国内用煤主要还是直接燃烧,尽管这样会产生大量污染物
2015-12-21 10:00:11 | 来源:玩转帮会 | 投稿:佚名 | 编辑:小柯

原标题:国内用煤主要还是直接燃烧,尽管这样会产生大量污染物

看到这个问题,有点激动,本人石油化工环保专业,目前在做煤制烯烃的项目,了解了一些资料,尝试从环保的角度回答一下。

先回答第一个问题:国内煤开采后使用方式主要还是一次性燃烧吗?

答案:是。

我国 70% 一次能源(煤、石油等挖出来就能用的能源)为煤炭,其中 78% 的利用方式为直接燃烧,这其中主要四个用户:①发电、②建材(比如水泥行业,煤中的硫可做水泥的硫化剂)、③化工 / 冶金行业中的燃煤锅炉、④其它(比如北方冬季取暖)。关于煤直接燃烧的利用效率,本人没有研究,只是听说效率确实不够高,但是从环保的角度来看,这种利用方式,会产生大量的 SO2、NOx、烟尘(后边有与煤化工的对比)。

回答第二个问题:为什么不像炼油那样对煤进行深加工呢?

答案:是有深加工的,只不过相比于直接燃烧利用,比例过少而已。具体数据忘记了,有时间查一查再补上。

关于煤炭深加工,之前做过 ppt 汇报过,上图:

题主说的煤炭深加工,我就直接理解为现代煤化工技术了哈!如上图所示,煤化工分为传统煤化工和现代煤化工,传统煤化工第一次工业革命时催生的,当时需要大量钢铁,而煤炼焦之后的煤焦可以用作炼铁,这种方式产生的煤焦油含有很多的苯系物等污染物,是很不环保的。而现代煤化工,分为很多领域,本人只关注过煤制油、煤制气,认真学写过煤制甲醇而后甲醇制烯烃工艺。不管是煤制油、煤制气还是煤制烯烃,其龙头技术都是【煤炭的气化】。

气化原理为:高温高压下,煤与气化剂(氧气、水蒸气等)发生反应,生成 CO 和 H2 为主要成分的合成气。反应很复杂,可以近似的理解为:C+H2O→CO+H2(吸热反应)。与传统的氧化燃烧放热不同,煤的气化是尽可能多的把煤炭中的化学能转移到 CO 和 H2 中,所以在气化反应过程中,提供的 O2 量是有严格要求的,C 与 O2 燃烧放热量只需要提供 C 和 H2O 反应需要的热量即可,从反应原理的角度来看,煤炭气化可以看作部分氧化反应(Partial Oxidation),整个气化过程可以看作是在还原气氛中完成的。

从环保大气排放的角度看,直接燃烧因为煤与氧气接触,煤中的 S 会备氧化生成 SO2,而煤炭的气化因为反应为还原气氛,煤中的 S 会转变为 H2S。H2S 确实比 SO2 毒性大,但是在化工领域比 SO2 要容易去除的多的多的多的多。H2S 经过低温甲醇洗(利用低温下甲醇对 H2S 选择吸收的性质)进入到甲醇中,甲醇热再生将 H2S 送至硫磺回收装置,硫磺回收工段将 H2S 部分氧化成 SO2,再通过 Claus 反应:2H2S+SO2→3S+2H2O 实现硫的脱除,并且可以为企业生产硫磺副产品,硫的去除率可以达到 99.5% 以上。

另外,直接燃烧会产生大量的 NOx,而煤气化过程中,煤中的 N 转化为了 NH3。氨在大气中很容易分解,另外,NH3 在气化后的工段中会进入到水中,经过后续的生化处理也能比较容易的去除。烟尘的排放就更不用详细说了,煤直接燃烧需要配套电除尘甚至是电除尘 + 布袋除尘,而煤炭气化为液态排渣(1400~1500℃,煤中的 C 气化进入气体中,灰分等其它物质变为熔融态,被激冷水冷却后变成用锤子砸都砸不烂的固态块状,这种固体废物直接去填埋场埋到地下就行了)。

所以从环保“大气”排放的角度考虑,煤炭的深加工比直接燃烧要干净的多。保不齐哪天大气污染太严重,以后发电都要用煤气化工艺把煤中的 S、N 去除后,直接烧 H2 和 CO 了,是吧?哈哈……

再说点题外话,2013 年,我国煤产量 37 亿吨,进口 3.3 亿吨,我国化石能源储量 94% 为煤,可以说煤炭是我国最可靠的能源和化工原料,在将来很长的时间里,煤仍然会是我国的基础能源。

煤炭深加工是耗水大户,目前关于煤化工发展的关键问题,个人认为就两点:① 煤炭深加工的选址,② 煤炭深加工的污水排放。

① 我国煤炭聚集区多为水照片匮乏的西部地区,国内很长一段时间都在纠结煤化工的选址到底应该选在煤多、水少的煤炭产地,还是煤少、水多的地区。个人认为,应该选在煤炭产地。因为钱!就大型煤化工而言,每年 300 万吨原煤的加工量,如果选在远离煤炭产地的水照片丰富地区,运费太高昂,并且运输过程中,也是存在线性污染的。

② 既然选在水照片匮乏的煤炭产地,那煤化工的废水去向就是一个大问题,零排放还在研究,也确实取得了很大的进步。并且当地的水照片能否满足煤化工与当地居民生活用水的需求,也值得商榷。

煤化工的经济性与石油化工对比,在油价高时有优势,但是油价低时,确实存在劣势。但是煤化工是范围很大的一个煤基能源的总称,用煤造柴油目前确实在赔钱,但据我所知,用煤造化工产品,目前的经济效益还是不错的。

最后总结下个人的观点:

① 基于我国的能源结构,煤化工会是将来煤炭清洁利用的发展方向;

② 煤化工的大气污染没有问题,污水的去向确实在项目审批中应该慎重考虑;

③ 将煤这种不可再生照片,转变为烯烃等另一种不可再生照片,以目前的技术来看,确实有点浪费了。

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