生物質氣化爐原理范文

導語：如何才能寫好一篇生物質氣化爐原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞] 關農村 秸稈氣化爐 運營模式

[中圖分類號] S210.43 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2013）09-0234-01

農村有著豐富的農作物秸稈資源，這些秸稈可以被當作肥料、燃料、工業原料等使用，與農民的日常生活和生產有著很大的關系。對秸稈資源進行綜合的開發和利用，可以提高農民的收益，促進社會主義新農村的建設。而生物質燃料秸稈氣化爐就是開發利用秸稈資源的有效方式，它提高了農民的生活質量，減少了秸稈資源的浪費，而且操作方便，在農村有著廣闊的應用前景。

一、生物質燃料秸稈氣化爐的含義

通過生物質進行密閉缺氧，然后運用熱化學氧化法和溜熱解法而產生的一種具有可燃性的氣體，就是秸稈燃氣，也稱為生物質氣，是一種含有氫氣、一氧化碳、甲烷等氣體的混合性的燃氣，這種燃氣就是秸稈氣化爐的主要燃料。具體的說，生物質的組成通常是氫、氮、氧、和灰分，在它們被點燃的時候，通過提供比較少量的空氣并運用相關措施對其反應過程進行控制，使氫、碳等元素轉化為具有可燃性的氫氣、一氧化碳、甲烷等氣體，從而把秸稈中大部分的能量都轉換到氣體中。關于氣化的原理，就是通過一部分的生物質和氧的燃燒，提供給還原反應及熱分解所需的熱量，促使固體的生物質轉化為氣體的燃料。秸稈氣化爐的原料是生物質秸稈通過壓縮而成型后的顆粒燃料，利用水蒸氣和空氣為氣化劑對其進行氣化處理，制造出煤氣，取代了燃油，應用于爐灶、餐飲、鍋爐的加熱，而且價格較低，大大的降低了農村用戶在燃料上所花的費用。生物質燃料秸稈氣化爐是一種新型的產品，實現了生物質對燃油鍋爐的替代，原料氣化致使高溫燃氣產生，可以在氣化爐燃燒器的噴火口燃燒，又因為高溫煙氣直接燃燒，而沒有經過冷卻，所以郊游等高廢物不會析出，同時，燃燒的時候有多次配風，生物質可以充分的燃燒，不會有黑煙冒出，減少了環境污染。

二、貴州農村現有秸稈氣化爐的使用現狀及其中存在的問題

一般來說，農村主要有煤球爐、沼氣、傳統火灶等幾種炊事方法，相比于這些方法，秸稈氣化爐有著顯著的優勢：方便操作、清潔衛生、火焰溫度高、炊事快等，而且不存在安全隱患，每月所需的燃料費用很少。因為這些優點，秸稈氣化爐在貴州的試點村一經推廣，便產生了廣大的影響，受到了廣大農村家庭的歡迎，而其有了秸稈氣化爐，農戶就不再對秸稈進行焚燒，覺得燒秸稈就是在燒錢。在秸稈氣化爐推廣后的那個夏天農忙期，貴州的幾個試點村的農民都積極的對農作物的秸稈進行搶收，并且在這幾個村，焚燒秸稈的情況幾乎沒有出現。

雖然秸稈氣化爐有著明顯的優勢，在貴州農村的推廣也取得了好的效果，但一些問題還是存在：首先是秸稈氣化爐對秸稈資源的利用是一次性的，沒有實現循環的利用，還是造成了一定的資源浪費；二是在冬季的時候，秸稈氣化爐的使用率比較少，這是因為秸稈氣化爐的技術還不是特別的完善，在冬天秸稈濕度比較大的情況下容易產生很大的煙氣，焦油量也比較大，容易造成輸氣管道的堵塞產生污染，而且秸稈必須進行加工粉碎處理，操作利用起來比較不便，再者是不能滿足冬季取暖的需要，農民還需要另外再生爐子，這些都降低了農民對秸稈氣化爐的使用熱情。

三、適宜農村的秸稈氣化爐的運營模式

秸稈氣化爐的原理是：在缺氧的條件下，使秸稈燃燒，產生碳、氫、氧等混合氣體，再使其混合燃燒，產生巨大的能量。這種方法把品位比較低的秸稈能源轉化成了品位比較高的清潔能源，使秸稈在變成了一種可以被有效利用的能源，并減少了環境的污染。因此，秸稈氣化爐的出現，對于秸稈資源比較豐富的農村有著很大的應用和推廣意義，可以極大的提高農村的經濟效益、社會效益和生態效益。但從目前的情況來看，秸稈氣化爐在農村的推廣和運用的現狀并不是十分的樂觀，在技術上還有很大的不足，在秸稈資源的有效利用上還不夠充分，因此，政府和有關部門要采取相關措施對這些問題進行解決，形成適合于農村的秸稈氣化爐的運營模式。

首先，政府要采取一定的措施，比如通過制定相關政策和條例的方式，對目前比較雜亂無章的秸稈氣化爐的生產、銷售市場進行規范，因為只有形成良好的市場秩序，才能保證優良的產品的生產和銷售，才能得到廣大農民的認可。另外，政府還要加大對秸稈氣化爐的扶持力度，支持秸稈氣化爐在農村的推廣，使這項于國于民都有力的產品能在農村得到廣泛的使用。其次，相關的產品設計部門要對秸稈氣化爐的使用流程進行簡化，在農村，農民的文化水平相對較低，而且農村事務比較忙，如果秸稈氣化爐的使用程序過于復雜，那么很多農民寧愿不再使用，而是繼續采用之前的炊事方式，所以相關部門要對爐子的結構進行根本上的改進，使它更容易操作，更能被廣大農民所接受，這樣，秸稈氣化爐才能在農村得到推廣。再次，秸稈氣化爐的設計部門還要對設計的理念進行完善，減少焦油的產量，從整個設計原理上說，秸稈氣化爐還是有很大的優點的，但它在設計理念方面卻存在一定的問題，這些問題一方面導致了秸稈資源無法被充分的利用，一方面致使產生的焦油量過高，危害人體和環境健康。所以設計部門在進行設計的時候一定要把有害物質的分解當作設計目標之一，盡量對產生的焦油量進行控制，降低在使用氣化爐的過程中對人體健康和生態環境造成的危害。

四、結束語

總之，在廣大農村推廣秸稈氣化爐，可以解決秸稈焚燒的問題，實現對秸稈資源的綜合利用和開發，減少資源的浪費和因焚燒而造成的環境污染，達到經濟效益與生態效益的雙贏，推進社會主義下的新農村建設。

參考文獻

[1]，李霞，楊斌.生物質氣化及氣化爐的研究進展[J].新疆農機化，2009（13）.

[2]徐濤，張群.秸稈氣化爐讓億萬農家用上不花錢的“綠色燃氣”[N].河南科技報，2009（15）.

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關鍵詞 流化床氣化；潔凈煤技術；HTW 氣化爐；U-Gas；灰熔聚流化床

中圖分類號TQ53 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）93-0173-02

煤炭在我國快速經濟增長中發揮核心作用。煤炭是我國主要能源，目前，我國的煤炭消費量占全球的47%。我國煤炭傳統的利用方式是直接燃燒和火力發電，這兩種方法能源利用率低，環境污染嚴重。為了解決這些問題，煤炭高效清潔利用是煤化工技術發展的未來之路。相對于石油和天然氣而言，煤是一種難于直接清潔利用的化石能源和重要原料。煤炭氣化的過程實質是將難以加工處理、難以脫除無用組分的固體轉化為易于凈化、易于應用的氣體的過程，簡言之，是將煤中的C、H轉化為清潔的合成氣或燃料氣（CO+H2）的過程。煤炭氣化是煤炭高效清潔利用的重要途徑，也是其他幾種潔凈煤技術的龍頭。

煤流化床氣化是流化床中煤在氣化劑的作用下，經過氧化和還原反應生成合成氣的化學反應過程，在流化床內氣體和固體間具有較強的傳熱和傳質效率，床層中氣固兩相的混合接近于理想混合反應器，床層固體顆粒和溫度分布均勻等優勢。同時，流化床技術具有氣化溫度低，碳轉化率相對較高，煤種適應能力強，硫化物和氮化物排放量小等技術特點。本文針對流化床氣化的原理和工業應用情況進行介紹。

1 流化床煤氣化原理

煤氣化反應的實質是煤在氣化劑的作用下不完全燃燒生成氣體的反化學應過程。煤進入氣化爐內首先發生熱解反應，其中包括煤炭顆粒的熱裂解和縮聚兩種反應過程，兩種反應進行程度主要受反應溫度所控制，熱解反應在煤顆粒沒全 部轉化成氣體之前一直都發生；后續的高溫主要發生煤的氣化反應，主要包括氣體-固體之間的非均相反應和氣體-氣體之間的均相反應。在流化床中這幾種反應幾乎是同時進行的，流化床氣化床層溫度等其他操作條件對合成氣中CO、CO2、CH4和H2體積百分含量有較大影響。

2 流化床煤氣化技術的工業應用情況

粒度小于10mm的小顆粒煤和氣化劑分別從氣化爐底部進入氣化爐內，在顆粒的起始流化氣速和帶出氣速之間的以流態化形勢和氣化劑相接觸，進行流化態的強烈換熱反應。國外具有代表的流化床技術有伍德氣化爐和U-Gas氣化爐；國內最具代表性的是灰聚熔氣化爐。2.1 伍德氣化爐

蒂森克虜伯伍德公司的高溫溫克勒氣化爐（HTW）是在溫克勒爐的基礎上，改良而得的流化床煤氣化技術。氣化爐可進行高壓操作操作，流化床中細粉被氣體帶出后經過旋風分離器分離后重新進入氣化爐內，因而增加了系統的碳轉化率。伍德氣化爐爐體內部結構簡單，煤種適應性廣。蒂森克虜伯伍德公司致力于煤流化床氣化技術的研究，開發出的HTW爐可應用于各種煤種，甚至城市生活垃圾、有機生物質等，也可用于氣化。伍德的HTW氣化爐結構如圖1所示。

伍德HTW氣化爐技術特點：

1）加壓流化床；

2）反應溫度：800-1000℃；

3）反應壓力：10-30bar；

4）灰熔點以下運行（適合加工具有高灰熔點的煤、生物質、硬質褐煤以及廢物）。

圖1 伍德氣化爐氣化爐結構

2.2 SES公司的U-Gas氣化爐

U-Gas氣化工藝于20世紀70年代由美國煤氣工藝研究所（GTI）開發。采用流化床粉單段粉煤氣化方法，灰分采用團聚方式進行排放，原料適用性廣。U-GAS煤氣化技術在我國已經有三個項目，分別是棗莊煤制甲醇項目、內蒙煤綜合利用項目和河南義馬的煤制氣項目。U-gas技術具有以下的技術特點：

1）燃料靈活，可處理多種煤及生物質；

2）能處理最廉價的煤炭-高灰/低熱值煤炭；

3）投資成本低–比其它技術低30%～40 % ；

4） 裝置小規模運行經濟性良好，并可進行工業放大；

5）操作溫度適中，最大限度地減少維修；

6）操作簡單，裝置可利用率高。

2.3 灰熔聚流化床粉煤氣化爐

我國具有自主知識產權的流化床氣化爐中最具典型的是灰熔聚流化床粉煤氣化爐，該技術是由中科院山西煤化所在國家科技處的重點支持下發展起來的。山西煤化所經過多年的努力，開拓了該技術的在煤種方面的適應性，原料不僅可以采用煙煤、無煙煤、還有低階煤和石油焦。與國外的技術相比，該技術具有較強的成本優勢。

3 流化床煤氣化的發展方向

1）發展以流化床為核心的多聯產工藝。將煤氣化技術與發電、化工聯合起來，綜合利用能源，提高熱效率，降低生產成本；

2）提高煤種適應性。我國煤炭資源相對分散，煤質的差異大，即使同一礦區不同的采煤區的煤質也存在較大差異。因此，先進的煤炭流化床氣化技術，應該對煤種有較寬的適應性，以消除煤質變化帶來的不利因素；

3）保護環境。煤中污染較嚴重的S和N等元素，通過先進的流化床氣化技術排放量應相對較少或容易處理。這也符合我國煤炭潔凈利用政策的要求，滿足持續發展的要求。

4 結論

煤在我國能源體系中起至關重要的作用，且我國在流化床燃燒和循環流化床鍋爐的發展中已有比較豐富的經驗，只需對已有的流化技術進行深入研究，流化床技術在我國一定會迅速發展起來。這也同樣為其他化工項目的拓展提供新領新的方法。

參考文獻

[1]BP公司，BP世界能源統計年鑒[R/OL]，2011，6.http：///statisticalreview.

[2]張德祥.煤制油技術基礎與應用研究[M].上海：上?？茖W技術出版社，2013，1.

[3]中國電力企業聯合會.全國電力工業統計快報（2006） [R].北京：中國電力企業聯合會，2007.

[4]陳菊枝，洪獻春.煤炭氣化技術[J].化學工程與裝備，2011（4）：110-111.

[5]于遵宏，王輔臣，等.煤炭氣化技術[M].北京：化學工業出版社，2010，7.

[6]高晉生.煤的熱解、煉焦和焦油加工[M].北京：化學工業出版社，2010，7.

[7]李風海，房倚天.煤焦氣化影響因素及其反應特性研究進展[J].菏澤學院報，2010，32（5）：69-73.

[8]周夏，劉長輝.褐煤氣化技術適用性分析[J].煤炭加工與綜合利用，2008（3）：24-28.

