【正文】 一 ） 經(jīng)濟(jì)與環(huán)境 環(huán)境是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ) 根據(jù)環(huán)境的定義，大氣、水、海洋、土地、礦藏等，既是環(huán)境要素，也是資源，是生產(chǎn)力的重要因素。所以說(shuō)保護(hù)或破壞環(huán)境，就是保護(hù)或破壞生產(chǎn)力，改善環(huán)境就是發(fā)展生產(chǎn)力。 經(jīng)濟(jì)是環(huán)境的主導(dǎo) 經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境產(chǎn)生兩方面的影響： 一是積極影響。不恰當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，將導(dǎo)致資源和生態(tài)環(huán)境的破壞。 （二） 能源與經(jīng)濟(jì) 從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度分析，能源與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系，表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 一方面是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源有依賴性，即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)離不開(kāi)能源；另一方面，能源的發(fā)展以經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)為前提。 但能源作為經(jīng)濟(jì)動(dòng)力因素的同時(shí)也是一種障礙。 （三）能源與環(huán)境 能源在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中對(duì)自然界產(chǎn)生一定的破壞作用，其廢棄物對(duì)環(huán)境造成污染。如大氣污染（包括煙塵， SO2， NO， CO等有害物質(zhì)）、水污染和固體廢物污染對(duì)地區(qū)造成的影響，其中大氣污染的影響最為嚴(yán)重。如溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸沉降，都和能源大氣污染有關(guān)。 2．洗井廢水 3．采油廢水 廢水不僅攜帶有原油，而且在高溫高壓的油層中還溶進(jìn)了地層中的各種鹽類(lèi)和氣體 （二） 石油儲(chǔ)運(yùn)中的環(huán)境影響 及其制品在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過(guò)程中，因蒸發(fā)、泄漏會(huì)造成對(duì)環(huán)境的污染。 煉油廢氣 ：二氧化硫、硫化氫、氮氧化物、一氧化碳、烴類(lèi)化合物及粉塵。 采氣會(huì)使地層壓力下降，地層壓力平衡狀態(tài)被打破。 第二節(jié) 化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響 一、化石燃料燃燒產(chǎn)生的無(wú)機(jī)污染物及其毒性 化石燃料燃燒產(chǎn)生的無(wú)機(jī)污染物： 主要包括 CO、 CO SO H2S、 NOx、COS、 CS C4H4S、 CH3SH、 C2H5SH、C2H3SH、 CH3C4H3等。 毒性： 對(duì)人類(lèi)健康和植物生長(zhǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。 二、 化石燃料燃燒產(chǎn)生的有機(jī)污染物及其毒性 有機(jī)污染物：直鏈烷烴、芳香烴、脂肪醇 、酚類(lèi) 、醛類(lèi) 、酮類(lèi) 、二惡英類(lèi) 毒性：致癌、致畸、致突變 第三章 潔凈煤技術(shù)與應(yīng)用 第一節(jié) 潔凈煤技術(shù)及領(lǐng)域 一、 潔凈煤技術(shù)的提出 潔凈煤技術(shù)是煤炭開(kāi)發(fā)利用中減少污染和提高效率的煤炭加工、轉(zhuǎn)化、燃燒和污染控制等新技術(shù)。 中國(guó)潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域 1997年國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)發(fā)文以國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《中國(guó)潔凈煤技術(shù)“九五”計(jì)劃和 2023年發(fā)展綱要》中指出，潔凈煤技術(shù)主要是包括：煤炭洗選、加工、轉(zhuǎn)化、先進(jìn)燃燒技術(shù)、煙氣凈化等方面的十四項(xiàng)技術(shù)，如下表： 第二節(jié) 煤炭洗選加工技術(shù) 一、煤炭洗選技術(shù) 煤炭洗選又稱選煤，是利用煤和雜質(zhì)（矸石）的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，通過(guò)物理、化學(xué)或微生物分選的方法使煤和雜質(zhì)有效分離，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品。 