在全球能源結構轉型的大背景下, 煤炭清潔技術的發(fā)展面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。 我國作為全球最大的煤炭生產和消費國, 煤炭在一次能源消費結構中長期占據主導地位。 然而, 碳達峰、 碳中和目標 (以下簡稱 雙碳目標) 的提出, 使煤炭行業(yè)必須加快向綠色低碳方向轉型, 以實現 2030 年前碳達峰、 2060 年前碳中和的目標。 在此過程中, 煤炭清潔技術的發(fā)展與技術轉移轉化成為關鍵路徑。
煤炭清潔利用涵蓋了從開采、 分選、 加工到燃燒和化工轉化的全生命周期技術創(chuàng)新。 針對煤炭資源的高效利用, 清潔燃燒技術、 低碳煤化工技術、煤制氫技術, 以及碳捕集、 利用與封存技術的推進至關重要。 煤炭分選與處理技術的改進, 有助于提高煤炭利用效率、 減少污染物排放, 而煤炭清潔燃燒技術的發(fā)展, 如超低排放燃燒、 流化床燃燒和富氧燃燒等, 則直接影響煤炭的終端利用碳排放水平。 此外, 煤基材料及低濃度煤層氣的綜合利用也將進一步推動煤炭資源的清潔高效開發(fā)。實現碳達峰的關鍵在于優(yōu)化煤炭消費結構、 提高煤炭使用效率和積極推廣清潔高效利用技術。 一方面, 通過煤炭清潔轉化, 如煤制天然氣、 煤制氫、煤炭氣化等工藝, 可有效降低終端碳排放, 實現煤炭資源的深度清潔化利用;
另一方面, 煤炭燃燒端的污染控制技術升級, 如高效脫硫脫硝、 低氮燃燒技術的推廣, 能夠在保障能源安全的前提下, 減少環(huán)境污染。實現碳中和的重點是推動煤炭行業(yè)與新能源的深度融合, 同時依托 CCUS技術削減煤炭碳排放。 隨著風能、 太陽能等可再生能源的快速發(fā)展, 煤炭將在未來逐步向調峰電源和化工原料方向轉型, 以滿足低碳能源體系的需求。在此過程中, 煤制氫技術作為 綠氫 過渡階段的重要補充, 將發(fā)揮關鍵作用。 另外, 在 雙碳 目標引領下, 煤炭行業(yè)的技術創(chuàng)新成果需要快速實現產業(yè)化, 技術轉移模式的優(yōu)化成為重要議題。 高校、 科研院所與企業(yè)的協(xié)同創(chuàng)新機制, 以及政府的政策支持, 將共同促進煤炭清潔技術的應用推廣。
本書圍繞煤炭清潔利用技術的各個環(huán)節(jié), 系統(tǒng)梳理了煤炭及清潔轉化、煤炭的分選與處理技術、 煤炭清潔燃燒、 煤炭化工、 煤炭基材料及低濃度煤層氣利用等方面。 結合技術轉移與轉化模式, 本書將探討如何加速煤炭行業(yè)的技術變革, 以支撐 雙碳 目標的順利實現。
在 雙碳 愿景下, 煤炭清潔技術的發(fā)展于我們既是挑戰(zhàn), 也是機遇。通過持續(xù)的科技創(chuàng)新和技術轉移, 我國煤炭行業(yè)有望在保障能源安全的同時,實現綠色低碳轉型, 從而為全球能源可持續(xù)發(fā)展貢獻中國智慧。
第一章 煤炭及清潔轉化 ……………………………………………………… 1
第一節(jié) 煤炭的分類與用途 ……………………………………………… 1
第二節(jié) 煤炭資源分布現狀與特點 ……………………………………… 13
第三節(jié) 我國煤炭清潔高效轉化發(fā)展探析 ……………………………… 19
第二章 煤炭的分選與處理技術 ……………………………………………… 27
第一節(jié) 煤炭分選與井下選煤技術 ……………………………………… 27
第二節(jié) 煤的篩分、 破碎與磨碎技術 …………………………………… 34
第三節(jié) 煤炭的脫硫脫硝技術 …………………………………………… 41
第四節(jié) 配煤、 型煤與水煤漿技術的發(fā)展與轉化 ……………………… 50
第三章 煤炭清潔的化工技術與方法 ………………………………………… 66
第一節(jié) 煤炭的熱解原理與技術發(fā)展 …………………………………… 66
第二節(jié) 煤炭的氣化原理及方法分析 …………………………………… 75
第三節(jié) 煤制氫技術發(fā)展探析 …………………………………………… 85
第四節(jié) 煤炭直接液化與間接液化技術的發(fā)展與轉化 ………………… 90
第四章 煤炭清潔燃燒技術探究 ……………………………………………… 99
第一節(jié) 煤炭清潔燃燒技術的發(fā)展意義 ………………………………… 99
第二節(jié) 民用燃煤領域清潔燃燒技術的發(fā)展與轉化 ………………… 103
第三節(jié) 工業(yè)鍋爐清潔燃燒技術的發(fā)展與轉化 ……………………… 104
第五章 煤炭清潔材料與低濃度煤層氣綜合利用 ………………………… 109
第一節(jié) 煤基炭質吸附材料與煤基電極材料技術的發(fā)展與應用 …… 109
第二節(jié) 煤系共伴生資源綜合利用技術的發(fā)展與轉化 ……………… 120
第三節(jié) 低濃度煤層氣利用技術的發(fā)展與轉化 ……………………… 126
第六章 煤炭行業(yè)發(fā)展與技術轉移模式探究 ……………………………… 133
第一節(jié) 雙碳 目標下煤炭行業(yè)的技術發(fā)展路徑 ………………… 133
第二節(jié) 煤炭行業(yè)技術轉移的概況及制約因素分析 ………………… 141
第三節(jié) 煤炭技術轉化模式分析以中國科學院典型煤炭
技術為例 ……………………………………………………… 144
第四節(jié) 煤炭技術轉化經驗分析以清華大學山西清潔能源
研究院為例 …………………………………………………… 150
第五節(jié) 煤炭行業(yè)技術轉移的促進策略 ……………………………… 153
致謝 …………………………………………………………………………… 160
參考文獻 ……………………………………………………………………… 161
后記 …………………………………………………………………………… 164
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