21世纪可持续能源丛书--洁净煤技术

进入21世纪，煤作为一种能源，究竟是否还会像20世纪一样占有这样重要的地位，回答是肯定的，至少在前50年是如此。煤作为在20世纪给人们带来严重污染的能源，是否能够寻找一种洁净的利用方式，而大大减少对环境的严重污染？这就是本书想告诉大家的，答案当然也是肯定的。
国内外介绍洁净煤技术方面的书有相当多，主要都是给专业人员看的，本书试图以一般的读者为对象，用最小的篇幅来来介绍洁净煤技术的概貌，第1章讲的是煤在能源中的地位及在使用中存在的主要问题，以便为洁净煤技术的提出打下一个基础，在后面的章节中分别介绍了有关的洁净煤技术的基本原理，发展与应用。内容包括在燃烧前的煤炭净化技术。包括煤炭的洗选和加工转化技术，如煤的物理与化学净化、配煤和型煤技术，这是第2章的主要内容。第3章主要介绍在燃烧过程中控制污染物排放的洁净煤燃烧技术，主要是指低NOx燃烧技术、循环流化床燃烧技术和水煤浆技术，这当然不全，但反映了最主要的发展状况。第4章专门介绍燃烧后的烟气净化技术。主要有包括烟气脱硫技术、烟气脱硝技术、颗粒物控制技术和以汞为主的痕量重金属控制技术等。第5章与第6章是煤炭的转化包括煤炭气化技术和煤炭液化技术。煤的主要利用方式还是发电，所以各种洁净煤发电技术构成了洁净煤技术的核心部分，各章节的内容都与此相关。在第7章中专门介绍一些发电的最新技术，主要的技术尚在发展之中，但很快会成为洁净煤发电技术的主流，包括超超临界机组、以联合循环为基础的各种新型发电技术如增压流化床燃烧联合循环、整体煤气化联合循环、以及与燃料电池结合的联合循环系统等。最后一章试图谈一个目前令人十分困扰但必须面对的燃煤带来的CO2问题，并介绍一种新的以CO2的分离、回收和填埋为核心的污染物近零排放燃煤技术，就此来看是洁净煤技术的未来的主要发展方向。
由于作者自己工作经历的关系，对于煤的先进燃烧技术和烟气净化技术、煤的先进发电技术等介绍略为详细一些，其他的内容就以一般的介绍为主。作者在清华大学与浙江大学两所国内主要从事洁净煤技术研究的学校工作，有机会接触同事们的许多研究工作，他们的工作成果对于我编写这一本普及性的书是很重要的。同时在2001～2004年参与科技部有关洁净煤技术高技术研究发展计划（863）的有关工作，有幸与国内很多从事洁净煤技术的专家，特别是更广的领域的专家们学习，使我对洁净煤技术的各项技术有了一个初步的了解，这些了解与对发展的理解反映在这本书中。
在此，特别要对与我共同工作的各位同事表示深切的谢意，没有他们长期在这个领域的工作和积累，我不可能在这一领域有知识增长的机会。也要感谢国家各个部委，特别是国家科技部在洁净煤技术方面的支持，并使我参与了其中部分的研究工作，为国家的洁净煤技术做一些基础性的研究工作是我最大的愿望。化学工业出版社出版这套丛书是一个有远见的和建设性的工作，对于我国的能源科技普及和提高我国的整体国民科技素质将会起到良好的作用。
由于自己研究与理解的水平有限，可能有不当之处，还请大家多提宝贵意见。

姚 强 
2004年6月10日于清华园

本书是《21世纪可持续能源丛书》之一。
我国是煤炭的消费大国，煤炭在可持续能源中地位重要，但在煤炭转化及利用过程中引起污染问题也十分突出，因此当前煤的清洁利用受到世界各国的广泛关注，本书即用最小的篇幅全面介绍了洁净煤技术的全貌。
书中首先讨论了煤在可持续能源中的地位及在使用中存在的问题，进而讲述了燃烧前的煤炭净化技术；燃烧过程中控制污染物排放的洁净燃烧技术及发展状况；燃烧后的烟气净化技术，如脱硫技术、脱硝技术、颗粒物控制技术、痕量重金属控制技术等；并介绍了包括煤气化、液化的煤转化技术。
煤的主要利用方式是发电，所以各种洁净煤发电技术构成了洁净煤技术的核心；书中专门介绍了一些煤洁净发电的最新技术，虽然主要的技术尚在发展中，但很快会成为洁净煤发电技术的主流，这包括超超临界机组、以联合循环为基础的各种新型发电技术，如增压流化床燃烧联合循环、整体煤气化联合循环以及与燃料电池结合的联合循环等。
本书的对象为一般读者，可供关心能源和燃煤技术的科技人员、管理人员参考，对想进入这一专业领域的人员，也可以作为一本入门的参考书。

第1章 煤炭利用与环境问题1
 11 世界煤炭资源及其地位1
 12 中国煤炭资源及其地位5
 121 中国能源资源的基本状况5
 122 中国煤炭的资源状况6
 123 中国煤炭目前生产和消费状况7
 124 中国煤炭需求与生产预测9
 13 煤炭燃烧排放引起的环境问题10
 131 煤炭利用的途径10
 132 二氧化硫污染与酸雨13
 133 氮氧化物与光化学雾污染18
 134 燃烧颗粒物污染19
 135 燃煤产生的其他污染物21
 14 洁净煤技术21
第2章 煤的净化技术23
 21 煤炭净化技术的发展23
 22 煤炭的物理净化法25
 221 跳汰法26
 222 重介质选煤28
 223 浮游选煤30
 224 典型的选煤工艺30
 23 煤炭的化学净化法32
 24 煤炭的微生物净化法36
 25 煤净化产生的废弃物及其利用技术38
 251 煤矸石39
 252 煤泥39
 26 配煤与型煤技术40
 261 配煤技术40
 262 型煤技术41
第3章 煤的先进燃烧技术45
 31 燃煤锅炉的低NOx燃烧技术45
 311 燃煤锅炉NOx的生成机理46
 312 燃煤锅炉的低NOx燃烧技术49
 313 低NOx燃烧技术59
 32 循环流化床燃烧技术61
 321 循环流化床燃烧技术概述61
 322 循环流化床燃烧技术基本原理及特点63
 323 循环流化床锅炉的污染控制75
 324 循环流化床燃烧技术的发展与展望80
 33 水煤浆燃烧技术84
 331 水煤浆概述84
 332 水煤浆的特性85
 333 水煤浆的制备86
 334 水煤浆的燃烧88
 335 水煤浆的应用90
 336 水煤浆的发展历史及前景96
第4章 燃煤烟气净化技术99
 41 烟气净化基本原理99
 42 颗粒物的脱除技术102
 421 颗粒物脱除的基本原理102
 422 颗粒物脱除技术的分类103
 423 机械除尘技术105
 424 湿式除尘技术106
 425 静电除尘技术108
 426 袋式除尘技术115
 427 电袋一体化除尘技术124
 43 烟气脱硫技术125
 431 烟气中硫的来源及存在形式126
 432 烟气脱硫技术概述126
 433 烟气脱硫的基本原理和常用脱硫剂128
 434 湿法烟气脱硫工艺133
 435 干法/半干法烟气脱硫技术144
 436 我国烟气脱硫技术发展现状及前景分析149
 44 烟气脱硝技术151
 441 NOx脱除技术概述151
 442 选择性非催化还原脱硝技术 (SNCR) 152
 443 选择性催化还原脱硝技术(SCR)155
 444 湿式烟气脱硝技术157
 45 同时脱硫脱硝技术158
 451 电子束氨法和脉冲电晕法158
 452 活性炭加氨吸附法160
 453 NOXSO工艺160
 454 SNOX工艺162
 455 SNRB工艺162
 456 氧化铜法163
 457 湿式FGD加金属螯合物法164
 46 燃煤电站锅炉重金属和汞排放的控制技术165
 461 燃煤电站锅炉的重金属污染165
 462 燃煤锅炉汞的污染169
 463 燃煤锅炉燃烧中汞的形态和排放170
 464 燃煤锅炉汞排放的控制技术172
第5章 煤的气化技术178
 51 概述178
 511 煤气化的定义和实质178
 512 煤气化的基本原理179
 513 煤气化的分类181
 514 影响煤气化效果的几个因素183
 515 煤气的种类185
 516 煤炭气化的基本工艺流程186
 52 移动床气化法及其典型气化炉187
 521 常压移动床气化法概述187
 522 典型的常压移动床气化炉介绍191
 523 加压移动床气化法以及典型气化炉193
 524 典型的加压移动床气化炉195
 53 流化床气化法及其典型气化炉197
 531 流化床气化法原理198
 532 典型的流化床气化炉介绍199
 54 气流床气化法及其典型气化炉203
 541 气流床气化法原理203
 542 典型的气流床气化炉204
 55 其他气化法209
 551 熔融床气化法210
 552 煤的地下气化法212
 56 煤气的净化和加工214
 561 脱除酸性气体214
 562 CO变换217
 563 煤气甲烷化218
第6章 煤的液化技术221
 61 煤液化的意义和相关概念221
 62 煤的直接液化技术223
 621 煤直接液化的基本原理223
 622 煤直接液化的一般工艺过程224
 623 几种典型的直接液化工艺225
 624 煤直接液化技术的关键因素235
 625 直接液化产物的特点 238
 626 我国的煤直接液化技术239
 63 煤的间接液化240
 631 FT合成法的基本原理及工艺241
 632 几种间接液化的典型工艺246
 633 间接液化技术的产物特点251
 64 煤制备其他液体燃料252
 641 煤制甲醇的典型工艺252
 642 甲醇转化成汽油 (MTG) 254
 643 煤制二甲醚的典型工艺255
第7章 洁净煤发电新技术258
 71 超超临界发电(USC)技术259
 711 超超临界机组的关键因素260
 712 超超临界机组的发展历史及前景261
 72 燃气-蒸汽联合循环原理263
 721 燃气-蒸汽联合循环的基本原理263
 722 燃气-蒸汽联合循环的基本形式265
 73 整体煤气化联合循环(IGCC)技术269
 731 整体煤气化联合循环IGCC技术的基本原理269
 732 典型的IGCC示范工程270
 733 IGCC的主要特点及影响因素273
 734 IGCC的发展过程及趋势275
 74 燃煤增压流化床(PFBC)锅炉联合循环技术276
 741 PFBC的基本形式276
 742 典型的PFBC电站系统278
 743 PFBC的特点及影响因素280
 744 PFBC的发展历史及趋势281
 75 整体煤气化-燃料电池(IGMCFC)联合循环技术284
 751 燃料电池的基本原理284
 752 整体煤气化-燃料电池(IGMCFC)联合循环286
 76 整体煤气化湿空气联合循环(IGHAT)技术288
第8章 洁净煤技术的发展与前景展望290
 81 国际上洁净煤技术的发展290
 811 美国洁净煤技术的发展290
 812 欧共体与日本的洁净煤发展计划292
 813 中国洁净煤技术的发展293
 82 二氧化碳与全球气候变暖294
 83 煤基近零排放多联产系统297
 831 CO2的排放控制技术298
 832 多联产系统的意义302
 833 煤基近零排放多联产系统的发展305
参考文献313