减轻环境污染的对策
面对日趋恶化的环境卫生,世界各国都在千方百计采取措施加以改善。他们通过加强规划,制订政策,完善管理,开发新技术等多种途径加以实现。
世界环境保护协会、联合国环境规划署和世界野生动物基金会等三个主要环境保护组织,公布了一项挽救地球的全
表 3-5 亚洲若干国家首都大气质量(污染物年均浓度)
SPM mg.cm3 |
SO2 ppm |
Nox ppm |
|
---|---|---|---|
东京 |
0.05(80) |
0.02(78) |
0.046(78) |
0.06(91) |
0.01(91) |
0.048(91) | |
汉城 |
0.22(85) |
0.095(80) |
0.028(84) |
0.12(91) |
0.042(91) |
0.032(91) | |
曼谷 |
0.08(83) |
0.04(88) |
0.060(83) |
0.14(89) | |||
雅加达 |
0.15(83) |
0.015(86) |
0.005(86) |
0.23(86) |
0.035(89) |
0.010(89) | |
德里 |
0.46(81) |
0.015(81) |
0.006(87) |
0.46(85) |
0.030(85) |
0.010(89) |
注:曼谷、雅加达、德里为工业区。
资料来源:日本《能源经济》,1993 年 9 月。
面计划,呼吁人们大幅度改变生活方式,要求工业化国家把巨大的资源改用于保护环境。
这些组织在计划中说:“持续发展有赖于对地球的关怀。除非地球丰富的资源和生产力得到保障,否则人类的未来将受到危害。”呼吁减少使用化石燃料,制定严厉的全球反污染标准。
这些组织还敦促各国政府采取限制资源消耗和限制人口的明确政策,并把这些写入他们的国家发展规划。
这些组织认为,高收入和高消费的国家应当抑制浪费和污染。高消费国家政府应征收能源和其他资源消费税,以限制使用。世界野生动物基金会英国分会会长乔治·梅德里说:“富裕国家占世界人口的 25%,但消耗的资源却占地球资源的 80%,我们必须认真对待我们的消费和我们的浪费。”
关于人口过多问题,这些组织说,1990 年低收入国家约有 3.81 亿对夫妇(占 51%)采用了计划生育方法。他们说,为了使生育率达到联合国规定的到 2000 年 61 亿的适中人口目标,到本世纪末还必须有 1.86 亿对夫妇采用避孕方法。
为尽可能地减小对大气的污染,世界各工业化国家都采取了一些管理和技术措施。
主要是在涉及燃用化石燃料设备(例如工业锅炉或电站)的情况下,可采取的管理措施为:①规定燃料含硫量的极限。这一措施可能导致片面利用
低硫燃料,以致不适当的利用资源、劳力和运输方法。②避免主要污染源集中。这一措施能够改善某些区域的大气污染,但对整个地区或全国并无效果。
③采用经济手段减少燃料消耗。除许多工业部门不可能减少其能耗外,也难于进行公正管理。
技术措施主要采用烟道气净化技术作为执行一般排放标准的基础,以保证在排放源减少排放。大多数高度工业化国家均采用这种严格而更经济的空气污染控制方法。
采用气体净化技术作为减少微粒排放物和气态散发物,尤其是粉尘、二氧化硫和氮氧化物的主要手段,事实证明是可行的。由于污染物主要来自少数而较大型固定污染物,因此,欧洲、北美洲、前苏联和日本等高度工业化地区,正采用庞大的区域供暖系统。在供能方面,这种结构上的发展将为有效地应用气体净化技术提供新的基础。