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看到眾多的學員及商因為學習寧陽秸稈氣化爐技術而取得了很好的經濟效益，山東寧陽秸稈氣化爐廠的許國慶廠長打心眼里高興。在倍感自豪的同時，許國慶廠長也深感有壓力：消費者的選擇越來越理性，對廠家的要求也越來越高。不但要看產品的質量，還要看技術更新研發能力及相關配套產品。因此，許國慶廠長不斷地組織技術人員攻關，對秸稈氣化爐進行技術上的改進與創新，使這項技術更加成熟。

就在紅外線灶頭推向市場之際，寧陽氣化爐升級換代產品也地不斷地推陳出新。新產品作出了五大改進：1、改進了凈化裝置，使凈化器得到進一步的升級，燃燒中無焦油無煙，使秸稈燃燒得更充分，既節約能源又干凈衛生，讓用戶告別了油煙時代；2、增加了壓料裝置。壓料裝置裝在氣化爐的下面，裝有壓料裝置的氣化爐在不能產氣時，不必停風機，不用加料，只需用手將壓料器往下壓幾下即可燃燒1小時以上，并且可循環使用。尤其適用于使用玉米、小麥、水稻等秸稈做燃料的用戶。并且在燃燒的過程中不出現燒空現象，不冒煙，燃燒時間長，燃燒過程干凈衛生；3、內部采用旋流進風裝置，實現環形燃燒，能充分使爐內燃料得以燃燒；4、使用紅外線灶頭，這種紅外線灶頭核心部分采用納米材料制造，既能將秸稈氣體中的大部分水分過濾掉，又能將熱量充分聚合在一塊，該灶頭不但熱值高，而且火焰大，火苗可高達70厘米，解決了普通液化氣灶產生的火力不旺，熱值不高，導致做飯時間短的問題；5、冬季到來天氣寒冷，由于北方漫長的取暖期耗費的財力往往占家庭開支的一大部分。為此，寧陽秸稈氣化爐許國慶廠長帶領科技人員為廣大秸稈氣化爐用戶攻克了取暖這一大難題。實現了燒水、做飯、取暖不花錢，并且可同時進行。

秸稈氣化爐取暖技術分兩大部分，一：面積占200平方米以上的，用真空超導取暖技術，此技術可適用于大型養殖烘干、大型會議室和大棚養殖等。這是一種變相的取暖技術，熱效率高、產熱快、花錢少、取暖效果好；二：面積在200平方米以下的用水暖技術，用戶可直接安裝在原有的水暖基礎上。寧陽秸稈氣化爐這一取暖技術的突破，填補了市場空白，也在業界樹立了良好形象。

研發路上不停歇

秸稈綜合利用一直是國家積極支持的重點開發項目。隨著我國經濟的可持續快速發展，石油、天然氣、煤氣等一次性資源供需缺口逐年增大，人們迫切需要一種低價、節能、安全、潔凈的新型燃料進入市場。國家有關部門及科研單位一直都在積極尋找新能源。如何將低熱值的秸稈資源轉換成高效、潔凈的生物質燃氣，造福人民，被列入國家九五重點攻關項目。

因為氣化爐廣闊的市場前景，寧陽氣化爐的研制成功及不斷完善，不僅吸引了越來越多的商前來考察洽談事宜。許廠長認為，只有不斷地升級研發新產品，才能為用戶帶去更好的產品，為商創造更大的價值。

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煤的氣化是煤炭清潔高效利用的關鍵技術，是發展煤基大宗化學品和液體燃料合成、先進的整體煤氣化聯合循環發電系統、多聯產系統、氫能、燃料電池等過程工業的基礎，是這些行業發展的核心和龍頭技術。煤的氣化的過程實質是將煤中的碳、氫轉化為清潔燃料氣或合成氣（CO+H2）的過程。

本書從全新的視角對工業煤的氣化科學和技術進行了全面的論述，涉及煤的氣化工藝過程的各項內容，既有工藝分析，又有理論研究。反映了煤的氣化技術領域的最新進展，還包含了作者自己的相關研究成果，許多重要內容為同類專著中首次報道。

全書共有10章：1.引言。提出了全球范圍內煤的氣化原料的劣質化趨勢；2.煤的氣化的總論。簡要介紹了煤氣化技術的背景和行業地位、最新的應用、煤的氣化的必要性、煤氣化技術的沿革、歷經三代的氣化爐型、原料和產物、技術市場、對環境的影響和污染排放，以及煤的氣化面臨的挑戰、潛在機會等；3.氣化用煤的分析表征。為使讀者意識到通過氣化技術實現煤轉化的復雜性，本章從實用觀點從發，討論了氣化用原料煤樣品的分析表征，并從這些信息來決定氣化過程的適用性。必要的有關知識包括煤的標準分析（元素分析、工業分析和熱值）以及更復雜的反應性和顯微組分的分析，特別強調關注煤中的礦物質，因為這是所有氣化過程的極限。最后對煤的物理和流體動力學性質做了總結；4.氣化過程的基礎。介紹了基本的煤的氣化反應和化學、評價不同氣化方法優劣的主要技術性能參數，并從多個技術層次探討了不同氣化工藝過程之間的差別：床型（移動床/流化床/氣流床），溫度范圍（灰熔融/渣粘度），壓力等級，進料方法（干粉/水煤漿），器壁類型（膜/耐火襯里/水夾套），合成氣冷卻（水/氣/化學激冷/熱回收），氧化劑（氧氣/空氣），排渣方式（灰渣/飛灰/團聚），催化劑添加與否；5.煤氣化模擬。在介紹了氣化系統衡算概念的基礎上，列舉氣化模擬的熱力學模型、動力學模型、計算流體動力學（CFD）模型方法，比較了各種方法的優缺點、主要應用領域和相關的實驗研究。為便于讀者理解這里僅涉及基本方程和科學背景；6.煤的氣化技術。煤的氣化技術是本書的中心內容，包括一些此前未公開報道的最新和最全面的煤的氣化過程資訊。按氣化爐型的不同，分別詳述了殼牌、Uhde （即高溫溫克勒爐HTW， Prenflow）、GE、西門子、CB&I （即E-Gas）爐， Lurgi （即固定床固態排渣（FBDB）爐， 和Envirotherm/Zemag （即BGL）爐的歷史沿革、詳細工藝描述，改進強化措施和現在的工業實施項目。針對典型技術，基于統一邊界條件，給出了通用計算模型和模擬結果，并與實際運行數據進行對照分析，著重對比高灰煤和常規煤原料對氣化性能的影響。作者還特別介紹了有關中國開發的氣化新爐型和新工藝；7.煤的氣化過程熱力學評價。本章主要論述本書作者研究出的創新方法：三元氣化圖。作者給出了該方法詳細的實施步驟和應用方法，指導讀者得出優化的用戶氣化圖和關聯式，以常規的匹茨堡8號煤和南非高灰煤為例進行了具體對比計算分析，其結果可用于解析灰份的影響規律和氣化技術潛力的分析。此方法還可擴展用于二氧化碳氣化和生物質氣化；8.煤的氣化過程的有效能分析。為了考慮氣體冷卻方法對整個過程的影響，對常規煤和高灰煤的氣化過程進行了有效能分析和對比；9.內循環氣化爐的概念研究。鑒于現在市場上還沒有適應高灰煤的氣化技術，作者針對高灰煤氣化提出了創新性的新氣化爐型：內循環氣化爐。本章內容全面闡述內循環氣化爐相關的氣化過程基本原理、詳細的工藝條件、反應室的布置、氣化劑的注入、氣體的冷卻、除灰、過程控制；10.氣化發展趨勢。這是對全書的簡要總結并展望了氣化技術的發展趨勢。

本書的讀者對象包括能源、煤炭、化學工程相關專業從事煤轉化和煤化工科研、設計生產的工程技術人員和高等院校相關專業的教師、高年級本科生和研究生。

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【關鍵詞】能源；秸稈；綜合利用

0.引言

就地焚燒秸稈，不但是一種資源浪費，同時燃燒產生的煙塵嚴重污染大氣環境，在山區，極易引發森林火災，在平原地區，由于秸稈同時焚燒，引起漫天煙霧，曾引起飛機迷航，造成高壓輸電線路短路等重大安全事故。另外，曾有人研究將玉米桿、高粱桿等作為食草牲畜的飼料。在南方農村，紅苕藤，稻草是耕牛越冬的飼料，但使用量很小，與秸稈產生量不成比例。

1.秸稈綜合利用途徑介紹

秸稈作為農業廢物，處置不當，不但浪費資源，污染環境，引發森林火災，還會造成安全事故。在當今世界能源資源短缺，森林破壞嚴重，生態環境惡化的大背景下，對秸稈進行資源化利用，變廢為寶，就顯得尤為重要。廣大科技工作者和企業在秸稈綜合利用方面，進行了大量的探索，取得了大量的成果。

1.1農村秸稈處理利用現狀

造紙原料有木材、楠竹、蘆葦、麥草、茅桿等，屬于秸稈類的只有麥草。由于造紙廠環境污染嚴重，小型造紙廠已全部關閉，新建小造紙廠已沒有可能，因此，受運輸距離的限制，除赤壁市外，其他地區麥草不可能用于造紙。

1.2秸稈飼料

能夠作為食草家畜飼料的秸稈有玉米桿，花生桿和稻草，其來源廣、數量大，價格低，含有光合作用累積的一半以上的能量，作為非競爭性的飼料資源，飼養牛、羊等食草動物是可行的。

下面介紹幾種秸稈飼料的加工技術。

1.2.1 秸稈氨化技術

通過氨化可提高秸稈飼料的營養價值。目前國內已研制出了專用秸稈氨化處理機械，這種機械通過搓擦與撞擊，將秸稈的粗大纖維縱向分解，并通過同步氨化處理劑的作用，使木質素溶解，半纖維素水解和分解，以提高秸稈的可消化性。經處理后的秸稈，干物質和粗纖維消化率分別達到70%和 64.4%，牲畜采食量可提高 48%。飼喂氨化飼料時，應注意開窖取料時，需要多少料就取多少料，取料后立即封嚴窖口，取出的料晾曬 1～2d 后方可飼喂家畜。

1.2.2秸稈熱噴技術

一種熱力效應和機械效應相結合的物理處理方法，可以使粗飼料適口性改善，使牲畜的進食量增加。

原理是在水蒸洗作用下，使秸稈中 6.5%～12%的木質素熔化，纖維素分子斷裂、分解。當秸稈從蒸鍋中輸出時，由于突然降壓，形成噴爆（爆米花的原理），進一步使纖維素細胞撕裂，細胞壁疏松，從而改變了粗纖維的整體結構。秸稈經熱噴處理后，質地柔軟，味道芳香，營養價值和利用價值大大提高。但目前該技術成本較高，推廣難度較大。

1.3 秸稈生產生物柴油、燃氣及活性炭

原理是首先將秸稈粉碎，在造粒機高壓的條件下造粒，以減少秸稈的不定型性和體積。然后將顆粒進行高溫熱分解，產生燃氣、焦油和殘渣。熱分解又有兩種方法，一種是在有空氣條件下進行不完全燃燒熱分解，另一種是在隔絕空氣條件下熱分解。

1.3.1 不完全燃燒熱分解生產燃氣

不完全燃燒熱分解的原理與水煤氣和半水煤氣的生產原理基本相同。將秸稈顆粒放入密閉反應爐中點燃，再通入適量空氣，有機物在空氣作用下不完全燃燒分解，反應爐內因為燃燒作用溫度迅速升高，有機物中的碳與空氣中的氧氣作用生成一氧化碳，部分有機物分解成小分子有機物而進入燃氣中，一部分氫原子形成氫氣進入燃氣中。因此，燃氣的主要成份是 CO、H2、小分子有機物和 N2。燃氣從反應爐中輸出時，分子量較大，常溫下呈液態的有機物，凝結成液態，形成焦油。經分離焦油后的燃氣，可以替代石油液化氣或者天然氣作為燃料直接使用。反應爐中的殘渣為礦物質和少量沒有燃燒的碳，可以作為鉀肥使用，或用水浸法提取鉀肥后衛生填埋。

該技術生產燃氣，可以實行工廠化生產，氣柜貯存，管道輸送到用戶，也可以使用小型氣化爐進行單個家庭供氣。小型氣化爐存在的問題是焦油的收集和利用沒辦法進行，只好直接排放，造成環境污染。另外就是秸稈造粒問題，一個家庭不可能購買一臺造粒機。秸稈造粒最好采用商業化運作才可行。如由某人或某公司購買一臺移動式造粒機，通過上門服務的方式，有償為農民進行秸稈造粒加工。不完全燃燒生產燃氣技術適用于一切秸稈。

1.3.2 隔絕空氣熱解生產燃氣

將秸稈顆粒（也可以加工成棒狀）放入密閉熱解爐中，在爐外使用燃料間接加熱升溫，有機物在高溫條件下分解，有機物中的氧原子與碳原子反應形成一氧化碳，木質素、纖維素等高分子有機分解為小分子有機物和木炭。燃氣主要成份為氣態有機物、少量 CO和 H2。燃氣輸出后，會產生大量焦油。熱解爐中剩余物為木炭。

該法一方面會產生大量的焦油，可以用作生產生物柴油。另一方面，生產的燃氣因為沒有混入氮氣，熱值高，既可以采用氣柜貯存，管道直供用戶；可以采用氣柜貯存，加壓液化，充入液化氣鋼瓶，送到用戶家中使用，減少修建管道投資，對偏遠地方農戶有利。

該技術只能實行工廠化生產，而且要求秸稈熱值高，礦物成份低，而且對造粒機和制棒機的壓力有更高要求。不然副產品木炭無法運輸和使用。

1.3.3秸稈制造生物柴油

秸稈造氣過程中產生的焦油，外觀呈黃褐色，為粘稠狀液體，性狀類似于石油原油，焦油長期暴露在空氣中，會被氧氣氧化變硬化成固態。目前已有公司開發出利用焦油制造生物柴油的技術。焦油經分離收集后，還需進行改性重整和復配，才能代替柴油作為燃料使用。秸稈制造生物柴油是使用可再生的生物質能源，代替稀缺的石油資源的很好途徑，應當大力研究、開發和推廣。

1.4秸稈發電

秸稈發電的原理與煤炭發電基本相同。秸稈經造粒減少體積后，用皮帶輸送或氣流輸送至蒸汽鍋爐燃燒，將水加熱成高壓蒸汽，驅動汽輪機發電，電能輸入電網給用戶提供動力。由于發電設備造價高，秸稈發電一次性投資大，秸稈需求量大，同時需要配套多個秸稈造粒站，以降低秸稈運輸成本。秸稈發電是一項很好的秸稈回收技術，每個縣只能建設一個發電廠，以滿足其秸稈需求。

2.結論

秸稈造紙技術，由于小造紙廠的關閉，和環境污染問題，加上只能使用麥草，局限性很大，基本沒有可行性。秸稈作為飼料，適合于牛、羊等食草家畜的規范化養殖，產品附加值高，能節約大量土地資源，雖然需要的秸稈種類有局限性，依然具有很高的推廣價值，是秸稈綜合利用的一條良好途徑。

秸稈生產燃氣、生物柴油和活性炭，適用于一切秸稈的利用，在沒有秸稈的季節，還能使用雜草，芭茅、枝杈材和木屑、竹片等原料代替，既能單個農戶使用（家用造氣爐），也能工廠化生產，是秸稈綜合利用的最佳途徑之一。

