高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)現(xiàn)狀

1、!Research on the Application of the New Techniques in the UrbanWater-supply Optimum Dispatching SystemNIE Jun-ying ,CUI Jian-guo ,JIA Xin-qiangABSTRACT :This paper researches on the application of some new techniques such as the SCADA system ,EPANET technique ,GIS technique and genetic algorithm in

2、the water -supply optimum dispatching system ,and prospects the application of ANSYS technique and Kalman filtering theory in this system ,and points out that the joint application of various techniques is an effective measures for strengtheningthe optimumdispatchingtechnique for the water-supplysys

3、tem.KEY WORDS :water supply system ;optimum dispatching ;application of new techniques科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT &ECONOMY 2006年第16卷第11期(1城市給水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度是提高供水的可靠性,降低供水成本的主要手段,一些新技術(shù)的應(yīng)用可以極大地改進(jìn)系統(tǒng)模式或算法。(2多學(xué)科交叉、多技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用是提升給水系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度功能的有效手段,也是今后研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1王永卿.綜合管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信息集成J .揚(yáng)子石油化工,2005(2:46

4、-49.2陶陶.GIS 技術(shù)支持下的給水管網(wǎng)模型與網(wǎng)絡(luò)分析J .中國(guó)給水排水,2005(2:104-107.3金建華.遺傳算法在給水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性分析J .武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004(2:56-58.4白莉.基于流動(dòng)辨識(shí)的長(zhǎng)輸油氣管線泄漏監(jiān)測(cè)方法研究D .大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文,2004.5朱東海.BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于給水管網(wǎng)模擬試驗(yàn)時(shí)的構(gòu)造參數(shù)設(shè)計(jì)J .中國(guó)給水排水,2001(2:10-13.6殷傳斌.SCADA 系統(tǒng)在供水優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用J .儀器儀表學(xué)報(bào),2005(8:760-767.(責(zé)任編輯:劉翠玲第一著者簡(jiǎn)介:聶俊英,女,1980年5月生,現(xiàn)為太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院

5、市政工程專業(yè)2003級(jí)碩士研究生,山西省太原市太原理工大學(xué)3235信箱,030024.1煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)現(xiàn)狀煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)是以化學(xué)方法為主,將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔的燃料或化工產(chǎn)品的技術(shù),包括煤炭氣化、煤炭液化、燃料電池和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)等,是潔凈煤技術(shù)的核心和將來(lái)的發(fā)展方向。煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)用,有利于改變中國(guó)終端能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu),減少因燃煤造成的環(huán)境污染。煤炭液化是將煤在適宜的條件下轉(zhuǎn)化為潔凈的液體燃料和化工原料,工藝上分為直接液化、間接液化和由直接液化派生的煤油共煉工藝。發(fā)展煤炭液化技術(shù)可彌補(bǔ)中國(guó)石油資源的不足。燃料電池是直接將資源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù),目前已應(yīng)用于航天技術(shù)。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可將多種煤轉(zhuǎn)化技術(shù)通過(guò)

6、優(yōu)化集合在一起,是國(guó)際煤化工的發(fā)展方向。2高效煤炭氣化技術(shù)煤炭氣化是煤在特定的設(shè)備內(nèi),在適宜溫度及壓力下煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑(如水蒸氣或氧氣等發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),將固體煤轉(zhuǎn)化為以CO 2,H 2和CH 4等可燃?xì)怏w為主要成分的生產(chǎn)過(guò)程。氣化過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)包括煤的熱解、氣化和燃燒反應(yīng)。按氣化爐內(nèi)煤料與氣化劑的接觸方式可分為固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化、熔浴床氣化幾種。集成式煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)(1GCC 是目前煤炭氣化較高效的應(yīng)用領(lǐng)域之一。美國(guó)加州Dagett 的“冷水(Cool Water ”工程是世界首運(yùn)成功的示范裝置。煤在高溫下氣化,生成的合成氣中含有微量的H 2S ,99%的H 2S

7、可用濕法或干法凈化工藝除去,凈化后的合成氣在燃燒室內(nèi)燃燒推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī),再利用煙氣余熱產(chǎn)生過(guò)熱高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。由于從每單位燃燒的煤中取得更多的能量,這種集成式發(fā)電比傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán)式發(fā)電效率高。IGCC 大大提高了煤利用過(guò)程的熱效率,減少了CO 2的排放量。其突出特點(diǎn)是發(fā)電效率高達(dá)45%以上。IGCC 是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家大力開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)高效低污染燃煤發(fā)電技術(shù)。在建的上海焦化總廠“三聯(lián)供”可能成為我國(guó)實(shí)際運(yùn)行的唯一的IGCC 裝置。用于IGCC 的煤氣,對(duì)熱值要求不高,但對(duì)煤氣凈化度,如粉塵及硫化物含量要求很高。與之配套的煤氣化一般采用固定床氣化、流化床氣化、氣流床氣化。固定床氣化工藝耗熱量