我国积极采取措施减轻环境污染。经过反复研究和论证,到本世纪末我国的环保目标是:环境污染基本得到控制,重点城市环境质量有所提高,自然生态恶化的趋势有所减缓,逐步使环境与经济、社会的发展相协调,为实现我国生态系统良性循环,城乡环境清洁、优美、安静的远景目标打下基础。研究预测表明,要使环境污染达到“基本控制”的目标,需要投资 2800 亿元, 约占同期国民生产总值的 1%。改革开放的十多年使我们看到:快速的经济发展既增加了环境的压力,也为环境保护提供了强有力的资金支持。因此, 要尽可能地保证一定的投资比例以实现环境目标。
国家环保局、国家物价局、财政部、国务院经贸办联合以环监[1992] 361 号文,印发了经国务院批准的《征收工业燃煤二氧化硫排污费试点方案》。同时,国务院领导同志还要求进行以下工作:①研究限制和禁止开采和使用高硫煤,鼓励开采和使用低硫煤的问题。②研究和修订二氧化硫排放标准,以及严格控制新建项目的二氧化硫排放量的措施。③研究加快现有设备的脱硫技术改造,积极推广成熟的脱硫技术以及适当引进国外先进技术和设备的问题。④研究加快开发无污染或少污染的替代能源,减少燃煤污染的问题。
我国目前由于大量燃煤产生的二氧化硫污染问题已经相当突出,电力工业燃煤量约为全国煤炭总消耗量的 1/4,到 2000 年有可能提高到 1/3,而且煤质差、含硫高的煤炭往往集中在燃煤电厂使用,因此火力发电厂的二氧化硫排放量较大,较为集中,应当充分重视这一问题。火电厂今后应当尽可能地采用低硫煤,在新建火电厂时要逐步采用除硫装置,加快开发水力发电和无污染、少污染的能源。
- 采取有效措施减轻温室效应
近几年来,世界上举行了多次国际性会议,提出了限制二氧化碳排放的种种要求和措施。1989 年 5 月,82 国签署了赫尔辛基宣言;又在多伦多举行了国际会议,提出 2005 年减少 20%二氧化碳排放量,到下世纪中期要求减少 50%。
科学家想出很多办法来减少温室效应气体,这些办法有的是设想,有的正在认真执行,有的将来有可能实现。这些措施包括:
①大力开发核能,代替火力发电和常规供热,这是核能重新受到重视的原因所在。
②发射一大群队列太阳能卫星,将太阳能转变成微波,再发回地球变成电能,以减少化石燃料的消耗。
③大力发展海洋藻类和浮游生物,特别设置巨大的轨道反射器,把太阳光折射到两极,让浮游生物生长,以代替化石燃料。
④设置轨道伞,也就是在太空设置屏障,部分遮住射往地球的太阳,以降低温度。这种屏蔽层面积相当大,实现起来比较困难。
⑤停止生产和使用氯氟烃(因为氯氟烃对温室效应作用更大。一个氯氟烃分子吸热能力相当于 1500 个二氧化碳分子),并实施冰箱节电。
开发新技术减少二氧化碳排放—— 开发二氧化碳回收技术
日本东京农工大学工学部以松永教授为首的研究组开发成功用光纤传输阳光培养的藻类可固化 CO2 的技术。已利用球形藻固化 CO2 为石灰石小粒,下一步还拟研究利用它做识别小鼠抗体之用。同时该教授已利用该研究组厂家制造的 70 升大型生物反应器进行连续处理的实用化研究。
松永教授认为,这一技术将为回收利用 CO2 和控制地球温室效应做出重大贡献。
日本北陆电力公司开发成功 CO2 水化物的连续生产技术,为将 CO2 在深海
底埋存处理提供了条件。据有关资料计算,深海中藏于甲烷水化物中的甲烷贮量将为目前地球上已知天然气贮量的 10 倍,但过去一直无法开采。应用这一技术后即可将 CO2 形成水化物埋存于深海,又可将深海甲烷水化物中的甲烷置换出来,实为一举两得。北陆电力公司正和富山大学等共同研究有关实用化的基础技术。
繁殖浮游生物吸收空气中的二氧化碳
科学家们对海洋生物进行仔细研究发现,一种特大浮游生物的数量比人们预料的还要丰富,并且它可能正吸收着空气中大量的二氧化碳,从而将使地球变温的速度要比预测的慢。
研究表明,一种束毛藻属生物体会吸收空气中的氮,是海洋中的一个比预料的还要大的固氮源。科学家们原来认为海水中缺氮,以上新发现也许会改变这种情况。