秸稈發電與秸稈造氣優點相同，同樣是應予鼓勵發展的秸稈綜合利用技術。值得高興的是，在咸寧市，秸稈綜合利用項目已經啟動，通山縣有兩個秸稈造燃氣項目已經投入運行，家用氣化爐已批量生產并進入農戶使用。

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高硫石油焦中硫含量較高，一般只能用作工業燃料，如水泥窯爐、循環流化床鍋爐等。但高硫石油焦燃燒過程中會產生大量的SOx、NOx等污染性氣體，進而大幅度增加企業的環保成本。將高硫石油焦用作燒制水泥的燃料時，當石油焦中硫的含量超過一定值時，生產出水泥的強度會受到影響，縮短水泥的使用壽命。且此種方法只能用于立式窯，技術性能差，規模小。目前解決高硫石油焦出路的主要方案是將其應用于循環流化床（CFB）燃燒發電等，通過添加大量的石灰石來處理高硫石油焦在燃燒過程中產生的污染性氣體，產生了大量CaSO4廢渣，增大了占地面積，提高了投資成本。因此，尋找一種更為高效、清潔的高硫石油焦利用方式迫在眉睫。

2高硫石油焦氣化的研究和應用進展

由于高硫石油焦在利用過程中面臨著增加環保成本、影響產品質量等問題。同時高硫石油焦又具有碳含量高、熱值高和價格低等特點。鑒于此，世界各國專家、學者都在積極探索高硫石油焦更高價值的利用方式，研究表明：高硫石油焦作為氣化原料制取合成氣是解決高硫石油焦利用的一條有效途徑。高硫石油焦氣化是將其在氣化爐中以一定的溫度和壓力與氣化劑反應生產合成氣（主要成分CO和H2），通過高溫氣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過克勞斯工藝進行硫磺回收，得到高純度的硫磺，其中的重金屬則可以以渣的形式排出氣化爐，幾乎對環境無任何影響。因此，高硫石油焦氣化技術是一項清潔、高效的技術，具有很大的發展前景。隨著我國高硫石油焦產量的增多，一些科研機構、高校和石化企業開始重視高硫石油焦的應用。但是高硫石油焦氣化也存在著一定的問題，其主要原因是石油焦的氣化反應性較差。大量的研究表明石油焦的氣化反應活性遠遠低于一般煤或煤焦，甚至低于石墨。對于石油焦自身而言，影響其氣化反應活性的主要因素包括碳的微晶結構、比表面積、氣化劑、氣化溫度等，影響結果如表4所示。針對石油焦氣化反應活性較差的問題，為了有效地提高石油焦的反應活性，許多專家學者開展了在石油焦中添加一定量的催化劑來提高其反應性的研究，并取得了一定的成果。目前催化劑的研究主要集中于堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽、過渡金屬鹽和可棄催化劑等對石油焦氣化反應性的影響，具體結果見表5。大量的研究表明：添加堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽、過渡金屬鹽和可棄催化劑均可以不同程度的提高石油焦的氣化反應活性。但是考慮到經濟和環境因素，采用堿金屬鹽、堿（土）金屬鹽或過渡金屬鹽等作為石油焦氣化的催化劑是難以實施的，且催化劑很難回收利用。而可棄催化劑的利用則存在著催化活性不高且不同催化劑的催化活性差異較大等問題。因此，石油焦的催化氣化還處在研究階段。鑒于石油焦的催化氣化難以實施，大量研究轉向了高硫石油焦與生物質或煤的共氣化。研究結果如表6所示。研究表明生物質對石油焦氣化反應性起到了很大的改善作用，但目前我國生物質氣化還處于研究之中，尚未形成規模效應。而我國又是一個以煤為主要能源的國家，發展煤氣化技術是煤炭綜合利用的必然選擇，因此，隨著我國高硫石油焦產量的逐年增多，通過在煤中摻配高硫石油焦氣化制取合成氣將是實現其清潔、高效利用的較佳方案之一。

在實驗室研究成果的基礎上，一些企業開展了石油焦氣化的工業試驗與應用。其中主要有以濕法進料的GE、多噴嘴對置式水煤漿氣化技術以及干煤粉進料的Shell氣化技術。1996年，Texaco公司在其ElDoradoKan煉油廠建立了一個氣化單元，用來氣化石油焦和其他煉油廢料。2003年美國Wabash電廠和Tampa電力公司利用聯合循環發電（IGCC）設施將煤炭氣化更換成為石油焦氣化。我國在2005年建立了以石油焦為原料生產合成氣的裝置，其中中國石化金陵分公司煤化工運行部水煤漿氣化裝置采用GE公司水煤漿氣化技術，以煤和石油焦為原料，用于制取氫氣，其中石油焦的摻配量達到30％～50％，但由于GE水煤漿氣化技術的溫度相對較低，加上石油焦的反應活性差導致運行結果并不理想［40］。中國石化安慶分公司（簡稱安慶石化）、中國石化湖北化肥分公司以及貴州甕福集團天?；び邢挢熑喂镜腟hell粉煤氣化裝置分別于2011—2013年期間進行了氣化原料煤摻燒高硫石油焦的工業試驗，并取得了良好的效果。實踐證明，對于Shell粉煤氣化技術而言，原料煤中摻燒一定比例的高硫石油焦是可行的，能夠有效改善入爐煤的質量，降低入爐煤灰分。與摻燒高硫焦前氣化相比，摻燒高硫石油焦后比氧耗、比煤耗均有所降低，有效合成氣產量有一定增加。但仍然存在一定問題，如氣化爐渣中碳含量增大、濾餅的產量增加等。

3高硫石油焦配煤氣化與干粉煤氣化制取合成

氣的模擬計算與技術經濟比較大量的研究與實踐證明，將高硫焦配煤用于氣化制取合成氣技術不僅是可行的，而且能夠帶來一定的經濟效益。為了更加直觀的分析比較高硫石油焦配煤氣化與干煤粉氣化的技術經濟性，利用Aspenplus軟件對高硫焦配煤氣化與干煤粉氣化方案進行模擬計算，并與安慶石化Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫焦氣化的實際運行結果作了比較。

3．1高硫石油焦配煤氣化與干粉煤氣化模擬計算以安慶石化Shell氣化裝置制取合成氣工藝為例，該單位采用的干煤粉氣化方案為：A（煤）:B（煤）＝1:1＋4％石灰石（即兩種煤按照質量比為1:1并添加4％的石灰石助熔劑），記為方案1；高硫石油焦配煤氣化方案為A（煤）:C（高硫石油焦）＝3:1＋6％石灰石，記為方案2。利用Aspenplus軟件對方案1和方案2分別進行模擬計算，并對比分析了高硫石油焦和煤價在一定范圍內波動時兩種方案的經濟性。樣品的基礎分析數據及氣化工藝條件分別如表7和表8所示。結合元素質量守恒和能量平衡兩個基本原理建立數學模型，兩種方案的氣化模擬結果如表9所示。由表9中氣化模擬結果可以看出，與方案1相比，方案2粗合成氣中CO、H2較高，比煤耗和比氧耗降低，有效氣流量增加了4．38％?？傮w來看，高硫石油焦配煤氣化方案要明顯優于干煤粉氣化方案。由于煤炭和高硫石油焦價格隨市場波動較大，而原料價格波動對生產的合成氣成本具有重要的影響，表10計算了煤炭和高硫石油焦價格變化對生產合成氣成本的影響。其中氧氣的成本按0．50元／m3進行計算。由表10的計算結果可以看出，當煤炭價格在600元／t、高硫石油焦價格不超過1000元／t時，當煤炭價格在700元／t、高硫石油焦價格低于1100元／t時，以及當煤炭價格大于或等于800元／t、高硫石油焦價格在700～1200元／t波動時，高硫石油焦配煤氣化方案的經濟性全都優于干煤粉氣化。且隨著高硫石油焦價格的降低，高硫石油焦配煤氣化方案的經濟性越明顯。

3.2Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫石油焦氣化運行結果分析氣化模擬計算結果表明高硫石油焦配煤氣化的技術經濟性明顯優于干煤粉氣化。表11為安慶石化Shell氣化裝置原料煤摻燒高硫石油焦工業試驗前后主要氣化指標對比。與摻燒高硫石油焦前相比，摻燒高硫石油焦后，每生產1000m3的有效氣體的氧耗和煤耗均有不同程度的降低，有效氣流量增加2.66%。由于模擬計算是偏向于理想情況，與工業試驗的運行結果略有出入，但總體趨勢一致。即Shell氣化裝置摻燒高硫石油焦不僅技術上可行，且具有良好的效益，為高硫石油焦在氣化領域大規模的應用提供了理論和實踐基礎。

4結論與建議

篇7

高效利用能源主要是針對傳統能源系統而言立足于新技術、新工藝，或者新理念構架的新型的能源利用技術，高效利用能源技術可大大提高了能源的綜合利用效率，有效減少污染的排放。高效利用能源技術主要是指的熱電聯產技術和燃料電池技術。

熱電聯產是既產電又產熱的先進能源利用形式，具有降低能源消耗、提高空氣質量、補充電源、節約城市用地、提高供熱質量、便于綜合利用、改善城市形象、減少安全事故等許多優點，所以世界各國都在大力發展。世界熱電聯產發展呈現許多趨勢，其中，丹麥在熱電聯產綜合利用效率方面超過70％以上。

工業化國家在發展熱電聯產的同時，由于燃料結構向氣體化和非化石礦物化轉化，熱電聯產的規模也越來越小型化，多功能化。這種小型、微型的熱電聯產被國際上稱之為――分布式能源。

分布式能源技術對能源的利用方式與傳統的能源利用存在很大的區別，它不再追求規模效益，而是更加注重資源的合理配置，追求能源利用效率最大化和效能的最優化，充分利用各種資源，就近供電供熱，將中間輸送損耗降至最低。由于小型化和微型化，使能源需求者可以根據自己對于多種能源的不同需求，設置自己的能源系統，調動了終端能源用戶參與提高能源利用效率的努力。分布式能源可以和終端能源用戶的能源需求系統進行協同優化，通過信息技術將供需系統有效銜接，進行多元化的優化整合，在燃氣管網、低壓電網、熱力管網和冷源管網上，以及信息互聯網絡上實現聯機協作，互相支持、互相平衡，構成一個多元化的能源網絡，使能源供應與能源的實際需求更加匹配。對于傳統能源形式，分布式能源毫無疑問是一種新型的能源生產利用形式，是信息時代能源技術的核心。它不僅是一些傳統能源技術的集合，也是全新的能源綜合利用系統。

目前，高效利用能源技術發展的一個重點是“燃料電池”技術。燃料電池的能源利用效率更高，污染更小，理論上燃料電池使用的是氫能，屬于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氫根本不存在，制氫需要其他外部能量實現。我國制氫的技術方向是如何利用天然氣、煤氣化、甲醇、乙醇等能源，特別有前途的是利用廢棄在地下煤炭資源進行地下可控氣化再制氫技術。燃料電池不僅可以解決人類發展的電力難題，同時也可以解決對于石油的替代難題。雖然，就燃料電池技術本身應該屬于新能源，但是大多數燃料電池將不會依賴于可再生能源。

熱電聯產和燃料電泄技術等能源高效利用技術都是立足于新技術、新工藝，或者新理念構架的新型的能源利用技術，雖然不是可再生能源，但針對傳統的大規模分離生產的能源系統而言，大大提高了能源的綜合利用效率，有效減少了污染的排放。據專家測算，能源利用效率提高1個百分點，可節省能源費用130多億元。促進能源的合理和高效利用，對我國經濟可持續發展具有深遠的戰略意義。

三低缸三排汽凝汽式汽輪機組熱電聯產裝置

項目簡介：一種三低缸三排汽凝汽式汽輪機組熱電聯產裝置，包括高壓缸、與中壓缸聯體低壓缸、對稱分流式低壓缸、低壓導汽管、程控裝置；在低壓導汽管上并聯接出抽汽供熱支管，在該抽汽供熱支管上設置流量調節裝置，該支管的另一端與熱網相連接；在連通中壓缸與對稱分流式低壓缸的低壓導汽管上設置流量調節裝置；中壓缸出口壓力傳感器其輸出接至程控裝置；安裝有流量分配軟件的程控裝置其輸出接至主蒸汽輸入管路流量調節裝置、抽汽供熱支管流量調節裝置和對稱分流式低壓缸供汽管道流量調節裝置。

意義：本實用新型在不需要供熱時仍保持原有之發電功率、熱耗率等技術經濟指標；而在需要供熱時能立即轉入熱電聯產方式運行，供熱能力相當于一臺135MW超高壓熱電聯產機組或260t/h規模的鍋爐房。

生物質等離子體氣化

項目簡介：該項目研究中提出充分利用熱等離子體提供的高溫、高能量的反應環境，結合生物質自身特點，使氣化過程無焦油形成，同時獲得高品位的化學合成氣。生物質等離子體氣化工藝中，通過調整等離子體氣氛以獲得不同的目的產物。

意義：生物質與廢輪胎、廢塑料等共熱解氣化除得到合適比率的化學合成氣外，還可獲得碳黑為主的副產物，消除了環境污染，提高了資源利用率，也為固體廢棄物的高效潔凈處理提供了新的途徑，具有較好的經濟效益和社會效益。

應用熱力學定律分析技術降低制藥生產能耗

項目簡介：不斷應用熱力學定律分析制藥生產過程中耗能狀況，深入開展了許多技術節能工作。以技術創新為切入點，以新思維優先考慮重點用能單位及設備的技術改造。主要手段如下：按質用能，節約蒸汽20%；一次將能源用好，盡量減少回收；減少重復加熱、重復冷卻過程；依靠儀器儀表測試并應用熱力學的計算分析對產品用能進行系統分析，繼續深入發現節能潛力；梯級利用能源，實現能源的綜合利用。如：多效蒸發器，多效蒸餾水機運用等；不斷開發和利用節能新技術，如：采用鍋爐分層燃燒技術，膜分離設備，氣升式發酵罐、短程（分子）蒸餾器等。

意義：該項目將熱力學與制藥工藝相結合，通過熱平衡和分析，實施按質用能和遞階使用，取得了較大的節能、環保和經濟效益。

超低焦油秸稈高效制氣技術

項目簡介：該技術是以秸稈為主要原料，采用先進的低倍率低速循環流化床氣化技術和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級進料、組合進氣方式，在氣化介質和特殊催化劑（鈣鎂復合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內進行催化氣化反應制取超低焦油燃氣，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質等特點。意義：該項目在國內處于領先水平，提高了傳統氣化爐產氣效率和燃氣品質，大大降低了燃氣中焦油含量，減少了廢水的排放和焦油對環境的污染，充分利用農村農林廢棄物，避免了其露天放置對環境的污染。

