——煤炭的清洁高效利用
摘要：
提高能源利用率、节能减排，是我国一项基本国策，这关系到我们国家未来的经济的发展，社会的稳定。需要我们从根本出发，不断的考虑新的方法，开发出新的科技，并使之运用于实际。国家制定国策，重点开发新能源。本文先分析了我国能源利用情况，介绍新能源，并且主要对于新能源中最根本的提高煤的利用率问题进行了初步分析。
关键字:
能源利用 新能源 煤炭高效利用
一、我国能源利用现状：
中国的能源蕴藏量位居世界前列，同时也是世界第二大能源生产国与消费国。中国能源开发利用呈现出以下主要特点：
1、能源以煤炭为主，可再生资源开发利用程度很低。中国探明的煤炭资源占煤炭、石油、天然气、水能和核能等一次能源总量的90%以上，煤炭在中国能源生产与消费中占支配地位。
2、是能源消费总量不断增长，能源利用效率较低。随着经济规模的不断扩大，中国的能源消费呈持续上升趋势。
3、能源消费以国内供应为主，环境污染状况加剧，优质能源供应不足。中国经济发展主要建立在国产能源生产与供应基础之上，能源技术装备也主要依靠国内供应。
工业建立了以矿物质能源为主的能源生产方式和消费方式，但目前依靠系统能源拉动世界经济的模式已经走到尽头。科学家们全力开拓新能源产业，提高能源利用率，尽快解决中国能源问题。
二、新能源产业
能源的生产利用主要包括四大主要环节：能源，转化，输送，终端利用。四大环节中的一个或几个环节有大变化，且相对于在役主力能源而言，能大幅度地节约资源、大幅度减排的能源或能源技术即可称为“新能源”
新能源产业包括：1、风能，太阳能，生物质能等新能源。2、对传统能源进行技术变革所形成的新能源。如煤炭的清洁高效利用，新能源汽车以及智能电网等内容。下面将主要介绍关于煤炭的清洁高效利用现状，以及未来发展的方向。
三、煤炭的清洁高效利用
(一)煤的利用现状
在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。但是我国煤炭资源分布广泛但不均匀。储量主要集中分布在山西、内蒙古、陕西、云南、贵州、河南和安徽，七省储量占全国储量的81.8%，分布呈现出“北多南少”、“西多东少”的特点。我国煤炭资源人均可采储量仅为世界平均水平的一半。
我国传统化石能源结构煤炭资源占整个化石能源总量60%以上，通过进口增加石油、天然气供应的空间又相对有限，以煤为主的能源结构短期内难以改变，煤炭将继续承担起保障我国能源安全的重大责任。我们应该提倡把可再生能源和新能源的增长以高效利用能源以及加大利用清洁化石能源结合起来，实施两条腿战略。只有不断推进煤炭的清洁高效利用，才有可能最大限度的实现传统化石能源的清洁高效利用，达到发展洁净能源的总体目标。洁净技术为煤炭的清洁高效利用提供了可能，煤炭的优质性加工是从源头上改善商品煤质量，降低燃煤污染的有效手段，近年来我国原煤洗选技术呈现大型化、模块化趋势，煤炭优质化加工正成为煤炭行业提高附加值，满足社会需求的重要环节。
(二)提高煤炭利用率的方法
固体煤在加热后可同时产生气、液及固体产品。因此,采用单一的转化方式不符合煤的热转换特性。所以,洁净煤技术发展的趋势将是综合利用。通过综合利用达到提高转化效率、减少污染物的生成,提高产品的品位,对产品进行分级利用,提高经济效益的综合目的。
1.大力发展煤燃烧的直接洁净技术
煤燃烧的直接洁净技术：即在煤的燃烧过程中提高效率、减少污染物排放的技术，包括超（超）临界发电、循环流化床（CFB）燃烧发电、增压流化床燃烧联合循环（PFBC-cc）发电、整体煤气化联合循环（IGCC）发电、低NOx燃烧等洁净发电技术，还包括工业锅炉高效燃烧技术
煤炭燃烧面临的主要问题：（1）热效率低,如工业炉窑的热效率中有40 %左右,而工业及供暖锅炉的热效率也仅为60 %左右。（2）对环境的污染极其严重。由于小型燃煤设备上没有污染物排放控制手段,其排放量要比大型燃烧设备高得多。大型燃煤设备如电站锅炉的转换效率比小型设备高。目前发达国家煤发电的效率可达45 %以上,而我国的煤发电效率只有30 %左右,而且其污染物如SO2 、NOx、CO 等的治理措施还有待解决。
2.大力发展煤转化为洁净燃料的技术