浮游生物像有叶植物一样,吸收太阳能,并把二氧化碳和氮转化成体内组织。这一光合作用过程是地球上几乎所有食物的基本来源。
束毛藻的直径 3 毫米,它可吸收碳,一些甲壳动物和鱼都吃它,动物的粪粒和尸骨残骸则沉积在海底。
将二氧化碳转化为汽油
日本京都大学教授乾智行所领导的研究小组,开发成功由二氧化碳提炼合成汽油的新技术。它的回收率非常高。
具体办法是:将二氧化碳注入反应器中,第一次通过时,有 26%转化为汽油,将未转化为汽油的气体反复通过转化装置,结果可使 90%以上的二氧化碳成功地合成为汽油。
该研究小组推算,如果该系统装置在 200 万千瓦级的电厂内,每天可制
造出 14000 吨汽油。
研究工作从 5 年前开始,最初是利用二氧化碳与氢气反应成甲醇,然后将甲醇直接转变成汽油。
二氧化碳与氢气的比是 1∶3。由于二氧化碳较稳定,不易变为其他物质,研究组不断改善催化剂,才闯过了难关。
将二氧化碳转化为乙烯
日本熊本工大、熊本大学和科技厅理化技术研究所组成的研究小组,利用生物基因工程培养成一种特点蓝藻,并利用它把 CO2 制成乙烯,尽管目前效率还很低,但通过对蓝藻的改良还可以提高。另 CO2 是造成温室效应的主要气体,日本已决定到 2000 年仍控制在 1990 年的排放水平,但难度很大; 而作为工业重要原料的乙烯是用石油制成的,故此法实施后对防止温室效应和代替石油将做出重大贡献,从而发展前途很好。
- 开发推广洁净煤技术是避免“公害”必由之路洁净煤技术(Clean Coal
Technology)一词来源于美国, 1980 年列入能源词典。它是针对燃煤对环境造成污染提出的技术对策。所以洁净煤技术包括煤炭利用各环节的净化和减轻污染的技术。针对燃煤带来的废渣、废气和废水等方面问题,洁净煤技术的构成如下:
──常规选煤
──高效物理选煤
──选 煤—
──化学选煤
──微生物脱硫
──工业型煤燃烧前技术────型 煤—──民用型煤
──特种型煤
──普通水煤浆
──水煤浆─
──精细水煤浆
──低污染燃烧
──燃烧中国硫燃烧中的技术──
──流化床燃烧
──涡旋燃烧
烟气净化
燃烧后的技术──
──灰渣处理
──煤气联合循环发电
────城市煤炭气化
──煤炭地下气化
转换技术──
──煤炭液化
────燃料电池
──磁流体发电
从燃烧前、中、后三阶段净化技术看,越往后难度越大投资及成本越高。因此,世界各国在分段抓好各环节净化技术的同时,都分阶段进行技术经济效益优化。现择其主要进行简单介绍。
世界各国洁净煤技术的开发研究和推广——
鉴于未来能源结构中煤炭仍然占有重要位置和人类面临的环境生态问题越加严峻等实际情况,世界各国对洁净煤技术的研究和推广给予了高度重视,它们都制订了各自的发展洁净煤技术的计划,而且取得显著的成效。
美国大力推进洁净煤的商用化
美国是煤炭储量最大的国家,储量占世界总储量的 29%。在一次能源消费中,煤炭占 1/4。全美有一半以上的电站是燃煤电站,因此美国对减少燃煤电站的污染,特别是脱硫技术十分重视。
美国洁净煤技术的发展分三个阶段:60 年代为实验室研究阶段;70~80 年代为中试阶段;90 年代为工业示范阶段。
美国能源部已拟订了一系列洁净煤燃烧计划。实施这个计划的目的是在煤气化的基础上发展高效低污染发电技术,并使其商业化。以前的实践证实, 这种技术能比普通的煤燃烧技术多生产 25%的电力,而治污费用减少 60%。美国联邦政府为此将投资 5.68 亿美元,其中 75%用于第二阶段煤气化研究。其他投资用来发展高性能污染控制设备,政府要求尽可能利用老厂原有设备。据能源部介绍,整个计划的总预算为 15 亿美元。