錐形流化床生物質氣化技術

項目簡介：該項目針對目前國內生物質氣化發電、供熱、供氣存在的原料適應范圍窄、燃氣焦油含量高、自動化程度低、適用松散型物料的氣化發電設備和系統等問題，開發錐形流化床生物質氣化發電供熱、供氣機技術產業化為目標，研制生物質氣化裝置與氣體發電機組成的系列生物質氣化發電系統。

意義：降低燃氣中的焦油含量；生物質氣化系統的操作彈性試驗；提高生物質氣燃氣熱值。

燃氫蒸汽鍋爐科研開發

項目簡介：本實用新型設計了一種燃氫蒸汽鍋爐，包括殼體、設有耐火襯里的燃燒室、對流室、花隔板、換熱火管、水分布器、下降水管和氫氣燃燒構件。殼體為豎式的塔體，對流室設置在塔體上部，燃燒室設置在塔體下部，花隔板設置在對流室的頂端和底端，換熱水管設置在燃燒室中，換熱火管設置在對流室中，氫氣燃燒構件設置在殼體底部的燃燒室中，氫氣燃燒構件包括擴散式外混燒嘴，本實用新型的燃氫蒸汽鍋爐，采用豎式，爐膛內無死角，對流部分采用單程換熱，煙氣流動通暢，流動阻力小，可避免未燃燒的氫氣積聚，產生爆炸。

意義：采用擴散式外混燒嘴，可有效防止回火，并在對流室上部和燃燒室下部設有防爆門，防爆面積大，安全可靠。

熱電聯產系統

項目簡介：本項目熱電聯產系統包括將由引擎回收的廢熱供應至壓縮機的吸入單元側的廢熱供應熱交換器。因而，本項目具有能夠最大化廢熱的利用率的優點。此外，所述熱電聯產系統使用壓縮比為1.5~2.5的低壓縮變頻式壓縮機，其壓縮比低于現有技術。

意義：本項目能夠更大程度地利用由廢熱供應熱交換器供應的廢熱，從而其具有能夠最大化熱電聯產系統的效率的優點。由于壓縮機的吸入單元與排出單元之間的壓差變小，因此本項目還具有能夠防止損壞壓縮機以及能夠節約能耗的優點。

生物質高效轉化與利用

項目簡介：該項目從分子結構和聚集態結構不同層次出發，通過多學科交叉和多種高新技術集成，創立經濟合理的生物質燃料氫氣和柴油的新工藝流程，為生物質資源高效利用探索出切實可行的新途徑。通過應用化學工程與生物工程技術相結合，建立“生物質能源（氫氣）”新途徑；篩選和優化到高效產氫氣菌；提出了生物質制備柴油三個關鍵技術問題。

意義：強化基礎研究與工程研究的密切配合，大幅度降低綜合生產成本；開發出生物質高效制備氫氣的新途徑，降低生產成本；高效綜合利用發酵剩余物質，使之資源化。開展本項目研究的現實意義和長遠意義均十分重大。

SLQ-300型空氣鼓風常壓流化床生物質氣化成套設備

項目簡介：技術原理為：鼓入氣化器的適量空氣經布風系統均勻分布后，將床料流化，合適粒度的生物質原料送入氣化器并與高溫慶料迅速混合，在布風器以上的一定空間內激烈翻滾，在常壓條件下迅速完成干燥、熱解、燃燒及氣化反應過程，從而生產出低熱值燃氣。排出氣化器的熱燃氣再依次通過由干式旋負除塵器、沖擊式水除塵器、旋風水膜凈化器、多級水噴淋凈化器、焦油分離器和過濾器等組成的凈化系統，被冷卻凈化為符合使用要求的干凈冷燃氣以供不同用戶使用。

意義：該項目研制開發的新型生物質氣化系統，即空氣鼓風常壓流化床生物質氣化系統，可生產低熱值生物質燃氣，用于鄉鎮居民炊事與生活、工副業生產及發電。

超低焦油秸稈高效制氣技術

項目簡介：該技術是以秸稈為主要原料，采用先進的低倍率低速循環流化床氣化技術和雙層催化裂化爐，通過特定的流場組織和多級進料、組合進氣方式，在氣化介質和特殊催化劑（鈣鎂復合催化劑）作用下，在特殊的工藝流程內進行催化氣化反應制取超低焦油燃氣，其凈化過程具有用水量極少，并從生活垃圾中獲得的高活性焦炭基材料作為過濾干燥介質等特點。該技術在國內處于領先水平，提高了傳統氣化爐產氣效率和燃氣品質，大大降低了燃氣中焦油含量，減少了廢水的排放和焦油對環境的污染。

意義：充分利用農村農林廢棄物，避免了其露天放置對環境的污染，解決了部分勞動力就業。

分布式高純度氫氣生產裝置

項目簡介：適應氫經濟及燃料電池行業的迅猛發展，研發生產分布式高純度氫氣生產裝置。反應器采用流化床天然氣水蒸氣重整反應器，氫氣提純采用鈀膜。該裝置與氫氣壓縮機相配套，形成現場生產式汽車加氫站的主要設備；與PEM燃料電池相配套，形成分布式天然氣發電裝置作為可靠的備用電源。

意義：該項目還可在食用油加工，電子，金屬煉制，浮法玻璃生產，金屬的一次，二次加工中廣泛應用。

分布式可編程能源系統及其利用方法

項目簡介：一種分布式可編程能源系統及其利用方法，它包含分布在n個電能源使用地的能源發生地、分布在各能源發生地的能源轉化及貯存裝置和可編程逆變器組成的用戶終端設備、連接 m個用戶終端設備的局域電力網、對用戶終端設備進行組態、編程控制和管理的L個編程控制中心、連接用戶終端設備和編程控制中心的遠程數據傳輸網絡。該系統可以綜合利用各種能源，通過可遠程下載控制程序的用戶終端設備將分布式的能源就地轉化成各種電源。不需要投資巨大、損耗巨大的遠程輸配電系統，需要傳輸的只是數據。

意義：本項目將大大提高可利用能源的利用率，并大大降低能源使用成本，促進用電設備的標準化，使電力的轉化和控制更精確、更專業化，亦解決了電能即用即發的問題。

高效節能回風式取暖爐

項目簡介：高效節能回風式取暖爐以煤炭為燃料，比普通回風式取暖爐熱效率高，熱利用效率提高近一倍。具有購置費低，安裝簡單，使用方便，經濟實用，取暖時可以同時燒開水，煮飯，炒菜，“吃火鍋”等，我國南方的貴州、四川、重慶、云南、湖南、湖北、廣西等省市無集中供暖的城鄉家庭，及城鎮小餐飲店、小酒樓、小商鋪等可作室內取暖及餐飲爐具。 高效節能回風式取暖爐主要由金屬外套、內套、吸熱翅片及內筒等部件構成的高效節能換熱體爐身，爐膽、及爐面板、灰箱、煙道等組成。生爐后,由爐膽內煤炭燃燒產出的熱能除小量經爐面板、煙道向外輻射外，大量的熱能經高效換熱體內筒、吸熱翅片、內套壁吸收和傳導后，經外壁迅速向外輻射，以達到加熱周圍空氣，滿足室溫需求。

意義：由于爐膽和爐身的蓄能保溫作用，熱能在爐體內的存留時間相對延長，煤炭在爐內燃燒更充分，促進爐膛內溫度進一步升高，爐口火力加強，出煙口不再有黑煙排出，下落灰渣也明顯減少，灰渣內碳含量明顯少，降低了有害氣體和煙塵向大氣中的排放量。煤炭在爐膛內燃燒時間延長，充分，爐膛內溫度高。

再生氫氧燃料電池研制

項目簡介：該項目進行了RFC催化劑制備技術研究，對催化劑的活性、催化劑的組成及粒徑分布進行了分析，建立了催化劑的制備方法；研究了質子交換膜燃料電池（PEMFC）和固體電解質（SPE）水電解的膜電極三合一組件的制備方法及制作過程，建立了膜電極的制備工藝，分析了電極結構、組分、含量及制作工藝對PEMFC和SPE水電解性能的影響；進行了可逆式質子交換膜燃料電池雙效膜電極結構的探索研究；成功設計了綜合式百瓦級RFC電池組及運行系統。

意義：該系統為我國第一臺再生燃料電池系統，為千瓦級的再行燃料電池系統打下基礎。

直接醇類燃料電池研究

項目簡介：本項目研究與開發直接甲醇燃料電池(DMFC)所用的電催化劑、廉價的聚合物電解質膜等關鍵材料和多孔電極、膜電極集合體(MEA)、電池、電池組的制備集成等核心技術。在鉑系電催化劑基礎上深入研究材料的結構與性能關系，提高電催化劑的催化活性、減少電極中貴金屬的含量，增強催化劑抗CO毒化能力，降低燃料甲醇從陽極向陰極的滲透率，改善電子、質子電導率，增強催化層與電解質膜的結合力，提高電池性能、穩定性和使用壽命。

意義：直接甲醇燃料電池(DMFC)是直接將燃料(甲醇)和氧化劑(氧氣或空氣)的化學能轉化為電能的一種電化學反應裝置。在國防通訊、家用電器、傳感器件諸多領域具有廣闊的應用前景，現已成為國際上燃料電池的研究熱點之一。

質子交換膜燃料電池

項目簡介：燃料電池是一種效率高、節能、環境友好的綠色動力源，被譽為21世紀上葉的全球經濟原動力，中科院大連化學物理研究所研制、開發的5kW～10kW質子交換膜燃料電池組，其結構、部件和放大工藝已形成了具有自主和成套的知識產權，申請了25件國家發明專利，并擁有多項專有技術。該質子交換膜燃料電池組，具有體積小、功率大、運行穩定時間長等特點，單節電池連續穩定運行已達到1000小時以上，性能指標已達到國外同類產品水平，該電池組件無污染，無噪聲，是國際上最理想的環保衛士之一。廣闊應用于固定電站、電動車、軍用特種電源、可移動電源等方面，尤其是電動車的最佳驅動電源。它已成功地用于載人的公共汽車和奔馳轎車上。

意義：所研制開發成功的薄金屬雙極板額定功率為5kW～10kW電池組屬世界首創，電池組性能已達到國際先進水平，部分技術已達到國際領先水平。

燃料電池混合動力系統試驗臺

項目簡介：本項目主要研究燃料電池汽車動力系統的研發方法，從而建成一個試驗研究平臺，該試驗臺能進行燃料電池混合動力系統及其零部件性能測試，能評價動力系統對整車運行環境和道路阻力的適應性。創新點包括用動態測功機為燃料電池混合動力系統提供整車道路阻力特性相似的負載，構建與整車基本相同的電磁環境，分層同步測試從零部件到動力系統以及整車的性能，測試參數準確齊全，實現了在強電和強電磁環境中安全使用大量高壓氫氣，研發出燃料電池模擬裝置，節省了研發成本。

意義：研究推出了我國第一臺燃料電池城市客車用燃料電池混合動力系統，在燃料電池混合動力系統測試方法、電磁兼容性、強電磁干擾環境中的動力系統數據采集和控制等前沿領域的創新和經驗對學科發展起到了促進作用。

直接醇類燃料電池研究

項目簡介：直接甲醇燃料電池(DMFC)是直接將燃料(甲醇)和氧化劑(氧氣或空氣)的化學能轉化為電能的一種電化學反應裝置。在國防通訊、家用電器、傳感器件諸多領域具有廣闊的應用前景，現已成為國際上燃料電池的研究熱點之一。本項目研究與開發直接甲醇燃料電池(DMFC)所用的電催化劑、廉價的聚合物電解質膜等關鍵材料和多孔電極、膜電極集合體(MEA)、電池、電池組的制備集成等核心技術。

意義：在鉑系電催化劑基礎上深入研究材料的結構與性能關系，提高電催化劑的催化活性、減少電極中貴金屬的含量，增強催化劑抗CO毒化能力，降低燃料甲醇從陽極向陰極的滲透率，改善電子、質子電導率，增強催化層與電解質膜的結合力，提高電池性能、穩定性和使用壽命。

直接醇類燃料電池微電源系統

項目簡介：“直接醇類燃料電池微電源系統研究”通過中科院高技術研究與發展局組織的驗收。專家組一致認為：該項目在電催化劑、阻醇電解質膜等關鍵材料制備、新型多層復合電極和有序化膜電極（MEA）等核心技術、筆記本電腦用直接醇類燃料電池（DAFC）微電源系統集成三方面取得了重要進展，電池性能達到國內領先、國際先進水平。

意義：申請了8項我國和5項國外發明專利，取得了具有創新性和自主知識產權的成果，達到并部分超過合同規定的技術指標。

大型生物質氣化發電系統

項目簡介：開發了適合于我國國情的生物質中小型氣化發電系統,采用循環流化床氣化爐和多級氣體凈化裝置,配置多臺200-400KW的單氣體燃料內燃發電機組,用谷殼,木屑,稻草等多種生物質作原料,可以在不同的負荷下運行。氣化發電系統燃氣值在5.02～6.27MJ/m 之間,系統發電效率達16%～25%,發電參數正常穩定。由于系統簡單,單位投資約3500～5000元/KW,運行成本約0.25元/KW.h,經濟性好；采用多種廢水處理方法,廢水可以循環使用,不造成二次污染,能滿足工廠企業用電要求或上網,取得顯著的經濟效益和社會效益。該生物質氣化發電技術應用范圍廣,靈活性好,根據用戶不同需要,發電規?？蛇x擇在200-5000KW之間。用于處理,碾米廠的谷殼,家具廠,人造板廠垢木屑,邊角料,樹皮,為工廠提供電力,也適用于處理林場及農場的枝椏材,農村秸桿,棉花桿,稻草,稻殼等,為缺電農村地區和企業供電。

意義：由于該項目屬于環保技術,對消除污染,減少C02的排放有重要的意義,有條件銷售國家政府的相關優惠政策,有很好的市場前景和巨大的推廣潛力。

氫能材料及其應用研究

項目簡介：在非晶合金的制備方面，研究了制備工藝參數對合金的形成、組織結構等方面的影響規律，首次觀察到了機械研磨過程中MgZNi相的fcC轉變，計算了二元及三元鎂基非晶合金的形成范圍；開發具有自主知識產權和優良性能價格比的系列合金，開發的AB2型貯氫合金其電化學容量達350mAh/g,AB5型合金其容量為310mAh/g；進行了表面微型包覆處理提高合金電極循環壽命、改善材料活化性能的研究工作。

