煤炭的高效利用与环保应该怎么做?
中国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国。煤炭是中国的主要一次能源,是国民经济的重要支柱。但是,不可否认,煤炭在开发、利用、运输等过程中产生的污染,对环境造成的严重影响,已引起国人和周边国家的关注。为此,分析煤炭污染产生的原因,寻求有效的对策,减轻煤炭污染,加强环境保护势在必行。煤在燃烧过程中主要造成的是空气污染,它产生的许多有害气体,主要有二氧化硫、硫化氢、一氧化氮等,其中二氧化硫是最多的。
全国约有50万台工业锅炉,年耗煤约3.5亿吨,锅炉平均热效率仅60%左右,原因是锅炉容量小、效率低、污染大、煤耗高。国外单台工业锅炉容量一般为30~130吨/时,机械化、自动化程度高,除尘及水处理设备好,因而热效率高,大气污染大为减轻。我国应采取热电联供、集中供热或分片供热系统以取代分散的小锅炉,不仅有利于降低煤耗,也有利于改善环境卫生。
热电联产示意图热电联产是指同时生产电、热能的工艺过程,较之分别生产电、热能方式节约燃料。发电厂既生产电能,又产生热能,利用汽轮发电机作过功的蒸汽给用户供热的生产方式,叫做热电联产。以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背式汽轮机的排汽,压力通常分为0.78~1.28兆帕(MPa)和0.12~0.25MPa两等。前者供工业生产,后者供民用采暖。热电联产的蒸汽没有冷源损失,所以能将热效率提高到85%,比大型凝汽式机组(热效率达40%)还要高得多。热电联产不仅大量节能,而且可以改善环境条件,提高居民生活水平。但热电联产把电厂的发电与用户的用热紧密联系,降低了灵活性,同时也增加了电厂的投资。因此,只有对城市规划和集中供热区作统筹安排,在热负荷充分保证的条件下,确定合理的建设方案,才能收到良好的综合效益。
热电联产要求将热电站同有关工厂和城镇住宅集中布局在一定地段内,以取得最大的能源利用经济效益。西方和东欧国家发展热电联产已达较高水平,热电厂装机容量占电力总装机容量的30%,用于工业生产和分区集中供暖各占1/2。造纸、钢铁和化学(包括石油化学)工业是热电联产的主要用户,它们不仅是消耗电热的大用户,而且其生产过程中所排出的废料和废气(如高炉气)可作为热电联产装置的燃料。城市工业区及人口居住密集区也是发展热电联产的主要对象,但要注意对当地热负荷进行分析,一般热化系数不得低于0.5(工业热负荷年利用小时数在3500小时以上,居民冬季采暖不小于3个月)。热电厂的供热距离通常不超过5~8千米。对热电联产的燃料质量(主要是含硫、磷量)有较高要求,同时厂址要选在城市盛行风的下风向,避免对城市环境的污染。
燃烧时注意通风,留有足够的空隙,让它充分燃烧。烧尽后的煤砟子在冬天可以趁热铺到一些容易使人摔倒的地翻上,防滑。
煤通过隔绝空气高温分馏可以得到焦炭、煤焦油、焦炉煤气等,焦炭和焦炉煤气可以做燃料,热值高,而且污染很小;煤焦油是一种含有多种重要化工原料的资源,可以提取香精,制炸药、尼龙等。这样煤就得到了综合利用,同时也减少了对环境的污染。
工艺性质
煤的工艺性质是工业评价合理用煤的依据,主要包括粘结性、结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。粘结性是指煤在高温干馏中产生胶质体,使煤粒相互粘结成块的性能。粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。
结焦性是指在炼焦炉中能炼出适合高炉用的有足够强度的冶金焦炭的性质。发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量。煤的发热量是煤质的重要指标,是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。