8、大、碳轉(zhuǎn)化率較低。流化床和氣流床氣化強(qiáng)度大,對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)率高,碳轉(zhuǎn)化率達(dá)99%以上。自20世紀(jì)50年代初開(kāi)始發(fā)展,已形成了干法加料的K T ,Shell Koppers ,Shell ,Prenfio ,GSP 和水煤漿加料的Texaco ,Destec 等。作為第二代氣流夾帶床氣化工藝的原型和成功典型的Texaco 氣化工藝,以水煤漿為氣化原料,以氧氣為氣化文章編號(hào):1005-6033(200611-0146-02收稿日期:2006-02-27高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)現(xiàn)狀程黎花(西山萬(wàn)隆支護(hù)器材分公司,山西太原,030053摘要:闡明了高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)產(chǎn)生的必要性,介紹了國(guó)內(nèi)外高效清

9、潔煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的現(xiàn)狀,并著重介紹了先進(jìn)的燃料電池和多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),指出了我國(guó)研究開(kāi)發(fā)的主要方向。關(guān)鍵詞:煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù);IGCC ;燃料電池;多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中圖分類號(hào):TQ529;TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A146劑,連續(xù)操作,單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%,是目前商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最豐富的氣流床氣化技術(shù)。我國(guó)自1993年在山東魯南化肥廠引進(jìn)投產(chǎn)后,已引進(jìn)12臺(tái),Texaco國(guó)產(chǎn)化工作已取得良好進(jìn)展。煤的溫和氣化技術(shù)僅是一個(gè)熱加工過(guò)程,常壓生產(chǎn),不用氧氣,也不用氫氣,即可得煤氣和焦油,耗能低,產(chǎn)品種類多,附加值高,有利于煤的綜合利用加工。我國(guó)研發(fā)的多端回轉(zhuǎn)爐溫和氣化技術(shù)已完成規(guī)模為60t/d、運(yùn)行3500h的工業(yè)性試驗(yàn)。3高

10、效煤炭液化技術(shù)煤炭液化是固體煤在適宜的反應(yīng)條件下轉(zhuǎn)化為潔凈的液體燃料和化工原料的過(guò)程。煤通過(guò)加氫和加氫裂解反應(yīng)可以脫除絕大部分雜原子,轉(zhuǎn)化成外觀類似石油的煤液體,但與石油的組成差別很大,這一工藝稱為煤的直接裂化。自1973年以來(lái),美國(guó)、德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)了許多直接液化新工藝。德國(guó)的200t/d新的二段液化(IGOR工藝、美國(guó)的600t/d氫煤法(H-coal工藝和日本的150t/d NEDOL工藝是其中的代表。這些新工藝的共同特點(diǎn)是液化條件的改變(從490,70MPa 到450,17MPa,成本的降低,但仍有研究開(kāi)發(fā)的潛力。我國(guó)神華煤采用直接液化,油收率可達(dá)50%70%。中國(guó)的煤炭間

11、接液化始于20世紀(jì)80年代,中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了固定床兩段合成法(MFT合成汽油新工藝,現(xiàn)已進(jìn)入規(guī)模為2000t/d的工業(yè)性試驗(yàn),并考慮進(jìn)行工業(yè)示范廠的可行性研究。煤炭科學(xué)研究院北京煤化學(xué)研究所于1991年對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟的褐煤和稠油進(jìn)行高壓釜共煉試驗(yàn),煤和稠油的轉(zhuǎn)化率分別為89%和61%,總油收率為64.56%。擬采用美國(guó)ARI公司的成熟技術(shù)在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟建年處理10萬(wàn)t的煤油共煉示范廠。4燃料電池燃料電池發(fā)電是在一定條件下將氫氣、天然氣和煤氣與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。只要有燃料和氧化劑供給,就會(huì)有持續(xù)不斷的電力輸出,能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)40%50

12、%。燃料電池除可發(fā)電外,還可作為電動(dòng)汽車的電源,無(wú)污染、啟動(dòng)快、電池壽命長(zhǎng)、比功率高、比能量高,可用于固定發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)用電源、分布式電源、空間飛行器電源及交通工具用電源等方面。由于目前燃料電池單位設(shè)備造價(jià)高,可靠性和壽命有待進(jìn)一步考驗(yàn),僅用于航空航天領(lǐng)域,但它無(wú)疑會(huì)是今后重點(diǎn)發(fā)展的方向。燃料電池經(jīng)歷了第一代的堿性燃料電池(AFC、第二代的磷酸型燃料電池(PAFC、第三代的熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC和第四代的固體氧化物燃料電池(SOFC,現(xiàn)已發(fā)展到今天的第五代質(zhì)子交換膜燃料電池(PEFC。MCFC與煤氣化聯(lián)合循環(huán)結(jié)合,將組成高效的潔凈煤發(fā)電技術(shù),發(fā)電效率可達(dá)60%70%。日本大阪工業(yè)技術(shù)研究

