我国现在的大气污染十分严重，不仅危害到人们的正常生活，而且威胁着人们的身心健康。我们必须加强重视，造成我国大气污染的主要有这些： （1）、环境意识薄弱对可持续发展战略认识不足。大气环境是人类赖以生存的可贵资源，大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程，恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。但这种观念长期以来并没有被一些部门和一些地区充分的理解和认识。他们只考虑近期的、局部的经济发展需要，在制订一些综合的经济政策、产业政策以及城市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑，往往以牺牲环境为代价换取经济的快速发展，形成了盲目扩大生产规模、乱铺摊子、重复建设、技术装备水平低、能源资源浪费大、乡镇企业无序发展、劣质煤炭流通失控等状况。因此说缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大气污染的诱因，所造成环境危害和损失是难以挽回的。 （2）、能源、利用不合理，能源浪费严重。能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一，据资料显示，主要表现如下：A：在我国一次能源消费结构中，煤炭占75%，而用于发电的煤量仅占总煤量的35%，其它煤炭则用于工业及民用燃烧，有84%的煤炭直接燃烧，这种煤炭消费构成是很不合理的。B：我国煤炭生产过分注重产量的增加，对控制高硫煤的问题重视不够，主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。同时，由于洗煤厂建设资金的限制、洗煤价格的不合理以及受铁路运力和流向的制约，洗，煤的能力的增长落后于原煤生产量增长，原有洗选厂生产能力不能充分发挥出来。目前，我国煤炭入洗率为22%，发达国家一般多在60%~80%。动力煤洗选厂的洗选设备利用率仅为69%。C：各类燃烧设备技术及制造水平较低，能源利用率不高，使用能耗高排污量大和超期服役的燃烧设备的现象相当普遍。全国工业锅炉50万台，平均热效率仅有60%左右；工业窑炉平均热效率约为40%；城镇居民生活燃煤热效率平均仅为22%左右。D：乡镇工业发展迅速，大多数企业采用的生产技术、工艺比较落后，生产设备简陋，资源能源利用率极低，所造成的大气污染是惊人的。 （3）、大气污染防治的资金投入不足。目前，全国污染治理和用于污染防治有关的城市基础设施建设投资，只占国民生产总值的7%，这与我国环境污染严重、历史欠账太多和经济快速发展对环保投资的需求相比，严重不足。1：我国工业发展的起点低，基础工业整体水平提高较慢，技术改造难度大，污染欠账多。工业技术和装备许多是50~60年代水平的，资源、能源消耗高。但由于工业的整体改造受到资金的限制，迟迟不能进行整体改造和市的污染治理，相当一批技术装备落后的工业企业长期在生产中排放大量的污染物，造成严重污染。2：国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱，远远不能满足需要。3：城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境污染的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢，关键还是资金投入不到位的问题。有些城市建完了热电厂，却缺少资金建设供热管网，分散热源仍然存在，不但没有减少污染，反而增加了排放量。4：排污收费标准太低，使得污染企业宁可交排污费，而不愿意花钱治理。例如，“两省九市”的二氧化硫收费标准过低，一般都在每公斤二氧化硫20元以内，远远低于每公斤1元左右的脱硫成本，并不能促使企业投资用于二氧化硫治理。造成目前，两省九市试点地区所建的脱硫设施很少。 （4）、执法不严，监督管理力度不够。尽管我国大气污染防治法规标准建设取得很大进展，但有法不依，执法不严，违法不究的现象仍然十分严重。1：一些地方政府干预环保部门执法，批准建设短期经济效益好但能源资源消耗量大、对大气污染严重的工业项目；不执行国家“先评价，后建设”的规定，出现了一些新的不合理布局和污染超标的建设项目；对大气污染防治措施的投资经常留有缺口或将资金挪作他用。2：地方电厂、地方水泥厂和乡镇企业执法不严，超标现象比较普遍。3：由于各地监测机构受到经费的限制，不能普遍开展对污染源的经常性监督监测，从而削弱了环保部门对污染源的日常监督管理。环保设施操作管理比较差，实际运行率低。许多项目尽管开工验收时可达标，但实际运行中却超标排放。据估算，全国目前工业锅炉烟尘排放超标率平均为30%，工业窑炉平均为50%，地方水泥行业的粉尘排放超标率为40%。4：机动车污染防治起步晚，排气监督管理机制还未真正建立，各监督执法部门职责不清、监督不力，尤其对汽车制造、销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱，机动车排气污染监督监测还未纳入国家大气环境质量和污染源的常规监测体系中，从而缺乏对机动车排气污染的有效监督。 （5）、缺乏实用的治理技术。我国在大气污染治理技术和设备的研制、开发、推广和使用方面，虽然做了不少工作，但与大气污染控制的需求差距还较大，资金、人力的投入以及实用技术商品化的程度远不如发达国家。比较薄弱的领域是洁净煤技术；冶金、化工、建材等行业的工业窑炉和生产设施排放污染的治理技术；机动车机内净化技术等。实用技术的缺乏直接影响了大气污染治理的进程和效果。 现在要改善大气污染继续加剧，对于政府要做好相应的措施，对于我们普通的公民来说，应该保护好每一个环境的卫生，废气的排放等等，减少对空气的污染。让我们携手共创美好的明天。
洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。洁净煤技术（CCT）一词源于美国,旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是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。
一、前言 众所周知，能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因，尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中，存在着效率低、污染严重的问题。统计表明，我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘，87%的SO2，67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主，改变能源结构，使用油气电等清洁能源，与我国的国情又不太相适应，未来相当长一段时间内，煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变，这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置，是解决和控制大气污染的一条重要措施。 近年来，人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践，但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上，我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究，通过几年来的大量实验和工作实践，解决了十多项技术难题，掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术， 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉，我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统，经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理，实现“炉内消烟、除尘”，使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求，而且热效率高达80～85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论，把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉，将煤炭气化、燃烧集于一体，组成煤气化分相燃烧锅炉，从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。 