂基础上深入研究材料的结构与性能关系，提高电催化剂的催化活性、减少电极中贵金属的含量，增强催化剂抗CO毒化能力，降低燃料甲醇从阳极向阴极的渗透率，改善电子、质子电导率，增强催化层与电解质膜的结合力，提高电池性能、稳定性和使用寿命。

直接醇类燃料电池微电源系统

项目简介：“直接醇类燃料电池微电源系统研究”通过中科院高技术研究与发展局组织的验收。专家组一致认为：该项目在电催化剂、阻醇电解质膜等关键材料制备、新型多层复合电极和有序化膜电极（MEA）等核心技术、笔记本电脑用直接醇类燃料电池（DAFC）微电源系统集成三方面取得了重要进展，电池性能达到国内领先、国际先进水平。

意义：申请了8项我国和5项国外发明专利，取得了具有创新性和自主知识产权的成果，达到并部分超过合同规定的技术指标。

大型生物质气化发电系统

项目简介：开发了适合于我国国情的生物质中小型气化发电系统,采用循环流化床气化炉和多级气体净化装置,配置多台200-400KW的单气体燃料内燃发电机组,用谷壳,木屑,稻草等多种生物质作原料,可以在不同的负荷下运行。气化发电系统燃气值在5.02～6.27MJ/m 之间,系统发电效率达16%～25%,发电参数正常稳定。由于系统简单,单位投资约3500～5000元/KW,运行成本约0.25元/KW.h,经济性好；采用多种废水处理方法,废水可以循环使用,不造成二次污染,能满足工厂企业用电要求或上网,取得显著的经济效益和社会效益。该生物质气化发电技术应用范围广,灵活性好,根据用户不同需要,发电规模可选择在200-5000KW之间。用于处理,碾米厂的谷壳,家具厂,人造板厂垢木屑,边角料,树皮,为工厂提供电力,也适用于处理林场及农场的枝桠材,农村秸杆,棉花杆,稻草,稻壳等,为缺电农村地区和企业供电。

意义：由于该项目属于环保技术,对消除污染,减少C02的排放有重要的意义,有条件销售国家政府的相关优惠政策,有很好的市场前景和巨大的推广潜力。

氢能材料及其应用研究

项目简介：在非晶合金的制备方面，研究了制备工艺参数对合金的形成、组织结构等方面的影响规律，首次观察到了机械研磨过程中MgZNi相的fcC转变，计算了二元及三元镁基非晶合金的形成范围；开发具有自主知识产权和优良性能价格比的系列合金，开发的AB2型贮氢合金其电化学容量达350mAh/g,AB5型合金其容量为310mAh/g；进行了表面微型包覆处理提高合金电极循环寿命、改善材料活化性能的研究工作。

意义：本项目研究的技术内容适用于民用二次电池、船用二次电池以及为燃料电池提供氢源的贮氢罐等方面的研究开发。

百瓦级质子交换膜燃料电池堆的研制

项目简介：采用阴极面贯通式结构双极板，以常压空气作为氧化剂，依靠风机为电池提供氧源，同时利用空气的流动排走了电池所产生的废热和阴极所生成的水。对阳极进行了自增湿处理，以自增湿膜电极取代外增湿系统，以减小除去增湿系统给电堆带来的不足。氢气的流道采用密闭系统，并通过控制系统控制电磁阀定时排放废气，氢气的利用率得到极大的提高。采用电流和电压传感器来检测电池堆运行时的电流、电压以及各单电池的电压，采用温度传感器检测电堆的温度，通过这些来监控并确保电堆的正常稳定运行。

意义：所研制开发的百瓦级氢空PEMFC除可用做电动自行车、电动轮椅车或电动滑板车的动力源之外，电池堆的输出功率适当放大即可用作电动摩托车、电动割草机等的动力电源和家庭小型发电站等分散能源系统，而电池堆的输出功率适当缩小则可作为手提电脑、摄放相机、电动工具等的动力电源。

便携式质子交换膜燃料电池

项目简介：质子交换膜燃料电池（PEMFC）采用固体聚合物(质子交换膜)为电解质，通过电化学反应把储存在氢气和氧气（空气）内的化学能直接转化为电能，并产生水和热。具有发电效率高、能量密度和功率密度大，噪音低，不产生环境污染物等优点。项目研制的便携式质子交换膜燃料电池可以广泛应用于电动自行车，残疾人电动助力车，电动摩托车，备用电源，移动通讯电源，以及军队的单兵电源，通讯报务电源和车载电源等。

意义：代替目前蓄电池和汽油发电机，提高工作时间，增大隐蔽性等。

发酵沼气燃料电池废水深度处理研究

项目简介：该研究采用臭氧氧化法和生物活性炭法处理发酵沼气燃料电池废水。臭氧对脱色、杀菌、去除难降解有机物、氨氮都有显著效果；生物活性炭法对难降解有机物和氨氮有良好的去除作用，可获得高质量的出水。我们通过对臭氧氧化法和生物活性炭法处理性能、投资成本及运行费用的实验论证和分析类比，确定了一种适合发酵沼气燃料电池废水的最佳处理方法。研究成果可以彻底实现猪场废物的资源化、无害化和减量化。

意义：该成果不仅在畜牧行业将得以成功的应用，且能推广到食品、纺织等行业的高浓度有机废水的处理，具有广泛的应用价值。

百瓦级质子交换膜燃料电池堆的研制

项目简介：采用阴极面贯通式结构双极板，以常压空气作为氧化剂，依靠风机为电池提供氧源，同时利用空气的流动排走了电池所产生的废热和阴极所生成的水。对阳极进行了自增湿处理，以自增湿膜电极取代外增湿系统，以减小除去增湿系统给电堆带来的不足。氢气的流道采用密闭系统，并通过控制系统控制电磁阀定时排放废气，氢气的利用率得到极大的提高。采用电流和电压传感器来检测电池堆运行时的电流、电压以及各单电池的电压，采用温度传感器检测电堆的温度，通过这些来监控并确保电堆的正常稳定运行。

意义：所研制开发的百瓦级氢空PEMFC除可用做电动自行车、电动轮椅车或电动滑板车的动力源之外，电池堆的输出功率适当放大即可用作电动摩托车、电动割草机等的动力电源和家庭小型发电站等分散能源系统，而电池堆的输出功率适当缩小则可作为手提电脑、摄放相机、电动工具等的动力电源。

固体氧化物燃料电池关键材料

项目简介：固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效洁净的发电技术，它的应用属于能源科技领域。SOFC以材料科学技术为基础，其关键技术属于材料科学技术领域。其中，氧化锆固体电解质材料、Fe-Cr合金连接体材料和玻璃陶瓷封接材料及其相对应的材料制备技术是核心。

意义：以这些材料为基础制备的SOFC具有高功率和高能源转换效率(热电联供效率为60－80%)，环境友好（极少排放温室气体）等特性。

直接甲烷中温固体氧化物燃料电池阳极材料和电池组的研制

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关键词 秸秆；能源；再利用

中图分类号 TQ352 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）112-0188-01

能源发展是国家国民经济的基础，面对日益紧缺的石油、煤炭等能源，寻找绿色、环保、可再生的能源已经成为各国普遍关注的课题。秸秆是一种具有多种用途的可再生的生物质资源。研究发现，农作物光合作用的产物一半以上都存储于秸秆之中，每两吨废弃秸秆产生的热值相当于一吨标准煤产生的热值，并且其再利用的过程中能够达到二氧化碳的零排放。生物质秸秆作为一种环保可再生的绿色能源，已经成为当今世界上仅次于石油、煤炭、天然气的第四大能源。因此，废弃秸秆转化为生物质能源的市场前景十分广阔，对其再利用的研究势必为能源利用行业带来重大变革。

