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什么是煤-化-电综合生态工业链?
煤-化-电综合生态工业链以富氧燃烧综合节能减排手艺和煤炭分级分质高效使用手艺为立异驱动,开拓性的以火力发电锅炉为平台,应用富氧燃烧综合节能减排手艺为火力发电锅炉调峰、节能、减排、增效;煤炭分级分质高效使用手艺爆发的煤气为富氧燃烧综合节能减排提供辅助燃料,同时爆发清洁型焦(炭)、轻烃等新能源产品;火力发电锅炉充分消纳煤炭分级分质高效使用手艺的废气物,从而实现循环经济、循环减排。将煤制清洁燃料行业、火力发电行业以及化工行业有机地团结在一起,突破煤炭行业、电力行业、化工行业平衡生长的名堂,将资源(煤)、能源(电)、化工三大领域合并重组,建设了煤-化-电团结生产模式,形成了“煤-化-电”三位一体的综合生态工业链。
一、手艺配景
我国能源结构体现为“富煤、贫油、少气”,石油和自然气入口量达消耗总量的70.9%和45.3%,其中2018年整年中国入口原油达4.02亿吨,自然气838亿方/年,已对国家能源战略清静形成威胁。因此怎样越发地高效、清洁的使用煤炭资源是解决我国能源问题确当务之急。
自国家“十二五”妄想以来,相继出台了《煤炭高效使用行动妄想》、《煤炭深加工生长十三五妄想》、《能源手艺革命立异行动妄想(2016-2030年)》、《中国“十四五”电力生长妄想研究》等相关政策文件——在鼎力大举防治污染,实现火力发电近零排放、实现火力发电无邪性运行的同时,明确提出增强煤炭清洁生产和使用,勉励“煤-化-电”一体化生长,增强各系统耦合集成的政策要求。
2019年习近平总书记主持召开中央周全深化刷新委员会第八次聚会,围绕能源刷新生长,提出 “四个革命、一个相助” 新头脑战略,即推动能源消耗革命、能源供应革命、能源手艺革命、能源体制革命,增强国际相助,开发了中国特色能源生长理论的新境界,为做好新时代能源事情指明晰起劲偏向。
二、手艺蹊径
煤-化-电综合生态工业链是以燃煤火电为平台,富氧燃烧综合节能减排手艺为基础和纽带,以煤炭分级分质高效使用手艺为支持的综合生态工业链,将煤制清洁新能源板块、火力发电板块以及石油化工板块有机地团结在一起。
第一,火力发电板块中的燃煤火力发电锅炉需应用富氧燃烧综合节能减排手艺举行调峰(消纳可再生能源)、减排(降低氮氧化物)、节能(降低发电标煤耗)、增效(提高锅炉炉效),在此历程中富氧燃烧综合节能减排手艺需要辅助燃料。
第二,煤制清洁新能源板块中的煤炭分级分质高效使用系统为富氧燃烧综合调峰节能减排提供辅助燃料——煤气,在此历程中可同时爆发清洁型焦(炭)、低温焦油等产品;富足煤气可通过物理吸附方法生产自然气。
第三,低温焦油出售给炼油企业炼制成汽油/柴油;生产的自然气出售给自然气销售企业销售,形成石油化工板块。石油化工板块可自力于煤-化-电综合生态工业链之外,由市场专业行业实验。
第四,在富氧燃烧综合节能减排手艺的作用下,上述历程中所爆发的废气物等充分消纳在火力发电锅炉中,同时火力发电板块可为各板块提供电力和蒸汽,实现循环经济、循环减排。
煤-化-电综合生态工业链突破了煤炭、电力、化工平衡生长的名堂,将资源(煤)、能源(电)、化工三大领域合并重组,建设了煤-化-电团结生产模式,形成了“煤-化-电”三位一体的综合生态工业链。
煤-化-电综合生态工业链充分使用了我国“富煤”的能源特点,将煤炭资源高效制取种种新型清洁能源质料,优化我国能源结构,社会及经济效益重大,好比深加工爆发柴油、汽油等战略能源,可镌汰我国油类能源入口量,增添我国油类能源战略储备。
三、煤炭分级分质高效使用手艺
(1)手艺机理
煤炭分级分质高效使用手艺是将复合熔接剂自动嵌入通俗煤种的物质结构中,使通俗煤种具有粘结性、结焦性,从而将通俗煤改质为可中低温、短时间举行分级分质使用的成型原质料,成型原质料先举行炭水疏散后,再通过热辐射、动态无氧干馏的方法举行油、气、炭疏散,生产的型焦(炭)与自身爆发的干馏煤气通过上下对流运动式干法熄焦(炭)。