13、所的10W級(jí)小型MCFC發(fā)電裝置累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò)4萬(wàn)h,荷蘭已組裝了10kW的電站,德國(guó)、西班牙也有建造MCFC電站的計(jì)劃。SOFC的燃料適應(yīng)性最強(qiáng),本體發(fā)電效率可達(dá)50%60%,組成聯(lián)合循環(huán)后的發(fā)電效率可達(dá)60% 70%,甚至大于70%。若組成熱電聯(lián)產(chǎn),總熱效率可達(dá)85%以上。PEFC適用于移動(dòng)電源,由于材料昂貴,造價(jià)過(guò)高,美國(guó)和加拿大也僅僅發(fā)展到260kW固定電站階段。我國(guó)原國(guó)家科委將“燃料電池技術(shù)”列為國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目之一。中科院大連化物所試制出了2kW3kW的MCFC試驗(yàn)電池系統(tǒng),功率密度達(dá)到0.1W/cm20.15W/cm2。中科院上海硅酸鹽研究所已完成1kW的SOFC平板

14、式電池堆。國(guó)內(nèi)在PAFC方面研究很少,但中科院大連化物所在PEFC方面取得了重大進(jìn)展?？傊?中國(guó)在燃料電池方面的研究開(kāi)發(fā)工作比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家晚了20多年,差距較大。中國(guó)應(yīng)選擇適合于自己發(fā)展的燃料電池技術(shù),如能組成大容量聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),并能以煤為燃料的高溫燃料發(fā)電技術(shù),即MCFC和SOFC,走積極引進(jìn)、消化吸收、研究創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)路線。鼓勵(lì)和資助用戶采用燃料電池發(fā)電技術(shù),積極推動(dòng)燃料電池的商業(yè)化。5多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)多聯(lián)產(chǎn)就是將以煤氣化技術(shù)為龍頭的多種煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)通過(guò)優(yōu)化組合集成在一起,以同時(shí)獲得多種高附加值的化工產(chǎn)品(包括脂肪烴和芳香烴和多種潔凈的二次能源(氣體燃料、液體燃料、電能等。不僅可以

15、實(shí)現(xiàn)煤炭資源的階梯利用,達(dá)到煤炭資源價(jià)值的提升,利用率和經(jīng)濟(jì)效益的最大化,而且能做到煤炭利用過(guò)程對(duì)環(huán)境的最友好,并為中國(guó)氫能發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)。美國(guó)能源部提出的“展望21(Vision21”以煤氣化為龍頭,利用所得的合成氣制氫,作為SOFC和燃?xì)廨啓C(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)的燃料,轉(zhuǎn)換成電能,能源利用率可達(dá)60%以上;在合成氣制氫過(guò)程中分離出的CO2用各種途徑隔離,形成近零排放的高效能源利用系統(tǒng)。Shell公司提出合成氣園的概念,即以煤的氣化或石油、渣油氣化為核心,所得合成氣用于IGCC發(fā)電,再進(jìn)一步生產(chǎn)甲醇和化肥,以及其他一些具有高附加值的化工產(chǎn)品,而且還可以把合成氣作為城市煤氣供給用戶。美國(guó)的一些著

16、名大學(xué)都在積極開(kāi)展這方面的研究。目前,多聯(lián)產(chǎn)煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展可以說(shuō)是剛剛起步。多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是系統(tǒng)效率高、環(huán)境效益好、可實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能源利用系統(tǒng),是未來(lái)國(guó)際國(guó)內(nèi)煤化工發(fā)展的最優(yōu)技術(shù)。美國(guó)研究表明:電、熱、甲醇、合成氣四聯(lián)產(chǎn)的基本投資下降37%,單位能量?jī)r(jià)格下降27%,單位煤耗下降9.2%,CO2排放量減少22.6%,是最值得推廣的高效清潔煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)。6結(jié)語(yǔ)清潔高效煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)(包括煤炭氣化、煤炭液化、燃料電池、多聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展對(duì)于提高煤炭利用效率、保護(hù)環(huán)境、改變中國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、保障中國(guó)能源供應(yīng)安全和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。我們的科研工作者要積極學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)

17、,為我所用,發(fā)揚(yáng)創(chuàng)新精神,為技術(shù)的早日國(guó)產(chǎn)化出一份力。參考文獻(xiàn)1毛節(jié)華,許匯龍.中國(guó)煤炭資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)M.北京:科學(xué)出版社,1999.2俞珠峰.潔凈煤技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.(責(zé)任編輯:劉翠玲第一作者簡(jiǎn)介:程黎花,女,1969年10月生,1992年畢業(yè)于山西大學(xué),工程師,西山萬(wàn)隆支護(hù)器材分公司,山西省太原市西礦街河南煤機(jī)巷9#,030053.The Present Situation of the High-efficiency and Clean Coal Conversion TechnologyCHENG Li-huaABSTRACT:This paper expounds the necessity of developing the high efficiency and clean coal conversion technology, describes the present situation of both domestic and foreign high efficiency and clean coal conversion technology,and emphatically introduces the a