高效清洁煤炭转化技术现状

1、!Research on the Application of the New Techniques in the UrbanWater-supply Optimum Dispatching SystemNIE Jun-ying ,CUI Jian-guo ,JIA Xin-qiangABSTRACT :This paper researches on the application of some new techniques such as the SCADA system ,EPANET technique ,GIS technique and genetic algorithm in

2、the water -supply optimum dispatching system ,and prospects the application of ANSYS technique and Kalman filtering theory in this system ,and points out that the joint application of various techniques is an effective measures for strengtheningthe optimumdispatchingtechnique for the water-supplysys

3、tem.KEY WORDS :water supply system ;optimum dispatching ;application of new techniques科技情报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT &ECONOMY 2006年第16卷第11期(1城市给水系统优化调度是提高供水的可靠性,降低供水成本的主要手段,一些新技术的应用可以极大地改进系统模式或算法。(2多学科交叉、多技术的联合应用是提升给水系统优化调度功能的有效手段,也是今后研究和应用的热点。参考文献1王永卿.综合管网地理信息系统设计与信息集成J .扬子石油化工,2005(2:46

4、-49.2陶陶.GIS 技术支持下的给水管网模型与网络分析J .中国给水排水,2005(2:104-107.3金建华.遗传算法在给水管网设计中应用的可行性分析J .武汉理工大学学报,2004(2:56-58.4白莉.基于流动辨识的长输油气管线泄漏监测方法研究D .大连理工大学博士学位论文,2004.5朱东海.BP 神经网络用于给水管网模拟试验时的构造参数设计J .中国给水排水,2001(2:10-13.6殷传斌.SCADA 系统在供水优化调度中的应用J .仪器仪表学报,2005(8:760-767.(责任编辑:刘翠玲第一著者简介:聂俊英,女,1980年5月生,现为太原理工大学环境科学与工程学院

5、市政工程专业2003级硕士研究生,山西省太原市太原理工大学3235信箱,030024.1煤炭转化技术现状煤炭转化技术是以化学方法为主,将煤炭转化为清洁的燃料或化工产品的技术,包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池和多联产系统等,是洁净煤技术的核心和将来的发展方向。煤炭转化技术的应用,有利于改变中国终端能源的消费结构,减少因燃煤造成的环境污染。煤炭液化是将煤在适宜的条件下转化为洁净的液体燃料和化工原料,工艺上分为直接液化、间接液化和由直接液化派生的煤油共炼工艺。发展煤炭液化技术可弥补中国石油资源的不足。燃料电池是直接将资源的化学能转化为电能的技术,目前已应用于航天技术。多联产系统可将多种煤转化技术通过

6、优化集合在一起,是国际煤化工的发展方向。2高效煤炭气化技术煤炭气化是煤在特定的设备内,在适宜温度及压力下煤中有机质与气化剂(如水蒸气或氧气等发生一系列化学反应,将固体煤转化为以CO 2,H 2和CH 4等可燃气体为主要成分的生产过程。气化过程发生的反应包括煤的热解、气化和燃烧反应。按气化炉内煤料与气化剂的接触方式可分为固定床气化、流化床气化、气流床气化、熔浴床气化几种。集成式煤气化联合循环系统(1GCC 是目前煤炭气化较高效的应用领域之一。美国加州Dagett 的“冷水(Cool Water ”工程是世界首运成功的示范装置。煤在高温下气化,生成的合成气中含有微量的H 2S ,99%的H 2S

7、可用湿法或干法净化工艺除去,净化后的合成气在燃烧室内燃烧推动燃气轮机,再利用烟气余热产生过热高压蒸汽驱动蒸汽轮机发电。由于从每单位燃烧的煤中取得更多的能量,这种集成式发电比传统的蒸汽循环式发电效率高。IGCC 大大提高了煤利用过程的热效率,减少了CO 2的排放量。其突出特点是发电效率高达45%以上。IGCC 是目前世界发达国家大力开发的一项高效低污染燃煤发电技术。在建的上海焦化总厂“三联供”可能成为我国实际运行的唯一的IGCC 装置。用于IGCC 的煤气,对热值要求不高,但对煤气净化度,如粉尘及硫化物含量要求很高。与之配套的煤气化一般采用固定床气化、流化床气化、气流床气化。固定床气化工艺耗热量

