浅谈煤基多联产技术

1、.：.； 浅谈煤基多联产技术摘要：多煤、贫油、少气的资源构造，以及可再生能源短期内占比很小的现实决议了未来很长一段时间内煤炭仍将是我国的主体能源。煤炭的清洁高效利用既是我国能源开展的战略选择，也是当前节能减排最重要、最现实的手段。从电力和优质燃料两个方面的艰苦需求看，煤基多联产系统显然是未来干净煤开展的重要方向。本文对煤基多联产系统的概念和特点以及国内外开展现状进展了概述，指出了关键技术问题并提出了建议。关键词：煤基多联产 高效清洁 问题 建议前言：中国是世界上最大的煤炭消费国和消费国，也是目前世界上仅有的四个以煤为主要能源的国家之一，煤炭占一次能源消费的75%左右。从我国的能源资源和经济开展

2、程度看，在相当长的时期内，煤炭仍将是我国最主要的一次能源。煤炭作为能源对人类的开展做出了宏大的奉献，但在煤炭的开发与利用过程中也产生了一系列污染问题，危及生态平衡和人类生存。既要支撑经济的高度开展又要坚持良好的生存环境，就必需提高煤炭利用效率，使煤成为干净、高效和便于运用的能源和原料，独一的出路就是开发和运用“干净煤技术，而煤基多联产系统正是满足这一需求的高效、经济、灵敏的煤炭综合利用技术。1、煤基多联产系统的概述概念煤基多联产是指利用从单一的设备气化炉中产生的合成气主要成分为COH2，来进展跨行业、跨部门的消费，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料甲醇、FT合成燃料、二甲醇、城市煤气、

3、氢气以及用于工艺过程的热和进展发电等。该系统的概念表示图如下所示： 该技术以煤炭气化为“龙头，将多种煤炭转化技术经过优化组合集成在一同，以同时获得多种高附加值的化工产品和多种干净的二次能源。煤基多联产系统经过气化把两大系统：燃料/化工产品消费系统、动力消费系统一致结合起来进展物质与能量交换，使动力系统到达合理利用能源和低污染排放，又使化工产品或清洁燃料的消费过程低能耗与低本钱，是一个实现多领域功能需求和能源资源高增值目的的可继续开展能源利用系统。1.2系统组成 典型的多联产系统集成的单元技术，普通包括：合成气制备过程气化、净化与显热回收单元，混合气分别过程如空分单元等，甲醇、二甲醚、汽油、柴油

4、等化工产品合成与精馏等过程，以及由燃气轮机、余热锅炉与汽轮机等热功转换过程，或和燃料电池等直接发电过程组成。1.3技术特点 煤基多联产系统的中心就是强调系统内物质交换和能量转换过程的有机耦合、优化与集成，从而使得系统具有灵敏的产品和原料系统。该技术处理了燃料和电独立消费时效率低、产品制造本钱高的问题，在系统内部控制污染，具有高效、干净、灵敏等显著特点。该系统在经济上到达充分的弹性构造，具有非常强的市场竞争力，并且可以弥补正在开发的煤炭发电和利用单项技术超临界燃煤发电、增压流化床熄灭、煤液化、整体煤气化结合循环、先进燃气轮机和燃料电池等难以同时满足效率、本钱和环境等多方面要求的缺乏。与常规煤发电

5、和煤基化工相比，煤基多联产技术是一种跨越式开展，并且与氢能利用、削减CO2排放的长久可继续开展目的相交融。2、煤基多联产系统的关键问题 煤基多联产系统是一个跨行业，涉及多学科的宏大复杂系统，各个消费过程的物质流、能量流、信息流和价值流相互交叉、耦合，其复杂程度远远超越单个产品的消费。故在开发与运用该系统时难免遇到许多问题，其中关键问题列举如下：2.1 系统方面 多联产系统的中心就是强调系统内物质交换和能量交换过程的有机耦合、优化与集成，因此从系统工程角度而言，有大量的科学问题有待研讨。如：联产系统的优化综合、优化运转、负荷跟踪和控制、灵敏系统燃料、产品设计等。国内外联产系统的研讨开展也阐明将联

6、产系统作为一个整体进展系统集成和优化是联产关键技术的重点和前沿，这需求功能强大的计算机软件平台作为支撑。2.2 关键单元技术方面1气体分别的膜技术在煤炭多联产系统消费的各个阶段需求各种气体的大流量、低能耗、廉价的分别。例如，在用于IGCC的煤气化中，空气中氧和氮的分别，用目前的空分安装消费氧气的费用普通要占整个电厂运转费用的15%-20%。再如，CO2和H2的分别，合成气经蒸汽重整后所得的CO2和H2用金属和非金属陶瓷膜加以分别，使之比目前的变压吸附方法降低本钱。Vision21已将膜分别技术列为先导技术，正在研讨开发大容量、低本钱的高温陶瓷膜离子迁移膜，以替代昂贵的深度冷却空分工艺。2各产品