二、煤气化分相燃烧技术 烟尘的主要污染物是碳黑，它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中，形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出，便可见到浓浓的黑烟。 一般情况下，煤的燃烧属于多相混合燃烧，煤在燃烧过程中析出挥发物，而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用，使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应，即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应，都不利于固体碳和天然矿物煤的燃烧，而气固分相燃烧就可以有效地解决上述问题。 气固分相燃烧就是使固体燃料在同一个装置内分解成气相态的燃料和固相态的燃料，并使其按照各自的燃烧特点和与此相适应的燃烧方式，在同一个装置内有联系地、互相依托地、相互促进地燃烧，从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的。 煤气化分相燃烧技术是根据气固分相燃烧理论，将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体，以煤炭为原料，采用空气和水蒸气为气化剂，先通过低温热解的温和气化，把煤易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为煤气，与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。这样在同一个燃烧室内气态燃料与固态燃料有联系地、互相依托地、相互促进地按照各自的燃烧规律和特点分别燃烧，消除了黑烟，提高了燃烧效率，并且在整个燃烧过程中，有利于降低氮氧化物和二氧化硫的生成，进而达到洁净燃烧和提高锅炉热效率的双重功效。 煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用，使固体燃料的干燥、干馏、气化以及由此产生的气相态的煤气和固相态的煤焦在同一炉内同时燃烧。并使锅炉在结构上实现了两个一体化，即煤气发生炉和层燃锅炉一体化，层燃锅炉与除尘器一体化，因此无需另设煤气发生炉便实现了煤的气化燃烧；也无需炉外除尘器，就可实现炉内消烟除尘，锅炉排烟无色。其燃烧机理如图一所示，双点划线框内表示固相煤和煤焦的燃烧过程，单点划线框内表示气相煤气的燃烧过程，实线框内表示煤的干馏过程，虚线框内表示煤焦的气化过程。 原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解，煤料自上部加入，煤层从下部引燃，自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层，气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入，使底部煤层氧化燃烧，生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳，此高温鼓风气流经干馏层，对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入，随着煤料的下降和吸热，低温干馏过程缓慢进行，逐渐析出挥发份，形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。 原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层，靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应，这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂，在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷，还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合，由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表一。 表一：气化室内各层的作用及主要化学反应 层区名 作用及工作过程 主要化学反应 灰层 分配气化剂，借灰渣显热预热气化剂 氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应，放出热量，供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热 2C+O2=2CO 放热 还原层 CO2 还原成CO，水蒸汽与碳分解为氢气， CO2+C=2CO 放热 H2O+C=CO+H2 放热 CO+H2O=CO2+H2 吸热 干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解，析出干馏煤气：水份、轻油和煤中挥发物。 干燥层 使煤料进行干燥 在锅炉的气化室中，煤料自上而下加入，在气化过程中逐步下移，气化剂则由下部进入，通过炉栅自下而上，生成的煤气由燃料层上方引出。这一过程属逆流过程，它能充分利用煤气的显热预热气化剂，从而提高了锅炉的热效率，并且由于干馏煤气不经过高温区裂解，使气化煤气的热值有所提高。 原煤经温和气化低温热解产生的煤气，在经过上部干馏层后，通过气化室的煤气出口进入燃烧室，与充足的二次风充分混合，在燃烧室的高温条件下自行点燃，并与进入燃烧室炉排上煤焦向上的火焰相交，这样在燃烧室内煤气与煤焦分别按照气相和固相的燃烧特点和燃烧方式分别燃烧，又相互联系、相互促进，使一氧化碳和烟黑燃烬，达到或接近完全燃烧。 三、煤气化分相燃烧锅炉的结构特点及应用 锅炉在发展的过程中一直重视提高锅炉热效率和烟尘排放达标两大问题。传统的锅炉解决这两大问题的基本上是靠强化燃烧和传热提高锅炉热效率和设置炉外除尘器。强化燃烧往往会导致锅炉烟尘初始排放浓度的加大，增大除尘器的负担，在发达国家可使用除尘效率在99%以上的电除尘器或布袋除尘器，使烟尘排放浓度控制在50mg/Nm3以下，而在我国由于经济条件的原因，只能使用价格相对低廉的机械式或湿式除尘器，除尘效率一般低于95%，使烟尘排放浓度大于100-200 mg/Nm3，达不到国家的环保要求。这种依靠炉外除尘器解决除尘的办法，不仅增加锅炉房的占地面积和基建投资，而且增大引风机电耗，还造成二次污染。由于煤气化分相燃烧锅炉彻底改变了传统锅炉的燃烧原理，利用气固分相燃烧理论，使煤在燃烧过程中易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为可燃煤气，与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。由于燃烧室温度高达1000℃以上，烟雾得以充分分解，解决了煤直接燃烧产生黑烟的难题。这种锅炉不仅使原煤尽可能地完全燃烧和高效利用，有较高的热效率，而且还尽可能地减少烟尘和有害气体SO2、NOX等的排放，达到消烟除尘的作用，使锅炉各项环保及节能指标大大优于国家标准。 煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用，打破了传统锅炉加除尘器的模式，创建了无需炉外除尘器的一体化模式。而这种一体化并不是机械式地将除尘器加入锅炉。煤气化分相燃烧锅炉与普通煤气锅炉和层燃锅炉相比，具有自己独特的结构，它将后两者有机结合，主要由前部的煤气化室，中部的燃烧室和尾部的对流受热面三大部分组成。（见图二：锅炉结构与燃烧示意图） 气化室是锅炉的技术核心部分，它看上去象是一个开放式的煤气发生炉，其主要功能，一是将煤中的可燃挥发份和煤的气化反应生成气，以煤气的形式排入到燃烧室进行燃烧；二是将释放出挥发份的半焦煤输送到燃烧室继续进行燃烧；三是控制气化室内的反应温度和煤焦层厚度。