近 10 年来,美国国内净化烧煤发展迅速。据美国爱迪生电力研究所估计,美国到本世纪末需新增 1~2 亿千瓦装机容量,其中大部分是烧煤电站。发展新的更有效的洁净煤技术,可使这些煤电站的投资费用减少 30%~50
%。据调查,70 年代美国电力公司在采用涤气器和其他方法减少大气污染方面花了 42 亿美元,80 年代这一数字达 1000 亿美元。到 1990 年,电力工业
为实行规定的污染控制总共花费 1850 亿美元。美国能源部估计,现有电站锅
炉改造成喷石灰多段燃烧器,可使二氧化硫和氮氧化物排放量减少 50%~60
%。美国技术评审局估计,20 万千瓦以下的采用流化床锅炉的机组,投资为1360~1680 美元/千瓦。
美国能源部开发先进的外燃式煤基联合循环发电技术,目标是高效率(超过 50%)、低污染(CO2 排放比煤粉炉少 25%)、经济性、环境效益和性能超过其他技术。
此外,美国能源部发展煤基车用燃料,它把煤转换成煤气再制成二甲基醚用作车用汽油的富氧添加剂,以减少污染物排放。
亚洲地区采用洁净煤技术具有重要意义
目前亚洲地区每年消费 15 亿吨煤,而且以每年 6000 万吨的速度增加。美国东西方中心煤炭研究项目负责人说,煤炭的低效利用和缺乏污染控制手段,导致许多城市的大气污染达到不可接受的水平。但在今后 20 年内煤炭仍是亚洲最便宜、最丰富的能源。因此,先进的、效率更高、污染较少的煤炭利用技术是唯一现实的选择。
日本和美国正在开发的先进煤炭技术,可用于亚洲国家。但烧煤电厂采用这些技术,投资要增加 15%~30%,而许多亚洲国家的电力公司缺乏资金和技术经验。这样一个重大而复杂的问题不是任何一个国家能够独自解决的。亚太经济合作组织可促进先进的煤炭利用技术的主要提供者与用户之间的合作。他希望在东西方中心建立亚太经济合作组织洁净煤技术中心,进行信息交流和培训。
日本积极开发洁净煤技术
日本正在建设洁净煤技术中心,以促进亚太地区洁净煤技术的开发和技术转让。
日本的“绿色计划和煤流计划”建立在先进的污染物控制技术的基础上, 日本 70 年代开始采用烟气脱硫装置,目前已有 90%的烧煤电站安装烟气脱硫装置,是主要煤炭消费国中比例最高的;约 70%的烧煤电站装有脱氮系统;所有烧煤电站都装有高效除尘装置。
中国重视研究开发洁净煤技术
中国是世界最大煤炭生产国和消费国之一,也是世界上少数几个能源以煤炭为主的国家之一。预见将来,中国也不可能减少煤炭消费。唯一可供选择的方案是发展洁净煤技术。因此,洁净煤技术是中国能源的未来,对我国来说有着深远的意义。首先可大幅度减少大气污染物排放,从而在环境允许条件下可扩大煤炭的作用。其二是可大大提高煤炭利用效率和经济效益,降低煤炭需求的增长速度,减缓二氧化碳排放的增长。其三是可促进中国能源供应向多样化方向发展。21 世纪,随着煤基合成燃料的大规模生产,它将可能成为国产液体燃料的主要来源。
我国经过多年努力,在洁净煤技术研究和应用方面已取得了不少成果, 例如在开发研究先进的选煤技术,大力推广型煤,研制和生产水煤浆,研究开发煤的先进发电技术及研究磁流体发电技术等方面都取得了可喜的进展。
开发先进洁净煤技术——
选煤是洁净煤技术的主导技术之一
选煤可以大大减少煤中灰分和硫分。选煤分为物理选煤、化学选煤和生物选煤三部分。常规的物理选煤可脱除 60%的灰分和 30%~60%的黄铁矿硫,化学和生物选煤方法可脱除 90%的黄铁矿硫和有机硫,但成本比物理选
煤为高。目前正在开发的先进的物理选煤技术可脱除 90%以上的黄铁矿硫和灰分。物理方法虽然不能脱除有机硫,但可使单位发热量的含硫率大大降低。而且根据我国是高硫煤的特点,高硫煤中的硫,大部分以黄铁矿硫为主,且黄铁矿在煤中多数以单独的团块或颗粒状存在,可以用费用较低的物理方法脱除。