煤转化为洁净燃料技术：主要有以下四种：（1）煤的气化技术，有常压气化和加压气化两种，它是在常压或加压条件下，保持一定温度，通过气化剂（空气、氧气和蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂，煤气热值低；用氧气做气化剂，煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮，排去灰渣，因此，煤气就是洁净燃料了。（2）煤的液化技术，有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化，然后再把煤气液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料，比如直接加氢将煤转化成液体燃料，或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料，我国已开展研究。（3）煤气化联合循环发电技术，先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达４５％。我国正在开发研究中。（4）燃煤磁流体发电技术，当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场，就直接产生直流电，然后把直流电转换成交流电。发电效率可过５０％～６０％。我国正在开发研究这种技术。
煤转化为洁净燃料纯在的问题：（1）气化中，完全气化过程需要较苛刻的条件,即较高的温度,同时半焦的完全气化需要较长的时间,加上在高温气氛下半焦的失活,造成不完全气化。其结果是气化炉的结构复杂、造价高。目前煤气的高温净化这一关键技术问题还没有得到完全解决。同时,我国目前的燃气轮机还需要依赖进口。（2）直接液化具有液体转化率高的优点,但由于其产率依赖于煤的结构,煤种适应性较差。同时,其过程在高压、高温条件下加氢进行,苛刻的总体操作条件使产品的成本提高。目前还无法与相似石油化工产品相竞争。煤炭的间接液化的优点在于其煤种适应性较宽,操作条件较温合,同时,硫、氮和灰等污染先驱物可在气化过程中脱除。但该过程包括气化和合成二个过程,即先将煤中的高碳成分降成一碳,然后再合成为高碳液体。故其总效率低、产品的选择性差。
3.强制性发展从工业废气中捕获，储存二氧化碳并通过加氢还原来生产甲醇等化工再利用技术
CO2的捕获：目前国际上比较成熟的是化学吸收法，简单来说就是利用CO2和某种吸收剂之间的化学反应，将CO2气体从烟道气中分离出来，目前科学家已经找到了多种性能优良而环保的吸收剂。还有一种方法叫“膜”分离法，化石燃料燃烧后的烟气在通过膜时被分类处理了，有的会溶解并通过，有的却通不过被“拦截”了。为了提高二氧化碳的减排效率，科学家还发明了一种富氧燃烧法，用纯氧燃烧使得排放的CO2纯度更高。据悉，目前国际上像美、英、挪威包括中国都有一些碳捕捉试验项目，其中碳的捕捉效率可以高达90%。
四、总结
我国是一个能源使用量大国，对于各种能源的需求甚多，尤其是煤炭资源。我们一切应该从长远打算，一步一个脚印，做好合理的能源规划，实行合理的能源策略，真真正正的为能源的可持续发展做好充分的努力以及对于能源利用率的提高，做出充分的准备。这一项是必须要从长远打算，长远考虑，使得经济与能源协调可持续发展，相互促进。
参考资料： 俞珠峰. 洁净煤技术发展及应用[M] 化学工业出版社
林伟刚 中国清洁煤技术发展中的若干问题 中国科学院化工冶金研究所
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林伟刚. 双级料腿循环床垃圾焚烧锅炉. 中国专利申请
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武建东 如何造就下一个能源体系 人民网
煤炭的洁净燃烧技术以及高效利用技术 聪慧网
倪维斗 煤清洁利用：中国式低碳的关键 科学时报
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