在我国，秸秆资源十分丰富，进行废弃秸秆转化为生物质能源再利用的研究，一方面可以减少人们燃烧秸秆所造成的环境污染，保护环境，使秸秆能够得到很好的利用，提高资源利用效率；另一方面，不仅能够变废为宝，提高秸秆的经济效益，同时还可以缓解我国能源紧张的问题，从而促进我国社会经济的发展。

1 废弃秸秆再利用的发展现状

当前，我国的秸秆资源很丰富，但是由于技术和经济等因素的影响，秸秆再利用的效率并不是很高。在农村，人们一般将部分秸秆用于垫圈、喂养牲畜以及堆沤肥，其它大部分秸秆都作燃料烧掉。随着科学技术的不断发展以及省柴节煤技术的推广，再加上燃煤和液化气的广泛普及，用作燃料的秸秆也大大减少。据统计，我国农作物秸秆年产量有七亿吨左右，用作炊事燃料、造纸原料、饲料肥料、秸秆还田以及其它用途的不足10%，大量富余的秸秆资源中，可作为生物质能源原料的秸秆大约有四亿吨，这就为我国的废弃秸秆转化为生物质能源再利用提供了基本原料保证。所以说，我国农业秸秆转化为生物质能源具有巨大的发展前景。

从二十世纪八十年代开始，我国秸秆转化为生物质能源再利用技术发展迅速，秸秆生物质能源发电的从无到有，燃料乙醇产量迅速增长，沼气建设的加快以及生物柴油困境的突破，都为废弃秸秆再利用指明了发展方向。

2 秸秆能源再利用存在的问题

当前，我国的秸秆转化为生物质能源再利用过程中存在着许多问题。根据对秸秆资源再利用现状的研究发现，影响秸秆资源再利用的主要因素来自技术和经济两个方面，秸秆资源再利用的效率不高，经济效益低下已经成为秸秆转化为生物质能源再利用的阻碍。

一方面是秸秆转化为生物质能源再利用的技术存在不足。由于秸秆堆积密度和能量密度比较低，使得运输以及储存的费用比较高，成为了大型电厂等工业企业对秸秆能源有效利用的阻碍。此外，由于秸秆的纤维素含量比较高，不易粉碎，容易使加料设备造成阻塞，也增加了秸秆资源再利用的难度。另一方面是来自经济因素方面的影响。我国的秸秆资源分布比较分散，难以进行集中处理，而分散处理效率较低且成本较高，这是当前秸秆资源难以实现大规模推广使用的主要问题。同时由于秸秆转化为生物质能源的技术复杂且发展程度比较低，使得秸秆再利用的成本比较高。例如秸秆资源转化制成的汽油、柴油等生物油，虽然它具有可再生、低污染等诸多优点，但是其成本比矿物油要高许多，并且还需要专用的燃料设备进行处理。这些技术和经济因素的制约都阻碍了秸秆资源的再利用 。

3 未来废弃秸秆转化为生物质能源再利用的发展方向或途径

用废弃秸秆转化为生物质能源具有十分广阔的发展前景。根据对其再利用 问题及现状的研究，未来废弃秸秆转为生物质能源再利用的发展方向或途径主要有以下三个方面：

3.1 秸秆转化为生物质能源——燃气

废弃秸秆转化为生物质能源再利用中的一个重要方向就是将秸秆转化为燃气进行的再利用。秸秆燃气就是指通过密闭缺氧，利用沼气技术以及热解气化技术将废弃秸秆转化成的一种可燃气体，这种气体是一种绿色环保的清洁能源。在这个转化过程中用到的沼气技术和热解气化技术对秸秆资源转化再利用具有十分重要的意义。其中沼气技术可以分为干法和湿法两种发酵工艺，它能够将秸秆转化为沼气能源，从而减少煤炭的使用。同时秸秆产生沼气的残渣可以当成有机肥进行使用，减少化学肥料的使用，有效的保护环境。而热解气化技术就是所谓的秸秆气化技术。它的主要原理就是秸秆在气化反应器中，通过氧气不足条件下发生的部分燃烧为气化吸热提供能量，产生热解气化反应，以此来促进可燃气体的转化形成。我们要对其不断进行优化，以此来降低秸秆燃气的造价，使秸秆燃气得以推广。这两种技术对秸秆燃气的发展具有十分重要的意义。

3.2 秸秆能源再利用——发电

利用废弃秸秆进行发电，就是一种将农作物秸秆资源作为主要燃料进行发电的方式，它包括秸秆燃烧发电和秸秆气化发电两个方面。

秸秆燃烧发电就是指在不产生二次污染的前提下，通过秸秆处理系统对其进行集中焚烧处理，利用秸秆燃烧产生的热能进行发电的一种形式。秸秆燃烧发电能够有效的对我国煤炭燃烧发电的结构进行调整，从而缓解我国煤炭资源紧缺的局面，减少煤炭燃烧发电造成的环境污染。同时通过对秸秆的回收发电，可以提高农民的收入，使秸秆变废为宝。而秸秆气化发电就是将其转化为高品位的燃料气，通过这些燃料气推动燃气轮机或者内燃机进行发电。在进行秸秆气化发电的过程中，要注意气体的净化。秸秆在气化炉中转化的气体燃料存在一定杂质，将这些杂质去除可以有效保证燃气发电设备的正常运行。秸秆气化发电不仅可以有效解决秸秆燃烧效率低以及分布比较分散的问题，同时可以降低环境污染，使燃气发电设备结构紧凑的优点得以充分发挥。

3.3 废弃秸秆转化制造汽油、柴油

石油资源的日益紧缺导致国际原油价格不断上升，人们迫切寻找可进行替代的能源。因此，废弃秸秆转化的生物质汽油和柴油受到了人们越来越多的研究与关注。在催化剂的作用下，利用秸秆碳水化合物以及木质素原有化学结构的特点，通过对反应条件的调控，可以使其形成高活性的自由基，从而使高分子得以重新组合，实现汽油以及柴油馏分的制备。这种技术使得秸秆转化为生物质汽油、柴油得以实现，为石油和化工行业的发展注入了新的动力。所以废弃秸秆转化为生物质汽油、柴油对我国社会经济的发展具有十分重要的意义，能够实现我国可持续发展的战略思想。

总而言之，我国必须要加强对秸秆高效利用技术，包括直接燃烧技术与设备的研究，进行集约化综合新技术的开发，以此来降低秸秆资源再利用的技术难度和成本，提高其利用的效率和经济效益，实现秸秆资源再利用的可持续发展。用废弃秸秆转化的生物质能源是一种可再生的清洁环保能源，通过对秸秆能源化再利用的研究，可以有效的对我国的能源结构进行调整，从而减轻我国能源紧缺的压力，降低二氧化碳等温室气体的排放，提高环境质量，使秸秆资源再利用能够为我国的国民经济发展做出突出贡献。

参考文献

[1]娄芸.秸秆生物质能源的应用现状与前景[J].化学与生物工程，2010.

