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工程师答辩(化工)

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简述煤的洁净利用途径和方法。

正确答案: 1)高效洁净燃煤发电技术
由于煤炭是我国主要能源,燃煤发电厂在未来相当长的时间内仍然是发电的主力。为解决燃煤发电造成的污染问题,发展洁净煤发电技术可谓当务之急。高效洁净燃煤发电技术是一个重要而难度大的研究领域,研究的重点是在提高发电效率的同时,尽可能减少二氧化硫、氮氧化物和其他有害物质的排放。目前,已经有不少污染排放控制的技术,如煤的燃前预处理、炉内喷钙、循环流化床锅炉、烟气脱硫等。正在研究和拟示范的减排技术还有整体煤气化联合循环发电、加压循环流化床锅炉等。如煤炭科学研究总院研究开发的燃煤电站烟气污染排放控制技术,成功开发出高性能烟气脱硫专用柱状活性焦,实现批量生产并进行了200MW发电机组工程示范。
在我国,燃煤发电的粉尘排放已经得到有效控制,但只有少数的电厂安装了脱硫设备,一些成熟的脱硫技术在我国仍未得到广泛应用。洁净煤发电近期发展的重点是采用高效机组(如超临界机组)和采取符合国情的污染排放控制的措施,如配套建设烟气脱硫设施,加强煤的预处理,研究先进适用的脱硫、脱硝技术等。
2)水煤浆技术
水煤浆是20世纪70年代中发展起来的一种新型煤基流体低污染代油燃料,具有燃烧效率高和二氧化硫、氮氧化物污染物排放低等特点,已是相对成熟的技术,能够满足工业化应用的要求。水煤浆可有效代替一定当量的煤粉、重油、柴油、天然气等。水煤浆可用于燃油电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉的代油、代气、代煤燃烧,亦可作为气化原料,用于生产合成氨、合成甲醇等。目前,我国有3万t以上制浆厂29座,最大单机水煤浆制浆生产线已达50万t/a,总设计生产能力1042万t,实际生产500多万吨水煤浆。从中小工业锅炉到410t/h电站锅炉的连续稳定运行以及670t/h电站锅炉的建成,标志着我国水煤浆制浆及燃烧技术达到国际领先水平。在目前国际油价持续攀高的形势下,应鼓励和支持有条件的企业使用水煤浆技术,缓解石油供给矛盾,减少环境污染。
3)煤炭液化技术
煤炭液化技术是将固体煤炭转化为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术,可分为煤炭直接液化和煤炭间接液化技术。二次世界大战爆发后,德国共有12套直接液化装置投产,生产能力达到423万t。南非SASOL公司利用间接液化技术先后建成了3个液化厂,实现工业化生产,产出汽油、柴油和其他化工产品,总产量达768万t/a。
煤炭科学研究总院从20世纪70年代末起,就开始了煤炭直接液化技术的研究,20多年来,与德国、日本、美国合作,也取得了重大进展,积累了经验,培养了一支煤炭直接液化专业技术队伍。据测算,以最小经济规模每年生产100万t油品,大体消耗煤炭300万t,总投资约100亿元左右,成品油成本1300元/t。以2004年8月国家发改委批复的神华煤炭直接液化项目为例,总建设规模年产油品500万t,分二期建设,第一条生产线预计2007年建成投产。一期工程建成投产后,每年用煤970万t,可生产各种油品320万t。该技术的产业化将对实现煤炭产品的结构调整,减少石油对外依存度,保障能源安全和减少环保压力都有十分重要意义。
目前,陕西、山东、内蒙古和山西、新疆等地及一些企业都在开发和研究,或与外商合作,形成了热点。但结合国情,应统筹规划和开发研究,面对石油短缺、能源紧张的形势,集国内各行业和科研的相关力量,加快煤炭直接液化技术创新和产业化步伐。
4)多联产技术系统
多联产系统是指利用从单一的设备(气化炉)中产生的合成气(主要成分为CO+H2),来进行跨行业、跨部门的生产,以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料(甲醇、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤气、氢气)以及用于工艺过程的热进行发电等。多联产系统能够从系统的高度出发,结合各种生产技术路线的优越性,使生产过程耦合到一起,彼此取长补短,从而达到能源的高利用效率、低能耗、低投资和运行成本、以及最少的全生命周期污染物排放。
煤炭多联产系统对于工业经济的发展和生态环境的改善具有极其重要的战略意义,世界各国正在大力推进其研究、发展和示范。美国能源部提出的Vision21能源系统综合了发展趋势的需求,以煤气化为龙头,煤气用于制氢,氢用于高温燃料电池发电,电池余热供热,二氧化碳或其它污染物在原料制备阶段得到分离和治理。壳牌公司提出以煤气化为核心,将生产化学品与联合循环发电相结合,同时还生产民用煤气和供热。兖矿集团正在启动新的煤炭联产计划,以煤气化为龙头,气化后的原料气用于生产油品并副产化学品,原料气再生产甲醇,进一步加工成醋酸、醋酸乙烯等产品,生产过程中排放的弛放气和部分原料气用于联合循环发电,并供应生产过程中需要的电力和蒸气。
从目前中国技术发展水平及需求情况看,可先示范和推广煤基化工产品与合成气联合循环发电的联产系统、优质燃料与合成气联合循环发电的联产系统及以发电为主的合成气联合循环发电(IGCC)系统。中、远期目标是以氢气生产为主,带二氧化碳收集和联合循环发电的联产系统。在原料方面可考虑将煤、煤层气、伴生矿物加工相结合,工艺方面将煤化工、发电、建材、冶金等相结合,产品方面应形成化学品、液体燃料、电力、热力、煤气、建筑材料和金属材料等关联生产,达到资源、能源的充分利用和循环生产以及环境最优化、经济效益最大化的目的。
煤炭气化多联产系统开发面临的主要困难是投入高,系统集成需各部门协调配合,示范需各级政府和企业等在财力与物力上的共同投入。对多联产技术的研究开发,要坚持自主研发和引进并重,通过对核心技术和装备的引进,形成较高水平的技术开发平台,为进一步的装备和技术研发奠定基础,争取形成有竞争力的系统设计和装备制造业。要集中力量进行重大关键技术的研发,包括燃气轮机技术、气化技术、燃料合成技术、气体高温净化技术。煤炭气化多联产涉及的多项高新技术,有些在国际上正处于初期研究阶段,如二氧化碳的低成本收集技术、空气的低能耗分离技术。对国外尚在研发的重要技术,需要有前瞻性的规划和部署,尽早起步,包括与国外共同开发,力争技术跨越,抢占未来市场份额。
答案解析:
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