意義：本項目研究的技術內容適用于民用二次電池、船用二次電池以及為燃料電池提供氫源的貯氫罐等方面的研究開發。

百瓦級質子交換膜燃料電池堆的研制

項目簡介：采用陰極面貫通式結構雙極板，以常壓空氣作為氧化劑，依靠風機為電池提供氧源，同時利用空氣的流動排走了電池所產生的廢熱和陰極所生成的水。對陽極進行了自增濕處理，以自增濕膜電極取代外增濕系統，以減小除去增濕系統給電堆帶來的不足。氫氣的流道采用密閉系統，并通過控制系統控制電磁閥定時排放廢氣，氫氣的利用率得到極大的提高。采用電流和電壓傳感器來檢測電池堆運行時的電流、電壓以及各單電池的電壓，采用溫度傳感器檢測電堆的溫度，通過這些來監控并確保電堆的正常穩定運行。

意義：所研制開發的百瓦級氫空PEMFC除可用做電動自行車、電動輪椅車或電動滑板車的動力源之外，電池堆的輸出功率適當放大即可用作電動摩托車、電動割草機等的動力電源和家庭小型發電站等分散能源系統，而電池堆的輸出功率適當縮小則可作為手提電腦、攝放相機、電動工具等的動力電源。

便攜式質子交換膜燃料電池

項目簡介：質子交換膜燃料電池（PEMFC）采用固體聚合物(質子交換膜)為電解質，通過電化學反應把儲存在氫氣和氧氣（空氣）內的化學能直接轉化為電能，并產生水和熱。具有發電效率高、能量密度和功率密度大，噪音低，不產生環境污染物等優點。項目研制的便攜式質子交換膜燃料電池可以廣泛應用于電動自行車，殘疾人電動助力車，電動摩托車，備用電源，移動通訊電源，以及軍隊的單兵電源，通訊報務電源和車載電源等。

意義：代替目前蓄電池和汽油發電機，提高工作時間，增大隱蔽性等。

發酵沼氣燃料電池廢水深度處理研究

項目簡介：該研究采用臭氧氧化法和生物活性炭法處理發酵沼氣燃料電池廢水。臭氧對脫色、殺菌、去除難降解有機物、氨氮都有顯著效果；生物活性炭法對難降解有機物和氨氮有良好的去除作用，可獲得高質量的出水。我們通過對臭氧氧化法和生物活性炭法處理性能、投資成本及運行費用的實驗論證和分析類比，確定了一種適合發酵沼氣燃料電池廢水的最佳處理方法。研究成果可以徹底實現豬場廢物的資源化、無害化和減量化。

意義：該成果不僅在畜牧行業將得以成功的應用，且能推廣到食品、紡織等行業的高濃度有機廢水的處理，具有廣泛的應用價值。

百瓦級質子交換膜燃料電池堆的研制

項目簡介：采用陰極面貫通式結構雙極板，以常壓空氣作為氧化劑，依靠風機為電池提供氧源，同時利用空氣的流動排走了電池所產生的廢熱和陰極所生成的水。對陽極進行了自增濕處理，以自增濕膜電極取代外增濕系統，以減小除去增濕系統給電堆帶來的不足。氫氣的流道采用密閉系統，并通過控制系統控制電磁閥定時排放廢氣，氫氣的利用率得到極大的提高。采用電流和電壓傳感器來檢測電池堆運行時的電流、電壓以及各單電池的電壓，采用溫度傳感器檢測電堆的溫度，通過這些來監控并確保電堆的正常穩定運行。

意義：所研制開發的百瓦級氫空PEMFC除可用做電動自行車、電動輪椅車或電動滑板車的動力源之外，電池堆的輸出功率適當放大即可用作電動摩托車、電動割草機等的動力電源和家庭小型發電站等分散能源系統，而電池堆的輸出功率適當縮小則可作為手提電腦、攝放相機、電動工具等的動力電源。

固體氧化物燃料電池關鍵材料

項目簡介：固體氧化物燃料電池（SOFC）是一種高效潔凈的發電技術，它的應用屬于能源科技領域。SOFC以材料科學技術為基礎，其關鍵技術屬于材料科學技術領域。其中，氧化鋯固體電解質材料、Fe-Cr合金連接體材料和玻璃陶瓷封接材料及其相對應的材料制備技術是核心。

意義：以這些材料為基礎制備的SOFC具有高功率和高能源轉換效率(熱電聯供效率為60－80%)，環境友好（極少排放溫室氣體）等特性。

直接甲烷中溫固體氧化物燃料電池陽極材料和電池組的研制

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關鍵詞 秸稈；能源；再利用

中圖分類號 TQ352 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0188-01

能源發展是國家國民經濟的基礎，面對日益緊缺的石油、煤炭等能源，尋找綠色、環保、可再生的能源已經成為各國普遍關注的課題。秸稈是一種具有多種用途的可再生的生物質資源。研究發現，農作物光合作用的產物一半以上都存儲于秸稈之中，每兩噸廢棄秸稈產生的熱值相當于一噸標準煤產生的熱值，并且其再利用的過程中能夠達到二氧化碳的零排放。生物質秸稈作為一種環?？稍偕木G色能源，已經成為當今世界上僅次于石油、煤炭、天然氣的第四大能源。因此，廢棄秸稈轉化為生物質能源的市場前景十分廣闊，對其再利用的研究勢必為能源利用行業帶來重大變革。

在我國，秸稈資源十分豐富，進行廢棄秸稈轉化為生物質能源再利用的研究，一方面可以減少人們燃燒秸稈所造成的環境污染，保護環境，使秸稈能夠得到很好的利用，提高資源利用效率；另一方面，不僅能夠變廢為寶，提高秸稈的經濟效益，同時還可以緩解我國能源緊張的問題，從而促進我國社會經濟的發展。

1 廢棄秸稈再利用的發展現狀

當前，我國的秸稈資源很豐富，但是由于技術和經濟等因素的影響，秸稈再利用的效率并不是很高。在農村，人們一般將部分秸稈用于墊圈、喂養牲畜以及堆漚肥，其它大部分秸稈都作燃料燒掉。隨著科學技術的不斷發展以及省柴節煤技術的推廣，再加上燃煤和液化氣的廣泛普及，用作燃料的秸稈也大大減少。據統計，我國農作物秸稈年產量有七億噸左右，用作炊事燃料、造紙原料、飼料肥料、秸稈還田以及其它用途的不足10%，大量富余的秸稈資源中，可作為生物質能源原料的秸稈大約有四億噸，這就為我國的廢棄秸稈轉化為生物質能源再利用提供了基本原料保證。所以說，我國農業秸稈轉化為生物質能源具有巨大的發展前景。

從二十世紀八十年代開始，我國秸稈轉化為生物質能源再利用技術發展迅速，秸稈生物質能源發電的從無到有，燃料乙醇產量迅速增長，沼氣建設的加快以及生物柴油困境的突破，都為廢棄秸稈再利用指明了發展方向。

2 秸稈能源再利用存在的問題

當前，我國的秸稈轉化為生物質能源再利用過程中存在著許多問題。根據對秸稈資源再利用現狀的研究發現，影響秸稈資源再利用的主要因素來自技術和經濟兩個方面，秸稈資源再利用的效率不高，經濟效益低下已經成為秸稈轉化為生物質能源再利用的阻礙。

一方面是秸稈轉化為生物質能源再利用的技術存在不足。由于秸稈堆積密度和能量密度比較低，使得運輸以及儲存的費用比較高，成為了大型電廠等工業企業對秸稈能源有效利用的阻礙。此外，由于秸稈的纖維素含量比較高，不易粉碎，容易使加料設備造成阻塞，也增加了秸稈資源再利用的難度。另一方面是來自經濟因素方面的影響。我國的秸稈資源分布比較分散，難以進行集中處理，而分散處理效率較低且成本較高，這是當前秸稈資源難以實現大規模推廣使用的主要問題。同時由于秸稈轉化為生物質能源的技術復雜且發展程度比較低，使得秸稈再利用的成本比較高。例如秸稈資源轉化制成的汽油、柴油等生物油，雖然它具有可再生、低污染等諸多優點，但是其成本比礦物油要高許多，并且還需要專用的燃料設備進行處理。這些技術和經濟因素的制約都阻礙了秸稈資源的再利用 。

3 未來廢棄秸稈轉化為生物質能源再利用的發展方向或途徑

用廢棄秸稈轉化為生物質能源具有十分廣闊的發展前景。根據對其再利用 問題及現狀的研究，未來廢棄秸稈轉為生物質能源再利用的發展方向或途徑主要有以下三個方面：

3.1 秸稈轉化為生物質能源——燃氣

廢棄秸稈轉化為生物質能源再利用中的一個重要方向就是將秸稈轉化為燃氣進行的再利用。秸稈燃氣就是指通過密閉缺氧，利用沼氣技術以及熱解氣化技術將廢棄秸稈轉化成的一種可燃氣體，這種氣體是一種綠色環保的清潔能源。在這個轉化過程中用到的沼氣技術和熱解氣化技術對秸稈資源轉化再利用具有十分重要的意義。其中沼氣技術可以分為干法和濕法兩種發酵工藝，它能夠將秸稈轉化為沼氣能源，從而減少煤炭的使用。同時秸稈產生沼氣的殘渣可以當成有機肥進行使用，減少化學肥料的使用，有效的保護環境。而熱解氣化技術就是所謂的秸稈氣化技術。它的主要原理就是秸稈在氣化反應器中，通過氧氣不足條件下發生的部分燃燒為氣化吸熱提供能量，產生熱解氣化反應，以此來促進可燃氣體的轉化形成。我們要對其不斷進行優化，以此來降低秸稈燃氣的造價，使秸稈燃氣得以推廣。這兩種技術對秸稈燃氣的發展具有十分重要的意義。

3.2 秸稈能源再利用——發電

利用廢棄秸稈進行發電，就是一種將農作物秸稈資源作為主要燃料進行發電的方式，它包括秸稈燃燒發電和秸稈氣化發電兩個方面。

秸稈燃燒發電就是指在不產生二次污染的前提下，通過秸稈處理系統對其進行集中焚燒處理，利用秸稈燃燒產生的熱能進行發電的一種形式。秸稈燃燒發電能夠有效的對我國煤炭燃燒發電的結構進行調整，從而緩解我國煤炭資源緊缺的局面，減少煤炭燃燒發電造成的環境污染。同時通過對秸稈的回收發電，可以提高農民的收入，使秸稈變廢為寶。而秸稈氣化發電就是將其轉化為高品位的燃料氣，通過這些燃料氣推動燃氣輪機或者內燃機進行發電。在進行秸稈氣化發電的過程中，要注意氣體的凈化。秸稈在氣化爐中轉化的氣體燃料存在一定雜質，將這些雜質去除可以有效保證燃氣發電設備的正常運行。秸稈氣化發電不僅可以有效解決秸稈燃燒效率低以及分布比較分散的問題，同時可以降低環境污染，使燃氣發電設備結構緊湊的優點得以充分發揮。

3.3 廢棄秸稈轉化制造汽油、柴油

石油資源的日益緊缺導致國際原油價格不斷上升，人們迫切尋找可進行替代的能源。因此，廢棄秸稈轉化的生物質汽油和柴油受到了人們越來越多的研究與關注。在催化劑的作用下，利用秸稈碳水化合物以及木質素原有化學結構的特點，通過對反應條件的調控，可以使其形成高活性的自由基，從而使高分子得以重新組合，實現汽油以及柴油餾分的制備。這種技術使得秸稈轉化為生物質汽油、柴油得以實現，為石油和化工行業的發展注入了新的動力。所以廢棄秸稈轉化為生物質汽油、柴油對我國社會經濟的發展具有十分重要的意義，能夠實現我國可持續發展的戰略思想。

總而言之，我國必須要加強對秸稈高效利用技術，包括直接燃燒技術與設備的研究，進行集約化綜合新技術的開發，以此來降低秸稈資源再利用的技術難度和成本，提高其利用的效率和經濟效益，實現秸稈資源再利用的可持續發展。用廢棄秸稈轉化的生物質能源是一種可再生的清潔環保能源，通過對秸稈能源化再利用的研究，可以有效的對我國的能源結構進行調整，從而減輕我國能源緊缺的壓力，降低二氧化碳等溫室氣體的排放，提高環境質量，使秸稈資源再利用能夠為我國的國民經濟發展做出突出貢獻。

參考文獻

[1]婁蕓.秸稈生物質能源的應用現狀與前景[J].化學與生物工程，2010.

