潔凈煤技術

本書結合中國能源化工基地發展循環型經濟的實際，較系統地介紹了煤炭加工利用與環境問題；煤炭加工轉化主要新技術、新工藝；煤炭潔凈燃燒新技術與工藝；煤炭清潔開採新技術、新方法；煤炭共伴生資源綜合利用技術；適當介紹了潔凈煤技術領域的發展趨勢。書中引入了典型的潔凈煤技術工程示例，反映了當前潔凈煤技術的最新成果。

緒論1

思考題4

第一章 中國能源構成與環境問題5

第一節 能源分類與構成5

一、能源分類5

二、能源構成6

三、中國煤炭資源概況8

第二節 煤炭開發與利用中的環境問題10

一、煤炭開發加工利用與環境污染10

二、煤燃燒利用與大氣污染11

思考題12

第二章 煤炭洗選技術13

第一節 煤炭洗選的意義13

第二節 煤炭洗選分類14

第三節 煤炭的可選性15

一、可選性曲線15

二、煤的可選性評定方法與標準17

第四節 煤炭洗選工藝17

一、跳汰選煤17

二、重介質選煤24

三、浮遊選煤31

四、其他選煤方法34

思考題35

第三章 煤的配合加工利用技術36

第一節 配煤意義36

第二節 配煤原理37

一、提出約束條件37

二、確定目標函數38

三、建立數學模型39

四、優化配方求解39

第三節 動力配煤的質量標準與工藝流程40

一、動力配煤的質量標準40

二、動力配煤工藝流程40

第四節 中國動力配煤技術發展現狀42

思考題43

第四章 型煤生產技術44

第一節 型煤的分類44

第二節 型煤原料的選擇45

第三節 民用型煤46

一、煤球46

二、普通蜂窩煤47

三、上點火蜂窩煤48

四、特種民用型煤50

五、民用型煤的質量指標51

第四節 工業型煤51

一、工業鍋爐型煤51

二、工業燃氣用氣化型煤52

三、合成氨用氣化型煤53

四、型焦及配型煤煉焦54

五、其他特殊用途型煤56

思考題57

第五章 水煤漿製備技術58

第一節 水煤漿產品及分類58

一、高濃度水煤漿（CWM) 58

二、中濃度水煤漿（CWS) 58

三、精細水煤漿59

四、煤泥漿(CWS)59

第二節 水煤漿的主要特徵及製漿用煤的選擇59

一、水煤漿的成漿性59

二、水煤漿的燃燒性63

三、水煤漿的穩定性64

四、製漿用煤的選擇64

五、難製漿煤種成漿性的提高途徑65

第三節 典型水煤漿製漿工藝66

一、製漿工藝的主要環節及功能66

二、干法製漿工藝67

三、干、濕法聯合製漿工藝68

四、高濃度磨礦製漿工藝68

五、中濃度磨礦製漿工藝69

六、高、中濃度磨礦級配製漿工藝70

七、浮選精煤或煤泥製漿71

八、浮選精煤、水洗精煤聯合製漿73

九、超凈煤精細高熱值水煤漿73

十、褐煤水煤漿73

第四節 水煤漿添加劑75

一、水煤漿分散劑75

二、水煤漿穩定劑78

三、其他輔助添加劑79

工程示例：大同匯海水煤漿廠生產工藝80

思考題82

第六章 煤的熱解技術83

第一節 煤熱解分類和過程83

一、煤的熱解分類83

二、煤的熱解過程83

第二節 煤炭熱解技術與工藝84

一、乾餾方法84

二、加氫熱解法90

工程示例：內蒙古多段迴轉爐（MRF）低溫熱解褐煤示範工藝92

思考題93

第七章 煤氣化聯合循環發電技術94

第一節 煤氣化工藝分類94

第二節 煤氣化聯合循環發電技術95

一、IGCC的主要特點96

二、IGCC工藝流程97

三、中國IGCC發展現狀99

第三節 煤氣化多聯產技術100

一、以煤部分氣化為基礎的多聯產技術100

二、以煤完全氣化為基礎的多聯產技術101

第四節 煤炭地下氣化技術102

一、煤炭地下氣化基本原理102

二、煤炭地下氣化方法及工藝103

工程示例：唐山劉庄煤礦地下氣化工程104

思考題106

第八章 煤炭液化技術107

第一節 煤炭直接液化107

一、煤的化學結構與石油化學結構的區別107

二、煤加氫液化的反應機理108

第二節 直接加氫液化原料煤的選擇110

一、原料煤的選擇110

二、加氫液化溶劑的選擇111

三、加氫液化催化劑的選擇112

第三節 煤炭直接液化工藝113

一、氫-煤法113

二、I·G法114

三、溶劑萃取法（Pott-Broche法）114

四、Borrop煤加氫液化工藝116

五、合成油法（Synthoil Process)116

六、煤兩段催化劑液化CTSL工藝117

七、煤炭溶劑萃取加氫液化118

八、煤油共煉技術119

九、煤超臨界萃取122

第四節 國內煤炭直接液化發展現狀122

第五節 煤炭間接液化123

一、煤炭間接液化的一般加工過程124

二、F-T合成的基本原理127

三、F-T合成催化劑127

第六節 F-T合成過程的工藝參數129

一、原料氣組成129

二、反應溫度129

三、反應壓力130

四、空間速度130

第七節 F-T合成工藝130

一、氣相固定床合成工藝130

二、氣流床Synthol合成工藝131

三、三相漿態床F-T合成Kolbel工藝132

四、流化床F-T合成工藝134

工程示例：中國科學院山西煤炭化學研究所兩段法合成（MFT）工藝134

思考題136

第九章 煤的潔凈燃燒技術137

第一節 粉煤燃燒137

一、粉煤的燃燒過程137

二、粉煤燃燒器140

第二節 先進粉煤燃燒器141

一、SGR型低NOx燃燒器141

