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第一节洁净煤技术基本概念及框架体系1.洁净煤技术（CleanCoalTechnology,简称CCT）的概念是２０世纪８０年代中期美国首先提出的，是指在煤炭开发和加工利用全过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工﹑燃烧﹑转换及污染控制等技术的总称，是使煤作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放的污染物控制在最低水平，达到煤的高效清洁利用的技术。2.我国煤炭工业洁净煤技术重点发展为4个领域10个方面，即煤炭加工：选煤、型煤、动力配煤、水煤浆；洁净燃煤：循环流化床锅炉；煤炭转化：煤炭气化（含地下气化）与煤炭直接液化；资源化利用：煤矸石综合利用、矿井水与煤泥水净化及利用和煤层气开发利用。3.清洁生产是将污染预防战略持继地应用于生产全过程，通过不断地改善管理和技术进步，提高资源利用率，减少污染物排放，以降低对环境和人类的危害。清洁生产的核心是从源头抓起，预防为主生产全过程控制，实现经济效益和环境效益的统一。清洁生产的内容包括清洁的能源、清洁的生产过程以及清洁的产品三个部分。4.国内洁净煤技术研究发展现状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。5.发展洁净煤技术的重大意义首先，采用煤炭加工技术，可有效降低原料煤的灰分和硫分，实现煤炭燃前脱硫降灰，大幅度减少大气污染物排放，减少煤炭利用的外部成本。其次，发展煤基合成燃料可以促进能源供应来源的多样性，改善单一的能源结构，在相当程度上缓解我国石油、天然气供应不足的问题，且经济投入和运行成本大大低于采用石油和天然气，有利于我国清洁能源的发展及长远的能源安全。第三，洁净煤技术汇集了电子、信息、自动化、环境科学等高新技术，已不再是传统的煤利用技术。总之，洁净煤技术的开发与应用正处方兴未艾之势，国民经济和社会发展第十个五年计划已将洁净煤技术列为能源建设的重要内容，我国洁净煤技术将进入产业化发展阶段。二．主要讲述煤岩学基础；煤的主要性质；我国煤炭质量和煤的分类；煤的主要质量分级标准及工业用煤质量标准等。要求掌握煤的水分、灰分、硫分、挥发分、发热量、热稳定性、煤灰熔融软化温度等概念、煤的主要元素组成和灰成分有哪些、各种化验基准及相互换算关系；一般熟悉我国煤炭的主要分类、煤的主要显微组成及煤岩类型、煤的灰分分级标准、硫分分级标准、挥发分分级标准、发热量分级标准；了解中国煤质特征、各种煤主要用途、其它煤的质量分级标准、各种工业用煤质量标准等。1.煤岩学是一门研究可燃岩石的学科，是用肉眼或运用光学仪器来研究自然状态下固体可燃矿产并作为有机岩石加以研究的学科。2.整个成煤作用可划分为两个阶段：泥炭化/腐泥化作用和煤化作用。3.煤的显微组分按其成因和工艺性质的不同，大致可分为镜质组、壳质组和惰质组三大类。4.煤中矿物质可分为三类。（1）植物成因的原生矿物质：来自原始植物的无机成分。（2）陆源碎屑成因的矿物质：煤化作用第一阶段或煤矿床形成时由水或风带入其中的无机成分。（3）化学和生物化学成因的矿物质：煤化作用第一阶段的同生-成岩矿物和煤化作用第二阶段形成的次生、后生矿物。5.按矿物成分和性质，可将煤中矿物质分成以下几种类型。（1）粘土类矿物:常见的粘土类矿物有高岭石、水云母、伊利石等。（2）硫化物类矿物:此类矿物包括黄铁矿、白铁矿等。（3）碳酸盐类矿物:主要包括方解石和菱铁矿。（4）氧化物类矿物:氧化物类矿物主要是石英等。（5）硫酸盐类矿物:硫酸盐类矿物主要是石膏。6.煤中的水分：煤中的水分可分为游离水和化合水。煤中游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部孔隙中。7.灰分：将煤在815℃的条件下完全燃烧后所得的残渣为煤的灰分，用A表示。