实现上述功能的关键：一是要保证一定的原煤层；二是要合理配置送风和气化剂，提高煤炭气化率和气化室的气化强度；三是要在煤气化室和燃烧室的连接部位，合理配置煤气出口和煤焦出口。气化室产要由炉体、进煤装置、炉栅、气化剂进口、煤气出口和煤焦出口等部分组成。 在气化室内以煤炭为原料，采用空气和水蒸汽为气化剂，在常压下进行煤的温和气化反应，将煤在低温热分解产生的挥发性物质从煤中赶出。当气化室内温度达到设定条件时，将气化室内脱挥发份的高温煤焦输送到燃烧室的炉排上进行强化燃烧。 燃烧室的主要功能：一是使煤气和煤焦燃烧完全，提高燃烧效率；二是降低烟尘初始排放量和烟气黑度。气化室内产生的煤气经煤气出口，喷入到燃烧室，在可控二次风的扰动下旋向下方，与由气化室进入到燃烧室的煤焦向上的火焰相交而混合燃烧。煤气与固定碳（煤焦）燃烧相结合，强化了燃烧，达到了充分燃烬，洁净燃烧的目的，提高了燃烧效率。并且因为在炉排上的燃烧是半焦化的煤焦，因此产生的飞灰量小，烟尘浓度、烟气黑度都比较低。同时，在燃烧室上方设置了防爆门，确保锅炉的安全运行。 对流受热面的主要功能就是完成与烟气的热量交换，达到锅炉额定出力，提高锅炉换热效率。其结构形式可有多种，与普通锅炉没有太大的区别，因此对大多数锅炉来说，都可以改造成煤气化分相燃烧锅炉。并且锅炉无需除尘器，大大节省锅炉房总投资和占地面积。 设计煤气化分相燃烧锅炉时，应注意的几点： 1、合理布置煤气出口和煤焦出口的位置和大小； 2、煤焦的温度控制； 3、气化剂进口和进煤口； 4、合理设置二次风和防爆门； 5、气化室与燃烧室的水循环要合理。 由上述可知，煤气化分相燃烧锅炉的结构并不复杂，只需在传统锅炉的基础上，在其前部加一个气化室，在原炉膛上设置二次风和防爆门，再结合一些控制技术。利用该原理可以设计出多种规格型号的锅炉，类型主要为2t/h～10t/h各参数的锅炉。现仅在东北地区已有几十台此类型的锅炉在运行，广泛用于洗浴、采暖、医药卫生等领域，并已经利用该技术，改造了很多工业锅炉，效果都非常好。 下面以一台DZL2t/h锅炉为例，改造前后对比见表二。 表二：DZL2t/h锅炉改造前后对比 改造前 改造后 比较 热效率 73% 78% 提高5% 耗煤量(AII) 380kg/h 356kg/h 节煤3% 适应煤种 AII AIII 褐煤 石煤AI AII AIII 无烟煤 煤种适应性广 锅炉外形体积 4×2×2m 9×2×2m 长度约增加一米 环保性能 冒黑烟，环保不达标 排烟无色，满足环保要求 该新型锅炉综合地应用当代高新技术和高效率传热技术，将煤气发生炉与层燃锅炉有机结合为一体，做到清洁燃烧，炉内自行消烟除尘，锅炉运行期间，在无需炉外除尘器的情况下，排烟无色，烟尘浓度≤100mg／Nm3，比传统锅炉减少30-50%，SO2浓度≤1200mg／Nm3，NOx＜400mg/ Nm3，符合国家环保标准GB13271-2001中一类地区的要求，同时，热效率在82％以上。而成本仅比传统锅炉增加不到一万元，但却省了一台除尘器。每小时加煤次数少，仅2～3次，并可实现机械上煤和除渣，因而大大减轻了司炉工的劳动强度。 四、煤气化分相燃烧锅炉的特点 传统的煤炭燃烧方式在煤的燃烧过程中会产生大量的污染物，造成严重的环境污染。主要原因是： （1）煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧，燃烧效率低，相对增加了污染排放； （2）燃烧过程不易控制，例如挥发份大量析出时往往供氧不足，造成烟尘析出与冒黑烟； （3）固体燃料燃烧时温度难以均匀，形成局部高温区，促使大量NOx形成； （4）原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SO2； （5）未经处理的固态煤炭直接燃烧时，大量粉尘将随烟气一同排出，造成大量粉尘污染。 煤气化分相燃烧锅炉将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体，有效地解决环境污染问题，与传统的燃煤锅炉相比，它有以下优点： 1、烟尘浓度、烟气黑度低，环保性能好。 在气化层生成的气化煤气和在干馏层生成的干馏煤气最终混合在一起，在燃烧室内与二次风充分混合，因是气态燃料，供氧充分，容易达到完全燃烧，使一氧化碳和烟黑燃烬。而从气化室进入到燃烧室的炽热煤焦，因大部分挥发份已被析出，避免了挥发物对固定碳燃烧的不良影响，剩余的挥发份在煤焦内部进一步得到氧化，生成的一氧化碳和烟黑等可燃物在通过煤焦层表面时被燃烬。另外煤焦在燃烧时产生的飞灰量小，同时在锅炉内采用除尘技术，因此从根本上消除了“炭黑”，高效率地清除了烟尘中的飞灰。 2、节约能源、热效率高。 煤料在气化室充分气化热解之后再燃烧，不仅避免了挥发物、一氧化碳、二氧化碳等对煤焦燃烧的不良影响，而且从气化室进入燃烧室的热煤气更容易燃烧，并对煤焦的燃烧有一定的促进作用。进入燃烧室的炽热煤焦已脱去大部分挥发份，不仅有较高的温度，而且具有内部孔隙，能增强内部和外部扩散氧化反应，起到强化煤焦燃烧的作用，从而在降低过量空气系数下，使一氧化碳和炭黑燃烬，燃烧更加充分，因而降低了化学和机械不完全燃烧热损失，提高了煤的燃烧热效率，与直接烧煤相比可节煤5-10%。 3、氮氧化物的排放低 在气化室内煤层从下部引燃，并在下部燃烧，总体上气化室内温度比较低，属低温燃烧。而且在气化室内过量空气系数很小，大约在7-0之间,属低氧燃烧。这为降低氮氧化物的排放提供了有利条件。煤中有机氮化学剂量小，并处在还原气氛中，只转变成不参与燃烧的无毒氮分子。煤中含有的氮氧化物，一部分在煤层半焦催化作用下反应生成氮气、水蒸汽和一氧化碳，还有一部分在穿过上部还原层时被还原成氮气。而气化室内脱去绝大部分挥发份的高温煤焦在进入燃烧室后，进行充足供氧强化燃烧，其中剩余的少量挥发份在半焦内部进一步热解氧化，氮氧化物在煤焦内部被进一步还原，生成的烟黑可燃物在经过焦层表面时被燃烬，从而控制和减少了氮氧化物的生成与排放。 4、有一定的脱硫作用 煤中的硫主要以无机硫（FeS2和硫酸盐）和有机硫的形式存在，而硫酸盐几乎全部存留在灰渣中，不会造成燃煤污染。在煤气化分相燃烧锅炉中，煤中的FeS2和有机硫在气化室内发生热分解反应，以及与煤气中的氢气发生还原反应，使煤中的硫以硫化氢气体的形式脱除释放出来。而且在气化室下部，温度一般在800℃左右，恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度。如燃用含硫量较高的煤，只需在碎煤粒中添加适量的石灰石或白云石，即可得到较好的脱硫效果，从而大大降低烟气中二氧化硫的含量。 5、操作和控制简单易行 煤气的发生和燃烧在同一设备的两个装置中进行，不用设置单独的煤气点火装置，煤气在燃烧室内由高温明火自行点燃，易于操作和控制，简化了运行管理，操作方便，减轻司炉工劳动强度，改善锅炉房卫生条件，实现文明生产。 6、燃烧稳定，煤种适应性强 煤在锅炉气化室的下部引燃，因而燃烧稳定。可燃劣质煤矿和燃点高的煤，其煤种适应性较强，在难熔区或中等结渣范围以内的煤种均适合。其中褐煤、长焰煤、不粘结或弱粘结烟煤、小球形型煤是比较理想的燃料。 五、结束语 实践证明，新的燃烧理论及多种专利组成的集成技术，保证了煤气化分相燃烧锅炉高效环保的稳定性及先进性，克服了旧技术无法解决的浪费及污染的难题，获得了明显的经济效益和环境效益，受到用户青睐。中国的煤炭资源十分丰富，随着能源政策和环境的要求越来越高，煤气化分相燃烧锅炉在我国市场前景十分广阔。