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关键词：煤矿开采；绿色开采技术

一、煤与瓦斯协调开采技术

1. 我国煤层气开发利用现状

低透气性瓦斯是吸附在煤炭上难于采集、资源密集度低的伴生资源。利用必然要进行的井下工程先采瓦斯而后采煤以及利用岩层受采动形成的裂隙场采集释放的瓦斯是最经济而有效的办法。对瓦斯的认识过程如下：

瓦斯是灾害――煤矿重大灾难源是瓦斯，因此对瓦斯的定义是：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。

瓦斯是能源――1m3瓦斯的发热量为35.6MJ，相当于1.2Kg标煤，可发电3-3.5Kwh.在陆上烟煤和无烟煤田中，埋深在300-2000米范围内的资源有31.46万亿m3，相当于天然气储量。

低透气性瓦斯是吸附在煤炭上难于采集、资源密集度低的伴生能源---瓦斯不同于天然气，大部分吸附于煤炭（80-90%），游离瓦斯仅占5-12%.大部分煤层透气性低（0.005-0.1m2/mpa2.d）很难抽离。以瓦斯含量20m3/t煤计，相当于1000Kg中含有24Kg标煤，全部发电价值仅为30-50元的伴生物，比吨煤的价值低几十倍。

我国是世界上煤层瓦斯资源储量巨大的国家之一。据2006年国土资源部油气中心对全国煤层气资源评价结果，我国煤层气资源量居世界第三位，与我国陆上天然气资源量相当，资源量36.81万亿m3，可采资源量10.86万亿m3。

2. 我国煤层气赋存的特征

我国煤层渗透率较低，平均在0.002～16.17毫达西。抚顺煤田的渗透率相对较高，但也只有0.5-3.8md，水城、丰城、鹤岗、开滦、柳林等矿区高渗透煤层渗透率只有0.1-1.8md，其它地区绝大多数实测的渗透率值都在0.001md以下，比美国的San Juan盆地和Black Warrior盆地低3-4个数量级。

我国煤层瓦斯压力梯度大小变化幅度很大，最低值为1.2kPa/m（抚顺），最大值为13.4kPa/m（天府），但大部分属于低压瓦斯。煤层瓦斯压力低影响煤层气产率，不利于瓦斯抽采。

煤对瓦斯的吸附能力受多种因素的影响，主要影响因素有压力、温度、矿物质含量、水分含量、煤阶、岩性、气体组分等。

3、煤与瓦斯协调开采技术

瓦斯抽采分为地面钻井抽采和井下抽采两大类，如图1-3-1、1-3-2所示。按煤层气开采方法、卸压瓦斯的来源及卸压瓦斯抽采方法的不同，构建了“煤与煤层气共采”技术体系图。

我国煤矿井下的瓦斯抽采始于20世纪50年代，其中抚顺、阳泉是抽采量最大的矿区。2005年瓦斯抽采量23亿m3，2007年44亿m3。2008年瓦斯抽采量55亿m3，淮南、阳泉、水城、松藻、宁煤等10个重点煤矿企业瓦斯抽采量均超过1亿m3。2009年，全国煤矿瓦斯抽采量达到61.7亿m3、利用量达到17.7亿m3。中国计划到2020年把地面煤层气产能提升至500亿m3。

1）井下瓦斯抽采技术

由于我国煤层气低渗透率的特点，利用煤层开采引起岩层的移动破坏增大煤层渗透性，在采煤的同时高效抽采卸压瓦斯，是我国煤层气开采的主要途径。

a）钻机目前，常用的钻机有：煤炭科学研究总院西安分院生产的MK系列钻机，孔深75-600m，孔径75-200mm；煤炭科学研究总院重庆设计院生产的ZYG―150型钻机，孔深150m，孔径65-115mm。

b）瓦斯抽采方法的选择原则

c）开采层瓦斯抽采技术

d）邻近层瓦斯抽采技术

e）采空区瓦斯抽采技术

f）钻场及钻孔布置技术

2）地面钻井瓦斯抽采技术

煤层气地面开采技术主要包括钻井、完井、采气和地面集气处理生产系统。有两种开采情况，一是在没有采煤作业的煤田内开采煤层气；二是在生产矿区内开采煤层气。图1-3-3为晋城寺河矿井地面瓦斯抽采系统。

3）瓦斯综合利用

a）、民用燃气b）、燃气锅炉c）、瓦斯发电d）、生产化工产品

二、井下矸石充填技术

1、洁净开采技术简介

洁净开采技术是指在提高煤炭质量的同时，尽量从源头上避免污染物的产生或最大程度控制污染物的生成量及污染程度，使煤炭开采对环境的污染和破坏降低到最低限度的开采技术。

在煤炭生产中，需要将大量煤矸石排放到地面，占用了大量的土地；同时在提升过程中消耗了大量的人力、物力。随着煤炭生产的发展，矸石山越堆越大，占地面积越来越大，既造成了环境污染，又给煤炭企业增加了经济负担。煤矸石是我国工业固体废料中产生量、累计积存量和占地面积最大的固体废弃物。

为了杜绝或减少煤矸石造成的环境污染，可采取以下两种控制煤矸石生成量的开采技术：一是采用减矸开采技术，包括开拓部署、巷道布置和采掘工艺等技术措施；二是采用矸石充填开采技术，包括将掘进出矸充填在井下废弃的巷道或硐室内，或将掘进出矸直接用于采空区充填。

2、矸石充填开采的分类及特点

1）矸石充填的种类与方法

（a）矸石充填的种类

按矸石充填的位置不同分为：①巷道充填；②工作面充填

按充填量和充填范围占采出煤层的比例不同分为：①全部充填；②局部充填

（b）矸石充填方法

全部充填的位置只能是采空区，而局部充填的位置可以是采空区、离层区或冒落区。当采空区倾角较大时或在倾角较大的下山，可以采用自溜和人工垒砌来完成充填；当采空区倾角较小或在倾角较小的下山和平巷进行矸石充填时是比较困难的，要采用一些设备进行处理。

2）矸石充填开采技术

（a）采空区条带充填技术

采空区条带充填就是在煤层采出后顶板冒落前，采用矸石材料对采空区的一部分空间进行充填，构筑相间的充填条带，靠充填条带来支撑覆岩。只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷。

（b）条带开采冒落区注浆充填技术

目前，我国主要采用条带开采技术来实现建筑物下压煤（“三下”）开采，其主要缺点是煤炭采出率偏低，一般仅为30%～50%。

条带开采冒落区注浆充填就是条带开采情况下，通过地面或井下钻孔向采出条带已冒落采空区的破碎矸石进行注浆充填。同时利用充填材料与冒落区内矸石形成的共同承载体来缩短留设条带的宽度，以达到提高资源回采率的目的。

