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煤炭如何通過化學途徑高效利用
發布時間：2022-09-24 15:27:45A. 從煤炭獲得高效潔凈燃料有哪些途徑
煤炭潔凈加工的主要任務是提高商品煤質量。進一步加強選煤新技術的開發，特別應針對高效降灰、脫硫以及省水型或干法選煤技術，重點放在動力煤洗選上。通過技術改造和工藝與設備簡化充分發揮現有洗煤廠的生產能力，降低洗精煤生產成本，增加原煤入洗率，改善商品煤質量，提高煤炭洗選的經濟效益。
大力推廣動力配煤技術，為各類煤炭用戶提供品種對路、質量穩定的燃料或原料，提高各種用煤設備的效率，節約煤炭，減輕污染，提高效益。
繼續開發高效、廉價的粘煤粘結劑，提高型煤設備的工作性能和使用壽命，加強推廣使用工業與民用燃料型煤以取代大量原煤直接散燒，同時研究開發和推廣使用新型燃煤爐具。
適當發展水煤漿技術，在進一步研究開發制漿及相關技術、提高水煤漿的質量和使用性能的同時，繼續進行水煤漿代油燃燒的示範和推廣工作。
煤炭高效利用的主要任務是改善煤炭的終端消費結構，進一步加大研究開發和技術推廣力度，加強煤炭向潔凈二次能源（電力、燃料氣、燃料油）的就地轉化，強化以獲取化工原料或產品（氣態、液態、固態）為目的的深度加工。
首先要下大力氣提高燃煤效率，降低燃煤污染。在電站鍋爐技術方面，加快大型燃煤技術與設備引進後的消化吸收和國家化進程；對中型技術與設備進行適當的技術改造，特別是建立、健全配套的環保設施；逐步淘汰規模較小的技術和設備。在工業鍋爐和工業窯爐方面，不斷進行
技術創新和進步，逐步淘汰能耗高、污染重的爐窯，積極推廣普及燃用動力配煤和型煤。在民用燃煤方面，普及燃用型煤，推廣使用新型節能、環保爐具，有條件的地方鼓勵
其以燃氣取代燃煤。
B. 如何讓煤炭綜合利用
1.把煤先製造成焦炭，在這個過程中可以提取很多副產品，比如水煤氣，硫磺,棕櫚油，芳香烴等。
2.而且製造成的焦炭比原煤有更好的用途，燃燒更充分，燃燒值更大，製作焦炭不影響煤作為燃料使用。在焦炭當作燃料使用的過程中，熱能還可以綜合利用，比如，利用廢熱採暖，生產熱水，溫室用熱等。
3.焦炭當作燃料，燃燒後的灰也有很好的用途，比如當作肥料，建築材料，製造水泥的原料等。
C. 煤的氣化是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑之一．（1）在25℃、101kPa時，H2與O2化合生成1mol H2O（g）放
（1）在25℃、101kPa時，H2與O2化合生成1molH2O（g）放出241.8kJ的熱量，其熱化學方程式為：H2（g）+
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已知：①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
②CO（g）+
| 1 |
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③H2（g）+
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| 2 |
根據蓋斯定律，①-③-②得C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H=+131.3kJ?mol-1，
故答案為：H2（g）+
| 1 |
| 2 |
（2）①CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）的平衡常數k=
| c(CO2)×c(H2) |
| c(CO)×c(H2O) |
故答案為：
| c(CO2)×c(H2) |
| c(CO)×c(H2O) |