随着现代的科技的飞速发展，人们在享受着物质生活带来的快乐的同时，一些科技的负面影响也在迅速的侵蚀着我们赖以生存的家园——地球。不管是汽车的尾气、流入小河的工业废水，还是整夜开着的空调、一个个冒着浓浓黑烟的大烟囱，都会破坏我们的生存环境，使我们的家园不再美丽。 现在的人们几乎家家都有车，因为汽车可以让人们的出行更便捷、快速。但现在的事实真的是这样吗？因为车辆太多，而造成的道路拥堵每天都有，一个路口等五个红灯都过不去。而且汽车排放的尾气会严重破坏臭氧层，使空气不再清新。 有人曾做过一个实验，让公交车、自行车、出租车和私家车一起跑一段市里的路，结果是自行车最先到达，而私家车最后。既然骑自行车比开车更快捷，那我们为何不选择骑自行车出行呢？骑自行车不仅快捷，而且自行车不烧汽油，没有尾气排放，不会对大气层及我们的城市空气造成影响。我希望在不久的将来，在公路上看到的不再是拥挤不堪的车队，而是绿色的自行车在道路上飞驰。乘坐公共汽车、地铁等公共交通工具，或者步行、骑自行车……努力降低自己出行中的能耗和污染，这就是“绿色出行”。 copyright 我们应该提倡低碳生活，节水、节电、节气、节油，都可以让低碳生活变为现实。比如在夏天的时候，因为十分炎热，我们大多都要开空调，而且一开就是一整晚。这样做虽然很凉爽，但也浪费电。我们可以开一到两个小时的空调，剩下的时间如果热的话可以开风扇，这样就能节约50%的电。 另外，如果每月手洗一次衣服，那么每台洗衣机就可以节约用电，也就节约了发电的煤，同样也就减少的二氧化碳的排放，如果全国所有的家庭都能做到每月用手来洗一次衣服，减排的二氧化碳可以达到4万吨，这个数字是非常惊人的。同时洗衣机虽然好用，但是三两件衣服就用洗衣机来洗也会造成不必要的浪费。 我们小学生也要加入到提倡低碳的行列中来。我们要从身边做起，从一点一滴的小事做起。纸张的双面使用，节约用纸。 内容来自环保资料网
乌金——煤炭 厚实伟岸的身躯，黑不溜秋的肤色，光滑锃亮的皮肤，其貌不扬的身材。这是谁呢？没错，这就是你——可亲可敬、可爱可恨的煤炭。 你的诞生源远流长。千百万年来，植物的茎与叶在地面上囤积而成堆堆黝黑的腐殖质，在地壳的运动下深入地层，长期与空气隔绝，在高温高压的磨练中成就了你——煤炭。 你被人们誉为“黑色的金子”，是人类生产生活中不可替代的重要能源之一。 你的可获得性好，是极为可靠的能源。据世界能源委员会的统计结果，1998年全球化石能源最终可采储量中，你占据了10%的地位，而石油、天然气的总和不及11%。综观现状，你固然已成为众多化石燃料中的佼佼者，是当之无愧的“领头羊”。无论是在世界还是在中国，你的发展都将会是蓬勃的。 你含碳元素丰富，燃烧时的你释放的能量很高，是工业主要燃料。不仅如此，你的价格也很便宜。据不完全统计，按同等发热量计算，北京市天然气、柴油、重油的价格分别约为你的4倍、6倍和4倍。由此可见，黑黑的你还是最廉价的工业燃料呢！ 你亦可清洁利用。人类的洁净煤技术是高效、洁净的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制的技术。通过对你的一系列加工后，燃烧时可显着减排大量的SO2及一定量的CO2，使你得到清洁的利用。 你在世界能源史上占有如此重要的地位，那么你的故乡山西，自然有着举足轻重的作用。故乡山西煤炭的产量和调出量分别占全国的1/4和3/4，你的发展状况直接影响到山西的经济效益的高低，你的未来决定着山西的未来。作为一个地道的山西人，我想深情地对你说：“了不起！” 然而，你的一些“不仪之处”也同样让我们很无奈。 燃烧时的你在释放能量的同时，伴随着大量二氧化硫的产生，在空中经过一系列化学变化，溶解在雨水中，使雨酸化，形成酸雨，极大的危害了人类。酸雨使土壤、湖泊、河流酸化，危害农作物和其他植物生长。据美国大气保护研究中心调查结果表明：目前美国直接受酸雨危害的居民大3000万之多。而且，你燃烧时身体10%的黑色碳粒随烟气散发到空气中，直接影响并引发人的呼吸道疾病。所以你还是威胁人类健康的根源。 啊！煤炭，我们爱你，因为你为人类的繁荣提供了条件；我们恨你，因为你让地球的环境遭受了破坏。但是我相信，人类社会的飞速发展，定会让你更加扬利除弊，不断创新自己，造福人类！
洁净煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。 洁净煤技术国外发展概况1986年3月美国率先推出"洁净煤技术示范计划（CCTP）"，主要包含四个方面：(1) 先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电－IGCC，流化床燃烧－CFBC，改进燃烧和直接燃煤热机）；(2) 环境保护设备（NOX 与SOx控制）；(3) 煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；(4) 工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。已有13项取得初步商业化成果。欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（IGCC），煤和生物质及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。日本开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。正在开发的项目包括 (1) 提高煤炭利用效率的技术，如IGCC、CFBC和PFBC；(2) 脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；(3) 煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电池和煤的热解等；(4) 粉煤灰的有效利用技术。洁净煤技术国内发展概况我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。随着国家宏观发展战略的转变，洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到政府的大力支持。1995年国务院成立了"国家洁净煤技术推广规划领导小组"，组织制定了《中国洁净煤技术"九五"计划和2010年发展纲要》，并于1997年6月获国务院批准。中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包括十四项技术，即：煤炭洗选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉。
燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策 1 总则 1．1 我国目前燃煤二氧化硫排放量占二氧化硫排放总量的90％ 以上，为推动能源合理利用、 经济结构调整和产业升级，控制燃煤造成的二氧化硫大量排放，遏制酸沉降污染恶化趋势，防 治城市空气污染，根据《中华人民共和国大气污染防治法》以及《国民经济和社会发展第十个五 年计划纲要》的有关要求，并结合相关法规、政策和标准，制定本技术政策。 1．2 本技术政策是为实现2005年全国二氧化硫排放量在2000年基础上削减10％ ，“两控 区”二氧化硫排放量减少20％，改善城市环境空气质量的控制目标提供技术支持和导向。 1．3 本技术政策适用于煤炭开采和加工、煤炭燃烧、烟气脱硫设施建设和相关技术装备的开 发应用，并作为企业建设和政府主管部门管理的技术依据。 1．4 本技术政策控制的主要污染源是燃煤电厂锅炉、工业锅炉和窑炉以及对局地环境污染有 显著影响的其他燃煤设施。重点区域是“两控区”，及对“两控区”酸雨的产生有较大影响的周 边省、市和地区。 1．5 本技术政策的总原则是：推行节约并合理使用能源、提高煤炭质量、高效低污染燃烧以及 末端治理相结合的综合防治措施，根据技术的经济可行性，严格二氧化硫排放污染控制要求， 减少二氧化硫排放。 1．6 本技术政策的技术路线是：电厂锅炉、大型工业锅炉和窑炉使用中、高硫份燃煤的，应安 装烟气脱硫设施；中小型工业锅炉和炉窑，应优先使用优质低硫煤、洗选煤等低污染燃料或其 它清洁能源；城市民用炉灶鼓励使用电、燃气等清洁能源或固硫型煤替代原煤散烧。 2 能源合理利用 2．1 鼓励可再生能源和清洁能源的开发利用，逐步改善和优化能源结构。 2．2 通过产业和产品结构调整，逐步淘汰落后工艺和产品，关闭或改造布局不合理、污染严重 的小企业；鼓励工业企业进行节能技术改造，采用先进洁净煤技术，提高能源利用效率。 2．3 逐步提高城市用电、燃气等清洁能源比例，清洁能源应优先供应民用燃烧设施和小型工 业燃烧设施。 2．4 城镇应统筹规划，多种方式解决热源，鼓励发展地热、电热膜供暖等采暖方式；城市市区 应发展集中供热和以热定电的热电联产，替代热网区内的分散小锅炉；热网区外和未进行集中 供热的城市地区，不应新建产热量在2．8 MW 以下的燃煤锅炉。 2．5 城镇民用炊事炉灶、茶浴炉以及产热量在O．7 MW 以下采暖炉应禁止燃用原煤，提倡使 用电、燃气等清洁能源或固硫型煤等低污染燃料，并应同时配套高效炉具。 2．6 逐步提高煤炭转化为电力的比例，鼓励建设坑口电厂并配套高效脱硫设施，变输煤为 输电。 