8、大、碳转化率较低。流化床和气流床气化强度大,对煤种适应性强,生产率高,碳转化率达99%以上。自20世纪50年代初开始发展,已形成了干法加料的K T ,Shell Koppers ,Shell ,Prenfio ,GSP 和水煤浆加料的Texaco ,Destec 等。作为第二代气流夹带床气化工艺的原型和成功典型的Texaco 气化工艺,以水煤浆为气化原料,以氧气为气化文章编号:1005-6033(200611-0146-02收稿日期:2006-02-27高效清洁煤炭转化技术现状程黎花(西山万隆支护器材分公司,山西太原,030053摘要:阐明了高效清洁煤炭转化技术产生的必要性,介绍了国内外高效清

9、洁煤炭转化技术的现状,并着重介绍了先进的燃料电池和多联产系统,指出了我国研究开发的主要方向。关键词:煤炭转化技术;IGCC ;燃料电池;多联产系统中图分类号:TQ529;TQ54文献标识码:A146剂,连续操作,单程转化率可达99%,是目前商业运行经验最丰富的气流床气化技术。我国自1993年在山东鲁南化肥厂引进投产后,已引进12台,Texaco国产化工作已取得良好进展。煤的温和气化技术仅是一个热加工过程,常压生产,不用氧气,也不用氢气,即可得煤气和焦油,耗能低,产品种类多,附加值高,有利于煤的综合利用加工。我国研发的多端回转炉温和气化技术已完成规模为60t/d、运行3500h的工业性试验。3高

10、效煤炭液化技术煤炭液化是固体煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体燃料和化工原料的过程。煤通过加氢和加氢裂解反应可以脱除绝大部分杂原子,转化成外观类似石油的煤液体,但与石油的组成差别很大,这一工艺称为煤的直接裂化。自1973年以来,美国、德国和日本等发达国家相继开发了许多直接液化新工艺。德国的200t/d新的二段液化(IGOR工艺、美国的600t/d氢煤法(H-coal工艺和日本的150t/d NEDOL工艺是其中的代表。这些新工艺的共同特点是液化条件的改变(从490,70MPa 到450,17MPa,成本的降低,但仍有研究开发的潜力。我国神华煤采用直接液化,油收率可达50%70%。中国的煤炭间

11、接液化始于20世纪80年代,中国科学院山西煤炭化学研究所开发了固定床两段合成法(MFT合成汽油新工艺,现已进入规模为2000t/d的工业性试验,并考虑进行工业示范厂的可行性研究。煤炭科学研究院北京煤化学研究所于1991年对内蒙古锡林郭勒盟的褐煤和稠油进行高压釜共炼试验,煤和稠油的转化率分别为89%和61%,总油收率为64.56%。拟采用美国ARI公司的成熟技术在内蒙古锡林郭勒盟建年处理10万t的煤油共炼示范厂。4燃料电池燃料电池发电是在一定条件下将氢气、天然气和煤气与空气中的氧气发生化学反应,将化学能转化为电能的过程。只要有燃料和氧化剂供给,就会有持续不断的电力输出,能量转换效率高达40%50

12、%。燃料电池除可发电外,还可作为电动汽车的电源,无污染、启动快、电池寿命长、比功率高、比能量高,可用于固定发电系统、现场用电源、分布式电源、空间飞行器电源及交通工具用电源等方面。由于目前燃料电池单位设备造价高,可靠性和寿命有待进一步考验,仅用于航空航天领域,但它无疑会是今后重点发展的方向。燃料电池经历了第一代的碱性燃料电池(AFC、第二代的磷酸型燃料电池(PAFC、第三代的熔融碳酸盐燃料电池(MCFC和第四代的固体氧化物燃料电池(SOFC,现已发展到今天的第五代质子交换膜燃料电池(PEFC。MCFC与煤气化联合循环结合,将组成高效的洁净煤发电技术,发电效率可达60%70%。日本大阪工业技术研究