以上内容参考:百度百科-煤
目前我国多使用煤为热风炉的燃料。根据埋藏年代及煤化程度的差异,煤可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤等四类。 煤的燃烧方式主要以块状燃烧,但燃尽率低。为了提高煤的燃烧效率,开发了煤粉燃烧技术。 焦炭为多孔块状,呈银灰色或无光泽灰黑色,低位发热量为5400~6500kJ/kg。焦炭主要由非挥发性碳与灰分组成,主要用作冶金工业的还原剂和燃料,也用于气化过程的化工原料,只有次焦及碎焦才用作燃料。 为了改善煤的燃烧性能,开发了悬燃炉和沸腾炉。 悬燃炉是将煤磨制成很小的颗粒,通过煤粉喷嘴与空气混合后一起送到炉膛内燃烧的一种燃烧装置。因为煤以粉状进行燃烧,故与空气的接触面积大,改善了燃料与空气的混合条件,可以在较短的时间内燃尽。因此,悬燃炉燃烧效率高,热强度大,负荷调节方便。悬燃炉是当今大、中容量锅炉普遍采用的一种燃烧方式。 煤粉热风装置核心部件是煤粉喷嘴。粉煤燃烧器的结构一般都较简单。根据煤粉喷嘴结构的不同主要有扩散式燃烧器和预燃式燃烧器两大类。扩散式燃烧器有旋风式喷嘴、涡流式喷嘴、双管式粉煤喷嘴、煤气、粉煤两用燃烧器、电加热多级点火燃烧器、速差射流型喷嘴等多种形式。预燃式燃烧器有带根部二次风预燃式直接点火燃烧器、中心火炬式煤粉直接点火燃烧器、抛物线内筒式直接点火燃烧器、等离子直接点火燃烧器等多种形式。 沸腾炉燃烧是将层燃和悬燃结合起来的一种燃烧方式。运行时,煤先被破碎成8~12mm以下的颗粒再送进炉膛,高速空气从炉底通过配风板上的风帽,把燃料层吹起来。由于炉膛形状为锥型,下小上大,上部风速比下部风速小。燃料在炉膛的下部被气流带起,在炉膛的上部由于气流速度减小而又重新落下,形成了煤粒上下翻动的沸腾层。煤粒在沸腾段上下运动并相互碰撞,加强了与空气的混合,强化了燃烧过程。 由于悬燃炉和沸腾炉投资大,主要应用于大型燃烧系统,热风炉很少使用。 如果燃烧后烟气洁净,可直接采用烟气干燥物料,国外采用燃油器干燥就是直接利用烟气。我国机械干燥初始阶段也采用过燃煤烟气直接加热干燥,目前基本淘汰。但对于烟气污染要求不高的物料干燥,仍然采用直接烟气加热。当前干燥作业,尤其是粮食和农产品的干燥均采用间接加热。间接加热的主要部件就是换热器。 为了简化结构,近年发展了无管式换热器,其主要形式为套筒式和螺旋板式。 套筒式换热器是指由在同一轴心的多个具有不同直径金属筒组成换热面的换热器。烟道气与空气分别在由具有不同直径的同心金属筒壁间流动,以实现烟道气与空气的热交换。螺旋板式换热器是指烟道气与空气的通道分别由导向螺旋状金属板组成的换热器。导向螺旋状金属板为热交换面,以实现烟道气与空气的隔离和烟道气与空气间的热交换[9]。 无管式换热器的结构紧凑、尺寸相对较小、换热效果好,但和列管式换热器同样集尘清除困难,不便于维修和维护。 根据换热器与炉膛配置形式,同样可将无管式热风炉分为立式和卧式。立式热风炉占地面积小,一般为中小型热风炉。卧式热风炉占地面积较大,一般为大中型热风炉。一般大中型热风炉均采用分体式结构。其特点为运输、安装和维护方便。中小型热风炉一般采用整体式结构。其特点为结构紧凑、占地面积小、安装方便。 无管式换热器主要应用于燃油、燃气和燃煤热风炉。
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这要从煤炭的燃烧过程说起,煤炭燃烧是个复杂的化学—物理过程,一个过程是化学反应,既碳与氧反应产生二氧化碳,并放出热量,另一个为物理过程,炉膛中的氧要扩散到煤炭中才能进行上面的化学反应,虽然炉膛强制送风,但是针对一些较大颗粒的煤块,氧进入煤炭的过程受包括结焦在内的多种因素影响而较为缓慢,受炉膛空间限制,部分煤炭的燃烧时间较短不足以保证达到充分燃烧,这是炉渣含碳量形成的重要原因。添加节煤剂后的煤炭利用自身的吸附作用预先将节煤剂吸到煤炭内部,煤炭燃烧时利用催化剂的作用产生大量氧,在煤炭颗粒的内部创造燃烧条件。同时产生一些微爆的作用促使煤炭颗粒的分解和破裂,让更多比例的煤炭从扩散燃烧状态进入动力燃烧的状态,促使煤炭的充分燃烧。这也是目前大部分节煤剂产品的节煤的机理,所以节煤剂往往又被称为助燃剂或助氧剂。</p>