2．7 到2003年，基本关停50 MW 以下(含50 MW)的常规燃煤机组；到2010年，逐步淘汰不 能满足环保要求的100 MW 以下的燃煤发电机组(综合利用电厂除外)，提高火力发电的煤炭 使用效率。 3 煤炭生产、加工和供应 3．1 各地不得新建煤层含硫份大于3％的。矿井。对现有硫份大于3％的高硫小煤矿，应予关闭。对现有硫份大于3％ 的高硫大煤矿，近期实行限产，到2005年仍未采取有效降硫措施、或 无法定点供应安装有脱硫设施并达到污染物排放标准的用户的，应予关闭。 3．2 除定点供应安装有脱硫设施并达到国家污染物排放标准的用户外，对新建硫份大于1．5 ％的煤矿，应配套建设煤炭洗选设施。对现有硫份大于2％ 的煤矿，应补建配套煤炭洗选 设施。 3．3 现有选煤厂应充分利用其洗选煤能力，加大动力煤的人洗量。 3．4 鼓励对现有高硫煤选煤厂进行技术改造，提高选煤除硫率。 3．5 鼓励选煤厂根据洗选煤特性采用先进洗选技术和装备，提高选煤除硫率。 3．6 鼓励煤炭气化、液化，鼓励发展先进煤气化技术用于城市民用煤气和工业燃气。 3．7 煤炭供应应符合当地县级以上人民政府对煤炭含硫量的要求。鼓励通过加入固硫剂等 措施降低二氧化硫的排放。 3．8 低硫煤和洗后动力煤，应优先供应给中小型燃煤设施。 4 煤炭燃烧 4．1 国务院划定的大气污染防治重点城市人民政府按照国家环保总局《关于划分高污染燃料 的规定>，划定禁止销售、使用高污染燃料区域(简称“禁燃区”)，在该区域内停止燃用高污染燃 料，改用天然气、液化石油气、电或其他清洁能源。 4．2 在城市及其附近地区电、燃气尚未普及的情况下，小型工业锅炉、民用炉灶和采暖小煤炉 应优先采用固硫型煤，禁止原煤散烧。 4．3 民用型煤推广以无烟煤为原料的下点火固硫蜂窝煤技术，在特殊地区可应用以烟煤、褐 煤为原料的上点火固硫蜂窝煤技术。 4．4 在城市和其它煤炭调入地区的工业锅炉鼓励采用集中配煤炉前成型技术或集中配煤集 中成型技术，并通过耐高温固硫剂达到固硫目的。 4．5 鼓励研究解决固硫型煤燃烧中出现的着火延迟、燃烧强度降低和高温固硫效率低的技术 问题。 4．6 城市市区的工业锅炉更新或改造时应优先采用高效层燃锅炉，产热量7 MW 的热效率 应在80％以上，产热量<7 MW 的热效率应在75％以上。 4．7 使用流化床锅炉时，应添加石灰石等固硫剂，固硫率应满足排放标准要求。 4．8 鼓励研究开发基于煤气化技术的燃气一蒸汽联合循环发电等洁净煤技术。 5 烟气脱硫 5．1 电厂锅炉 5．1．1 燃用中、高硫煤的电厂锅炉必须配套安装烟气脱硫设施进行脱硫。 5．1．2 电厂锅炉采用烟气脱硫设施的适用范围是： 1)新、扩、改建燃煤电厂，应在建厂同时配套建设烟气脱硫设施，实现达标排放，并满足 SO2排放总量控制要求，烟气脱硫设施应在主机投运同时投入使用。 2)已建的火电机组，若So2排放未达排放标准或未达到排放总量许可要求、剩余寿命(按 照设计寿命计算)大于1O年(包括l0年)的，应补建烟气脱硫设施，实现达标排放，并满足8o2 排放总量控制要求。 3)已建的火电机组，若S 排放未达排放标准或禾达到排放总量许可要求、剩余寿命(按 照设计寿命计算)低于10年的，可采取低硫煤替代或其它具有同样SO2减排效果的措施，实现 达标排放，并满足So2排放总量控制要求。否则，应提前退役停运。 4)超期服役的火电机组，若SO2排放未达排放标准或未达到排放总量许可要求，应予以淘汰。 5．1．3 电厂锅炉烟气脱硫的技术路线是： 1)燃用含硫量2％煤的机组、或大容量机组(200 MW)的电厂锅炉建设烟气脱硫设施时， 宜优先考虑采用湿式石灰石一石膏法工艺，脱硫率应保证在90％以上，投运率应保证在电厂 正常发电时间的95％以上。 2)燃用含硫量<2％煤的中小电厂锅炉(<200 MW)，或是剩余寿命低于10年的老机组 建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求的前提下，宜优先采用 半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75％以上，投运率应保证在电厂正 常发电时间的95％以上。 5．1．4 火电机组烟气排放应配备二氧化硫和烟尘等污染物在线连续监测装置，并与环保行政 主管部门的管理信息系统联网。 5．1．5 在引进国外先进烟气脱硫装备的基础上，应同时掌握其设计、制造和运行技术，各地应 积极扶持烟气脱硫的示范工程。 5．1．6 应培育和扶持国内有实力的脱硫工程公司和脱硫服务公司，逐步提高其工程总承包能 力，规范脱硫工程建设和脱硫设备的生产和供应。 5．2 工业锅炉和窑炉 5．2．1 中小型燃煤工业锅炉(产热量<14 MW )提倡使用工业型煤、低硫煤和洗选煤。对配 备湿法除尘的，可优先采用如下的湿式除尘脱硫一体化工艺： 1)燃中低硫煤锅炉，可采用利用锅炉自排碱性废水或企业自排碱性废液的除尘脱硫工艺； 2)燃中高硫煤锅炉，可采用双碱法工艺。 5．2．2 大中型燃煤工业锅炉(产热量14 MW)可根据具体条件采用低硫煤替代、循环流化床 锅炉改造(加固硫剂)或采用烟气脱硫技术。 5．2．3 应逐步淘汰敞开式炉窑，炉窑可采用改变燃料、低硫煤替代、洗选煤或根据具体条件采 用烟气脱硫技术。 5．2．4 大中型燃煤工业锅炉和窑炉应逐步安装二氧化硫和烟尘在线监测装置。 5．3 采用烟气脱硫设施时，技术选用应考虑以下主要原则： 5．3．1 脱硫设备的寿命在15年以上； 5．3．2 脱硫设备有主要工艺参数(pH值、液气比和SO2出口浓度)的自控装置； 5．3．3 脱硫产物应稳定化或经适当处理，没有二次释放二氧化硫的风险； 5．3．4 脱硫产物和外排液无二次污染且能安全处置； 5．3．5 投资和运行费用适中； 5．3．6 脱硫设备可保证连续运行，在北方地区的应保证冬天可正常使用。 5．4 脱硫技术研究开发 5．4．1 鼓励研究开发适合当地资源条件、并能回收硫资源的技术。 5．4．2 鼓励研究开发对烟气进行同时脱硫脱氮的技术。 5．4．3 鼓励研究开发脱硫副产品处理、处置及资源化技术和装备。 6 二次污染防治 6．1选煤厂洗煤水应采用闭路循环，煤泥水经二次浓缩，絮凝沉淀处理，循环使用。 6．2 选煤厂的洗矸和尾矸应综合利用，供锅炉集中燃烧并高效脱硫，回收硫铁矿等有用组份， 废弃时应用土覆盖，并植被保护。 6．3 型煤加工时，不得使用有毒有害的助燃或固硫添加剂。 6．4 建设烟气脱硫装置时，应同时考虑副产品的回收和综合利用，减少废弃物的产生量和排 放量。 6．5 不能回收利用的脱硫副产品禁止直接堆放，应集中进行安全填埋处置，并达到相应的填 埋污染控制标准。 6．6 烟气脱硫中的脱硫液应采用闭路循环，减少外排；脱硫副产品过滤、增稠和脱水过程中产 生的工艺水应循环使用。 6．7 烟气脱硫外排液排人海水或其它水体时，脱硫液应经无害化处理，并须达到相应污染控 制标准要求，应加强对重金属元素的监测和控制，不得对海域或水体生态环境造成有害影响。 6．8 烟气脱硫后的排烟应避免温度过低对周边环境造成不利影响。 6．9 烟气脱硫副产品用作化肥时其成份指标应达到国家、行业相应的肥料等级标准，并不得 对农田生态产生有害影响。
洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。洁净煤技术（CCT）一词源于美国,旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是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。