三、煤炭地下气化技术

煤炭地下气化是指在煤层赋存地点直接获得可燃气体的过程，即在地下将固态矿物通过热化学过程变为气态燃料，然后由钻孔排到地面，供给用户。

煤炭的地下气化原理是由原苏联著名化学家门捷列夫在1888年提出的。英国在1914年至1959年共进行了62次小规模试验，并建成一座小型的地下气化发电站。前苏联自1932年至1965年先后建立了12座地下气化站，美国自1946年至1963年也已试验成功，后因经济效果差而停止，我国自1958年先后在鹤岗、大同、抚顺、皖南等多个矿区进行了煤的地下气化试验，取得了热值为3.49-5.53MJ/m3的煤气，后因国民经济调整而相继停止。1994年，余力教授又在徐州新河矿、唐山刘庄矿进行气化试验，取得热值在13.69MJ/m3以上的煤气。首创“长通道、大断面、两阶段、正反向鼓风、启动能源、压抽相结合、边气化边填”等工艺，建立煤炭地下气化新工艺理论与实践体系，进行了半工业性试验与工业性试验，唐山刘庄矿地下气化炉已经连续稳定燃烧2000天。今后煤层的地下气化研究方向，是向埋深为800m以下的煤层发展。

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（一）中国洁净煤技术框架体系

洁净煤技术是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高技术国际竞争的重要领域之一。我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。随着国家宏观发展战略的转变，中国政府把洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一。我国于1994年成立了煤炭工业洁净煤工程技术研究中心，1995年成立了国家洁净煤技术推广应用领导小组，1997年国务院批准了《中国洁净煤技术九五计划和2010年发展纲要》。在中国国民经济第十个五年计划和煤炭工业“十五”规划中，都强调要加大洁净煤技术研究开发力度，扩大洁净煤领域的对外开放，推进洁净煤技术的产业化。

洁净煤技术涉及多行业、多领域、多学科，是一项庞大的系统工程。中国发展洁净煤技术的目标：一是减少环境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉尘、煤泥水等；二是提高煤炭利用效率,减少煤炭消费；三是通过加大转化，改善终端能源结构。目前，中国已成了世界上最大的洁净煤市场。

中国已将发展洁净煤技术列入《中国21世纪议程》，并根据中国煤炭消费呈现多元化格局的特点，本着环境与发展的协调统一环境效益与经济效益并重以及发展洁净煤技术要覆盖煤炭开发利用的全过程等原则，提出了符合中国国情，具有中国特色的洁净煤技术框架体系。中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包括十四项技术。

1、煤炭加工领域

包括选煤、型煤、配煤、水煤浆技术。

2、煤炭的高效洁净燃烧技术领域

先进的燃烧器、流化床燃烧（FBC）技术、整体煤气化联合循环发电技术。

3、煤炭转化领域

包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池。

4、污染排放控制与废弃物处理领域

包括烟气净化、煤层气的开发利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的综合利用、工业锅炉和窑炉等技术。

重点针对电厂、工业炉窑和民用3个领域，注重经济与环境协调发展，重点开发社会效益、环境效益与经济效益明显、实用而可靠的先进技术。在组织实施上采取优先推广一批技术成熟、在近期能够显著减少烟煤污染的技术，如选煤、型煤、配煤、烟气脱硫等；示范一批能在21世纪初实现商业化的技术，如增压循环流化床发电、大型循环流化床、工业型煤等；研究开发一批起点高、对长远发展有影响的技术，如煤炭液化、燃料电池等。

（二）洁净煤技术国内发展概况及趋势

在有关部门的配合与支持下，我国洁净煤技术开发、应用、推广方面有显著的进展。主要表现在：煤炭的深加工有所进步，煤炭入洗比重逐年提高；工业型煤和水煤浆技术开发和应用开始起步，已有示范性项目投入使用；煤炭气化技术已比较成熟，煤气已成为城市民用燃料的重要组成部分；正在进行煤炭液化的性能和工艺条件试验，以及煤炭液化商业性示范厂的可行性研究。但是，我国在洁净煤技术研究和产业化方面还存在许多问题，主要是我国洁净煤技术层次不高，还没有形成推进洁净煤技术产业化的有效机制，推进洁净煤技术产业化的法规不健全，政策不配套，措施不具体，力量不集中，资金筹集渠道不畅。

1、煤炭洗选

煤炭洗选加工，是根据原煤（毛煤）、矿物杂质和煤矸石的粒度、密度、硬度、润湿性等物理化学性质的差别，采用人工拣矸、机械筛分、物理选煤、物理化学选煤、化学选煤和微生物选煤等处理方法，清除原煤中的有害杂质，排除矸石，降低灰分、硫分、水分，提高回收率，回收伴生物矿，改善煤炭质量，按照市场所需求的产品分选加工生产出不同规格品种及不同用途的煤炭产品，以供不同用户的过程，是煤炭达洁净、高效利用的目的及后续深加工的必要前提。

选煤工艺可分为四类：筛分、物理选煤、化学选煤、细菌脱硫。理选煤、化学选煤、细菌脱硫。筛分是把煤分成不同的粒度。物理选煤目前普遍使用的方法有跳汰、重介质选煤和浮选三种。跳汰选煤是在上下波动的变速脉冲水流中，使相对密度不同的煤和矸石分开。重介质选煤是用磷铁矿粉等配制的重介质悬浮液（其相对密度介于煤与矸石之间），将煤与矸石等杂质分开。浮选是利用煤和矸石表面湿润性的差异，洗选粒度小于0.5mm的煤。

煤炭经洗选后可显著降低灰分和硫分的含量，减少烟尘、二氧化硫等污染物的排放。目前发达国家需要洗选的原煤已100入洗，重介质旋流器、跳汰机、浮选机等成熟的选煤技术己被广泛采用，洗煤厂处理能力大，洗选效率高。

1）中国煤炭洗选技术的发展。

中国是世界上最早采用选煤技术的国家。早在宋代（公元960-1279年），已经采用人工拣矸和筛分技术进行选煤排除杂物。从20世纪30年代开始发展机械煤炭洗选加工，到90年代，其洗选工艺已基本与世界同步发展。目前，我国已经具有很成熟的煤炭加工技术，如洗选、动力配煤、型煤及水煤浆等。

在国务院批准的《中国洁净煤技术九五计划和2010年发展规划》中，选煤和型煤被列为我国洁净煤技术的首选项目。与此同时，国家经贸委目前也正在积极推进洗选煤在各个行业特别是电力行业的应用，这为加工和使用洗选煤提出了更高的要求。

现阶段，煤炭洗选加工在技术上已经较为成熟，发展的重点已由过去炼焦煤转为动力煤，由过去单纯注重降灰转为降灰与脱硫并举以及回收洗矸中的黄铁矿。在产量上，也由1995年的1.9亿吨增至2.8亿吨,提高了47.3。尽管如此，目前中国原煤入洗比例还是很低，仅为30，在主要产煤国中是最低的，这为煤面料行业的洗选煤加工技术及水平的发展带来了较大的空间。

但是，在洗选技术日趋成熟的今天，煤炭的洗选加工仍面临着诸如实际入洗比例不高、选煤厂利用率低等许多新情况、新问题。在实际应用中也只有少数几个电厂在使用，市场推广举步维艰。造成洗选煤市场化推广难的主要障碍不外乎这样几点，一是认识上的原因。二是历史的原因。三是体制不顺、行业分割，不利于洗选煤的发展。四是较为敏感的价格问题。五是没有与之配套的政策法规。