测定灰分时所用的煤样是粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样，因此测定结果是空气干燥基的灰分产率，用Aad表示。8.煤的发热量：也称煤的热值，是指单位质量的煤完全燃烧后所释放出的热能，用KJ/g或MJ/g表示。一般采用氧氮法测定煤的发热量，用Qb,ad表示，即弹筒发热量。为了得到接近实际的发热量值，需对弹筒发热量进行校正，发热量均是指恒容发热量。第二章煤炭洗选、脱硫与动力配煤要求掌握动力配煤基本原理及其优化、动力配煤的固硫技术；熟悉煤炭洗选新工艺、新方法、新设备。了解贵州煤炭洗选现状及发展趋势。1.根据工业锅炉对煤质的特定要求,将几种不同性质的单种煤,按一定比例进行配合而得到一种对锅炉燃烧最有利的燃料煤,就称为动力配煤。2.动力配煤的主要优点煤炭作为燃料使用,一般都应按照就地取材,就近使用的方针,充分利用当地的煤炭资源,特别是一些低质煤和小窑煤都要充分利用,但这些煤往往因为质量较差和质量不稳定,造成使用困难,也使锅炉热效率大大降低,采用动力配煤可以使用户得到质量稳定的煤炭,即使煤炭质量差些,如能保证煤质稳定,用户也可通过改造锅炉和提高司炉工人的操作技术,掌握燃用一定质量煤炭的最佳条件,使质量较差的煤也能充分发挥其作用,使煤的利用效率和锅炉热效率得到提高。另外,在进行配煤时还可使煤中块末分开,将块煤以较高价格供给需用块煤的用户以提高经济效益,这样即可实现煤炭的就近使用,节约运力,物尽其用,使煤炭得到合理的利用。3.动力配煤的原则1)生产的配煤必须满足工业锅炉的基本要求使煤质与锅炉特点相适应,并能保证配煤质量有相对的稳定性；2)配煤要有利于提高锅炉热效率,保证锅炉的正常出力,以节约煤炭；3)本着节约优质煤的原则,在配煤中要尽量扩大低质煤的比例,做到物尽其用；4)要注意延长锅炉寿命和保护环境,配煤中的硫分要控制合适的界限；5)要充分考虑尽量缩短煤炭运输距离,就近找煤,以缓解运输紧张局面；6)配煤品种要尽可能地少些,以简化配煤工艺,降低配煤成本。4.动力配煤的优化设计动力配煤的优化设计的原则是在一定约束条件下追求目标函数的极值,具体分为四个步骤:即确定约束条件,确定目标函数,建立数学模型和解出最优配方。1)确定约束条件：工业锅炉对煤质的各种指标都有特定的技术要求,这就是动力配煤的基本约束条件。2)确定目标函数：目标函数的确定是依据实际情况,针对所要达到的目标而确定,5.在动力配煤中应追求的目标主要有以下三方面:(1)追求成本最低(2)追求优质煤配比最小(3)追求低质煤配比最大6.动力配煤的固硫技术1、国内外燃煤脱（固）硫技术现状燃煤脱（固）硫技术可分为三大类：①燃烧前脱硫，如选煤等；②燃烧中脱（固）硫，如工业型煤固硫、动力配煤加固硫剂固硫、炉内喷钙、循环流化床固硫等；③燃烧后脱硫，即烟气脱硫。1）燃烧前脱硫该方法可分为物理法、化学法及生物法三大类。2）燃烧后脱硫（FGD）FGD技术主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的SO2，并使其转化为较稳定的硫的化合物或单体硫。3）燃烧中脱硫该技术使在煤中添加一定的固硫剂，将煤在燃烧气化时生成的气态硫氧化物在炉内吸收，气相中残存的硫氧化物与刚进入炉内的脱硫剂接触而被吸收，这样排出的气体中二氧化硫含量就大大降低了。这种方法可大大减少燃烧后脱硫设备，但固硫剂部分或全部参与燃烧过程，将会影响煤的燃烧性能。此外，固硫剂中的碱性物质等的利用率低，以及形成的硫酸盐的再分解等，导致脱硫效果下降。目前，使用最普遍的是以石灰、石灰石、方解石、白云石等为主的钙系固硫剂。第三章型煤型煤的概念、种类；型煤粘结剂；民用型煤和工业型煤在我国的应用情况及特点。要求掌握型煤常用的粘结剂；熟悉型煤的工艺；了解型煤的分类。1.型煤是用机械方法，将粉煤制成具有一定强度和形状的煤制品。型煤按用途可分为两大类：民用型煤和工业型煤。2.