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中科能源固硫节煤添加剂采用介孔结构的复合载体与稀土元素增加活性,能够快速让大分子碳链发生裂解,同时利用煤中固有水分提供氢原子,完成加氢过程,产生较多低分子量或小分子量的碳氢化合物,使煤炭含氢量和高、低位热值均提高8~10%。
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<p>节煤剂的一些组分能起到让煤层膨胀升高的作用,同时分散在油脂中的细微水珠在燃烧室中急剧汽化,形成燃烧室内更大面积的燃烧区域和更多的燃烧点,促进了未燃的游离碳粒微粒的燃烧,也因为加大了热交换的面积而进一步改善了锅炉的热交换效率。</p>
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2、改变采煤工艺,提高煤炭资源回采率。
3、采用综合开发利用,提高煤炭资源开发利用效益。
提倡科技进步,提高煤炭资源开发利用综合效益:
1 、提倡科技进步,鼓励煤炭资源开发利用创新,提高煤炭资源开发利用经济效益和社会综合效益。
2 、积极推广新技术、新工艺、新方法,节约资源、降低成本、增加效益,生产安全。
3 、尊重劳动,尊重知识,尊重科学,尊重人才,创造条件吸引人才、留住人才,提高煤炭资源开发利用的科技含量。
提高家用燃气灶的热效率要从两方面入手:
一、第一个方面是提高燃气的热吸收,而提高热吸收。
1、第一需要提高表面传热系数。
2、第二需要增大对流传热的面积。
3、第三需要提高火焰外焰温度。
二、第二个方面是减少热损失,而热损失主要包括高温烟气带走的热量、火焰对外辐射的热量、以及燃气灶对外的热量损失,其中高温烟气带走的热量最多,降低高温烟气带走的热量就可以提高燃气灶的热效率了。
煤气灶的使用注意事项
1、灶具使用中,如发现熄火,要立即关闭开关打开门窗通风,待没有燃气味时,查明熄火原因,并打开门窗通风,待没有燃气味时,查明熄火原因,并要妥善处理后再重新点火。
2、在停止使用燃气或者临睡前,应检查燃气具开关是否全部关闭。将燃气表上的总阀门关闭、开启厨房间窗户、关好厨房通往卧室的门则更为安全。
3、燃气灶与管道间如采用胶管连接方式,要经常检查胶管是否损坏老化,是否存在漏气现象。
4、燃气表、灶严禁安装在卧室内,也不能在装有燃气设施的厨房内睡觉。这是因为燃气管道里充满着燃气,一旦因管道腐蚀等原因泄漏出来,就会使人燃气中毒甚至死亡。另外也不要在燃气灶附近堆放杂物和易燃易爆物品,以防火灾和爆炸事故的发生。
A直接燃烧污染很大。
B虽然在一定程度上保证煤充分燃烧。但污染也大。
C转化过程中造成部分热能损失。
D能得到许多重要的化工原料。同时得到燃料焦炭。
说白了,煤只作为燃料是很可惜的。煤是重要的化工原料。"将太阳能聚焦,产生高温,能使水分解产生氢气”这句话本身没有错。但水的高温分解需要的温度是1000摄氏度以上。1000摄氏度时水只有千分之一发生分解,并且分解出的H2和O2在目前还无法分离。所以此方法还在研究中。
2.家用采暖炉一定要保持经常的开着,可以把温度调低,但尽量不要关机,因为如果频繁的开机后就快速加热,会使家用采暖炉的寿命有所减少。
3.如果某个房间经常不住人,那么关掉该房间的暖气阀门,只要保持家中18℃左右的舒适体感温度就可以了。
4.如果安装家用采暖炉的房子比较宽敞,条件允许的情况下,可以安装一个家用采暖炉配温控器,只要通过室温变化来控制锅炉运行就可以了,这样既简单又省事。