目前,美国锅炉燃烧用煤有 40%在燃烧前进行洗选加工,使用经过洗选加工的煤,使美国大气中 SO2 排放量减少 10%。燃烧用精煤所得到的经济效益,超过了原煤进行洗选所需费用。燃烧前选煤是一项经济有效的控制 SO2 排放技术,可以自成一体,也可以与燃烧后脱硫技术配合使用。
美国近年来大力开发先进的物理选煤技术,包括微细粒重介或重液旋流器,微泡浮选柱,油团选和选择性絮凝,高梯度磁选和高压静电选等技术。要求将煤粉碎到几百甚至几个微米,使硫分和灰分充分解离,然后脱除。能生产出灰分<1%~3%,硫分<0.5%的洁净精煤,用于制水煤浆、油煤浆或甲醇煤浆以代替燃油,或直接在燃气轮机喷粉燃烧,也可以制备高级碳素材料。
近年来,我国煤炭行业以脱硫降灰、制备洁净精煤为目标,开展了先进选煤技术的研究,已取得了一系列重要成果,但总体上还处于起步阶段,尚未实现工业化生产。因此,迫切需要国家投入相应的资金,加速选煤技术的发展。
我国对选煤脱硫的研究始于 50 年代,进行了多种物理方法、某些化学方法及生物方法的研究,但在工业上获得广泛应用的是常规的物理选煤方法。 60 年代,在四川南桐煤矿建起中国第一座年处理能力为 45 万吨,采用
跳汰-摇床联合流程的脱硫选煤厂,该厂把含硫 3.35%的原煤脱硫后,获得硫分在 1.5%~1.7%之间的精煤,基本满足了当时冶金部门对炼焦精煤硫分的要求,最近在该矿 90 万吨选煤厂改建中,采用了全重介流程。
1978 年河南程湾煤矿用水介质旋流器-摇床联合流程脱硫,把含硫 1.12
%的粒煤脱硫后获得硫分为 0.89%的精煤。
1984 年河南观音堂煤矿采用大锥角水介质旋流器对煤炭脱硫,特点是两级旋流器的溢流都用弧形筛脱除高硫的细泥,入料硫分为 2.26%,精煤硫分为 1.47%。
由于煤的平均粒度减小,末煤跳汰,水介旋流器分选精度低,脱硫降灰效率低。摇床的分选精度虽然较好,但处理能力小,占地面积较大。采用磁铁矿悬浮液的重介旋流器是最成熟且经济的末煤分选脱硫方法。
中国第一座高硫煤脱硫示范厂,最近在重庆市中梁山矿务局建成投产。该厂入选极难选(±0.1 邻近密度物含量>40%)高硫炼焦煤,设计能力 60
万吨/年,采用直径 400 毫米单段圆筒重介旋流器精选跳汰机的粗精煤,煤泥用浮选柱和机械搅拌式浮选机脱硫,原煤平均灰分 27%,硫分 3.60%,最终精煤灰分小于 11.5%,硫分小于 1.40%。重介旋流器的可能偏差 Ep=0.03~ 0.05。
型煤在洁净煤技术中居重要地位
中国是两千多年前发明型煤的国家,近年十分重视型煤发展,70 年代初邓小平同志就指示煤炭部:大力发展型煤,在四个煤矿建型煤厂;1984 年国务院环委会发布的“防治煤烟型大气污染技术政策的规定”,把型煤摆到防治技术的主要途径。
这是因为:型煤可以有效地提高煤炭使用效率,迅速减少煤烟污染,明显提高煤炭经济效益。
型煤属“燃烧前”范畴的洁净煤技术。美国环保局在总结 60 年代控制燃油排放 SO2 污染效果时指出,只有在炼油厂脱硫的“燃烧前洁净化”途径是成功的,“燃中”和“燃后”的净化技术,效果均很差。因为燃前控制一个加工厂的质量,比控制成百成千个用户的净化效果要容易得多;燃前加工工厂投资和运行费,比“燃中”和“燃后”净化装置费用低 5~10 倍。
洁净型煤技术,也具有上述“燃前洁净化”的优点。
我国煤炭消费构成中,65%(7 亿吨/年)是用中、小型炉窑以层状燃烧方式使用的,而层状燃烧方法最适合应用型煤。若把这五六十万台锅炉、窑炉,以及上亿台的民用炉改为流态床燃烧,或加上烟气装置是非常困难的。按目前正在合肥建厂的实际投资比较,年加工吨煤的投资,气化站是型
煤厂投资的 27 倍(型煤投资仅 40 元/吨·年),液化会超出型煤近 40 倍。年加工吨煤的加工费,气化是型煤加工费的 8 倍(型煤加工费为 12~24