本手艺质料顺应性普遍,可顺应差别品质的煤质以及差别形状的煤种,如使用块煤可生产兰炭;低品质粉煤加通俗粘合剂生产型炭,替换散煤或作为炭制品质料;高品质粉煤加专属粘合剂和专属沥青生产型焦。各个产品的生产工序所需的工艺装备和辅助质料有所差别,对应可多样化生产煤制品,如型焦、型炭、兰炭,体现了本手艺显著的经济性。
本手艺是中低温、短时间、高效地举行煤炭分级分质应用,将成型原质料的炭水疏散和油气炭疏散自力举行,同时接纳干法熄焦(炭)方法,体现了本手艺中煤炭分级分质历程的清洁环保性。
煤炭分级分质高效使用手艺工艺流程
(2)工艺流程
本手艺的工艺装备主要包括质料改质装置、热压成型装置、炭水疏散干燥装置、立式外燃内热一体化干馏炉、成化妆置以及相关辅助装置。详细的工艺流程如下:
A.将粉状普煤按比例配入复合熔接剂,经质料改质装置、热压成型装置后形成型煤;
B.再将型煤通过炭水疏散干燥装置,将型煤水分降低至4%以下,烘干水分后的型煤进入立式外燃内热一体化干馏炉分级分质生产油/气/炭;
C.型煤在立式外燃内热一体化干馏炉内无氧干馏为型焦(型炭、兰炭)后,向下蠕动进入干法冷却段,干法冷却在阻遏空气的条件下使用循环冷煤气举行冷却,实现冷却历程无有害废水爆发;
D.冷却后的型焦经出料口倾轧炉体,经皮带送至堆场、外售;
E.在分级分质历程中爆发的荒煤气使用成化妆置中的焦油船循环水喷洒洗涤,实现煤气、焦油液疏散;
F.疏散出的煤气:一部分干馏煤气送回干馏炉自用,一部分不必耗循环举行干法熄焦,一部分干馏煤气外送使用;
G.疏散下来的低温煤焦油外送使用。
(3)主要装备特点
A.立式外燃内热一体化干馏炉
应用热辐射、动态无氧干馏方法,彻底改变古板炼焦方法,抵达非焦煤炼焦的目的,使其具有显著的特点:
a.型煤通过立式外燃内热一体化干馏炉,实现在中低温下无氧热解匀称,并转化为清洁型炭(或凭证差别的质料生产型炭、兰炭);
b.立式外燃内热一体化干馏炉为立式炉结构,集预热段、干馏段、干法熄焦段、出料段为一体,型煤从上到下动态经由预热、干馏、干法熄焦冷却,实现全新动态结焦,实现一连动态生产;
c.立式外燃内热一体化干馏炉所需干馏热源来自于自产的煤气燃烧,热源辐射方法为由内向外和由外向内平衡热辐射方法;
d.立式外燃内热一体化干馏炉所需干法熄焦的煤气接纳自产冷煤气干法熄焦,无废水爆发,熄清洁型炭的煤气通过降温后循环使用。
(2)质料改质装置
在质料改质装置中,将粉状普煤和复合熔接剂混淆,通过调配混淆温度、混适时间,使复合熔接剂自动嵌入通俗煤种的物质结构中,使通俗煤种具有粘结性、结焦性。
(3)热压成型装置
在热压成型装置中,通过水蒸汽引发改质后的质料内水析出,并瞬间缩短,使改质后的质料热压成型,成型后的型煤含水量少少、强度高,同时可凭证市场需求,通过热压成型装置定制型焦巨细、定制型焦性能指标。
(4)炭水疏散干燥装置
成型后的型煤在炭水疏散干燥装置内,通过微悬浮式、往返法对型煤举行炭水疏散干燥,控制分级分质历程中无多余废水生产。
(5)成化妆置
在成化妆置中接纳循环水冼涤,将焦油从煤气中疏散出来,使油成化妆置抵达水平衡,无废水外排。
四、与古板工艺的比照
煤-化-电综合生态工业链与古板煤化工行业的工艺比照
项目 |
煤-化-电综合生态工业链 |
古板煤化工行业 |
环保性方面 |
(1)接纳循环洗涤和干法熄焦方法,无废水排放; (2)使用煤粉发电锅炉环保装置为消纳终端,无废气排放; (3)接纳先成型后干馏方法,将质料煤充分热解,无粉尘等固废爆发。 |
(1)需消耗大宗水资源,且需配套建设响应的污水处置惩罚系统; (2)有大宗的温室气体及污染废气爆发,需配套建设响应的环保处置惩罚系统; (3)在贮存、破碎、加工等工艺段中有大宗的粉尘爆发,需配套建设响应网络处置惩罚系统。 |
清静性方面 |
整个生态工业链低压(0.02~0.025MPa)运行,运行清静可靠。 |
高压运行工艺,保存运行清静危害,如水煤浆加压气化工艺,运行压力有6.5MPa左右。 |
经济效益方面 |
(1)基于环保性等方面的优势,投资低; (2)可将粉煤变为块煤、可用非焦煤生产型焦,收益大。 |
(1)古板煤化工行业配套的环保等方面投入较大,整体投资高; (2)以煤干馏为例,主要收入来自于煤焦油,兰炭基本与本钱持平,收益低。 |
五、手艺优势