1998年末我国选煤厂1581座，选煤能力494.33Mt，入选量327.63Mt，入选率25.66％。最大炼焦煤选厂设计能力400万t/a，最大动力煤选厂设计能力1900万t/a。国内自行研制的设备已基本满足400万t/a以下各类选煤厂建设和改造需要，有些工艺指标已达到或接近世界先进水平。国有大中型选煤厂技术改造的主要内容，已由过去单纯的注重降灰转为降灰与脱硫并举及回收洗矸中的黄铁矿。无压重介质旋流器（3NWX1200/850）研制成功并投入生产使用，旋流静态微泡浮选柱研制成功，分选技术取得若干重要成果。

煤炭洗选加工技术是洁净煤技术发展的源头技术，是提高煤炭质量的有效技术。根据预测，到2010年，中国将使总入洗原煤量达到8.08亿吨，入洗比例提高到40。选煤技术的未来发展重点将是脱硫和排矸并举，提高选煤厂的自动化水平，发展深度降灰脱硫技术及适用于缺水地区的干法或省水选煤技术。

2）主要差距。

中国的煤炭洗选加工同发达国家相比差距很大，1996年入洗原煤3．2亿吨，占全国原煤产量13．7亿吨的23.3。中国的选煤厂仍属以中小型为主的厂型体系。大型选煤厂较少。不少选煤厂煤炭洗选采用的工艺简单，技术设备较落后，自动化水平较低，产品品种少，精煤质量差。

3）选煤发展趋势。

（1）原煤洗选比率将不断扩大。不仅要提高国有重点煤矿的洗选比率，而且更要大力发展地方煤矿的洗选加工。选煤规模要与洗精煤的需求结合，炼焦煤的选煤规模要与冶金、化工等对焦煤的要求相结合；动力煤的选煤规模要与电力和工业窑炉等要求相结合。

（2）厂型和设备向大型化、工艺简化发展。中国300万t/d以上的大型选煤厂绝大多数是80年代以来建设的，90年代建设和投产的选煤厂皆为400万t/d、600万和1200万t/d的厂型和。今后也将向大型化发展。与此相适应，设备也将向高效、大型化发展，并简化工艺系统，减少重复配置同功能设备及作业环节，尽量形成单一设备的作业系统，以降低基建投资和生产成本，提高处理能力和功效，并向着定型设计、标准设计方向发展。

（3）生产自动化程度将越来越高。目前，中国选煤厂的自动化属于局部生产系统自动化的较多，如跳汰机床层自动控制、重悬浮液密度自动测量与调控、浮选工艺参数自动检测与控制等，只有少数厂实现了全厂主要生产系统计算机、自动化和全厂设备集中控制、数据采集和工业电视监视。因此，进一步推广选煤厂自动化成果，发展全厂生产系统自动化，是今后的发展方向。

（4）主要方向是发展深度加上，开发洁净煤技术。洁净煤技术是包括开采、加工、燃烧、利用和环保等全系统的综合技术的总称，旨在提高煤炭利用效率，杜绝环境污染，煤炭洗选加工是开发洁净煤技术的重要和首要环节，其重点在于主攻细粒级和极细材级煤的精选，开发生产超纯煤技术和脱除杂质、脱硫技术，特别是脱除有机硫的技术，更是当前开发洁净煤技术旷关键。

4）世界煤炭洗选技术的发展。

（1）发展现状。

18世纪后期，到19世纪初期，欧美一些国家随着产业革命发展，煤炭产量不断增加，煤炭筛选从原始的手工操作发展到利用机械设备。到20世纪初期，又研制应用了风力选煤、浮游选煤、重介质选煤、水介质旋流器等洗选技术设备并逐步研究、改进，这些煤炭洗选技术，我国在50年代也先后研制成功，并推广应用于一些大型筛分厂和选煤厂。现代的洗选技术主要是机械化选煤，有多种方法。按照分选原理，除人工拣选外，又划分为重力选、离心力选、浮游选、湿法选和特殊选等几大类。其中，跳汰选、重介质选、泡沫浮选在选煤厂应用最广。有的大型选煤厂也利用跳汰、重介、浮选混合工艺。

跳汰、重介、浮选等传统的选煤方法经过研究改进，向着大型、高效、自动化发展。近几年，美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰脱硫开展了大量工作，如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。美国在微泡浮选柱和油团选方面已投入工业应用。在化学选煤和微生物脱硫方面，美国、澳大利亚、日本也取得进展，但大多处于研究开发阶段。英国、美国已开发厂了处理20mm粉煤的洗选新工艺，可脱除70％～90％的黄铁矿硫和90％的灰粉，使用这种洗选工艺洗精煤的锅炉可以不用安装脱硫装置即可达到排放标准的要求，可以降低电站的投资。

（2）发展趋势。

近几年来，随着科学技术进步和环境保护严格要求，许多国家的煤炭洗选加工有了很大发展，主要表现在：

①煤炭洗选比率不断提高。目前，工业发达国家如英、德、日等国的硬煤几乎全部洗选；俄罗斯、波兰、美国和澳大利亚洗选比率也在42-76。

②采用标准工艺设计。使选煤厂向大型化方向发展，例如，波兰采用新的标准设计的巴德赖克炼焦煤选煤厂，处理能力达2800t/h；加拿大的昆太特选煤厂处理能力达1550t/h，南非的格鲁特格勒克选煤厂处理能力达3000t/h。

③设备大型化。例如，德国研制出42m巴达克跳汰机，英国生产出46.5m2鲍姆跳汰SM,英国开发出Larccdems新型重介旋流器,处理100-0.5粒级原煤可达250t/h,是当代处理能力最大和入选上限最高的重介质旋流器。

④开发细粒煤分选技术和洁净煤技术。细粒煤分选技术是随着采煤机械化的发展，粉煤量大幅度增加而相应发展起来的。例如，采用重介旋流器洗选下限到零。美国新开发的微泡浮选柱可获得灰分小于3、硫分小于0.5的精煤；静态浮选管可获得灰分为0.9～1.2的精煤。奥梯斯卡工业公司利用选择性絮凝工艺在纽约詹姆斯维勒建成了一座15t/h的选煤厂，生产的产品可供燃气轮机和内燃机作燃料。

⑤开发洁净煤技术。当前在国际上已形成热潮。开发洁净煤技术，特别是超纯煤技术，其关键在于攻克脱除有机硫的脱硫技术。美国、日本、德同、澳大利亚等国对脱硫、脱灰进行了大量研究，并取得相当的成果。除物理方法外，还采用化学净化法，主要有碱熔融法（TRW）、苛性碱熔法、异辛烷萃取法、微波辐射法、生物化学法等。其中碱熔融法和苛性碱熔法可脱除有机硫80～90。

2、型煤

型煤又称人造煤块。型煤是一种或数种煤与一定比例的粘结固硫剂等经加工成一定形状尺寸和有一定理代性能的块状燃料或原料。当今型煤也可以是粉煤及一定比例的煤泥等其它低热值燃料或废弃物加上粘结剂、添加剂加工成型煤的，有的燃烧特性还超过了原煤的燃烧特性。型煤技术是一种洁净煤技术，是煤炭洁净利用的重要途径之一。

型煤分为民用型煤和工业型煤两类。燃用锅炉型煤比烧散煤，可提高锅炉热热效率，节煤可达15～25，减少烟尘排放量80～90以上，固硫率可达52～73，还可降低其他污染物排放。民用型煤与烧散煤相比，热效率可达65-72，排烟黑度降到<1/2格林曼级，节煤20-30，烟尘和SO2排放可减少40-60。所以燃用型煤，安全系数、高效洁净、使用方便，具有明显的经济、环境和社会效益。型煤的节能、环保、经济性和技术成熟性，早已被国内外所公认。