我国属能源高消费的国家。我国的能源工业面临两方面的挑战,既要满足经济发展对能源的需求,又要同时考虑大气环境保护。《中国21世纪议程》把提高能源效率和节能作为可持续发展战略的关键措施。我国正在实现从传统的计划经济向市场经济的转变、从粗放型经济向集约型经济的转变,必将大大推进能源效率的提高和节能。
为实施“坚持资源开发与节约并重,把节约放在首位”的能源发展战略,我国不仅注意充分发挥市场对资源配置的基础性作用,还利用政府的宏观调控职能,研究制订了相应的法规、政策和规划。1996年5月,国家科委、国家经贸委和国家科委联合制订了《中国节能技术政策大纲》,提出各行业节能技术方向和目标。随后又联合推荐106项重点推广节能科技成果。1996年9月,国家经贸委支持的“中国绿色照明工程”全面启动,在全国范围内组织实施。1997年11月,《节约能源法》颁布实施。在制定节约能源的决策和规划时,中国政府把技术进步和环境保护放在重要位置。
目前,节能领域的国际交流与合作空前活跃。我国在高效电光源、洁净煤技术等方面,进行了广泛的人员、信息交流和技术、经济合作;引进了电力需求侧管理、综合资源规划等适合市场的经济的规划和管理立法;利用世界银行等国际组织和外国政府提供的优惠贷款和赠款,建设了一批节能、新能源开发和教育培训等项目,提高能源效率和节能将在大气污染防治中起越来越重要的作用。
通常用能源消耗强度衡量一个国家经济的能源效率。能源消耗强度可以定义为单位国内生产总值所消耗的初级能源。自1980年以来,我国在全国范围内广泛开展了卓有成效的节能活动,实施有助于结构和技术变化的各项政策,对能源消耗强度的降低起到了决定性的作用。到目前为止,中国的能源消耗强度下降了50%,每年约下降4.5%。
我国能源消耗强度的降低主要归功于工业能源效率的提高。影响工业能源效率提高的因素有:1.结构性因素,即对中间及最终产品和服务的需求变化。它被认为是推动工业能耗降低的主要动力,据估算,以产品种类的变化为主导的工业结构调整占工业能源消耗强度下降总量的70%;2.技术性因素,即产品生产及服务中技术的变化和能源管理。它对工业能源消耗强度的下降也起到了重要作用。
虽然我国的能源消耗强度已有了大幅度下降,但仍是世界上单位能源消耗最高的国家之一。1995年,我国的能源消耗强度是美国的4倍左右,工业在我国经济中的作用大于日本和美国,而我国的工业仍过分依赖于低效率、小规模的生产方式,且能源技术,特别是能源密集型产业和主要能源消耗设备的效率还远远落后于西方工业化国家。
我国的节能重点为:1.燃煤电厂。据统计,1995年全国共有燃煤机组2910单元,其中装机容量小于100兆瓦者占81.5%,数量众多的小机组是导致供电煤耗居高不下和大气污染的主要原因。
2.工业锅炉。工业锅炉的煤炭消耗量约占总耗煤量的30%,是节能潜力最大的终端用能设备。现在我国约有50万台工业锅炉,平均容量仅为2.4吨/时,77%以上的锅炉小于4吨/时。减少这些量大面广的小锅炉,不仅可使低矮污染源对局部地区环境质量的影响减小,为集中进行二氧化硫排放控制创造条件,也将使工业锅炉的平均热效率显著提高。如果工业锅炉的平均热效率提高到OECD国家的目前水平,中国在1995年能源使用上的一次性节能量可达7000×104吨标准煤,减少二氧化硫排放量约110×104吨。
3.钢铁工业。钢铁工业的能耗占中国总能源使用量的10%左右。在钢铁工业的能源消费量中,煤和焦炭占74.7%。对于重点钢铁工业,能耗最高的工序依次为炼铁、电炉炼钢和焦化。钢铁工业的主要节能措施包括降低铁钢比、推行连铸、减少平炉钢、推广高炉喷煤粉。近年来,由国家专项贷款和企业自筹的钢铁工业节能技术改造投资每年达亿元以上。
4.建材工业。建材工业能源消费量占全国煤炭消费量17%以上,也是节能潜力较大的工业部门。在许多情况下提高能源效率和节能是减少污染物排放的最有效方法,并且在所有污染防治技术中节能是最经济的方法,不但减少了温室气体的排放,还节约了能源,具有相当的经济效益。