型煤粘结剂不同用途的型煤对粘结剂有一定的要求，型煤粘结剂通常应具备如下条件：(1)粘结能力强、流动性好、在煤粒表面易扩散、分布均匀；(2)能很好润湿煤表面也且增加粒子间的作用力；(3)来源广、价廉、无污染；(4)无机物含量低、尽量少增加型煤灰分、固硫效果好；(5)制备工艺简单；(6)使型煤具有抗湿防水性能。根据其基本性质可分为四大类。（1）有机粘结剂:焦油、沥青、淀粉、腐植酸、本质素磺酸盐、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯、聚氨酶等。（2）无机粘结剂:粘土、膨润土、高岭土、石灰、水玻璃、石膏、水泥、氯化纳等。（3）工业废物粘结剂:纸浆废液、制糖废液、制革废液、酿酒废液、糠隆渣、电石渣、血浆、生化污泥等。（4）复合粘结剂:粘土一纸浆废液、淀粉一膨润土、麦秸一石灰等上述2种或3种粘结剂的复合物。3.工业型煤的种类1、造气型煤2、锅炉型煤生产分为集中成型和炉前成型。后者成型工艺简单，通常无需加粘结剂，不用烘干，使型煤生产成本大幅度降低,得到越来越多的用户欢迎。3、型焦及炼焦配用型煤4.粉煤热压成型利用煤在加热过程中产生的胶质体作为粘结剂将煤制成型煤。热压成型工艺按加热的方式可分为气体热载体快速加热热压成型工艺和固体热载体快速加热热压成型工艺两大类。第四章水煤浆技术水煤浆的概念、产生及发展；煤的成浆性；水煤浆的制浆工艺及添加剂；水煤浆在贵州省的应用。要求掌握煤的成浆性及制备技术；熟悉水煤浆添加剂。了解水煤浆的产生及发展、水煤浆管道输送和水煤浆在贵州的应用。1.把洗选后的低灰分精煤加工研磨成微细煤粉，按煤约70%，水约30%的比例和适量（约1.0%）的化学添加剂配制而成的一种煤水混合物，这种煤水混合物又称水煤浆(CWS)或煤水燃料(CWF)。2.水煤浆特性水煤浆作为流体燃料，煤质一定后，其流体特性直接影响到它的贮存、运输及燃烧，通常用以下指标描述水煤浆流体特性。1）水煤浆浓度：即水煤浆中固体含量，通常用重量百分数表示。水煤浆的浓度确定需根据煤质、制浆工艺及燃烧要求综合考虑，一般水煤浆浓度在62%~70%之间。2）水煤浆流变性：3）水煤浆的稳定性它直接影响到水煤浆的贮存、运输和燃烧。其稳定性要求根据用户距水煤浆生产厂的距离及燃烧要求确定，一般在一个月以上。3.影响水煤浆特性因素主要有煤的煤质特性、煤粉的粒度组成、添加剂的类型及数量、水质、制备工艺（磨制工艺、设备、搅拌强度、时间等）、温度等，对水煤浆产品总的要求是在较低粘度和较好稳定性下，尽量提高其浓度。4.改善煤成浆性的措施（1）配煤成浆（2）压力处理（3）热力处理（4）新型添加剂的研究与应用。5.分散剂的主要作用是改变煤表面亲水性，降低煤水界面张力，使煤粒充分润湿和均匀分散在少量水中，改善CWM的流动性，降低CWM的粘度。6.水煤浆添加剂化学添加剂主要作用在于(1)改变煤颗粒间的表面性质，提高煤炭表面的亲水性，降低煤水界面间的张力；(2)促使煤粒表面能更容易被水润湿,使煤颗粒均匀地分散在水中，防止颗粒团聚；(3)借助于添加剂调节煤浆的酸碱度、消除浆体中的气泡和有害成分等不利因素。制浆时所用添加剂，按其功能不同，有分散剂、稳定剂、及其他一些辅助化学药剂，如消泡剂、PH调整剂、防霉剂、表面改性剂及促进剂等多种。在这些添加剂中，不可缺少的是分散剂与稳定剂。7.水煤浆添加剂化学添加剂主要作用在于(1)改变煤颗粒间的表面性质，提高煤炭表面的亲水性，降低煤水界面间的张力；(2)促使煤粒表面能更容易被水润湿,使煤颗粒均匀地分散在水中，防止颗粒团聚；(3)借助于添加剂调节煤浆的酸碱度、消除浆体中的气泡和有害成分等不利因素。制浆时所用添加剂，按其功能不同，有分散剂、稳定剂、及其他一些辅助化学药剂，如消泡剂、PH调整剂、防霉剂、表面改性剂及促进剂等多种。在这些添加剂中，不可缺少的是分散剂与稳定剂。分散剂的作用机理分散剂是一种可促进分散相（如水煤浆中的煤粒）在分散介质（如水煤浆中的水）中均匀分散的化学药剂。在水煤浆制备中分散剂的主要作