1）中国型煤的开发利用。

中国是世界上制作和使用型煤最早的国家。我国古代劳动人民早在16世纪以前，已以末煤为主，用黄土做粘结剂加水，用手工工具制作型煤。至今仍有部分城镇、农村还延用这一传统做法制作“煤球”、“煤棒”、“煤糕”等型煤，用于做饭、取暖和一些饮食业、手工业炉灶使用。

型煤技术已作为中国洁净煤技术的重要组成部分和优先发展的领域，在今后相当长时期内具有十分广阔的发展前景，对提高煤炭利用效率，减轻用煤造成的环境污染，满足部分工业生产和不断提高城乡人民的生活需要具有重要意义。至1996年底，我国生活用煤约1.44亿吨。煤炭占全部生活用能的58.1。为克服传统蜂窝煤的缺点，我国已开发出可用纯烟煤或烟煤与无烟煤的混料为原料的上燃式烟煤蜂窝煤及其炉具技术。烟煤蜂窝煤开发成功。彻底解决了困感业界多年的难题，使我国的型煤技术向前跨越了一大步。

我国民用型煤技术处于国际领先水平，1997年底全国民用型煤产量达7000万t，民用型煤中80以上是蜂窝煤，其余为煤球、和其他成型煤。民用型煤普及率65，其中浙江、江苏、广东、广西、四川等省的一些城市75左右，北京、天津和沈阳等城市基本上达到100。工业型煤有锅炉、型焦、化肥、城市煤气、机车、燃料气型煤等，种类有很多。工业型煤分为化肥造气型煤和锅炉燃料型煤，目前全国工业型煤年产能力量约3000万t以上，主要是中小型化肥厂和小高炉型焦。全国约有60的中小化肥厂用型煤做原料，替代了相应数量的焦炭或块煤，具有较好的经济效益和环境效益。其他型煤则处于示范或商业性示范阶段。由于技术、价格、市场等原因，锅炉燃料型煤工业化推广较慢。开发防水、免烘干粘结剂取得了进展，煤炭行业组织了“晋城无烟粉煤制气化用工业型煤技术的研究”。今后的发展重点是，到2010年，约需增加能力6000万吨，技术上以发展高固硫率工业燃料型煤和气化型煤为主。

2）世界型煤发展动态。

（1）发展及趋势。型煤工业是伴随着欧洲资本主义工业革命而产生和发展的，距今已有百余年历史。型煤主要用于工业锅炉、窑炉、气化和民用燃料。20世纪中叶，出现了大规模生产褐煤型煤和民用、工业用无烟块状燃料工厂。美国、德国、英国、日本、韩国、俄罗斯等生产大量的工业和民用型煤，包括工业锅炉、工业窑炉、固硫床气化炉型煤、机车用型煤等，已有成熟技术。在粘结剂技术研究开发上，各国普遍采用了与煤结构、性质相近的煤系高芳烃的煤焦油、沥青作为煤粘结剂，并取得了良好的效果。但是，随着环保要求的日趋严格，加之受到焦油、沥青产量的限制，使得煤焦油、沥青类粘结剂的进一步应用和发展受到制约。因此近20年来，国外又不断开发出了改质石油沥青、高分子聚合物、工业废弃物（包括生物质）、无机物等单一或复合型的型煤粘结剂。

目前，世界上发达国家工业化型煤技术的发展趋势是：规模化的型煤生产厂，一个型煤联合企业生产量少则几百万吨，多则上千万吨，型煤清洁、高效地燃烧；继续开发新的粘结剂及大型高压成型设备，生产具有节能和环保双重效益的型煤，主要供气化和炼焦使用或冶金用。

（2）型煤利用的发展变化。世界不同国家因其能源资源、经济社会和科学技术发展状况不同，对型煤的开发利用有很大差别。在20世纪中叶以前，世界上有不少国家，特别是西方一些工业国家煤炭是主要能源，型煤的开发利用不断发展。20世纪中叶以后，石油和天然气消费超过煤炭成为主要能源。1963年，世界型煤产量达到顶峰。随着石油、天然气、核电、水电、新能源及再生能源的产量不断增加，工业发达国家减少了煤炭能源的用量。蒙古、韩国等重视蜂窝煤的发展，目前韩国年产民用蜂窝煤近2000万t。

近20年来，一些发达国家为了减少和防治燃烧煤炭对环境造成的污染，煤炭在能源系统的消费结构中所占比重越来越小。1997年煤炭占本国一次能源总消费量的比重：美国占24.6，英国占18，日本占17.7，德国占25.5，加拿大占11.6，法国只占5.4。因而这些国家的工业型煤利用比过去大大减少了,主要综合利用于冶金，建材等工业方面，民用燃料从固体燃料转向用电力、天然气、液化气、煤气等高效洁净能源。

是，目前世界上大多数发展中国家。能源消费仍以煤仍以煤炭为主要能源，而且消费大量生物质能源，人均能源消费量和能源利用效率也普遍低于发达国家。在能源系统中，煤炭占一次能源总消费量的比重很大，如中国占75以上，印度占56以上。为了提高煤炭利用效率，降低燃煤造成的环境污染，开发利用型煤已引起了一些国际和地区组织的重视。1989年亚太经互会在菲律宾召开了主题为“型煤开发与环境效益”的煤炭利用专家会议。1992年联合国召开环境与发展大会提出，在以煤炭为主要能源的国家，发展型煤是减少大气污染、促进经济发展的重要途径。以期推动发展中国家大力开发利用工业型煤和民用型煤的发展。

3、动力配煤

动力配煤是将不同牌号、不同品质的煤经过筛选、破碎、按比例配合等过程，从而改变动力煤的化学组成、岩相组成、物理特性和燃烧性能，达到充分利用煤炭资源、优化产品结构、煤质互补、适应用户燃煤设备对煤质要求、提高燃烧效率和减少污染物排放的洁净煤技术。20世纪80年代初期，我国京、津、沪等大城市开始采用动力配煤技术，近几年来，动力配煤技术在我国得到了广泛应用，实践表明，动力配煤有着投入及生产成本低，均化煤质与节煤效益显著，产品适应面广的特点，配煤生产线建设投入约为20元/t?年～40元/t?年，加工成本约2元/t～4元/t，使用配煤的平均节煤率约为5～10。因此，积极发展动力配煤技术，提高动力用煤的配煤比重，是一种符合当前我国技术、经济水平和煤炭产销状况的行之有效的途径。

4、水煤浆

水煤浆是70年代兴起的新型煤基液体燃料，许多国家基于长期的能源战略考虑，将其作为以煤代油的燃料技术进行研究、开发和储备，且已实现商业化使用。水煤浆是一种良好的煤基燃料，灰分及含硫量低，燃烧时火焰中心温度较低，燃烧效率高，烟尘、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤，是新型的煤代油燃料。