煤-化-电综合生态工业链充分使用了我国“富煤”的能源特点,将煤炭资源高效制取种种新型清洁能源质料,优化我国能源结构。凭证《中国散煤治理调研报告》显示,我国每年散煤消耗量约为7.5亿吨,若在天下建设约100个原煤转化量为500万吨的煤-化-电综合生态工业链平台,每年可制取约4.87亿吨犹如自然气一样清洁燃烧的清洁型炭取代散煤,大幅度降低大气污染物的排放,从而发动了煤制清洁燃料工业康健而快速的生长。
煤-化-电综合生态工业链在制取新型能源清洁型焦(炭)的同时,可将副产品低温焦油进一步深加工爆发柴油、汽油等战略能源,按制取约4.87亿吨/年清洁型焦(炭)同比盘算,可制取柴油约3500万吨/年,汽油约470万吨/年,自然气约400亿方/年,镌汰我国油类能源入口量,增添我国油类能源战略储备。
在整个煤-化-电综合生态工业链中,各行业间优势互补、相互支持、相互依托,还可制取低能耗、低本钱的氢气、甲醇、液氧、液氮、液氩等产品。其中氢能的制取蕴育着辽阔的远景,如氢汽车、氢燃料电池等。从而推动和生长了能与国际价钱竞争的低能耗、低本钱煤制氢气等清洁能源工业,取得了化解煤炭过剩产能、增进煤炭行业转型和煤化工工业升级的多重效果。
煤-化-电综合生态工业链各行业间通过物流、能流的方法实现废物、能量和信息的交流,通过富氧燃烧综合节能减排的高效环保处置惩罚,确保整体工业链抵达国家近零排放标准,并且通过风火电力交流使综合生态工业链最大限度的使用可再生绿色电力,从而镌汰CO2排放,实现工业生态化;另外煤-化-电综合生态工业链建成后将爆发大宗富氢干馏煤气,以年处置惩罚质料40万吨级工业链为例,若将该煤气所有用于电厂燃烧,整年可镌汰CO2排放6.16万吨,另外通过煤气富氧燃烧深度调峰可镌汰CO2排放43.8万吨;确保燃煤发电锅炉消纳煤-化-电综合生态工业链废气物后任可大幅度镌汰CO2排放。
煤-化-电综合生态工业链每年可爆发重大的经济效益,单就应用约4.87亿吨/年新型能源清洁型焦(炭)取代散煤可爆发直接经济纯收益近2700亿元,柴油、汽油经济纯收益近2500亿元,在振兴天下火力发电行业经济的同时,可有用地提高外地人均GDP值,发动外地生齿就业及经济的周全生长,实现生态工业化。
综上,煤-化-电综合生态工业链搭建了煤-化-电能源互联网,构建了高效、清洁、低碳“三位一体”系统,形成了煤、化、电一体化的新兴工业,加大了我国能源工业的生长,推动了我国能源工业的手艺升级。
同时,煤-化-电综合生态工业链通过手艺耦合立异将各工业融为一体,知足国家节能、低碳、环保的生长模式,将工业外部间的能源消耗转变为工业内部蹊径式上下游消耗,将简单的能源供应侧转变为多元化的能源供应侧。若在煤炭资源富厚的地区(如山西。┦笛槊-化-电综合生态工业链,可使其由资源输出大省转变为新型能源输出大;若在天下加大该综合生态工业链的建设,可包管我国在响应能源领域的能源战略清静。
六、工程应用
内蒙古准大发电公司2×300MW机组燃煤火电富氧燃烧综合节能减排耦合煤炭分级分质高效使用EMC项目:
七、产品先容
以内蒙古准大发电公司2×300MW机组燃煤火电富氧燃烧综合节能减排耦合煤炭分级分质高效使用EMC项目为例,其产品如下:
(1)清洁型焦(炭)产品展示:
A.清洁型焦(炭)是使用非焦煤为质料干馏而成,各项指标均优于冶金焦,其检测报告如下:
B.清洁型焦(炭)后内部结构:
清洁型焦(炭)内部结构密实且通透性好,泛起银白色,其结焦效果显著。
C.清洁型焦(炭)产品燃烧测试
a.型焦通透性好,易燃烧;
b.型焦燃烧火焰兴旺,火苗高度可达1750px以上;
c.炉膛中心温度1200℃以上,型焦燃烧外貌温度900℃以上;
d.热稳固性好,燃烧历程不塌炉,具有骨架支持作用;
e.热强度好,完全燃烧反应中的新型焦炭2米高落下不散不碎,从炉中取出放入水中急冷后不散不碎,并可遭受80公斤以上压力
f.熬火性好,可维持高温燃烧2小时以上。
g.燃烧反应彻底,灰渣无型焦残留。
(2)低温煤焦油产品展示:
低温煤焦油具有无尘、可使用性高的特点,其检测报告如下:
(3)干馏煤气
干馏煤气热值高,富含氢气与甲烷,可直接吸附疏散提取,其检测报告如下:
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