13、所的10W级小型MCFC发电装置累计运行时间已超过4万h,荷兰已组装了10kW的电站,德国、西班牙也有建造MCFC电站的计划。SOFC的燃料适应性最强,本体发电效率可达50%60%,组成联合循环后的发电效率可达60% 70%,甚至大于70%。若组成热电联产,总热效率可达85%以上。PEFC适用于移动电源,由于材料昂贵,造价过高,美国和加拿大也仅仅发展到260kW固定电站阶段。我国原国家科委将“燃料电池技术”列为国家“九五”科技攻关项目之一。中科院大连化物所试制出了2kW3kW的MCFC试验电池系统,功率密度达到0.1W/cm20.15W/cm2。中科院上海硅酸盐研究所已完成1kW的SOFC平板

14、式电池堆。国内在PAFC方面研究很少,但中科院大连化物所在PEFC方面取得了重大进展。总之,中国在燃料电池方面的研究开发工作比欧美发达国家晚了20多年,差距较大。中国应选择适合于自己发展的燃料电池技术,如能组成大容量联合循环发电系统,并能以煤为燃料的高温燃料发电技术,即MCFC和SOFC,走积极引进、消化吸收、研究创新、实现国产化的技术路线。鼓励和资助用户采用燃料电池发电技术,积极推动燃料电池的商业化。5多联产系统多联产就是将以煤气化技术为龙头的多种煤炭转化技术通过优化组合集成在一起,以同时获得多种高附加值的化工产品(包括脂肪烃和芳香烃和多种洁净的二次能源(气体燃料、液体燃料、电能等。不仅可以

15、实现煤炭资源的阶梯利用,达到煤炭资源价值的提升,利用率和经济效益的最大化,而且能做到煤炭利用过程对环境的最友好,并为中国氢能发展提供良好的基础。美国能源部提出的“展望21(Vision21”以煤气化为龙头,利用所得的合成气制氢,作为SOFC和燃气轮机组成的联合循环的燃料,转换成电能,能源利用率可达60%以上;在合成气制氢过程中分离出的CO2用各种途径隔离,形成近零排放的高效能源利用系统。Shell公司提出合成气园的概念,即以煤的气化或石油、渣油气化为核心,所得合成气用于IGCC发电,再进一步生产甲醇和化肥,以及其他一些具有高附加值的化工产品,而且还可以把合成气作为城市煤气供给用户。美国的一些著

16、名大学都在积极开展这方面的研究。目前,多联产煤炭转化技术在中国的发展可以说是刚刚起步。多联产系统是系统效率高、环境效益好、可实现可持续发展的能源利用系统,是未来国际国内煤化工发展的最优技术。美国研究表明:电、热、甲醇、合成气四联产的基本投资下降37%,单位能量价格下降27%,单位煤耗下降9.2%,CO2排放量减少22.6%,是最值得推广的高效清洁煤炭转化技术。6结语清洁高效煤炭转化技术(包括煤炭气化、煤炭液化、燃料电池、多联产的发展对于提高煤炭利用效率、保护环境、改变中国能源消费结构、保障中国能源供应安全和实现经济社会的可持续发展具有重要意义。我们的科研工作者要积极学习借鉴国外的先进技术和经验

17、,为我所用,发扬创新精神,为技术的早日国产化出一份力。参考文献1毛节华,许汇龙.中国煤炭资源预测与评价M.北京:科学出版社,1999.2俞珠峰.洁净煤技术发展及应用M.北京:化学工业出版社,2004.(责任编辑:刘翠玲第一作者简介:程黎花,女,1969年10月生,1992年毕业于山西大学,工程师,西山万隆支护器材分公司,山西省太原市西矿街河南煤机巷9#,030053.The Present Situation of the High-efficiency and Clean Coal Conversion TechnologyCHENG Li-huaABSTRACT:This paper expounds the necessity of developing the high efficiency and clean coal conversion technology, describes the present situation of both domestic and foreign high efficiency and clean coal conversion technology,and emphatically introduces the a