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關鍵詞：煤礦開采；綠色開采技術

一、煤與瓦斯協調開采技術

1. 我國煤層氣開發利用現狀

低透氣性瓦斯是吸附在煤炭上難于采集、資源密集度低的伴生資源。利用必然要進行的井下工程先采瓦斯而后采煤以及利用巖層受采動形成的裂隙場采集釋放的瓦斯是最經濟而有效的辦法。對瓦斯的認識過程如下：

瓦斯是災害――煤礦重大災難源是瓦斯，因此對瓦斯的定義是：礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。

瓦斯是能源――1m3瓦斯的發熱量為35.6MJ，相當于1.2Kg標煤，可發電3-3.5Kwh.在陸上煙煤和無煙煤田中，埋深在300-2000米范圍內的資源有31.46萬億m3，相當于天然氣儲量。

低透氣性瓦斯是吸附在煤炭上難于采集、資源密集度低的伴生能源---瓦斯不同于天然氣，大部分吸附于煤炭（80-90%），游離瓦斯僅占5-12%.大部分煤層透氣性低（0.005-0.1m2/mpa2.d）很難抽離。以瓦斯含量20m3/t煤計，相當于1000Kg中含有24Kg標煤，全部發電價值僅為30-50元的伴生物，比噸煤的價值低幾十倍。

我國是世界上煤層瓦斯資源儲量巨大的國家之一。據2006年國土資源部油氣中心對全國煤層氣資源評價結果，我國煤層氣資源量居世界第三位，與我國陸上天然氣資源量相當，資源量36.81萬億m3，可采資源量10.86萬億m3。

2. 我國煤層氣賦存的特征

我國煤層滲透率較低，平均在0.002～16.17毫達西。撫順煤田的滲透率相對較高，但也只有0.5-3.8md，水城、豐城、鶴崗、開灤、柳林等礦區高滲透煤層滲透率只有0.1-1.8md，其它地區絕大多數實測的滲透率值都在0.001md以下，比美國的San Juan盆地和Black Warrior盆地低3-4個數量級。

我國煤層瓦斯壓力梯度大小變化幅度很大，最低值為1.2kPa/m（撫順），最大值為13.4kPa/m（天府），但大部分屬于低壓瓦斯。煤層瓦斯壓力低影響煤層氣產率，不利于瓦斯抽采。

煤對瓦斯的吸附能力受多種因素的影響，主要影響因素有壓力、溫度、礦物質含量、水分含量、煤階、巖性、氣體組分等。

3、煤與瓦斯協調開采技術

瓦斯抽采分為地面鉆井抽采和井下抽采兩大類，如圖1-3-1、1-3-2所示。按煤層氣開采方法、卸壓瓦斯的來源及卸壓瓦斯抽采方法的不同，構建了“煤與煤層氣共采”技術體系圖。

我國煤礦井下的瓦斯抽采始于20世紀50年代，其中撫順、陽泉是抽采量最大的礦區。2005年瓦斯抽采量23億m3，2007年44億m3。2008年瓦斯抽采量55億m3，淮南、陽泉、水城、松藻、寧煤等10個重點煤礦企業瓦斯抽采量均超過1億m3。2009年，全國煤礦瓦斯抽采量達到61.7億m3、利用量達到17.7億m3。中國計劃到2020年把地面煤層氣產能提升至500億m3。

1）井下瓦斯抽采技術

由于我國煤層氣低滲透率的特點，利用煤層開采引起巖層的移動破壞增大煤層滲透性，在采煤的同時高效抽采卸壓瓦斯，是我國煤層氣開采的主要途徑。

a）鉆機目前，常用的鉆機有：煤炭科學研究總院西安分院生產的MK系列鉆機，孔深75-600m，孔徑75-200mm；煤炭科學研究總院重慶設計院生產的ZYG―150型鉆機，孔深150m，孔徑65-115mm。

b）瓦斯抽采方法的選擇原則

c）開采層瓦斯抽采技術

d）鄰近層瓦斯抽采技術

e）采空區瓦斯抽采技術

f）鉆場及鉆孔布置技術

2）地面鉆井瓦斯抽采技術

煤層氣地面開采技術主要包括鉆井、完井、采氣和地面集氣處理生產系統。有兩種開采情況，一是在沒有采煤作業的煤田內開采煤層氣；二是在生產礦區內開采煤層氣。圖1-3-3為晉城寺河礦井地面瓦斯抽采系統。

3）瓦斯綜合利用

a）、民用燃氣b）、燃氣鍋爐c）、瓦斯發電d）、生產化工產品

二、井下矸石充填技術

1、潔凈開采技術簡介

潔凈開采技術是指在提高煤炭質量的同時，盡量從源頭上避免污染物的產生或最大程度控制污染物的生成量及污染程度，使煤炭開采對環境的污染和破壞降低到最低限度的開采技術。

在煤炭生產中，需要將大量煤矸石排放到地面，占用了大量的土地；同時在提升過程中消耗了大量的人力、物力。隨著煤炭生產的發展，矸石山越堆越大，占地面積越來越大，既造成了環境污染，又給煤炭企業增加了經濟負擔。煤矸石是我國工業固體廢料中產生量、累計積存量和占地面積最大的固體廢棄物。

為了杜絕或減少煤矸石造成的環境污染，可采取以下兩種控制煤矸石生成量的開采技術：一是采用減矸開采技術，包括開拓部署、巷道布置和采掘工藝等技術措施；二是采用矸石充填開采技術，包括將掘進出矸充填在井下廢棄的巷道或硐室內，或將掘進出矸直接用于采空區充填。

2、矸石充填開采的分類及特點

1）矸石充填的種類與方法

（a）矸石充填的種類

按矸石充填的位置不同分為：①巷道充填；②工作面充填

按充填量和充填范圍占采出煤層的比例不同分為：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區，而局部充填的位置可以是采空區、離層區或冒落區。當采空區傾角較大時或在傾角較大的下山，可以采用自溜和人工壘砌來完成充填；當采空區傾角較小或在傾角較小的下山和平巷進行矸石充填時是比較困難的，要采用一些設備進行處理。

2）矸石充填開采技術

（a）采空區條帶充填技術

采空區條帶充填就是在煤層采出后頂板冒落前，采用矸石材料對采空區的一部分空間進行充填，構筑相間的充填條帶，靠充填條帶來支撐覆巖。只要保證未充填采空區的寬度小于覆巖關鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩定，就可有效控制地表沉陷。

（b）條帶開采冒落區注漿充填技術

目前，我國主要采用條帶開采技術來實現建筑物下壓煤（“三下”）開采，其主要缺點是煤炭采出率偏低，一般僅為30%～50%。

條帶開采冒落區注漿充填就是條帶開采情況下，通過地面或井下鉆孔向采出條帶已冒落采空區的破碎矸石進行注漿充填。同時利用充填材料與冒落區內矸石形成的共同承載體來縮短留設條帶的寬度，以達到提高資源回采率的目的。

三、煤炭地下氣化技術

煤炭地下氣化是指在煤層賦存地點直接獲得可燃氣體的過程，即在地下將固態礦物通過熱化學過程變為氣態燃料，然后由鉆孔排到地面，供給用戶。

煤炭的地下氣化原理是由原蘇聯著名化學家門捷列夫在1888年提出的。英國在1914年至1959年共進行了62次小規模試驗，并建成一座小型的地下氣化發電站。前蘇聯自1932年至1965年先后建立了12座地下氣化站，美國自1946年至1963年也已試驗成功，后因經濟效果差而停止，我國自1958年先后在鶴崗、大同、撫順、皖南等多個礦區進行了煤的地下氣化試驗，取得了熱值為3.49-5.53MJ/m3的煤氣，后因國民經濟調整而相繼停止。1994年，余力教授又在徐州新河礦、唐山劉莊礦進行氣化試驗，取得熱值在13.69MJ/m3以上的煤氣。首創“長通道、大斷面、兩階段、正反向鼓風、啟動能源、壓抽相結合、邊氣化邊填”等工藝，建立煤炭地下氣化新工藝理論與實踐體系，進行了半工業性試驗與工業性試驗，唐山劉莊礦地下氣化爐已經連續穩定燃燒2000天。今后煤層的地下氣化研究方向，是向埋深為800m以下的煤層發展。

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（一）中國潔凈煤技術框架體系

潔凈煤技術是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一，也是高技術國際競爭的重要領域之一。我國圍繞提高煤炭開發利用效率、減輕對環境污染開展了大量的研究開發和推廣工作。隨著國家宏觀發展戰略的轉變，中國政府把潔凈煤技術作為可持續發展和實現兩個根本轉變的戰略措施之一。我國于1994年成立了煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心，1995年成立了國家潔凈煤技術推廣應用領導小組，1997年國務院批準了《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展綱要》。在中國國民經濟第十個五年計劃和煤炭工業“十五”規劃中，都強調要加大潔凈煤技術研究開發力度，擴大潔凈煤領域的對外開放，推進潔凈煤技術的產業化。

潔凈煤技術涉及多行業、多領域、多學科，是一項龐大的系統工程。中國發展潔凈煤技術的目標：一是減少環境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉塵、煤泥水等；二是提高煤炭利用效率,減少煤炭消費；三是通過加大轉化，改善終端能源結構。目前，中國已成了世界上最大的潔凈煤市場。

中國已將發展潔凈煤技術列入《中國21世紀議程》，并根據中國煤炭消費呈現多元化格局的特點，本著環境與發展的協調統一環境效益與經濟效益并重以及發展潔凈煤技術要覆蓋煤炭開發利用的全過程等原則，提出了符合中國國情，具有中國特色的潔凈煤技術框架體系。中國潔凈煤技術計劃框架涉及四個領域（煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭轉化、污染排放控制與廢棄物處理），包括十四項技術。

1、煤炭加工領域

包括選煤、型煤、配煤、水煤漿技術。

2、煤炭的高效潔凈燃燒技術領域

先進的燃燒器、流化床燃燒（FBC）技術、整體煤氣化聯合循環發電技術。

3、煤炭轉化領域

包括煤炭氣化、煤炭液化、燃料電池。

4、污染排放控制與廢棄物處理領域

包括煙氣凈化、煤層氣的開發利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的綜合利用、工業鍋爐和窯爐等技術。

重點針對電廠、工業爐窯和民用3個領域，注重經濟與環境協調發展，重點開發社會效益、環境效益與經濟效益明顯、實用而可靠的先進技術。在組織實施上采取優先推廣一批技術成熟、在近期能夠顯著減少煙煤污染的技術，如選煤、型煤、配煤、煙氣脫硫等；示范一批能在21世紀初實現商業化的技術，如增壓循環流化床發電、大型循環流化床、工業型煤等；研究開發一批起點高、對長遠發展有影響的技術，如煤炭液化、燃料電池等。

（二）潔凈煤技術國內發展概況及趨勢

在有關部門的配合與支持下，我國潔凈煤技術開發、應用、推廣方面有顯著的進展。主要表現在：煤炭的深加工有所進步，煤炭入洗比重逐年提高；工業型煤和水煤漿技術開發和應用開始起步，已有示范性項目投入使用；煤炭氣化技術已比較成熟，煤氣已成為城市民用燃料的重要組成部分；正在進行煤炭液化的性能和工藝條件試驗，以及煤炭液化商業性示范廠的可行性研究。但是，我國在潔凈煤技術研究和產業化方面還存在許多問題，主要是我國潔凈煤技術層次不高，還沒有形成推進潔凈煤技術產業化的有效機制，推進潔凈煤技術產業化的法規不健全，政策不配套，措施不具體，力量不集中，資金籌集渠道不暢。

1、煤炭洗選

煤炭洗選加工，是根據原煤（毛煤）、礦物雜質和煤矸石的粒度、密度、硬度、潤濕性等物理化學性質的差別，采用人工揀矸、機械篩分、物理選煤、物理化學選煤、化學選煤和微生物選煤等處理方法，清除原煤中的有害雜質，排除矸石，降低灰分、硫分、水分，提高回收率，回收伴生物礦，改善煤炭質量，按照市場所需求的產品分選加工生產出不同規格品種及不同用途的煤炭產品，以供不同用戶的過程，是煤炭達潔凈、高效利用的目的及后續深加工的必要前提。

選煤工藝可分為四類：篩分、物理選煤、化學選煤、細菌脫硫。理選煤、化學選煤、細菌脫硫。篩分是把煤分成不同的粒度。物理選煤目前普遍使用的方法有跳汰、重介質選煤和浮選三種。跳汰選煤是在上下波動的變速脈沖水流中，使相對密度不同的煤和矸石分開。重介質選煤是用磷鐵礦粉等配制的重介質懸浮液（其相對密度介于煤與矸石之間），將煤與矸石等雜質分開。浮選是利用煤和矸石表面濕潤性的差異，洗選粒度小于0.5mm的煤。

煤炭經洗選后可顯著降低灰分和硫分的含量，減少煙塵、二氧化硫等污染物的排放。目前發達國家需要洗選的原煤已100入洗，重介質旋流器、跳汰機、浮選機等成熟的選煤技術己被廣泛采用，洗煤廠處理能力大，洗選效率高。

1）中國煤炭洗選技術的發展。

中國是世界上最早采用選煤技術的國家。早在宋代（公元960-1279年），已經采用人工揀矸和篩分技術進行選煤排除雜物。從20世紀30年代開始發展機械煤炭洗選加工，到90年代，其洗選工藝已基本與世界同步發展。目前，我國已經具有很成熟的煤炭加工技術，如洗選、動力配煤、型煤及水煤漿等。

在國務院批準的《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展規劃》中，選煤和型煤被列為我國潔凈煤技術的首選項目。與此同時，國家經貿委目前也正在積極推進洗選煤在各個行業特別是電力行業的應用，這為加工和使用洗選煤提出了更高的要求。

現階段，煤炭洗選加工在技術上已經較為成熟，發展的重點已由過去煉焦煤轉為動力煤，由過去單純注重降灰轉為降灰與脫硫并舉以及回收洗矸中的黃鐵礦。在產量上，也由1995年的1.9億噸增至2.8億噸,提高了47.3。盡管如此，目前中國原煤入洗比例還是很低，僅為30，在主要產煤國中是最低的，這為煤面料行業的洗選煤加工技術及水平的發展帶來了較大的空間。

但是，在洗選技術日趨成熟的今天，煤炭的洗選加工仍面臨著諸如實際入洗比例不高、選煤廠利用率低等許多新情況、新問題。在實際應用中也只有少數幾個電廠在使用，市場推廣舉步維艱。造成洗選煤市場化推廣難的主要障礙不外乎這樣幾點，一是認識上的原因。二是歷史的原因。三是體制不順、行業分割，不利于洗選煤的發展。四是較為敏感的價格問題。五是沒有與之配套的政策法規。

1998年末我國選煤廠1581座，選煤能力494.33Mt，入選量327.63Mt，入選率25.66％。最大煉焦煤選廠設計能力400萬t/a，最大動力煤選廠設計能力1900萬t/a。國內自行研制的設備已基本滿足400萬t/a以下各類選煤廠建設和改造需要，有些工藝指標已達到或接近世界先進水平。國有大中型選煤廠技術改造的主要內容，已由過去單純的注重降灰轉為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。無壓重介質旋流器（3NWX1200/850）研制成功并投入生產使用，旋流靜態微泡浮選柱研制成功，分選技術取得若干重要成果。

煤炭洗選加工技術是潔凈煤技術發展的源頭技術，是提高煤炭質量的有效技術。根據預測，到2010年，中國將使總入洗原煤量達到8.08億噸，入洗比例提高到40。選煤技術的未來發展重點將是脫硫和排矸并舉，提高選煤廠的自動化水平，發展深度降灰脫硫技術及適用于缺水地區的干法或省水選煤技術。

2）主要差距。

中國的煤炭洗選加工同發達國家相比差距很大，1996年入洗原煤3．2億噸，占全國原煤產量13．7億噸的23.3。中國的選煤廠仍屬以中小型為主的廠型體系。大型選煤廠較少。不少選煤廠煤炭洗選采用的工藝簡單，技術設備較落后，自動化水平較低，產品品種少，精煤質量差。