1）水煤浆技术发展状况。

我国的水煤浆研究工作起步于70年代末，80年代初，与国外同步，直接原因是国际上爆发的石油危机，使各个国家都在寻找以一种代替石油的新能源。众所周知，中国是一个富煤、少气、贫油的国家，因此，怎样高效、环保地开发和利用煤炭资源几乎成为中国惟一的也是最好的选择。正因为如此，我国在20年的时间里没有间断对水煤浆的研发工作，并于1983年5月攻关研制出了第一批水煤浆试燃烧成功。近年来，我国的水煤浆制备技术和燃料技术发展很快，并达到了国际水平。截至目前，我国已有水煤浆厂10家，设计年生产能力203万吨，实际年产80万吨。先后完成了动力锅炉、电厂锅炉、轧钢加热炉、热处理炉、干燥窑等炉窑燃用水煤浆的工程试验。水煤浆是国家科委认定的高新技术，为国家重点发展新产品，也是当今世界研究热点——洁净煤技术中的重要分支。

2）水煤浆技术的特征。

在环保产业的高科技领域，我国的大部分技术、产品均落后于国际先进水平，而水煤浆是一个例外，中国的水煤浆技术优先于国外，这种新能源在中国的能源战略中占有非常重要的地位。水煤浆是把低灰分的洗精煤磨成微细煤粉，用65～70的煤粉和29～34的水和适量的（1-2）化学添加剂制备而成的一种洁净的新型煤基液体燃料。它的发热量在4500－4800大卡/kg。这种新型代油燃料具有良好的流动性和稳定性，并且雾化性能好，可稳定着火，直接燃烧。在工业锅炉、工业窑炉、电站锅炉可代油燃烧。约1.8吨—2.1吨水煤浆可替代1吨重油，是一种很有前途的清洁能源。更重要的是，水煤浆技术与采用化学方法的煤炭液化技术相比具有投资少、成本低、工艺简单等优势，在短期内就能形成规模。据有关资料表明，水煤浆技术推广应用条件已完全具备。水煤浆的工业成套应用技术已经成熟，已列为国家重点科技推广项目，并在一些企业如燕山石化等得到应用。

3）市场前景广阔。

据有关资料显示，水煤浆用途广，需求量很大。如果燕山石化现有锅炉全部改装完毕，一年就需水煤浆120万吨。大同汇海水煤浆有限责任公司目前年产量只有30万吨。据初步调查，仅京、津、唐地区的石化和电力企业改用水煤浆后，年需水煤浆600万吨以上。另外，民用燃煤采暖锅炉因其环保要求改造后将产生巨大需求。全国90万吨民用锅炉，以一台4吨锅炉一年采暖期消费1000吨水煤浆计算，将形成一个庞大的水煤浆民用市场。而且，国家计委已发文要求取消燃油设备，严禁烧重油。仅急需代替重油计算，一年需水煤浆6000万吨。

4）水煤浆技术是21世纪最有市场的洁净煤技术。

北京燕山石化安装了一套水煤浆锅炉，并已开始运转，这套设备比往年用油节支700万元。对此，业内人士认为，北京禁止锅炉烧煤给企业带来较重的经济负担，水煤浆则给企业带来一丝曙光。在石油价格上涨的压力下，石油、石化和电力企业采用水煤浆代锅炉用油的积极性较高。目前，2吨水煤浆可代替1吨重油，降低燃料成本500元至800元。山东白杨河电厂改烧水煤浆后，单位发电成本0.182元／千瓦时，北京燕化公司测算，一台220吨／小时的燃浆锅炉正常燃烧后，每年可代油9万吨。许多电力企业如茂名热电厂、汕头万丰热电厂等正抓紧改造和试烧水煤浆。可以预测，不远的将来，水煤浆产业将有一个飞跃。

目前水煤浆技术已被列为我国“十五”期间能源发展重点推广技术，也是煤炭工业洁净煤技术优先发展的14大重点技术之一。我国是一个富煤少油的国家，水煤浆作为新型代油环保燃料，正被越来越多的企业所认识，采用水煤浆技术进一步改善煤炭企业的产品结构，提高煤炭企业经济效益。水煤浆技术还可以解决一些燃煤企业环保及工艺过程调节的问题。而且可以利用工厂有机废水（如造纸黑液）制成水煤桨燃烧。因此水煤浆技术是当前较现实的，也是21世纪最有市场的洁净煤技术。

5）经济、社会效益显著。

（1）发展水煤浆代油不仅仅是市场的需要，还是国民经济发展和经济安全的需要。石油是一种关乎国家经济安全的战略物资。目前，国际石油价格日趋升高，我国每年要进口石油近7000万吨，耗资200多亿美元，到2020年左右，石油缺口将超过消费总量的50％，能源安全问题日趋突出。而我国煤资源每年出口也在几千万吨，卖出的是原煤，价低利小。如果把煤加工成水煤浆出口赚外汇，利润将成倍增长。

据有关资料显示，水煤浆的热值相当于柴油的一半，每吨水煤浆的市场价格为350－400元，其价格仅为柴油的1／8，大大低于液化气、天然气、煤气和重油，运行成本仅占燃油的1／4，十分符合我国石油紧缺、煤炭资源丰富的国情，具有良好的经济效益。每2吨水煤浆又可替代每吨价值为1500元的重油一吨，相比之下节约经费700元。目前，全国仅锅炉燃油一项每年就约需4000万吨以上，按保守估计50％用水煤浆代替，2000万吨就可节约资金140亿元。如我国的燃油全部用水煤浆代替，每年所带来的经济效益将达300亿元。京、津、唐的石化和电力企业改用水煤浆以后，年需水煤浆600万吨以上。大庆、辽河、江汉、南阳等油田的初步估计，每年取暖发电的耗油量达650万吨以上，如果被水煤浆代替，节约和增值可达70亿到80亿元。

（2）据有关资料显示，我国现有10吨以下锅炉65万多台，其中因运行费用过高或不符合环保要求而将停用或更换的锅炉达50％以上。若在现有锅炉本体不变的情况下，改燃水煤浆，可为国家节约数百亿元的固定资产投资。

（3）水煤浆储运方便，可以利用现有的油罐车、储油罐进行长距离、大数量的运输，还可以修建输浆管道。而且，建设一座年产100万吨水煤浆的生产厂约需投资1亿元左右，其附加值比原煤高出一倍。

（4）水煤浆添加脱硫剂后，大气中的二氧化硫大大减少。水煤浆燃烧效率达99％，达到了燃油的同等水平，而污染程度比燃油还低，其环保效益也显而易见。水煤浆的燃烧温度比燃油和燃煤粉低约100-2000C可大大减少SO2的析出和NOX的生成，减少污染物的排放。据有关资料显示，由万盛承担的工业锅炉改烧水煤浆示范工程已经取得了成功经验，燃烧效率提高至95以上、锅炉效率提高至82以上、烟气排放符合北京市环保要求。

6）国外发展情况。

欧美等发达国家水煤浆技术已进入商业化阶段。美国建成440km、运量约5Mt/a的输煤管线，供2×750MW机组；意大利50万t/a制浆厂供电站燃烧；日本50万t/a水煤浆厂，经11km管道运输供600MW机组；俄罗斯建成5Mt/a的制浆厂，经250km管道运输供6×200MW瓦的电站使用。