二、PM型低NOx燃燒器142

三、雙調風型低NOx燃燒器143

四、旋流式粉煤預燃室燃燒器和火焰穩定船式直流型燃燒器143

五、液態排渣爐的SM型低NOx燃燒器145

六、逆向複式射流預燃燒器145

七、TRW燃燒器145

八、濃淡燃燒146

第三節 煤的流化床和循環流化床燃燒147

一、鼓泡流化床燃燒147

二、循環流化床燃燒149

第四節 劣質煤和煤矸石潔凈燃燒152

一、劣質煤的鼓泡流化床燃燒152

二、劣質煤的循環流化床燃燒152

三、煤泥流化床燃燒技術的發展153

四、低熱值煤電站的發展153

工程示例：154

一、兗州煤業集團煤泥流化床發電工程154

二、開灤礦務局煤矸石循環流化床燃燒工程155

思考題156

第十章 煙道氣凈化技術157

第一節 煙氣除塵技術157

一、旋風除塵器157

二、濕式除塵器157

三、袋式除塵器158

四、電除塵器158

第二節 煙氣脫硫技術158

一、煙氣脫硫方法的分類與原理159

二、DBA濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫技術159

三、噴霧乾燥法161

四、循環流化床干法煙氣脫硫技術162

五、磷銨肥法煙氣脫硫技術163

六、海水脫硫技術163

七、電子束法脫硫技術164

八、活性炭吸附干法脫硫技術165

第三節 煙氣脫硝技術165

一、選擇性催化還原法（SCR）煙氣脫硝技術166

二、選擇性非催化還原法（SNCR）煙氣脫硝技術167

三、煙氣聯合脫硫、脫硝技術167

思考題170

第十一章 燃料電池與磁流體發電171

第一節 燃料電池的基本原理及特點171

一、燃料電池的基本原理171

二、燃料電池的特點172

第二節 燃料電池的分類173

第三節 磷酸型燃料電池（PAFC) 174

一、基本原理174

二、工作條件174

三、PAFC構造174

四、PAFC的特點176

第四節 質子交換膜燃料電池（PEMFC) 176

第五節 固體氧化物燃料電池（SOFC) 177

一、基本原理177

二、SOFC的特點178

第六節 熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC) 178

一、基本原理178

二、MCFC的特點178

第七節 鹼性燃料電池（AFC) 179

一、基本原理179

二、AFC的特點179

第八節 中國燃料電池發展現狀及今後發展方向179

一、中國燃料電池發展現狀179

二、中國燃料電池發展方向180

思考題181

第十二章 煤制活性炭技術182

第一節 活性炭的分類182

第二節 煤質活性炭的結構183

一、活性炭的孔隙183

二、活性炭的化學組成184

第三節 原料煤的選擇185

一、煤種185

二、煤的顯微組分185

三、煤中的雜原子--O、N、S186

四、煤中礦物質186

第四節 煤質活性炭生產的基本原理186

一、炭化原理186

二、影響炭化的主要因素187

三、活化原理188

四、氣體活化指標188

第五節 煤質活性炭的生產工藝188

一、無定形炭（破碎炭）生產工藝188

二、顆粒活性炭生產工藝189

三、對原料或成品的一些處理工藝190

第六節 煤質活性炭的生產設備191

一、雷蒙磨191

二、混捏設備191

三、炭化爐191

四、活化爐192

五、后處理194

第七節 煤質活性炭的應用195

工程示例：大同惠寶活性炭廠生產工藝196

思考題197

第十三章 煤制其他碳素材料198

第一節 碳素材料的分類和特性198

第二節 炭和石墨電極199

一、炭電極199

二、石墨電極199

第三節 碳素糊類製品200

一、電極糊200

二、底部糊201

三、粗縫糊和細縫糊202

第四節 炭質耐火材料202

一、鋁電解槽用炭塊202

二、高爐炭塊203

三、電爐炭塊204

第五節 炭黑204

一、炭黑的分類204

二、生產炭黑的原料204

三、炭黑的生產工藝205

第六節 碳纖維206

思考題206

第十四章 煤層氣資源開發利用技術208

一、煤層氣的生成與賦存208

二、煤層氣的開採209

三、煤層氣的利用210

思考題212

第十五章 煤中共伴生資源的綜合利用技術213

第一節 煤矸石及其綜合利用213

一、煤矸石的物理化學性質213

二、煤矸石在建材中的利用214

三、高嶺岩煤矸石的綜合利用216

四、煤系其他伴生礦產資源的利用220

第二節 粉煤灰綜合利用223

一、粉煤灰主要成分及性質224

二、粉煤灰提取化工原料225

三、粉煤灰的建材利用226

四、粉煤灰的農業利用231

工程示例：232

一、煤矸石生產燒結磚232

二、煤矸石做水泥配料233

三、利用爐渣生產空心砌塊235

四、利用粉煤灰做水泥混合材料235

思考題236

第十六章 煤炭清潔開採技術237

第一節 煤炭清潔開採概念237

一、概念237

二、煤炭開採活動對環境造成的污染及破壞237

第二節 煤炭清潔開採技術的途徑與措施238

一、減少煤炭開採時的排矸量238

二、減少礦井廢氣和粉塵排放措施240

三、礦井水資源化利用240

四、減輕地表沉陷的開採技術242

五、塌陷礦坑回填復墾243

思考題244

參考文獻245