3）選煤發展趨勢。

（1）原煤洗選比率將不斷擴大。不僅要提高國有重點煤礦的洗選比率，而且更要大力發展地方煤礦的洗選加工。選煤規模要與洗精煤的需求結合，煉焦煤的選煤規模要與冶金、化工等對焦煤的要求相結合；動力煤的選煤規模要與電力和工業窯爐等要求相結合。

（2）廠型和設備向大型化、工藝簡化發展。中國300萬t/d以上的大型選煤廠絕大多數是80年代以來建設的，90年代建設和投產的選煤廠皆為400萬t/d、600萬和1200萬t/d的廠型和。今后也將向大型化發展。與此相適應，設備也將向高效、大型化發展，并簡化工藝系統，減少重復配置同功能設備及作業環節，盡量形成單一設備的作業系統，以降低基建投資和生產成本，提高處理能力和功效，并向著定型設計、標準設計方向發展。

（3）生產自動化程度將越來越高。目前，中國選煤廠的自動化屬于局部生產系統自動化的較多，如跳汰機床層自動控制、重懸浮液密度自動測量與調控、浮選工藝參數自動檢測與控制等，只有少數廠實現了全廠主要生產系統計算機、自動化和全廠設備集中控制、數據采集和工業電視監視。因此，進一步推廣選煤廠自動化成果，發展全廠生產系統自動化，是今后的發展方向。

（4）主要方向是發展深度加上，開發潔凈煤技術。潔凈煤技術是包括開采、加工、燃燒、利用和環保等全系統的綜合技術的總稱，旨在提高煤炭利用效率，杜絕環境污染，煤炭洗選加工是開發潔凈煤技術的重要和首要環節，其重點在于主攻細粒級和極細材級煤的精選，開發生產超純煤技術和脫除雜質、脫硫技術，特別是脫除有機硫的技術，更是當前開發潔凈煤技術曠關鍵。

4）世界煤炭洗選技術的發展。

（1）發展現狀。

18世紀后期，到19世紀初期，歐美一些國家隨著產業革命發展，煤炭產量不斷增加，煤炭篩選從原始的手工操作發展到利用機械設備。到20世紀初期，又研制應用了風力選煤、浮游選煤、重介質選煤、水介質旋流器等洗選技術設備并逐步研究、改進，這些煤炭洗選技術，我國在50年代也先后研制成功，并推廣應用于一些大型篩分廠和選煤廠。現代的洗選技術主要是機械化選煤，有多種方法。按照分選原理，除人工揀選外，又劃分為重力選、離心力選、浮游選、濕法選和特殊選等幾大類。其中，跳汰選、重介質選、泡沫浮選在選煤廠應用最廣。有的大型選煤廠也利用跳汰、重介、浮選混合工藝。

跳汰、重介、浮選等傳統的選煤方法經過研究改進，向著大型、高效、自動化發展。近幾年，美國、日本、德國及澳大利亞等國對煤炭的深度降灰脫硫開展了大量工作，如微細磁鐵礦重介旋流器、靜電選、高梯度磁選、浮選柱、油團選、選擇性絮凝等。美國在微泡浮選柱和油團選方面已投入工業應用。在化學選煤和微生物脫硫方面，美國、澳大利亞、日本也取得進展，但大多處于研究開發階段。英國、美國已開發廠了處理20mm粉煤的洗選新工藝，可脫除70％～90％的黃鐵礦硫和90％的灰粉，使用這種洗選工藝洗精煤的鍋爐可以不用安裝脫硫裝置即可達到排放標準的要求，可以降低電站的投資。

（2）發展趨勢。

近幾年來，隨著科學技術進步和環境保護嚴格要求，許多國家的煤炭洗選加工有了很大發展，主要表現在：

①煤炭洗選比率不斷提高。目前，工業發達國家如英、德、日等國的硬煤幾乎全部洗選；俄羅斯、波蘭、美國和澳大利亞洗選比率也在42-76。

②采用標準工藝設計。使選煤廠向大型化方向發展，例如，波蘭采用新的標準設計的巴德賴克煉焦煤選煤廠，處理能力達2800t/h；加拿大的昆太特選煤廠處理能力達1550t/h，南非的格魯特格勒克選煤廠處理能力達3000t/h。

③設備大型化。例如，德國研制出42m巴達克跳汰機，英國生產出46.5m2鮑姆跳汰SM,英國開發出Larccdems新型重介旋流器,處理100-0.5粒級原煤可達250t/h,是當代處理能力最大和入選上限最高的重介質旋流器。

④開發細粒煤分選技術和潔凈煤技術。細粒煤分選技術是隨著采煤機械化的發展，粉煤量大幅度增加而相應發展起來的。例如，采用重介旋流器洗選下限到零。美國新開發的微泡浮選柱可獲得灰分小于3、硫分小于0.5的精煤；靜態浮選管可獲得灰分為0.9～1.2的精煤。奧梯斯卡工業公司利用選擇性絮凝工藝在紐約詹姆斯維勒建成了一座15t/h的選煤廠，生產的產品可供燃氣輪機和內燃機作燃料。

⑤開發潔凈煤技術。當前在國際上已形成熱潮。開發潔凈煤技術，特別是超純煤技術，其關鍵在于攻克脫除有機硫的脫硫技術。美國、日本、德同、澳大利亞等國對脫硫、脫灰進行了大量研究，并取得相當的成果。除物理方法外，還采用化學凈化法，主要有堿熔融法（TRW）、苛性堿熔法、異辛烷萃取法、微波輻射法、生物化學法等。其中堿熔融法和苛性堿熔法可脫除有機硫80～90。

2、型煤

型煤又稱人造煤塊。型煤是一種或數種煤與一定比例的粘結固硫劑等經加工成一定形狀尺寸和有一定理代性能的塊狀燃料或原料。當今型煤也可以是粉煤及一定比例的煤泥等其它低熱值燃料或廢棄物加上粘結劑、添加劑加工成型煤的，有的燃燒特性還超過了原煤的燃燒特性。型煤技術是一種潔凈煤技術，是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。

型煤分為民用型煤和工業型煤兩類。燃用鍋爐型煤比燒散煤，可提高鍋爐熱熱效率，節煤可達15～25，減少煙塵排放量80～90以上，固硫率可達52～73，還可降低其他污染物排放。民用型煤與燒散煤相比，熱效率可達65-72，排煙黑度降到<1/2格林曼級，節煤20-30，煙塵和SO2排放可減少40-60。所以燃用型煤，安全系數、高效潔凈、使用方便，具有明顯的經濟、環境和社會效益。型煤的節能、環保、經濟性和技術成熟性，早已被國內外所公認。

1）中國型煤的開發利用。

中國是世界上制作和使用型煤最早的國家。我國古代勞動人民早在16世紀以前，已以末煤為主，用黃土做粘結劑加水，用手工工具制作型煤。至今仍有部分城鎮、農村還延用這一傳統做法制作“煤球”、“煤棒”、“煤糕”等型煤，用于做飯、取暖和一些飲食業、手工業爐灶使用。

型煤技術已作為中國潔凈煤技術的重要組成部分和優先發展的領域，在今后相當長時期內具有十分廣闊的發展前景，對提高煤炭利用效率，減輕用煤造成的環境污染，滿足部分工業生產和不斷提高城鄉人民的生活需要具有重要意義。至1996年底，我國生活用煤約1.44億噸。煤炭占全部生活用能的58.1。為克服傳統蜂窩煤的缺點，我國已開發出可用純煙煤或煙煤與無煙煤的混料為原料的上燃式煙煤蜂窩煤及其爐具技術。煙煤蜂窩煤開發成功。徹底解決了困感業界多年的難題，使我國的型煤技術向前跨越了一大步。

我國民用型煤技術處于國際領先水平，1997年底全國民用型煤產量達7000萬t，民用型煤中80以上是蜂窩煤，其余為煤球、和其他成型煤。民用型煤普及率65，其中浙江、江蘇、廣東、廣西、四川等省的一些城市75左右，北京、天津和沈陽等城市基本上達到100。工業型煤有鍋爐、型焦、化肥、城市煤氣、機車、燃料氣型煤等，種類有很多。工業型煤分為化肥造氣型煤和鍋爐燃料型煤，目前全國工業型煤年產能力量約3000萬t以上，主要是中小型化肥廠和小高爐型焦。全國約有60的中小化肥廠用型煤做原料，替代了相應數量的焦炭或塊煤，具有較好的經濟效益和環境效益。其他型煤則處于示范或商業性示范階段。由于技術、價格、市場等原因，鍋爐燃料型煤工業化推廣較慢。開發防水、免烘干粘結劑取得了進展，煤炭行業組織了“晉城無煙粉煤制氣化用工業型煤技術的研究”。今后的發展重點是，到2010年，約需增加能力6000萬噸，技術上以發展高固硫率工業燃料型煤和氣化型煤為主。

2）世界型煤發展動態。

（1）發展及趨勢。型煤工業是伴隨著歐洲資本主義工業革命而產生和發展的，距今已有百余年歷史。型煤主要用于工業鍋爐、窯爐、氣化和民用燃料。20世紀中葉，出現了大規模生產褐煤型煤和民用、工業用無煙塊狀燃料工廠。美國、德國、英國、日本、韓國、俄羅斯等生產大量的工業和民用型煤，包括工業鍋爐、工業窯爐、固硫床氣化爐型煤、機車用型煤等，已有成熟技術。在粘結劑技術研究開發上，各國普遍采用了與煤結構、性質相近的煤系高芳烴的煤焦油、瀝青作為煤粘結劑，并取得了良好的效果。但是，隨著環保要求的日趨嚴格，加之受到焦油、瀝青產量的限制，使得煤焦油、瀝青類粘結劑的進一步應用和發展受到制約。因此近20年來，國外又不斷開發出了改質石油瀝青、高分子聚合物、工業廢棄物（包括生物質）、無機物等單一或復合型的型煤粘結劑。

目前，世界上發達國家工業化型煤技術的發展趨勢是：規?；男兔荷a廠，一個型煤聯合企業生產量少則幾百萬噸，多則上千萬噸，型煤清潔、高效地燃燒；繼續開發新的粘結劑及大型高壓成型設備，生產具有節能和環保雙重效益的型煤，主要供氣化和煉焦使用或冶金用。

（2）型煤利用的發展變化。世界不同國家因其能源資源、經濟社會和科學技術發展狀況不同，對型煤的開發利用有很大差別。在20世紀中葉以前，世界上有不少國家，特別是西方一些工業國家煤炭是主要能源，型煤的開發利用不斷發展。20世紀中葉以后，石油和天然氣消費超過煤炭成為主要能源。1963年，世界型煤產量達到頂峰。隨著石油、天然氣、核電、水電、新能源及再生能源的產量不斷增加，工業發達國家減少了煤炭能源的用量。蒙古、韓國等重視蜂窩煤的發展，目前韓國年產民用蜂窩煤近2000萬t。

近20年來，一些發達國家為了減少和防治燃燒煤炭對環境造成的污染，煤炭在能源系統的消費結構中所占比重越來越小。1997年煤炭占本國一次能源總消費量的比重：美國占24.6，英國占18，日本占17.7，德國占25.5，加拿大占11.6，法國只占5.4。因而這些國家的工業型煤利用比過去大大減少了,主要綜合利用于冶金，建材等工業方面，民用燃料從固體燃料轉向用電力、天然氣、液化氣、煤氣等高效潔凈能源。

是，目前世界上大多數發展中國家。能源消費仍以煤仍以煤炭為主要能源，而且消費大量生物質能源，人均能源消費量和能源利用效率也普遍低于發達國家。在能源系統中，煤炭占一次能源總消費量的比重很大，如中國占75以上，印度占56以上。為了提高煤炭利用效率，降低燃煤造成的環境污染，開發利用型煤已引起了一些國際和地區組織的重視。1989年亞太經互會在菲律賓召開了主題為“型煤開發與環境效益”的煤炭利用專家會議。1992年聯合國召開環境與發展大會提出，在以煤炭為主要能源的國家，發展型煤是減少大氣污染、促進經濟發展的重要途徑。以期推動發展中國家大力開發利用工業型煤和民用型煤的發展。

3、動力配煤

動力配煤是將不同牌號、不同品質的煤經過篩選、破碎、按比例配合等過程，從而改變動力煤的化學組成、巖相組成、物理特性和燃燒性能，達到充分利用煤炭資源、優化產品結構、煤質互補、適應用戶燃煤設備對煤質要求、提高燃燒效率和減少污染物排放的潔凈煤技術。20世紀80年代初期，我國京、津、滬等大城市開始采用動力配煤技術，近幾年來，動力配煤技術在我國得到了廣泛應用，實踐表明，動力配煤有著投入及生產成本低，均化煤質與節煤效益顯著，產品適應面廣的特點，配煤生產線建設投入約為20元/t?年～40元/t?年，加工成本約2元/t～4元/t，使用配煤的平均節煤率約為5～10。因此，積極發展動力配煤技術，提高動力用煤的配煤比重，是一種符合當前我國技術、經濟水平和煤炭產銷狀況的行之有效的途徑。

4、水煤漿

水煤漿是70年代興起的新型煤基液體燃料，許多國家基于長期的能源戰略考慮，將其作為以煤代油的燃料技術進行研究、開發和儲備，且已實現商業化使用。水煤漿是一種良好的煤基燃料，灰分及含硫量低，燃燒時火焰中心溫度較低，燃燒效率高，煙塵、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤，是新型的煤代油燃料。

1）水煤漿技術發展狀況。

我國的水煤漿研究工作起步于70年代末，80年代初，與國外同步，直接原因是國際上爆發的石油危機，使各個國家都在尋找以一種代替石油的新能源。眾所周知，中國是一個富煤、少氣、貧油的國家，因此，怎樣高效、環保地開發和利用煤炭資源幾乎成為中國惟一的也是最好的選擇。正因為如此，我國在20年的時間里沒有間斷對水煤漿的研發工作，并于1983年5月攻關研制出了第一批水煤漿試燃燒成功。近年來，我國的水煤漿制備技術和燃料技術發展很快，并達到了國際水平。截至目前，我國已有水煤漿廠10家，設計年生產能力203萬噸，實際年產80萬噸。先后完成了動力鍋爐、電廠鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥窯等爐窯燃用水煤漿的工程試驗。水煤漿是國家科委認定的高新技術，為國家重點發展新產品，也是當今世界研究熱點——潔凈煤技術中的重要分支。

