水煤浆是一种煤基液态燃料,发展水煤浆技术,不仅能节省宝贵的油资源,而且还可以解决煤炭运输、环境污染等问题。目前国内外水煤浆技术的发展趋势为:由小规模工业示范厂、试验厂向大型化、商业化方向发展;水煤浆应用向多用途方向发展;水煤浆向大型化、系统化方面发展;水煤浆研究向低污染燃烧方向发展。
2.2燃烧中处理技术
为适应煤种多变、调峰及稳定强化燃烧的需要,出现不少新型煤粉燃烧器,如:煤粉钝体燃烧器、稳燃腔燃烧器、夹心风燃烧器、双通道自稳燃式煤粉燃烧器、火焰稳定船式燃烧器。这些燃烧器用于燃用劣质煤和低挥发分煤。其特点为:低负荷稳燃,提高热效率;加强煤粉气流与高温烟气流的湍动和混合,明显改善着火条件;稳定燃烧,防止 结渣,煤种适应性好;减少燃烧过程中NOx的生
成,降低对大气的污染;等等。目前,降低燃烧过程中氮氧化物的生成和排放采取如下一些措施:空气分级燃烧;烟气再循环燃烧;煤粉浓淡分离燃烧;燃料分级燃烧。
燃烧中固硫是在燃烧过程中使煤中硫分转化成硫酸盐,随炉渣排出。生成的CaSO4在800~950℃时热稳定性好,应用成功的有LIMB炉内喷钙技术和LIFAC烟气脱硫工艺。LIMB技术喷入固硫剂时只要避开高温区便能改善脱硫效果,吸收剂在炉膛出口处喷入,避免吸收剂的烧结失活。LI -FAC工艺是一种改进的炉内喷钙工艺,除炉内喷射石灰石脱硫外,还在炉后烟道上增设一个独立的活化反应器将炉内未反应完的CaO通过雾化水进行活化后,再次脱除烟气中的SO2,这两种炉内脱硫技术都已投入商业性运行。
固体颗粒处于流动化状态下具有一系列特殊的气固流动、热质传递和化学反应特性,使得流化床锅炉具有如下特点:燃料适应性好,可以燃用各种高灰分、高水分、低热值、低灰熔点的劣质燃料和难于点燃和燃尽的低挥发分煤;低温燃烧,燃烧过程中NOx大幅下降;颗粒床内停留时间较长,燃尽度高;保证蒸汽参数,实现低负荷稳定燃烧。流化床燃烧工艺由小、中型的鼓泡流化床,常压循环流化床发展到增压流化床燃气蒸汽联合循环发电,其发电效率不断增加,且脱硫率不断提高。
2.3燃烧后处理技术
烟气净化是燃烧后洁净煤技术,主要是脱除烟气中的灰尘、SO2,NOx。离心分离除尘器结构简单,运行操作方便,除尘效率在85%左右;洗涤式除尘器结构简单,除尘效率高,文丘里洗涤除尘器除尘效率在95%以上,且能吸附烟气中的SO2和SO3,但需要污水处理装置;袋式过滤除尘器具有较高的除尘效率,但其阻力较大;静电除尘器除尘效率最高可达99.99%,可捕集0.1μm以上的尘粒,处理烟气量大,运行操作方便,可完全实现自动化。
烟气脱硫(FGD)是控制燃煤SO2排放应用最广和最有效的技术,传统的FGD主要是化学法,是目前唯一实现工业化的方法,但它能耗大,产生废水或废渣,造成二次污染,应用前景一般。电子束照射含有水蒸气的烟气,使烟气中分子如O2,H2O产生强氧化性的自由基O,OH,HO2和O3等,这些自由基氧化烟气中的SO2和NO,在有氨
存在下,生成较稳定的硫铵和硫硝铵固体,通过除尘器达到脱硫脱硝的目的。脉冲电晕法是电子束法的改进,用高压电源电晕放电代替加速器电子束产生等离子体,不需昂贵的电子枪与辐射屏蔽,在节能方面具有很大的潜力。海水脱硫(F-FGD)将SO2以硫酸盐的形式直接送入大海,不经过大气、淡水湖泊、河流和土壤,F-FGD不需添加任何化学物质,依靠海水的天然碱度进行脱硫。
2.4转换技术
整体煤气化联合循环(IGCC)是先将煤气化成可燃气体,供燃气轮机燃用,以煤气化设备和燃气轮机取代锅炉发电,排气余热再发生蒸汽,推动蒸汽轮机发电,其发电效率可高达47%,从而能更好地实现高品位煤化学能的梯级应用。IGCC是最洁净和最有效的洁净煤技术之一,在相同发电量条件下,净化煤气的数量低于需净化的烟气量,高温煤气净化减轻对环境的污染,同时也保护下游燃气轮机等设备免遭腐蚀。高温煤气脱硫剂种类很多,从物系上大体可分为铁系、锌系、铜系、钙系和复合金属氧化物等。高温煤气脱硫反应器可以采用固定床、移动床、流化床和气流床等,目前流化床和气流床使用最为广泛,主要是因为它们的传热传质能力高,易于实现脱硫和再生的连续运转。
煤炭气化能克服由于煤的直接燃烧产生的燃烧效率低、燃烧稳定性差、环境污染严重等问题,可在使用前将煤气中的气态硫化物和氮化物较容易地高效脱除。按照煤在气化剂中的流体力学条件,把气化方法分为:移动床气化;流动床气化;气流床气化;熔融床气化。它们都是在特定的条件下,以一定流动方式把煤完全转化成可燃气体,煤中的灰分以废渣的形式排出。煤炭气化技术开发的热点是煤气化联合循环发电技术,中国目前发展煤炭气化技术的主要途径是加强现有技术的推广应用,改变传统落后的用煤方式,达到节约利用煤炭资源,减轻用煤过程中对环境的污染。