元/吨)。
型煤适用于工业锅炉、各种工业窑炉、民用炉、冶金、旅游等各种行业。如应用中国矿业大学北京研究生部发明的型煤改性技术,可将本来性能不对口、不能用的煤种,改性后满足各行业使用。从而扩大煤炭用途,减少煤炭消费成本。如在合肥型煤厂,用当地淮南粘结煤“破粘”后,制成型煤做城市煤气,比在当地用大同块煤,降低 330 元/吨的费用,几个月即可收回建厂投资。
所以,洁净型煤技术是很适合我国国情,也是受到国际重视的,商业化最早,能迅速控制燃煤污染,并给型煤厂带来经济效益的途径。
型煤技术发展的三个阶段
第一代型煤:其特点是简单地将“粉煤变块”。目前我国的民用蜂窝煤和煤球仍属“第一代型煤”。
我国大量发展第一代型煤是 50 年代开始的,目前全国有近千个蜂窝煤和
煤球厂,约有 2800 万吨/年的生产能力。
第二代型煤:特点是“成型中单项改变型煤特性”,由英国在 50 年代末期发明的。例如英国将烟煤加工成无烟型煤(烟煤变无烟);日本用无烟煤做成火柴点燃的上点火蜂窝煤(改变点火性能);中国的合肥型煤,北京郊区七个厂将热稳定极差的京西煤经改性也制成热稳定性优良的合肥型煤(改变热稳定性),均属“第二代型煤”。
我国从 60 年代大量发展第二代型煤,已建成 600 多个化肥型煤厂和 40
多个型焦厂,约有 2300 万吨的生产能力。
第三代型煤:特点是“全面调整改变型煤特性”,是我国 80 年代首先研究成功的。它的核心技术是:“洁净型煤加工成套技术”,“高效型煤加工成套技术”和“特种、专用、系列型煤成套技术”。从而使型煤多样化、专业化和系列化。中国矿业大学北京研究生部已研究成功 18 种专用型煤工艺。
新建 12 个型煤试验厂,并陆续投入示范性生产。
型煤可以分为:工业型煤、民用型煤、特种型煤三大类。工业型煤有锅炉、型焦、铁合金、化肥、城市煤气、电石、机车用型煤等;民用型煤有普通蜂窝煤、无烟煤上点火蜂窝煤、烟煤上点火蜂窝煤等;特种型煤有直接还原炼铁、烧烤、壁炉、暖盒、耐火材料用型煤等。
洁净型煤的关键技术
我国“七五”和“八五”都把型煤列为国家重点科技攻关项目,主要解决的关键技术有:
突破“煤炭是肮脏能源”的概念在国际上首先提出并研究成功“洁净型煤加工成套技术”。主要有:①型煤直接无烟燃烧技术。可比原煤烟气黑度降低三级(排烟黑度<0.5 林格曼级)。主要用控制型煤挥发分分解工艺, 使挥发分分解速度低于燃烧速度,使挥发分充分燃烧,实现高挥发分煤直接无烟燃烧。与英、美、日等国经过“炭化”的间接无烟燃烧技术相比,投资省 2/3,加工费省 3/4 以上。②型煤高效固硫技术。与原煤比在用于工业锅炉方面可减少 SO2 排放量 60%,在用于民用炉方面可减少 SO280%~90%。主要技术有:将固硫剂在型煤“表面密聚、多孔活化”,以大大提高固硫剂活性,提高固硫率。此技术已获美国专利。③低烟尘型煤技术。与原煤比, 可使烟尘原始排放量降低 70%~90%。技术有:灰渣凝聚技术(使型煤灰形成一个蛋壳状),调整结渣性,使其微粘结以减少“飞灰”等。④型煤致癌物分解技术。与原煤比,烟气致癌物(BaP)排放量降低 60%~90%。主要措施是提高型煤“反应活性”,使煤中的碳环混合物充分燃烧分解。⑤低 NOx 型煤技术。与原煤比,型煤 NOx 排放量低约 40%,主要靠“型煤双层低温燃烧技术”,使煤炭中含 N 的侧链,在低温中燃烧,分裂成 N2,少生成 NOx。
⑥减少 CO2 技术。比烧原煤减少 CO2(地球温室气体)15%~25%。靠提高煤层通风均匀性,降低过剩空气系数和减少化学不完全燃烧的损失等。
突破“煤炭是低效能”的概念研究成“高效型煤加工成套技术”,使层