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能源科学与未来发展摘要：通过了解过去以及现在的能源结构和能源利用技术，提出能源科学需要多学科交叉与综合来为能源发展提出贡献，而且能源科学的发展是能源高技术创新的源泉和先导。因此，能源科学和能源利用技术的发展不仅为国家未来的科学发展提供帮助，也为国家解决当今的能源危机给予支持。关键词：能源结构，能源利用技术，新能源，能源是比较集中的含能体或能量过程，凡是能够间接或者经过转换而获取某种能量的自然资源，统称为能源。在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源显然是能源。能源是人类从是物质资料生产的原动力。从人类远古时代在地球上出现后，随着社会生活和经济生活的不断发展，能源的应用形势和规模在不断变化增长。在古代，人类的主要能源来自人力和畜力，辅以柴薪。自西方工业革命开始西方资本主义国家为满足其工业化的需要， 18世纪末，瓦特发明了蒸汽机、大量的以煤炭为能源的动力机械逐渐替代了小作坊式的手工业，煤炭与资本主义大生产相结合，使世界能源结构发生了重大变革。1895年，美国开始了石油钻探开发工作，这种液体燃料显示出比煤炭更强大的吸引力，1876 年，德国人奥托创制了内燃机，进而形成了以内燃机技术为核心的汽车工业，带动了机械制造业的发展，创造了人类历史上空前的物质文明。19世纪末开始，以电力为主导的能源结构大变革开始，从法拉第发现了电磁感应开始，人们认识到电和磁是统一的电磁现象，之后又发明了电动机、发电机和各种电器，使电力作为二次能源取得了广泛应用。据统计，现在世界上大约四分之三的能源是在发电厂中转化为电力为人类使用。但是利用常规能源（如化石燃料煤炭、石油和天然气）来产生电力，其储量有限，在可预见的将来就可能用尽或者由于利用成本过高而无法使用，因此为了满足社会发展日益增长的能源需求和可持续发展，我们必须寻找除化石燃料以外的新能源，来解决人类面临的能源问题。能源的几种分类1、按照能源的来源分类：a) 来自地球以外的天体的能量，主要是太阳辐射能。包括：固化了的太阳能，如化石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等，由一亿年前存积下来的有机物质形成）、草木燃料等；太阳能转化成的能量，如风能、水能、波浪能、海洋能；直接的太阳辐射，如利用光电转化、光合作用等。b) 来自地球内部蕴藏的能量。包括：地球热能，如地震能、火山热能、地下热水、地热蒸汽、热岩层；原子核能，如蕴藏核能的元素，铀、钍、硼、氘等。c) 来自地球和其他天体相互作用而产生的能量。包括：地月相互吸引产生的潮汐能。地球上的能源主要来自于太阳能、地球热能、原子核能和潮汐能，占地球全部能源的9%。2、按照能源存在和产生形式分类a）一次能源———以现有的形式存在于自然界中的能源。可再生能源———不会随着它本身的转化或被利用而日益减少的能源，包括风能、水能、海流、海洋热能、潮汐能、草木燃料、直接太阳辐射、地震能、火山活动、地下热能等。非再生能源———随着人类的利用而逐渐减少的能源，包括矿石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等），核燃料（铀、钍、硼、氘等）。b）二次能源—需要依靠其他能源来制取或产生的能源，包括电能、氢能、汽油、煤油、柴油、火药、酒精、甲醇等。他们使用方便，易于利用，是高品位能源。3、按能源本身的性质分类a) 含能体能源———能量以某种载体形式存储起来，而为人们利用。包括各种矿石燃料、核燃料、地下热能、高位水库、氢能等。b) 过程性能源———能量在物质运动的过程中存在，无法直接的大量存储，如需储存起来，必须把它们转化为含能体能源中的能量。包括风能、水能、海流、地震能、潮汐能以及电能等，转化方式如流水→高位水库，电能→蓄电池。大有潜力的常规能源最基本的常规能源——煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤作为一种燃料，早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力，推动了工业的向前发展，随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。而且煤炭在地球上的储量丰富，分布广泛，一般也比较容易开采，因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。现我国已探明的煤炭储量为世界第一位。尽管如此，煤炭供应不足仍制约我国国民经济发展，因此，应用高新技术进行煤炭的加工转化，提高煤炭的利用效率，减少煤炭燃烧的环境污染，是解决能源缺乏、加速国民经济发展的重要途径之一。煤炭的处理加工及转化（1）选煤技术：选煤是指除去或减少原煤中所含的杂质（包括灰分、矸石、硫分等），并将处理过的煤分成若干个品种等级，以满足不同用户的需要。（2）洁净煤技术：洁净煤技术是一系列新近开发的煤炭加工、燃烧转化和煤烟通道中的烟道气净化技术的总称。目的是减轻煤炭燃烧对环境的污染，提高煤炭利用效率，并降低成本。（3）型煤及利用：用粉煤或低品位煤制成的具有一定形状的煤制品称为型煤。燃烧型煤可以提高热效率、节约煤炭并降低污染。型煤的节能率是所有洁净煤技术中最高的，相对环境效益也很高。（4）煤液混合新型燃料技术：煤液混合新型燃料是一项新技术，这些混合燃料是粉煤在液体中的一种悬浮物，即煤液混合料。目前已有多种混合料经过全面试验，最有工业应用价值的煤液混合料是水煤浆，是一种低污染的燃料。当代工业的血液——石油和天然气石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，属于化石燃料。石油及其产品广泛用于生产和生活的各个方面，被称为工业的血液。石油是现代世界一次能源消费构成中的主要能源，据1990年的资料统计，石油在世界一次能源消费构成中居第一位；在我国仅次于煤炭居第二位。至1990年底，世界天然气在世界一次能源构成中次于煤炭和石油，居第三位。我国已探明的天然气储量居世界第九位。1990年我国天然气在一次能源消费构成中次于煤炭、石油、水电，居第四位。原油经过加工，形成汽油、煤油、柴油、润滑油、化工轻油和石脑油六大类产品。石油产品的范围从液化石油气开始，中间是石油化工原料、燃料和润滑油料，一直到沥青。原油在加工过程中还会释放出大量的石油气。石油加工后，可以得到利用率高、经济、合理的各种液体燃料，主要为内燃机燃料、锅炉燃料和灯油三类。其他的石油产品主要有润滑油、蜡、沥青以及石油化工产品如石油溶剂、乙烯、丙烯和聚乙烯等。天然气是一种混合气体，其主要成分为甲烷。天然气作为燃料容易燃烧、清洁无灰渣、热值高而且不污染环境。天然气和石油一样是非常重要的基本有机化工原料。从天然气中分离出来及从石油炼厂汽中回收和分离的许多物质是最基本的化工原料，并可进一步制造转化出多种化工产品，如合成纤维、合成橡胶、合成塑料和化肥等产品。火力发电的主要燃料就是前面我们讲述过的煤炭，有时候也有用油作燃料的。而且我国在很长一段时期电力建设的主要任务仍将是发展火力发电。火力发电设备容量和参数的提高，有一系列问题需要解决。特别是在当今我们赖以生存的生态环境日趋恶化的情况下，如何降低甚至消除火力发电对环境的污染是一个迫切需要解决的问题，因此采取低污染的燃烧方式是必然的发展趋势。最干净的常规能源——水能水能利用的主要方式是发电。水力发电就是利用河流中蕴藏着的水能来产生电能，其中最常用的方法就是在河流上建筑拦河坝，将分散在河段上的水能资源集中起来，然后靠引水管道引取集中了水能的水流去转动设在厂房中的水轮发电机组，在机组运转的过程中，就将水能转变成了电能。因为利用的是水能，而水流本身并无损耗，仍可以为下游用水部门所利用。我国水能资源的特点是水力资源总量较多，但开发利用率低，水力资源分布不均，西部多，东部少，相对集中在西南地区，而经济发达、能源需求大的东部地区水力资源极少，与经济发展不匹配。水力发电有以下特点：（1）水作为一种资源可由自然界水循环中的降水补充，使水能资源成为不会枯竭的再生能源，所以其发电成本非常低。（2）水力发电事业和其他水利事业可以互相结合。为了使水能产生电能，常常要修建水库，而水库可作为防洪、供水、发展航运事业等多种任务。（3）水电站中装设的水轮机开启方便、灵活，适宜于作为电力系统中的变动用电器，有利于保证供电质量。（4）水电站建成后，能够连续提供廉价的电力。（5）水力发电不污染环境，是一种公认的清洁能源。充满希望的新能源21世纪的主要能源——太阳能太阳是一个炽热的气体球，蕴藏着无比巨大的能量。地球上除了地热能和核能以外，所有能源都来源于太阳能，因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能，就不会有人类的一切。1945年，美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池，开创了现代人类利用太阳能的新纪元。人们利用太阳能的方法主要有三种，一种是使太阳能直接转换成电能，即光电转换。太阳能电池就属于这种转换方式；第二种是使太阳能直接转变成热能，即光热转换，如太阳能热水器等；第三种是使太阳能直接转变成化学能，即光化学转换，如太阳能发动机等。