7、新的工艺流程、新型催化剂和催化工程、反响工程从联产系统的效率、效益和环境出发，以上技术都需求有面向新目的的突破。3先进的高温、高效燃气轮机 21世纪的化石能源和资源的利用均以燃气轮机作为动力消费的关键中心部件，技术提高先进冷却技术、资料将使得透平进口温度提高至1500以上，同时结合系统的研讨，天然气为燃料时，将使系统效率到达60%左右。促使先进燃气轮机在中国的开展和运用也是中国能源工业所面临的艰苦挑战之一。4先进的高温如固体氧化物SOFC和低温质子交换膜PEMFC燃料电池技术 目前，以燃料电池能源公司和Siemens-WestinghousePittsburgh，PA为代表正在开发熔融碳酸盐和

8、固体氧化物燃料电池系统，这些系统可以在高温下运转，并能与Vision21以高效气化技术为主题的系统有机结合起来。5高温除尘脱硫为充分利用从气化炉出来的合成气的显热，不宜采用水激冷的方法，因此高温条件下合成气净化问题成为了一个重要课题。此外，煤炭基多联产系统和合成气的各种其他杂质，包括有害金属化合物的脱除都是一个共性的关键问题。目前，高温除尘多处在实验室与中试规模，进入示范运用的有陶瓷过滤器和陶瓷阻隔过滤器，而高温干式脱硫以循环可再生金属氧化物吸收剂为研讨重点。6CO2的处置与运用 能源系统中合成气经过蒸汽重整转换成CO2和H2，经膜分别后，所获得的CO2可注入深煤层以强化煤层气的开采，所得到的

9、煤层气用于高效发电。3、煤基多联产系统开展现状3.1 国外开展现状 自20世纪80年代起，美国、欧盟和日本等国政府分别制定和实施了IGCC和煤炭联产研发方案。1998年，克林顿政府制定了愿景21Vision能源工厂开展规划，鼓励煤炭联产系统关键技术的研发。一些国际上著名公司，如BP公司、Texaco公司、GE公司、Shell公司等都在进展煤炭联产系统的研发。2003年初，美国政府宣布开场执行未来电力Future Gen工程，2021年初对该工程进展了重组，重点支持IGCC或其他先进燃煤电站。自2004年欧盟开场执行HYPOGEN工程，该工程以建成煤气化为根底，消费电力和氢并进展CO2分别和处置

10、的近零排放电站为目的德国提出了COORETEC方案，旨在研讨开发以化石燃料为根底的近零排放发电技术。日本于1993年在“新能源产业技术综合开发机构 NEDO内设立“干净煤技术中心CCTC制定了阳光方案。日本新能源开发机构于1998年提出了以煤气化净化、燃气发电和燃料电池发电为主要内容的EAGLE多联产方案。3.2 国内开展现状 国内研讨所和大学与国际同步，在20世纪末开场了现代意义上的煤炭多产品联产概念的探求，并已开场进展系统研讨和相关单项技术的研讨开发。国家中长期科技开展规划研讨提出，“将多联产技术作为能源科技开展的战略重点方向之一。煤气化、煤制油、燃气轮机等多项单元技术已被列入国家“973

11、 、“863方案。有关科研单位和企业分别提出了符合各自开展特点的多联产工艺道路，有的曾经开场进展系统集成研讨。中科院工程热物理研讨所在国家863方案和中科院知识创新工程艰苦工程的支持下，与山东兖矿集团协作进展76MW发电和年产24万吨甲醇煤气化合成甲醇、结合循环发电部分联产示范工程的建立，该项工程的流程表示图如下所示：华能集团公司、神华集团公司等大型企业曾经制定了多联产开展规划，方案到2021年前后实现初级系统的工业运用，并逐渐向先进系统开展。其中，中国华能集团公司处积极探求参与Future Gen国际协作工程的能够外，还对比美国“未来电力工程提出了“绿色煤电方案。4、对我国开展煤基多联产技术

12、的建议4.1 因地制宜，合理选择技术道路 根据我国能源的供需特点，将开展煤化工、消费液体燃料和实现干净发电共同作为多联产的开展方向。详细技术道路的选择，应由企业根据国家导向、所在地域条件、煤种煤质、产品市场等情况自行确定。4.2加强规划，完善政策 加强多联产开展的整体规划，做好科技规划与产业规划的衔接、产业规划与配套政策的衔接，同步推进初级系统产业化和先进系统的技术研发。4.3启动示范工程，加强技术攻关 建议成立国家多联产技术研讨中心，集中优势科研力量，对关键技术、系统技术和专属性技术进展攻关。4.4加强指点，快速开展5、终了语 以煤为主并且在相当才时间内难以根本改动的能源构造决议中国必需高效干净利用煤炭资源。从电力和优质燃料两方面的艰苦需求和国内外煤基多联产技术开展情况来看，煤基多联产系统显然是未来干净煤开展的主流趋势。多联产能源系统是综合处理我国21世纪面临的能源问题的重要途径，具有非常重要的现实意义。6、参考文献1 蔡瑞贤，金红光，林汝谋.21世纪100个交叉科学难题-能源动力系统与环境协调相容的难题M.北京：科学，2005.2 倪维斗，李政，薛元.以煤气化为中心的多