煤炭清洁高效利用相关问题研究

山东工业技术 / 2018年10月12日 20:22
林宇摘要:作为我国能源结构中的主体能源,煤炭资源的利用率直接影响能源发展。基于此,本文主要从煤炭开发方面、煤炭利用方面入手,分析当前我国煤炭资源的开发利用现状,并提出运用煤炭利用方向优化策略、煤炭燃烧

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林宇

摘 要:作为我国能源结构中的主体能源,煤炭资源的利用率直接影响能源发展。基于此,本文主要从煤炭开发方面、煤炭利用方面入手,分析当前我国煤炭资源的开发利用现状,并提出运用煤炭利用方向优化策略、煤炭燃烧结构调整策略,实现煤炭资源的清洁高效利用,以期改善环境污染现状,促进我国构建资源节约型社会目的的实现。

关键词:煤炭资源;清洁高效利用;煤炭选洗

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.076

0 前言

从我国的基本能源储备状况来看,与石油、天然气等能源相比,我国的煤炭资源更加丰富,这种既定的资源禀赋导致我国逐渐形成以煤炭为主体能源的特殊能源结构。随着煤炭资源的广泛开发利用,煤炭过量开采、燃烧利用带来了严重的温室气体排放、PM2.5指标升高、二氧化硫排放量增多等问题。因此,实现煤炭资源的清洁高效利用具有一定的现实意义。

1 当前煤炭资源开发利用现状

这里主要从以下几方面入手,对煤炭资源的开发利用现状进行分析和研究:

1.1 煤炭开发方面

截至2015年底,与世界总产量相比,我国的煤炭总产量占比约为48.1%。从我国山西、内蒙古等主要煤炭储区现状来看,持续性的煤炭开采导致各地区开发条件逐渐变差。到目前为止,在剩余煤炭资源中,低变质媒、褐煤的占比已经超出百分之五十,与此同时,优质煤炭资源余量明显减少。从煤炭资源埋深来看,埋深超出1000米的煤炭资源占比已经超出54%,且这一数据仍处于不断上涨状态。在大力开发煤炭资源趋势的影响下,各煤炭采区环境不断恶化,甚至对人们的身体健康构成了一定的威胁。

1.2 煤炭利用方面

与发达国家相比,我国燃煤工业锅炉的运行热效率、燃煤发电综合利用率分别低出10%、18%左右,且我国的煤炭分散直接燃烧量显著高于美国、英国等发达国家。在这种煤炭利用形式下,由燃煤引发的污染物在空气污染物中的占比也发生了显著增加。其中,燃煤产生的悬浮颗粒物占空气总悬浮颗粒物的60%;燃煤产生的二氧化硫占空气中二氧化硫总量的90%。

2 煤炭清洁高效利用策略

为了提高煤炭资源的利用率,改善煤炭资源开发利用引发的环境污染问题,可运用以下几种策略,实现煤炭资源的清洁高效利用:

2.1 煤炭利用方向优化策略

从传统煤炭利用状况来看,传统煤炭利用将煤炭作为单一燃料,这种利用方向是煤炭资源开发利用导致环境污染加剧的主要原因。结合我国实际状况来看,以煤炭为主体能源的能源利用模式仍然会持续较长一段时间,在无法完全摒弃煤炭资源的前提下,可从利用方向层面入手,将原本的单一燃料利用方向调整为原料与燃料并重方向。

在以煤炭为燃料的同时,将其作为原料进行深加工,获得具有高清洁度特征的化工产品或石油产品。例如,通过深加工获取煤炭间接液化产品,这类清洁燃料的含硫量较低,且十六烷值较高,将其作为燃料进行利用,可有效降低燃烧产物中的PM2.5。

就劣质炼焦煤而言,可采用阶梯运用方法实现煤炭资源的清洁高效利用。高温热解劣质炼焦煤获得焦炉煤气、煤焦油后,将焦炉煤气作为燃料或利用这种产品生产清洁度更高的天然气燃料;煤焦油则在高温条件下加工,获得沥青、咔唑等具有高附加值特征的化工产品。

而就特种煤炭资源而言,可通过分级分质利用的方式,充分利用这类煤炭资源的附加价值。例如,可参照相关标准,运用先进的粉焦综合利用技术、低温热解油气技术等,将富油低阶煤加工成清洁度较高的化工产品、油气产品,在实现分级分质利用的同时,满足当前可持续发展对煤炭资源提出的清洁高效利用要求。

2.2 煤炭燃烧结构调整策略

当前我国的煤炭燃烧结构以民用燃煤、燃煤发电以及工业用煤为基本构成。为了实现煤炭的清洁高效利用,可分别运用以下几种方法对煤炭燃烧结构进行合理优化。

从民用燃煤构成要素来看,煤炭多被用于冬季采暖。在这方面,燃煤结构的调整需根据当地实际条件进行:如采暖地区民众经济条件较高,且天然气引入较为便捷,可将当地的传统燃煤取暖调整为天然气取暖;如采暖地区经济条件较差,可运用以优质动力煤为主要材料的先进炉具替代传统设备,进而避免大量燃煤加剧当地空气污染(PM2.5升高);如采暖地区既难以实现天然气采暖,也难以实现优质动力煤采暖,可将传统燃煤采暖方式调整为电供暖,进而间接提高煤炭资源的利用率。

对于燃煤发电构成要素,可行的煤炭清洁高效利用方法主要包含以下几种:第一,煤炭洗选发电方法。利用经过洗选处理后的煤炭资源发电。这种处理方法可借助微生物分选、物理分选或者化学分选等技术,将杂质从煤炭资源中分离出来,可有效提升燃煤发电的清洁水平。第二,煤炭分级分质运用方法。根据煤炭资源的级别、质量采用不同方法进行发电。如褐煤可经干燥提质处理后,实施燃煤发电;若未低质煤炭,可采用循环流化床发电方法提升燃煤清洁性。

对于工业用煤构成要素,可参照工业锅炉类型采用适宜的新型技术,提升煤炭利用率及燃煤清洁性。若工业企业的锅炉为集中供热炉,可运用供热管网进行替换;若工业企业的锅炉为落后燃煤锅炉,可运用先进锅炉及优质煤实现煤炭的清洁高效利用。例如,某北方省份大型工业企业采用普通链条炉燃煤,每年燃煤量高达6210tce,且对当地自然环境造成一定污染。在可持续发展背景下,该企业管理层经协商后,决定运用煤粉炉替代企业原本的每小时10t的普通链条炉,引入先进锅炉后第二年统计结果显示,与链条炉燃煤相比,企业每年的节煤量可达一千tce以上,二氧化碳、二氧化硫以及烟尘的年减排量分别为2985吨、81吨以及28吨。从这个角度来讲,可认为先进锅炉技术的应用可有效促进煤炭清洁高效利用目的的实现。

3 结论

综上所述,加强煤炭清洁高效利用已经成为我国能源发展的必然趋势之一。为了实现这一目的,应结合当前煤炭利用现状,采用适宜的技术方法,提高煤炭资源的利用率及燃煤清洁度,降低燃煤产物中的二氧化硫、悬浮颗粒物含量,为空气质量的改善奠定良好的基础。在优化煤炭利用率的同时,实现可再生能源、清洁能源与煤炭资源的统一运用,促进可持续发展目标的实现。

参考文献:

[1]樊金璐.煤炭清潔高效利用方式发展方向研究[J].中国能源,2016

,38(09):20-22+44.

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