5、洁净煤发电技术

受我国能源结构的影响，电力工业在煤炭消费中占有及其重要的地位。近年来，发电及供热用煤占到我国煤炭总产量的40左右。随着国民经济的发展，这一比例还将进一步提高，根据目前我国的国情，在未来相当长的时间内，仍将是以燃煤发电为主的电源结构。随着现代技术的发展，提高常规燃煤电站效率将会付出越来越大的代价，污染物排放的处理费用随着环保标准的日益严格也将大大增加，电力行业正面临着发展与环境两方面的挑战。在新的世纪，电力发展必须依靠科技进步来实现与环境的协调发展，洁净煤发电技术具有对环境污染小、发电效率高、占地少等优越性。洁净煤发电技术是指"洁净煤技术"中与发电相关的技术项目。它的重点是为了提高发电机组的效率和控制因燃煤炭而引起的污染物的排放。

1）洁净煤发电技术的分类。

（1）整体煤炭气化燃气-蒸汽联合循环发电（IGCC）。

IGCC发电技术是煤气化和蒸汽联合循环的结合，是当今国际正在兴起的一种先进的洁净煤（CCT）发电技术，具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点。它的原理是：煤经过气化和净化后，除去煤气中99以上的硫化氢和接近100的粉尘，将固体燃料转化成燃气轮机能燃用的清洁气体燃料，以驱动燃气轮机发电，再使燃气发电与蒸汽发电联合起来。

煤气化联合循环发电（IGCC）是目前世界发达国家大力开发的一项高效、低污染清洁煤发电技术，它不仅能满足日趋严格的环保要求，而且发电效率可达45％以上，二氧化硫排放可达到10毫克/标准立方米左右，极有可能成为21世纪主要的洁净煤发电方式之一。IGCC技术是目前已进入商业化运行的洁净煤发电技术中，发电效率和环保最好的技术。现在，全世界已建、在建和拟建的IGCC电站近30套，最大的为美国44万千瓦机组，计划或可研中最大容量为德国90万千瓦机组和前苏联100万千瓦机组。由于IGCC有煤清洁燃烧发电特点，我国把它列入21世纪CCT计划中。

它的主要优点是：①热效率高，目前已达43～46，计划2010年可达到50；②环保性能好。脱硫率98～99以上，NOx排放等同于天然气，CO2排放也减少；③燃料适应性强，对高硫煤有独特的适应性；④可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电厂改造，达到提高效率、改善环保、延长寿命的多重目的。

我国IGCC发电技术的研究开发工作经历了约二十年，一些单项技术如气化炉、空分设备、煤气脱硫、余热锅炉等有一定的技术基础。“八五”期间与美国德士古（Texaco）公司等合作，完成了水煤浆加压气化200MW和400MW等级的IGCC预可行性研究。国外发展情况。目前IGCC发电技术正处于第二代技术的成熟阶段，燃气轮机初温达到1288℃，单机容量可望超过400MW。世界在建、拟建的IGCC电站24座，总容量8400MW，最大单机300MW。荷兰的BAGGENUM电站（单机253MW）已于1994年投入运行，美国IGCC示范工程取得重大进展，WabashRiver电厂煤气化电厂改造项目，系统供电能力262MW，设计供电效率38％，脱硫效率>98％。项目于1998年11月完成商业化示范运行。美国WABASHRIVER电站（单机265MW）及TAMPA电站（单机260MW）、西班牙的PUERTOLLANO电站（单机300MW），已于1997年前相继投入试验或试生产。

（2）循环流化床燃烧（CFBC）技术。

循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。

循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到2～2.5左右时，脱硫率可达90以上。

流化床燃烧方式的特点是：①清洁燃烧，脱硫率可达80～95，NOx排放可减少50；②燃料适应性强，特别适合中、低硫煤；③燃烧效率高，可达95～99；④负荷适应性好。负荷调节范围30～100。

循环流化床（CFBC）锅炉煤种适应性广，是当前世界上煤炭洁净燃烧的首选炉型，具有氮氧化物排放低、燃料适应性广、燃烧效率高、脱硫率可达到98％、排出灰渣易于综合利用、负荷调节范围大等突出的高效低污染优点，是重要的洁净燃烧技术。我国的CFBC技术开发工作始于八十年代中期，由中科院工程热物理所、清华大学、浙江大学和哈尔滨工业大学等单位组织开发研制的循环流化床锅炉分别于九十年代相继投入运行，最大容量达到了75t/h。主要技术类型有：百叶窗式、热旋风筒式、平面流分离器式等。目前国内已具备设计、制造75t/h及以下的小型CFBC锅炉的能力，但在工艺及辅机配套、连续运行时间、负荷、磨损、漏烟、脱硫等技术方面还有待完善。已投入运行的CFBC锅炉大部分未实施石灰石脱硫，燃烧室运行温度大多高于900℃。国家经贸委组织的75t/h循环流化床锅炉完善化示范工程，先后完成两种完善化炉型的设计、制造、安装和试验，于1996年初陆续投入运行。

四川内江电厂引进了芬兰奥斯龙公司100MW循环流化床锅炉已于1996年6月投产。50MW（220t/h）循环流化床锅炉纳入“八五”科技攻关，完成了设计和制造，1996年开始安装调试，目前项目工作尚未结束。国内已基本具备设计、制造50MWCFBC锅炉的能力。

1997年，通过鉴定或工程验收的有：清华大学、四川锅炉厂承担的四川湔江水泥厂75t/h循环流化床锅炉完善化工程；中科院工程热物理所分别与杭州锅炉厂、济南锅炉厂、无锡锅炉厂联合承担的75t/h循环流化床锅炉完善化或研究制造。在循环流化床燃烧技术大型化方面取得突破的“甘肃窑街煤电公司130吨/小时循环流化床锅炉示范项目”，目前已顺利通过验收。

清华大学开发的循环流化床等洁净煤技术能有效地解决燃煤造成的环境污染问题。循环流化床锅炉具有在800～900℃条件下稳定运行，能烧劣质煤并能高效脱硫三大优点。燃煤电厂采用这种设备，既能节约优质煤，又能减少二氧化硫和氮氧化物排放，还能降低发电成本，具有良好的环保效益和经济效益，非常适合我国国情。

清华大学实验室开发的130吨/小时循环流化床锅炉2001年初在秦皇岛北山发电厂成功应用；220吨/小时循环流化床锅炉已在山东威海热电厂进行建设并已投入运营；425吨/小时循环流化床锅炉的研发也被列入了科技部“十五”攻关计划。我国在循环流化床锅炉科技开发方面已取得了良好的成果，但是，由于缺乏资金，国产流化床锅炉的进一步开发困难重重。

国外：CFBC技术在发达国家得到大力开发，技术成熟，正向大型化发展。目前单机容量最大的CFBC锅炉（250MW，蒸发量700吨/时）电站已在法国投入运行，锅炉效率90.5％，脱硫率93％，Nox排放低于250mg/Nm3按技术特点分为以下几个技术流派：以Lurgi公司为代表的带有外置换热床采用热旋风分离器的循环床；以德国B&W公司为代表的塔式布置中温旋风分离循环床技术；美国福斯特惠勒公司发展的汽冷旋风筒分离器带有INTREX副床的循环床技术等。锅炉容量等级有50t/h、100t/h、400t/h，最大单机容量CFBC锅炉（250MW，蒸发量900t/h）电站已在法国投入运行，ABB－CE也在设计1500t/h的CFBC锅炉。目前全世界12MW以上的CFBC锅炉运行约300台，其中40％在美国，40％在欧洲，20％在亚洲。最长运行时间达到9万小时，最长连续运行时数为13个月，负荷率一般可达90％以上。