燃煤燃烧效率从 70%~80%提高到 90%~95%,设备热效率(以工业锅炉计)从 65%~70%提高到 78%~82%。主要技术如:型煤“定向、定时、定温开花”技术,提高型煤“反应活性”0.3~3.6 倍的技术,改善型煤洁渣性、扩大燃烧表面等技术。
突破“煤质不可改变”的概念可调整改变型煤的多数煤质指标,如改变罗加指数实现增粘或破粘,改变型煤燃烧温度、速度、点火性能、高温热比电阻等,使型煤能满足不同用煤行业的最佳特性,提高各行业效益。从而也使型煤“多样化、系列化、专用化”。
突破型煤“低投资、低加工、高质量”点在国内外首先提出“成型特性” 学说,建立型煤工艺参数测定评价成套方法。据此研究出系列高性能、低价格型煤专用设备,超短型煤工艺流程和利用工业废物制成的廉价添加剂。使中国型煤工业生产流程比国外缩短 1/2~1/3,设备重量减少 2/3~3/4。使建厂投资只有国外 1/5~1/8,加工费只有国外 1/10。
发展洁净型煤技术的意义及前景展望
洁净型煤是治理“面源”煤烟污染的主要技术。洁净型煤是目前唯一能全面控制煤烟中 6 种污染成分的技术,平均可减少煤烟污染的 65%~70%; 投资少、加工费低;有明显节能效益;适用性广,不用改炉,而且是很难得的能盈利的大气污染治理技术。因此,1993 年被国务院列为控制面源 SO2 污染的首项技术,我国适用于本技术的层燃煤达 7 亿吨/年,可见推广前景广阔,对改善我国大气环境有重大意义。
中国矿业大学在国内外首先研究成功这一技术,被“七五”国家攻关鉴定验收委员会评为“国际领先”水平,获美国专利及“七五”国家科技攻关
重大成果奖,并被列为全国环保口获奖单位的第一名,和其他单位共获国家科技进步一等奖。
洁净型煤是显著提高煤炭经济效益的技术。洁净型煤有很高的技术附加值。例如,中国矿业大学北京研究生部的高级洁净烧烤型煤技术被美国第二大型煤公司总裁赞为“在美国各公司之上”,获英国“园艺闲暇协会”90 年新产品大赛一等奖。洁净型煤在英国的售价比美国同类产品高 80%,比原煤价格高 20 倍;又如合肥城市煤气型煤厂,建厂投资回报率达 300%;效益最低的贵阳锅炉型煤试验厂,建厂投资回报率达 65%,如果合理解决工业化过程中的技术问题,将会给煤炭带来良好效益。
洁净型煤是有效提高煤炭使用价值的技术。中山矿业大学研究生部设计的合肥气化型煤厂,用当地不能用于气化的淮南煤,改性破粘后生产成可用于气化的型煤,代替原计划采用的大同块煤,大大提高了吨煤利润。还有, 如万寿铁厂用当地的弱粘煤代替外来焦煤,生产出了合格型焦。证明应用“第三代型煤改性技术”可以有效地提高煤炭的使用价值和经济价值。
洁净型煤可以促进其他行业的技术进步。例如中国矿业大学北京研究生部设计的洒河桥直接还原炼铁用“铁炭综合成型试验厂”,减少炼焦污染 50
%,免去污染最大的烧结工序,使高炉产量增加近一倍,高炉利用系数从 2 吨铁/米 3·日提高到 3.6~4.1 吨铁/米 3·日,而且生铁质量很好。这一成型工艺有力地促进了炼铁的技术进步。
洁净型煤技术出口前景良好中国的洁净型煤已处在“国际先进”和部分“国际领先”水平,型煤又是解决当前具有世界战略意义的环保问题的好途径。因此有很强的国际竞争力和良好的出口前景。中国矿业大学北京研究生部生产的型煤产品已出口美国、英国、日本、新西兰、中国台湾省等 8 个国家和地区。型煤成套技术和设备已出口哥伦比亚,已和印尼签订出口协议, 从而填补了我国两项出口空白。目前还有十多个国家正与我们进行出口洽谈,预计 1994 年出口额可达 2500 万美元,并有迅速增长的趋势。
综上所述,加强洁净型煤的科研和开发的投入,迅速解决工业化的关键技术,促进洁净型煤技术的发展和工业化,对提高煤炭的使用价值和经济效益,控制燃煤污染都有重大意义。