实际上，人类早就有意识地利用太阳能，自从有了太阳能电池，就为太阳能的利用开辟了广阔的途径，人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间时用上了重量轻、使用寿命长和耐冲击振动的太阳能电池。目前，世界各国都在大力研究新型太阳能电池，提高光电转换率，使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能电站通常人们所说的太阳能电站，指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置将热能转变成电能。太阳能电站能量转换的过程是：利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能，再变成电能。太阳能电站靠太阳能热管来聚集热能，太阳能热管又叫真空集热管，它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似，但热水瓶只能用来保温，而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能，即使阳光很微弱，它也能达到较高的温度，比一般太阳能集热器的本领强。热管在一天之内可以提供大量的工业用热水，又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。魔鬼与天使——核能从 1954年前苏联建成世界上第一座核电站以来，人类和平利用核能的历史还不到半个世纪；然而，核能的发展却异常迅速。核能的发展之所以如此迅速，主要是因为它有着显著的优越性：其一，它的能量非常巨大，而且非常集中。其二，运输方便，地区适应性强。其三，储量丰富，用之不尽。从目前情况来看，世界各国的核能发电技术已相当成熟，大量投入使用的单机容量达百万千瓦级的发电机组，使核电站得到了迅速的发展。近十多年来，人们已经成功地研制出能充分利用铀燃料的核反应堆，这就是被称为“明天核电站锅炉”的快中子增殖核反应堆。这种核反应堆能使核燃料增殖，也就是说，核燃料在这种“锅炉”里越烧越多。如果能大量使用快中子增殖核反应堆，不仅能使铀资源的有效利用率增大数十倍，而且也将使铀资源本身扩大几百倍。另外，近年来在激光核聚变、核电池、太空核电站和海底核电站等研究试验方面也都取得了一定的成果，促进了核能发电技术的进一步提高。前景诱人的海洋能海洋能是海水运动过程中产生的可再生能，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。全世界海洋能的总储量，约为全球每年耗能量的几百倍甚至几千倍。这种海洋能是取之不尽、用之不竭的新能源。在不远的将来，海洋能在造福于人类方面，将发挥巨大而重要的作用。海洋潮汐发电你听说过吗？大海也会进行呼吸。海洋的潮汐，是由于月亮、太阳对地球上海水的吸引力和地球的自转而引起海水周期性、有节奏的垂直涨落现象。海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，随着海水水位的升高，就把大量海水的动能转化为势能；在落潮过程中，海水又奔腾而去，水位逐渐降低，大量的势能又转化为动能。海水在涨落潮运动中所蕴含的大量动能和势能，称为潮汐能。潮汐发电具有如下优点：（1）潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地。（2）潮汐发电站不像河川水电站那样受洪水和枯水的影响，也不像火电站那样污染环境，是一种不受气候条件影响的、干净的发电站。（3）潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也较少。海水盐差发电海水里面由于溶解了不少矿物盐而有一种苦咸味。然而，这种苦咸的海水大有用处，可用来发电，是一种能量巨大的海洋资源。在大江大河的入海口，淡水和咸水的交汇处，淡水和咸水就会自发地扩散、混合，直到两者含盐浓度相等为止。在混合过程中，还将放出相当多的能量。这就是说，海水和淡水混合时，含盐浓度高的海水以较大的渗透压力向淡水扩散，而淡水也在向海水扩散，不过渗透压力小。这种渗透压力差所产生的能量，称为海水盐浓度差能，或者叫做海水盐差能。海流能顾名思义，海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中有一部分海水经常是朝着一定方向流动的，在海洋中常年默默奔流着。海流和陆地上的河流一样，也有一定的长度、宽度、深度和流速。风力的大小和海水密度不同是产生海流的主要原因。由定向风持续地吹拂海面所引起的海流称为风海流；而由于海水密度不同所产生的海流称为密度流。归根结底，这两种海流的能量都来源于太阳的辐射能。利用海流发电比陆地上的河流优越得多，它既不受洪水的威胁，又不受枯水季节的影响，几乎以常年不变的水量和一定的流速流动，完全可成为人类可靠的能源。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转，然后再变换成高速，带动发电机发电。海水温差能，辽阔的海洋，是一个巨大的“储热库”，它能大量地吸收辐射的太阳能；它又是一个巨大的“调温机”，调节着海洋表面和深层的水温。海水的温度随着海洋深度的增加而降低。这是因为太阳辐射无法透射到400米以下的海水，海洋表层的海水与500米深处的海水温度差可达20℃以上。海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能。利用海水温差能可以发电，叫海水温差发电。现在新型的海水温差发电装置，是把海水引入太阳能加温池，把海水加热到45～60℃，有时可高达90℃，然后再把温水引进保持真空的汽锅蒸发进行发电。用海水温差发电，还可以得到副产品——淡水，所以说它还具有海水淡化功能，可以用来解决工业用水和饮用水的需要。生物能源——沼气能沼气是一种可燃气体，由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的，所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气，是人工制取的，所以它属于二次能源。而作为能源的沼气，至今尚未得到广泛的应用，所以它还属于现代新能源的成员。沼气的主要成分是甲烷（CH4）气体。通常，沼气中含有60～70％的甲烷，30～35％的二氧化碳，以及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸汽和少量高级的碳氢化合物。甲烷气体的发热值较高，因而沼气的发热值也较高，所以说沼气是一种优质的人工气体燃料。甲烷在常温下是一种无色、无味、无毒的气体，它比空气要轻。由于甲烷在水中的溶解度很低，因而可用水封的容器来储存它。生产沼气的原料丰富，来源广泛。人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等，在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧性微生物的发酵作用，就能产生出沼气。沼气是一种可以不断再生、就地生产就地消费、干净卫生、使用方便的新能源。在目前，它可以代替供应紧张的汽油、柴油，开动内燃机发电，驱动农机具加工农副产品，也可以用来煮饭照明。从现今情况看来，使用沼气具有以下的优点：（1）沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量，改良土壤。（2）使用沼气，能大量节省秸杆、干草等有机物，以 便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料。（3）兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展。（4）兴办沼气，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，新时代“古老”能源——风能在自然界，风是一种巨大的能源，它远远超过矿物能源所提供的能量总和，是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。