2）水煤漿技術的特征。

在環保產業的高科技領域，我國的大部分技術、產品均落后于國際先進水平，而水煤漿是一個例外，中國的水煤漿技術優先于國外，這種新能源在中國的能源戰略中占有非常重要的地位。水煤漿是把低灰分的洗精煤磨成微細煤粉，用65～70的煤粉和29～34的水和適量的（1-2）化學添加劑制備而成的一種潔凈的新型煤基液體燃料。它的發熱量在4500－4800大卡/kg。這種新型代油燃料具有良好的流動性和穩定性，并且霧化性能好，可穩定著火，直接燃燒。在工業鍋爐、工業窯爐、電站鍋爐可代油燃燒。約1.8噸—2.1噸水煤漿可替代1噸重油，是一種很有前途的清潔能源。更重要的是，水煤漿技術與采用化學方法的煤炭液化技術相比具有投資少、成本低、工藝簡單等優勢，在短期內就能形成規模。據有關資料表明，水煤漿技術推廣應用條件已完全具備。水煤漿的工業成套應用技術已經成熟，已列為國家重點科技推廣項目，并在一些企業如燕山石化等得到應用。

3）市場前景廣闊。

據有關資料顯示，水煤漿用途廣，需求量很大。如果燕山石化現有鍋爐全部改裝完畢，一年就需水煤漿120萬噸。大同匯海水煤漿有限責任公司目前年產量只有30萬噸。據初步調查，僅京、津、唐地區的石化和電力企業改用水煤漿后，年需水煤漿600萬噸以上。另外，民用燃煤采暖鍋爐因其環保要求改造后將產生巨大需求。全國90萬噸民用鍋爐，以一臺4噸鍋爐一年采暖期消費1000噸水煤漿計算，將形成一個龐大的水煤漿民用市場。而且，國家計委已發文要求取消燃油設備，嚴禁燒重油。僅急需代替重油計算，一年需水煤漿6000萬噸。

4）水煤漿技術是21世紀最有市場的潔凈煤技術。

北京燕山石化安裝了一套水煤漿鍋爐，并已開始運轉，這套設備比往年用油節支700萬元。對此，業內人士認為，北京禁止鍋爐燒煤給企業帶來較重的經濟負擔，水煤漿則給企業帶來一絲曙光。在石油價格上漲的壓力下，石油、石化和電力企業采用水煤漿代鍋爐用油的積極性較高。目前，2噸水煤漿可代替1噸重油，降低燃料成本500元至800元。山東白楊河電廠改燒水煤漿后，單位發電成本0.182元／千瓦時，北京燕化公司測算，一臺220噸／小時的燃漿鍋爐正常燃燒后，每年可代油9萬噸。許多電力企業如茂名熱電廠、汕頭萬豐熱電廠等正抓緊改造和試燒水煤漿?？梢灶A測，不遠的將來，水煤漿產業將有一個飛躍。

目前水煤漿技術已被列為我國“十五”期間能源發展重點推廣技術，也是煤炭工業潔凈煤技術優先發展的14大重點技術之一。我國是一個富煤少油的國家，水煤漿作為新型代油環保燃料，正被越來越多的企業所認識，采用水煤漿技術進一步改善煤炭企業的產品結構，提高煤炭企業經濟效益。水煤漿技術還可以解決一些燃煤企業環保及工藝過程調節的問題。而且可以利用工廠有機廢水（如造紙黑液）制成水煤槳燃燒。因此水煤漿技術是當前較現實的，也是21世紀最有市場的潔凈煤技術。

5）經濟、社會效益顯著。

（1）發展水煤漿代油不僅僅是市場的需要，還是國民經濟發展和經濟安全的需要。石油是一種關乎國家經濟安全的戰略物資。目前，國際石油價格日趨升高，我國每年要進口石油近7000萬噸，耗資200多億美元，到2020年左右，石油缺口將超過消費總量的50％，能源安全問題日趨突出。而我國煤資源每年出口也在幾千萬噸，賣出的是原煤，價低利小。如果把煤加工成水煤漿出口賺外匯，利潤將成倍增長。

據有關資料顯示，水煤漿的熱值相當于柴油的一半，每噸水煤漿的市場價格為350－400元，其價格僅為柴油的1／8，大大低于液化氣、天然氣、煤氣和重油，運行成本僅占燃油的1／4，十分符合我國石油緊缺、煤炭資源豐富的國情，具有良好的經濟效益。每2噸水煤漿又可替代每噸價值為1500元的重油一噸，相比之下節約經費700元。目前，全國僅鍋爐燃油一項每年就約需4000萬噸以上，按保守估計50％用水煤漿代替，2000萬噸就可節約資金140億元。如我國的燃油全部用水煤漿代替，每年所帶來的經濟效益將達300億元。京、津、唐的石化和電力企業改用水煤漿以后，年需水煤漿600萬噸以上。大慶、遼河、江漢、南陽等油田的初步估計，每年取暖發電的耗油量達650萬噸以上，如果被水煤漿代替，節約和增值可達70億到80億元。

（2）據有關資料顯示，我國現有10噸以下鍋爐65萬多臺，其中因運行費用過高或不符合環保要求而將停用或更換的鍋爐達50％以上。若在現有鍋爐本體不變的情況下，改燃水煤漿，可為國家節約數百億元的固定資產投資。

（3）水煤漿儲運方便，可以利用現有的油罐車、儲油罐進行長距離、大數量的運輸，還可以修建輸漿管道。而且，建設一座年產100萬噸水煤漿的生產廠約需投資1億元左右，其附加值比原煤高出一倍。

（4）水煤漿添加脫硫劑后，大氣中的二氧化硫大大減少。水煤漿燃燒效率達99％，達到了燃油的同等水平，而污染程度比燃油還低，其環保效益也顯而易見。水煤漿的燃燒溫度比燃油和燃煤粉低約100-2000C可大大減少SO2的析出和NOX的生成，減少污染物的排放。據有關資料顯示，由萬盛承擔的工業鍋爐改燒水煤漿示范工程已經取得了成功經驗，燃燒效率提高至95以上、鍋爐效率提高至82以上、煙氣排放符合北京市環保要求。

6）國外發展情況。

歐美等發達國家水煤漿技術已進入商業化階段。美國建成440km、運量約5Mt/a的輸煤管線，供2×750MW機組；意大利50萬t/a制漿廠供電站燃燒；日本50萬t/a水煤漿廠，經11km管道運輸供600MW機組；俄羅斯建成5Mt/a的制漿廠，經250km管道運輸供6×200MW瓦的電站使用。

5、潔凈煤發電技術

受我國能源結構的影響，電力工業在煤炭消費中占有及其重要的地位。近年來，發電及供熱用煤占到我國煤炭總產量的40左右。隨著國民經濟的發展，這一比例還將進一步提高，根據目前我國的國情，在未來相當長的時間內，仍將是以燃煤發電為主的電源結構。隨著現代技術的發展，提高常規燃煤電站效率將會付出越來越大的代價，污染物排放的處理費用隨著環保標準的日益嚴格也將大大增加，電力行業正面臨著發展與環境兩方面的挑戰。在新的世紀，電力發展必須依靠科技進步來實現與環境的協調發展，潔凈煤發電技術具有對環境污染小、發電效率高、占地少等優越性。潔凈煤發電技術是指"潔凈煤技術"中與發電相關的技術項目。它的重點是為了提高發電機組的效率和控制因燃煤炭而引起的污染物的排放。

1）潔凈煤發電技術的分類。

（1）整體煤炭氣化燃氣-蒸汽聯合循環發電（IGCC）。

IGCC發電技術是煤氣化和蒸汽聯合循環的結合，是當今國際正在興起的一種先進的潔凈煤（CCT）發電技術，具有高效、低污染、節水、綜合利用好等優點。它的原理是：煤經過氣化和凈化后，除去煤氣中99以上的硫化氫和接近100的粉塵，將固體燃料轉化成燃氣輪機能燃用的清潔氣體燃料，以驅動燃氣輪機發電，再使燃氣發電與蒸汽發電聯合起來。

煤氣化聯合循環發電（IGCC）是目前世界發達國家大力開發的一項高效、低污染清潔煤發電技術，它不僅能滿足日趨嚴格的環保要求，而且發電效率可達45％以上，二氧化硫排放可達到10毫克/標準立方米左右，極有可能成為21世紀主要的潔凈煤發電方式之一。IGCC技術是目前已進入商業化運行的潔凈煤發電技術中，發電效率和環保最好的技術?，F在，全世界已建、在建和擬建的IGCC電站近30套，最大的為美國44萬千瓦機組，計劃或可研中最大容量為德國90萬千瓦機組和前蘇聯100萬千瓦機組。由于IGCC有煤清潔燃燒發電特點，我國把它列入21世紀CCT計劃中。

它的主要優點是：①熱效率高，目前已達43～46，計劃2010年可達到50；②環保性能好。脫硫率98～99以上，NOx排放等同于天然氣，CO2排放也減少；③燃料適應性強，對高硫煤有獨特的適應性；④可用于對燃油聯合循環機組及老燃煤電廠改造，達到提高效率、改善環保、延長壽命的多重目的。

我國IGCC發電技術的研究開發工作經歷了約二十年，一些單項技術如氣化爐、空分設備、煤氣脫硫、余熱鍋爐等有一定的技術基礎。“八五”期間與美國德士古（Texaco）公司等合作，完成了水煤漿加壓氣化200MW和400MW等級的IGCC預可行性研究。國外發展情況。目前IGCC發電技術正處于第二代技術的成熟階段，燃氣輪機初溫達到1288℃，單機容量可望超過400MW。世界在建、擬建的IGCC電站24座，總容量8400MW，最大單機300MW。荷蘭的BAGGENUM電站（單機253MW）已于1994年投入運行，美國IGCC示范工程取得重大進展，WabashRiver電廠煤氣化電廠改造項目，系統供電能力262MW，設計供電效率38％，脫硫效率>98％。項目于1998年11月完成商業化示范運行。美國WABASHRIVER電站（單機265MW）及TAMPA電站（單機260MW）、西班牙的PUERTOLLANO電站（單機300MW），已于1997年前相繼投入試驗或試生產。

（2）循環流化床燃燒（CFBC）技術。

循環流化床燃燒（CFBC）技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處于沸騰狀態下，即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。

循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2～2.5左右時，脫硫率可達90以上。

流化床燃燒方式的特點是：①清潔燃燒，脫硫率可達80～95，NOx排放可減少50；②燃料適應性強，特別適合中、低硫煤；③燃燒效率高，可達95～99；④負荷適應性好。負荷調節范圍30～100。

循環流化床（CFBC）鍋爐煤種適應性廣，是當前世界上煤炭潔凈燃燒的首選爐型，具有氮氧化物排放低、燃料適應性廣、燃燒效率高、脫硫率可達到98％、排出灰渣易于綜合利用、負荷調節范圍大等突出的高效低污染優點，是重要的潔凈燃燒技術。我國的CFBC技術開發工作始于八十年代中期，由中科院工程熱物理所、清華大學、浙江大學和哈爾濱工業大學等單位組織開發研制的循環流化床鍋爐分別于九十年代相繼投入運行，最大容量達到了75t/h。主要技術類型有：百葉窗式、熱旋風筒式、平面流分離器式等。目前國內已具備設計、制造75t/h及以下的小型CFBC鍋爐的能力，但在工藝及輔機配套、連續運行時間、負荷、磨損、漏煙、脫硫等技術方面還有待完善。已投入運行的CFBC鍋爐大部分未實施石灰石脫硫，燃燒室運行溫度大多高于900℃。國家經貿委組織的75t/h循環流化床鍋爐完善化示范工程，先后完成兩種完善化爐型的設計、制造、安裝和試驗，于1996年初陸續投入運行。

四川內江電廠引進了芬蘭奧斯龍公司100MW循環流化床鍋爐已于1996年6月投產。50MW（220t/h）循環流化床鍋爐納入“八五”科技攻關，完成了設計和制造，1996年開始安裝調試，目前項目工作尚未結束。國內已基本具備設計、制造50MWCFBC鍋爐的能力。

1997年，通過鑒定或工程驗收的有：清華大學、四川鍋爐廠承擔的四川湔江水泥廠75t/h循環流化床鍋爐完善化工程；中科院工程熱物理所分別與杭州鍋爐廠、濟南鍋爐廠、無錫鍋爐廠聯合承擔的75t/h循環流化床鍋爐完善化或研究制造。在循環流化床燃燒技術大型化方面取得突破的“甘肅窯街煤電公司130噸/小時循環流化床鍋爐示范項目”，目前已順利通過驗收。

清華大學開發的循環流化床等潔凈煤技術能有效地解決燃煤造成的環境污染問題。循環流化床鍋爐具有在800～900℃條件下穩定運行，能燒劣質煤并能高效脫硫三大優點。燃煤電廠采用這種設備，既能節約優質煤，又能減少二氧化硫和氮氧化物排放，還能降低發電成本，具有良好的環保效益和經濟效益，非常適合我國國情。

清華大學實驗室開發的130噸/小時循環流化床鍋爐2001年初在秦皇島北山發電廠成功應用；220噸/小時循環流化床鍋爐已在山東威海熱電廠進行建設并已投入運營；425噸/小時循環流化床鍋爐的研發也被列入了科技部“十五”攻關計劃。我國在循環流化床鍋爐科技開發方面已取得了良好的成果，但是，由于缺乏資金，國產流化床鍋爐的進一步開發困難重重。

國外：CFBC技術在發達國家得到大力開發，技術成熟，正向大型化發展。目前單機容量最大的CFBC鍋爐（250MW，蒸發量700噸/時）電站已在法國投入運行，鍋爐效率90.5％，脫硫率93％，Nox排放低于250mg/Nm3按技術特點分為以下幾個技術流派：以Lurgi公司為代表的帶有外置換熱床采用熱旋風分離器的循環床；以德國B&W公司為代表的塔式布置中溫旋風分離循環床技術；美國福斯特惠勒公司發展的汽冷旋風筒分離器帶有INTREX副床的循環床技術等。鍋爐容量等級有50t/h、100t/h、400t/h，最大單機容量CFBC鍋爐（250MW，蒸發量900t/h）電站已在法國投入運行，ABB－CE也在設計1500t/h的CFBC鍋爐。目前全世界12MW以上的CFBC鍋爐運行約300臺，其中40％在美國，40％在歐洲，20％在亞洲。最長運行時間達到9萬小時，最長連續運行時數為13個月，負荷率一般可達90％以上。