浅谈煤基多联产技术

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1、浅谈煤基多联产技术摘要：多煤、贫油、少气的资源结构，以及可再生能源短期内占比很小的现实决定了未来很长一段时间内煤炭仍将是我国的主体能源。煤炭的清洁高效利用既是我国能源发展的战略选择，也是当前节能减排最重要、最现实的手段。从电力和优质燃料两个方面的重大需求看，煤基多联产系统显然是未來洁净煤发展的重要方向。本文对煤基多联产系统的概念和特点以及国内外发展现状进行了概述，指岀了关键技术问题并提岀了建议。关键词：煤基多联产高效清洁问题前言：屮国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是口前世界上仅有的四个以煤为主要能源的国家之一，煤炭占一次能源消费的75%左

2、右。从我国的能源资源和经济发展水平看，在相当长的时期内，煤炭仍将是我国最主要的一次能源。煤炭作为能源对人类的发展做出了巨大的贡献，但在煤炭的开发与利用过程中也产生了一系列污染问题，危及生态平衡和人类生存。既要支撑经济的高度发展乂要保持良好的生存环境，就必须提高煤炭利用效率，使煤成为洁净、高效和便于使用的能源和原料，唯一的出路就是开发和应用“洁净煤技术”，而煤基多联产系统正是满足这一需求的高效、经济、灵活的煤炭综合利用技术。1、煤基多联产系统的概述1.1概念煤基多联产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

3、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和进行发电等。该系统的概念示意图如下所示：该技术以煤炭气化为“龙头”，将多种煤炭转化技术通过优化组合集成在一起，以同时获得多种高附加值的化工产品和多种洁净的二次能源。煤基多联产系统通过气化把两大系统：燃料/化工产品生产系统、动力生产系统统一结合起來进行物质与能量交换，使动力系统达到合理利用能源和低污染排放，又使化工产品或清洁燃料的生产过程低能耗与低成木,是一个实现多领域功能需求和能源资源高增值目标的可持续发展能源利

4、用系统。1.2系统纽•成典型的多联产系统集成的单元技术，一般包括：合成气制备过程（气化、净化与显热回收单元），混合气分离过程（如空分单元等），甲醇、二甲酉迷、汽油、柴油等化工产品合成与精憾等过程，以及由燃气轮机、余热锅炉与汽轮机等热功转换过程，或和燃料电池等直接发电过程组成。1.3技术特点煤基多联产系统的核心就是强调系统内物质交换和能量转换过程的有机耦合、优化与集成，从而使得系统具有灵活的产品和原料系统。该技术解决了燃料和电独立生产时效率低、产品制造成木高的问题，在系统内部控制污染，具有高效、洁净、灵活等显著特点。该系统在经济上达到充分的弹性结

5、构，具有非常强的市场竞争力，并且可以弥补正在开发的煤炭发电和利用单项技术（超临界燃煤发电、增压流化床燃烧、煤液化、整体煤气化联合循环、先进燃气轮机和燃料电池等）难以同时满足效率、成本和环境等多方面要求的不足。与常规煤发电和煤基化工相比，煤基多联产技术是一种跨越式发展，并冃与氢能利用、削减C02排放的心远可持续发展目标相融合。2、煤基多联产系统的关键问题煤基多联产系统是一个跨行业，涉及多学科的巨大复杂系统，各个生产过程的物质流、能量流、信息流和价值流相互交叉、耦合，其复杂程度远远超过单个产品的生产。故在开发与应用该系统时难免遇到许多问题，其小关键

6、问题列举如下：1.1系统方而多联产系统的核心就是强调系统内物质交换和能量交换过程的有机耦合、优化与集成，因而从系统工程角度而言，有犬量的科学问题有待研究。如：联产系统的优化综合、优化运行、负荷跟踪和控制、灵活系统（燃料、产品）设计等。国内外联产系统的研究发展也表明将联产系统作为一个整体进行系统集成和优化是联产关键技术的重点和前沿，这需要功能强大的计算机软件平台作为支撑。2.2关键单元技术方面（1）气体分离的膜技术在煤炭多联产系统生产的各个阶段需要各种气体的大流量、低能耗、廉价的分离。例如,在用于IGCC的煤气化中，空气中氧和氮的分离，用目前的空

7、分装置生产氧气的费用一般要占整个电厂运行费用的15%-20%。再如，CO2和H2的分离，合成气经蒸汽重整后所得的CO2和H2用金属和非金属（陶瓷）膜加以分离，使Z比目前的变压吸附方法降低成木。Vision21已将膜分离技术列为先导技术，正在研究开发大容量、低成木的高温陶瓷膜（离了迁移膜），以代替昂贵的深度冷却空分工艺。（2）各产品新的工艺流程、新型催化剂和催化工程、反应工程从联产系统的效率、效益和环境出发，以上技术都需要冇而向新目标的突破。（3）先进的高温、高效燃气轮机21世纪的化右能源和资源的利用均以燃气轮机作为动力生产的关键核心部件，技术进

8、步（先进冷却技术、材料）将使得透平进口温度提高至1500C以上，同时结合系统的研究，天然气为燃料时，将使系统效率达到60%左右。促使先进燃气轮机在屮国