物理選煤 是根據(jù)煤炭和雜質(zhì)的物理性質(zhì)（粒度、密度、硬度、磁性及電性等）的差異進(jìn)行分選，主要的物理分選方法有： （ 1）重力選煤，包括跳汰選煤、重介質(zhì)選煤、斜槽選煤、搖床選煤、風(fēng)力選煤等；（ 2）電磁選，利用煤和雜質(zhì)的電磁性能差異進(jìn)行分選，這種方法在選煤實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有應(yīng)用。目前使用的浮選設(shè)備很多，主要包括機(jī)械攪拌式浮選和無(wú)機(jī)械攪拌式浮選兩種。目前在實(shí)驗(yàn)室常用的化學(xué)脫硫方法，可分為堿處理、氧化法和溶劑萃取法等。 選煤流程圖 煤炭洗選有以下作用： （ 1）提高煤炭質(zhì)量，減少燃煤污染物排放 （ 2）提高煤炭利用效率，節(jié)約能源 （ 3）優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力 （ 4）減少運(yùn)力浪費(fèi) 二、 動(dòng)力配煤技術(shù) 在現(xiàn)有條件下，要提高鍋爐熱效率，保證鍋爐正常高效運(yùn)行，就要使燃煤特性與鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)匹配，煤質(zhì)過(guò)高或過(guò)低都難以達(dá)到最佳效果。 動(dòng)力配煤技術(shù)的作用和意義 （ 1） 在滿足燃煤設(shè)備對(duì)煤質(zhì)要求的前提下 ， 可最大限度利用低值煤 ， 或充分利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有煤炭資源； （ 2） 保證燃燒特性與用煤設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)相匹配 ， 提高設(shè)備熱效率 ， 節(jié)約煤炭； （ 3） 通過(guò) “ 均質(zhì)化 ” 來(lái)保證燃煤質(zhì)量的穩(wěn)定 ，保證用煤設(shè)備正常 、 高效運(yùn)行； （ 4）按不同地區(qū)對(duì)大氣環(huán)境、水質(zhì)的要求，將不同品質(zhì)的煤相互配合，可以調(diào)節(jié)煤中硫分及氮、氯、砷、氟等有害元素含量，減少 SO2，NOx及有害元素的排放，最大限度地滿足環(huán)境保護(hù)要求。 型煤是適合中國(guó)國(guó)情的、應(yīng)該鼓勵(lì)推廣應(yīng)用的潔凈煤技術(shù)之一。 技術(shù)特點(diǎn)： （ 1）具有較好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，可以像石油產(chǎn)品一樣儲(chǔ)存、運(yùn)輸，同時(shí)不會(huì)造成污染。 （ 3）由于水煤漿是采用洗精煤制備，其灰分、硫分較低。 水煤漿技術(shù)的應(yīng)用局限性： 適宜制水煤漿的煤種為中等變質(zhì)程度煤，褐煤和無(wú)煙煤成漿性差，有的煤不適宜制漿； 受水煤漿穩(wěn)定性和運(yùn)輸價(jià)格的影響，水煤漿有合理的運(yùn)輸半徑，一般為 100~300km； 原設(shè)計(jì)為燃油的鍋爐，由于爐膛較小，改燒水煤漿后，依鍋爐類(lèi)型不同負(fù)荷將下降 20%左右； 水煤漿價(jià)格高于煤粉，在場(chǎng)地、經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，企業(yè)應(yīng)比較燃油改燒水煤漿與直接改為燃煤的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效果； 水煤漿技術(shù)的推廣受?chē)?guó)內(nèi)外石油價(jià)格的影響，若石油價(jià)格低，水煤漿技術(shù)有可能失去市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 一、 超臨界發(fā)電 技術(shù) 根據(jù)進(jìn)入汽輪機(jī)高壓缸的主蒸汽的熱力狀態(tài)不同，鍋爐包括 “亞臨界” 和“超臨界” 兩種。 超臨界機(jī)組運(yùn)行的壓力和溫度都高于亞臨界機(jī)組，因此超臨界機(jī)組具有較高的效率。超臨界機(jī)組的高溫高壓管道和汽缸都比亞臨界機(jī)組的厚一些或更高強(qiáng)度材料制成。給水溫度為 177~230℃ 。