风能是空气在流动过程中所产生的能量，而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同，加之空气中水蒸汽的含量不同，从而引起各处气压的差异，结果高压地区空气便向低气压地区流动，从而形成了风，因此，风能是一种不断再生的没有污染的清洁能源。当前，世界各国对风能的利用，主要是以风能作动力和发电两种形式，其中以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风轮来直接带动各种机械系统的装置，如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是，投资少、工效高、经济耐用。根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件，近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海，以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6米／秒的地区，特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区，开发利用风能资源更具有深远意义。21世纪的理想能源——氢能在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。氢的用途很广，适用性强。它不仅能用作燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领。可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁路罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在字宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。本世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，以金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。科学家们还发现，一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物。通过氢化酶诱发电子，把水里的氢离子结合起来，生成氢气。本学科存在的主要问题一、简单运用传统经验进行具体工程项目的开发工作较多,研究运用技术科学基础不够。二、在发展新技术方面, 创新概念少, 自主概念少, 往往是跟着外国人提出的一种概念和已经发表的文献,缺乏自己独立自主的见解和正确分析判断, 跟着上马, 以致往往在人家已下马之后,不得不跟着下马。应结合我国实际,做出科学分析,提出自己独立的见解。要做到这一点,需要有深厚的技术科学基础。三、能源项目规模大, 投资多, 周期长, 全新概念不是很多,需要看准方向,长期坚持,及时总结,调整发展。重点发展方向的展望结合我国情况,重点发展方向应当是以下一些技术:石油天然气工业关键技术油气地球物理勘探与钻井新技术,海洋石油天然气开发技术,提高石油采收率新技术,在注水开发后期的油田,应用三次采油等方法提高石油采收率。煤炭高效洁净利用关键技术我国煤炭开发利用关键是解决生产效率低、不安全和环境严重污染两个方面的问题, 并应逐渐发展两大技术:一是安全、高效开采技术;二是高效、洁净利用的洁净煤技术:煤炭安全、高效开采技术;煤层气开发技术;煤洗选、加工、处理技术;洁净煤燃烧技术;煤炭气化技术。电力工业关键技术超临界、超超临界蒸汽参数发电技术,燃气蒸汽联合循环发电技术,洁净煤发电技术,热电联产及多联供技术,先进压水堆发电技术, 燃料电池发电技术, 全国大区电网互联和灵活的交流输配电技术。节能技术中低温余热利用系统和中低温能源利用新技术,热泵技术,建筑节能,新型低温储能(含冰蓄冷及电力调峰) 系统,节能电器,交通运输节能,高能耗工业的节能新工艺流程。核能释放与利用的科学问题核废料处理及再利用,提高安全性,新的安全堆型探索;快堆与高温气冷堆;受控热核聚变堆关键技术。可再生能源与氢能开拓与利用的科学问题低价、高效、长寿新型光伏发电技术;生物质能转换的化学生物技术; 光热利用新技术(发电、制冷等) ; 氢能规模制备、储运、利用技术。能源环境技术能源转换利用中有害元素控制与无公害定向转换技术;城市废弃物无公害、资源化利用技术;回收利用CO2 的能源环境系统探讨;燃煤生态工程,煤基制氢及氢能利用系统。农村能源技术沼气技术;生物质气化、液体燃料、发电技术;生物质加工处理技术。措施及建议一、能源与环保的立法,价格政策,倾斜政策。二、对能源科学技术(不是具体生产项目) 给予强大支持,由国家、产业联合支持。科教部门专门支持。三、对较远见效的方向,如先进概念的发电系统、太阳能、核能要给予重视和布局研究发展工作。四、培养基础扎实,知识面广,解决问题能力强的能源科学方面青年人才。五、加大能源科技研究开发的投入:我国能源R&D 经费占国家R&D 总经费的比例比国际上发达国家的相应值小一个数量级。能源R&D 投入过低导致我国科技自主研究开发参考文献：《环境与能源科学导论》作者:刘震炎 出版社: 科学出版社; 第1版《能源科学导论》作者:黄素逸 出版社:中国电力出版社《2011-2020年我国能源科学学科发展战略报告》(第四稿) 中国科学院《能源科学发展战略研究》中国科学院院士 吴承康 徐建中
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洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。洁净煤技术（CCT）一词源于美国,旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是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。
洁净煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。 洁净煤技术国外发展概况1986年3月美国率先推出"洁净煤技术示范计划（CCTP）"，主要包含四个方面：(1) 先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电－IGCC，流化床燃烧－CFBC，改进燃烧和直接燃煤热机）；(2) 环境保护设备（NOX 与SOx控制）；(3) 煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；(4) 工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。已有13项取得初步商业化成果。欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（IGCC），煤和生物质及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。日本开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。正在开发的项目包括 (1) 提高煤炭利用效率的技术，如IGCC、CFBC和PFBC；(2) 脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；(3) 煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电池和煤的热解等；(4) 粉煤灰的有效利用技术。洁净煤技术国内发展概况我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。随着国家宏观发展战略的转变，洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到政府的大力支持。1995年国务院成立了"国家洁净煤技术推广规划领导小组"，组织制定了《中国洁净煤技术"九五"计划和2010年发展纲要》，并于1997年6月获国务院批准。中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包括十四项技术，即：煤炭洗选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉。