山西煤炭清洁利用技术的进展与挑战
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2025-07-19 14:21:58
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■ 高正武

山西是煤炭资源大省,长期以来煤炭产业在全省经济中扮演着支柱性角色。然而,传统煤炭开发利用方式带来了严重的环境污染和资源浪费问题。在“双碳”目标以及环保政策趋严的大背景下,发展煤炭清洁利用技术成为山西煤炭产业转型与可持续发展的必由之路。

一、煤炭清洁燃烧技术在山西的进展与应用

(一)高效煤粉燃烧技术。在部分工业企业和集中供热领域,高效煤粉燃烧技术逐渐得到应用。该技术将煤炭磨制成超细煤粉,通过高效燃烧器实现煤粉的充分、稳定燃烧。以山西某大型化工企业为例,采用高效煤粉燃烧技术后,煤炭燃烧效率从之前的70%左右提升至90%以上,达到了较为严格的环保排放标准。

(二)循环流化床燃烧技术。山西众多燃煤电厂和大型工业锅炉广泛采用循环流化床燃烧技术。这种技术通过将煤粒与床料在流化状态下充分混合燃烧,具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低等优点。此外,通过控制燃烧温度和采用分段燃烧技术,氮氧化物排放也能有效控制在较低水平,一般可达到150mg/m3左右。

二、煤基多联产技术的发展现状

(一)煤制气项目。近年来,山西各地积极推进煤制气项目。该项目有效提高了煤炭资源的附加值,将原本单一燃烧的煤炭转化为清洁高效的天然气。在资源利用方面,通过对气化过程中产生的余热进行回收利用,用于发电或供热,提高了能源综合利用率。据测算,该煤制气项目相比传统煤炭直接燃烧,能源利用效率提高了20%—30%。同时,在污染物排放方面,通过严格的净化处理工艺,二氧化硫、氮氧化物等污染物排放远低于传统燃煤方式。

(二)煤电联产。为提高能源利用效率、优化供热供电模式,全省诸多电厂实施了煤电联产模式,在发电的同时,利用汽轮机抽汽为周边城市和工业用户供热,提高了能源供应的可靠性和稳定性。相比传统的分散供热和单一发电模式,煤电联产大大提高了煤炭资源的利用效率,减少了能源浪费。经统计,煤电联产电厂的能源综合利用率比单一火电厂提高了15%—20%,同时减少了大量小型分散供热锅炉的污染物排放。

三、煤炭洗选技术的创新与发展

(一)智能选煤技术。为提升煤炭分选精度与资源利用率,部分大型选煤厂引入了智能选煤技术。该技术利用先进的传感器、图像识别和人工智能算法,对煤炭的性质进行实时监测和分析,自动调整选煤设备的运行参数,精煤回收率提高4%左右,同时矸石带煤率显著降低,提高了煤炭资源的利用效率。而且,由于实现了自动化控制,减少了人工干预,降低了劳动强度和生产成本。

(二)深度脱灰脱硫技术。针对煤炭中灰分和硫分较高的特点,山西各地纷纷着手研发深度脱灰脱硫技术并投入应用。一些选煤厂采用重介质旋流器与浮选联合工艺,对煤炭进行深度处理。重介质旋流器能够有效去除煤炭中的高密度矸石和大部分灰分,浮选工艺则进一步脱除细粒级的煤泥中的灰分和硫分。采用该技术后,煤炭的灰分可降低至10%以下,全硫含量可降低至1%以下,大大提高了煤炭质量。这不仅减少了煤炭燃烧过程中二氧化硫和烟尘的排放,而且提高了煤炭的燃烧效率,使煤炭能够更好地满足优质动力煤和化工用煤的需求。

四、面临的挑战

(一)技术层面。虽然上述煤炭清洁利用技术在山西取得了一定进展,但部分技术仍有待完善。例如,煤基多联产技术中的一些关键设备和工艺,如大型气化炉的长周期稳定运行、煤制油过程中催化剂的性能提升等,还需要进一步研发和优化。煤炭清洁燃烧技术在面对不同煤质的适应性方面,仍存在一定局限性,需要不断改进以提高燃烧稳定性和效率。

(二)经济层面。煤炭清洁利用技术的应用往往需要较大的前期投资。建设一个煤制气项目或对燃煤电厂进行清洁燃烧技术改造,都需要投入巨额资金。而且,在运营过程中,由于技术复杂,维护成本也较高。同时,煤炭清洁利用产品的市场价格受多种因素影响,如能源市场波动、政策补贴等,导致企业的经济效益存在不确定性,影响了企业进一步推广和应用这些技术的积极性。

(三)政策层面。尽管国家和省相关部门出台了一系列鼓励煤炭清洁利用的政策,但在政策执行过程中存在一些问题。例如,部分政策的补贴标准不够明确,导致企业难以准确评估政策带来的实际效益。而且,不同部门之间在政策协调方面存在不足,影响了政策的整体效果。此外,政策对一些新兴煤炭清洁利用技术的扶持力度还需进一步加强,以促进技术的快速产业化。

总之,煤炭清洁利用技术在山西的发展已取得阶段性成果,在提高煤炭资源利用率、降低污染物排放等方面发挥了重要作用。然而,要实现全省煤炭产业的全面绿色转型,仍需克服技术、经济和政策等多方面的挑战。面对新形势新挑战,应进一步加大技术研发投入,加强产学研合作,突破关键技术瓶颈。同时,政府应完善政策体系,加大对煤炭清洁利用技术的扶持力度,明确补贴标准,协调部门间政策执行,使煤炭清洁利用技术在我省拥有更加广阔的应用前景,助力全省实现经济发展与环境保护的双赢。

(作者单位:山西焦煤西山煤电辽源煤业公司)

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