一般常規(guī)亞臨界機(jī)組（蒸汽壓力和溫度為 17MPa， 538℃ /538℃ ）的凈效率為 37%~38%。給水和鍋爐出口蒸汽溫度與亞臨界鍋爐基本相同。 如果超臨界機(jī)組的蒸汽溫度和壓力能提高到 31MPa， 600℃ /600℃ /600℃ （需要進(jìn)行二次再熱），它的效率能進(jìn)一步提高，煤耗率要比常規(guī)亞臨界機(jī)組低 8%。目前前正在研究開(kāi)發(fā)兩次再熱鍋爐，使其蒸汽運(yùn)行壓力和溫度達(dá)到 35MPa，650℃ /650℃ /650℃ 。 國(guó)外超臨界發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1） 超臨界機(jī)組 超臨界機(jī)組已開(kāi)發(fā) 40余年 ， 目前 ， 全世界已投入運(yùn)行的超臨界及以上的參數(shù)的發(fā)電機(jī)組有 600多臺(tái) ， 其中美國(guó)有 170多臺(tái) ，日本和歐洲各約 60臺(tái) ， 俄羅斯及原東歐國(guó)家 2 8 0 余臺(tái) ， 最大的單機(jī)容量為1 3 0 0 MW， 最高蒸汽參數(shù) 36M P a，650℃ /650℃ 。 20世紀(jì) 90年代新建機(jī)組容量多在 700~800MW。 （ 2） 超超臨界機(jī)組 隨著超臨界機(jī)組技術(shù)的日趨完善，國(guó)外 20世紀(jì)末把目標(biāo)又定在效率更高的超超臨界技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用上，超超臨界機(jī)組以及與之匹配的新一代污染控制技術(shù)正在商業(yè)化。世界范圍內(nèi)屬于超超臨界參數(shù)的機(jī)組大約有 60余臺(tái)。 ? 進(jìn)行過(guò)多次 600MW超臨界機(jī)組方案設(shè)計(jì)，已具備自制條件，但至今沒(méi)有實(shí)踐機(jī)會(huì)，沒(méi)有生產(chǎn)過(guò)一臺(tái)國(guó)產(chǎn)品牌的超臨界機(jī)組。 ? 國(guó)家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)已確定河南沁北電廠作為超臨界機(jī)組國(guó)產(chǎn)化的依托重點(diǎn)建設(shè)工程，完成600MW 超臨界機(jī)組及成套設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。 （ 2） 輔機(jī) 、 特別是閥門(mén)還是薄弱環(huán)節(jié) 。 （ 4）自動(dòng)化系統(tǒng)與裝置的國(guó)產(chǎn)化率需要進(jìn)一步提高。 可實(shí)現(xiàn)燃燒過(guò)程直接脫硫脫硫率可達(dá)85%以上。 （ 3）燃燒強(qiáng)度高，燃燒效率高。 （ 4）負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，低負(fù)荷可降到 30%左右。 （ 5）灰渣活性好。因此，不需要占用寶貴的土地資源來(lái)建儲(chǔ)灰的灰廠。 ? 1938年 12月麻省理工學(xué)院劉易斯、吉里蘭發(fā)明了快速流化床。 ? 1979年芬蘭奧斯?。?Ahlstrom）公司生產(chǎn)了20t/h的循環(huán)流化床鍋爐。（商業(yè)化開(kāi)始的標(biāo)志） ? 1995年， 250MW循環(huán)流化床鍋爐（ 700t/h、 565/ 565℃ ）在法國(guó)投運(yùn)。投資鼓勵(lì)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保性發(fā)電示范項(xiàng)目，始建于2023年 5月。 在技術(shù)上，循環(huán)流化床燃燒已形成以下成熟技術(shù)： 魯奇公司為代表的 絕熱旋風(fēng)筒帶有外置換熱床的循環(huán)流化床技術(shù)； 以德國(guó) B＆ W公司為代表的采用塔式布置 中溫旋風(fēng)分離 循環(huán)流化床技術(shù)； 以原芬蘭 Alhstrom公司為代表的 燃燒室內(nèi)布置翼形受熱面的高溫絕熱旋風(fēng)分離 的循環(huán)流化床技術(shù)； 以美國(guó) FW公司為代表的帶有 Intrex的汽冷旋風(fēng)分離 循環(huán)流化床技術(shù)。 美國(guó)巴威循環(huán)流化床 鍋爐 芬蘭奧斯隆循環(huán)流化床 德國(guó)魯齊循環(huán)流化床鍋爐 國(guó)內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù) 基本緊跟國(guó)際發(fā)展前沿的技術(shù)。還需要研究中國(guó)劣質(zhì)煤和難燃煤質(zhì)的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。 三、 增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 概述 增壓流化床鍋爐燃燒（ PFBC）技術(shù)原理：從 PFBC燃燒室（也就是 PFBC鍋爐）出來(lái)的增壓煙氣，經(jīng)過(guò)高溫除塵后，可進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)膨脹做功。 根據(jù)流化床的工作流速不同，又可分為增壓鼓泡流化床鍋爐（ PBFB）和增壓循環(huán)流化床鍋爐（ PCFB）兩種類(lèi)型。 (過(guò)高的溫度使煤的燃燒過(guò)程易引起結(jié)渣，也可使流化床內(nèi)脫硫過(guò)程的效率下降 ) 第二代 PFBC－ CC系統(tǒng) PFBCCC發(fā)電技術(shù)是一項(xiàng)正在發(fā)展中的技術(shù)，尚存在一些技術(shù)難點(diǎn)，如高性能的高溫?zé)煔獬龎m器。 四、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) （ IGCCIntegrated Gasification Combined Cycle）發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： GCC發(fā)電的凈效率可達(dá) 43％～ 45％； 污染物的排放量?jī)H為常規(guī)燃煤電站的 1/10； 脫硫效率可達(dá) 99％， SO2排放在 25mg/m3 左右， NOx排放只有常規(guī)電站的 15％～20％ 耗水只有常規(guī)電站的 1/2～ 1/3，有利于環(huán)境保護(hù)。其原因主要在于 IGCC系統(tǒng)和設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性還待提高，煤的氣化、凈化以及高溫燃?xì)廨啓C(jī)等技術(shù)難度大 五、低 NOx燃燒技術(shù) 氮氧化物的主要來(lái)源之一是煤炭燃燒 ， 不僅危害動(dòng) 、 植物的生長(zhǎng)和健康 ， 而且會(huì)形成光化學(xué)煙霧和酸雨 ，危害環(huán)境 。 國(guó)內(nèi)外研究控制常規(guī)燃煤電廠 NOx排放技術(shù)已有多年，目前開(kāi)發(fā)出的技術(shù)大致可分為兩大類(lèi)： 一類(lèi)是 尾部加裝煙氣脫氨裝置 ，其優(yōu)點(diǎn)是可將其排放降至 200mg/ m3以下，但初投資高、運(yùn)行費(fèi)用昂貴，只在德國(guó)、日本等少數(shù)工業(yè)化國(guó)家得到應(yīng)用。 氮氧化物分類(lèi)： （ 1）熱力型 Nox： 由燃燒空氣中游離的氮和氧在高溫下反應(yīng)形成 特點(diǎn) :燃燒溫度越高，燃燒范圍內(nèi)氧濃度越高，在高溫范圍內(nèi)燃燒氣化滯留時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的 NOx越多 （ 2）燃料型 NOx ： 煤炭揮發(fā)分中的有機(jī)氮化物氧化形成 特點(diǎn)：與燃料種類(lèi)有關(guān) 低 NOx燃燒技術(shù) （ 1） 低過(guò)量空氣燃燒 （ 2） 空氣分級(jí)燃燒 絕大多數(shù)大型鍋爐采用這種方法，基本原理是將燃料的燃燒過(guò)程分階段完成 。不但延遲了燃燒過(guò)程，而且在還原性氣氛中降低了生成 NOx的反應(yīng)率，抑制了 NOx在燃燒中的生成量。 （ 3）燃料分級(jí)燃燒（再燃技術(shù)） 在燃燒中已生成的 NO遇到 CH4和未完全燃燒產(chǎn)物 CO、 H C和 CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生 NO的還原反應(yīng)，反應(yīng)式為： 4NO十 CH4→ 2N2十 CO2十 2H2O 2NO十 2CnHm＋（ m/2十 2n1） O2→ N2十 2nCO2十 mH2O 2NO十 2CO→ N2十 2CO2 2NO＋ 2C→ N2＋ 2CO 2NO十 2H2→N2 十 2H2O 將 80％～ 85％的燃料（稱為一次燃料）送入第一級(jí)燃燒區(qū)，在 α ＞ 1條件下，燃燒并生成 NOx。 采用燃燒分級(jí)一般可降低 40％～50％的 NOx。它是在鍋爐的空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔猓苯铀腿霠t內(nèi)，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，這樣做不但可降低燃燒溫度，而且也可降低氧氣濃度，進(jìn)而降低 NOx的排放濃度。 特點(diǎn)： NOx的降低率隨著煙氣再循環(huán)率的增加而增加 。 煙氣再循環(huán)率為 15％ ～ 20％ 時(shí) ，煤粉爐的 NOx排放濃度可降低 25％左右 。 新型低氮燃燒器的原理是通過(guò)在燃燒器附近區(qū)域形成一個(gè)還原區(qū)，盡可能降低著