②令參加反應的CO的物質的量為nmol，則：
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
開始（mol）：0.10.1 0 0
變化（mol）：n n n n
平衡（mol）：0.1-n0.1-nn n
由於反應前後氣體的體積不變，可以用物質的量代替濃度計算平衡常數，故
| n×n |
| (0.1?n)×(0.1?n) |
| 0.05mol |
| 0.1mol |
乙與甲相比，乙中增大水的物質的量，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故CO轉化率：乙＞甲；
丙與甲相比，乙中水、CO的物質的量為甲中的2倍，等效為再甲的基礎上壓強增大一倍，平衡不移動，轉化率不變，故CO轉化率：丙=甲；
故答案為：50%；＞；=；
③通過改變溫度，使CO的平衡轉化率升高，則平衡向正反應方向移動，該反應正反應為放熱反應，故應降低溫度，故答案為：降低．
D. 為了節約資源,減少浪費,應該如何使煤得到充分利用
燃煤鍋爐節能系列
燃煤鍋爐節能改造技術綜述 詳細分析燃煤鍋爐能源浪費和損失的環節，提出有針對性的節能技術解決方案，目的就是提高燃煤的燃燒效率和回收高溫煙氣余熱資源。
鏈條鍋爐均勻分層給煤裝置 正轉鏈條爐排鍋爐原有的斗式給煤裝置，使塊、末煤混合堆實在爐排上，阻礙鍋爐進風，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤，使用重力篩選器將原煤中塊、末煤自下而上鬆散地分布在爐排上，有利於進風，改善燃燒狀況，提高煤炭的燃燒率，減少灰渣含碳量，可獲得5%～20%的節煤率。項目投資很少，節能效益很好，回收很快。
燃煤鍋爐熱管式省煤器 燃煤鍋爐煙氣排放溫度普遍高達200℃以上，既污染了環境，又浪費了寶貴的煙氣余熱資源。利用熱管換熱技術，可有效回收這部分受污染的煙氣余熱資源，用來預熱鍋爐給水，變廢為寶，實現節能效益5～12%，同時徹底解決鍋爐尾部低溫腐蝕、積灰、堵灰難題，使排煙溫度降低到120℃煙氣酸露點的極限溫度，回收更多的煙氣余熱資源，項目的經濟效益和社會效益非常顯著。
熱管式空氣預熱器 針對燃煤鍋爐高溫排煙熱損失，利用熱管換熱技術，可有效回收這部分受污染的煙氣余熱資源，用來預熱鍋爐助燃空氣，變廢為寶，實現節能效益8～15%，同時徹底解決鍋爐尾部低溫腐蝕、積灰、堵灰難題，使排煙溫度降低到120℃煙氣酸露點的極限溫度，回收更多的煙氣余熱資源，項目的經濟效益和社會效益非常顯著。
膜法富氧助燃節能裝置 利用膜分離技術，提高助燃空氣中氧的含量，使煤炭燃燒的更加充分，同時，降低空氣過剩系數，減少燃燒後的煙氣排放量，提高火焰溫度和降低排煙黑度，實現節能5%～15%，提高鍋爐出力10%以上。
高溫遠紅外輻射節能塗料 可直接噴塗在燃煤鍋爐水冷壁管、過熱器管、省煤器管的表面，形成一層堅硬的陶瓷釉面硬殼，起到保護爐體、延長爐齡、有效輻射爐膛內遠紅外熱能，顯著提高爐膛內的熱傳遞效果，減少黑煙排放，節約燃料消耗5～35%。項目投資不多，效果很好，非常適合燃煤鍋爐使用。
全自動高效激波吹灰器 鍋爐積灰結焦將嚴重降低熱效率，因此除灰勢在必行。利用激波發生技術，震盪、撞擊和沖刷鍋爐過熱器、空預器、省煤器表面的積灰結焦，使其破碎脫落。因清灰效果好、吹灰徹底、不留死角、運行成本極低、投資效益很高的特點，全自動高效激波吹灰器深受用戶歡迎，是燃煤鍋爐除灰的最佳選擇，必將取代其它傳統吹灰設備，在鍋爐清灰節能方面具有廣闊的發展前景。
蒸汽噴射式熱泵 就是利用高壓蒸汽抽吸低壓蒸汽或凝結水閃蒸汽，經過混合擴壓，形成中壓蒸汽，滿足生產工藝所需，達到充分利用工業廢熱蒸汽資源的目的，是一種高效節能設備。利用蒸汽噴射式熱泵可以取消熱力管網中的減溫減壓器，充分回收企業原來不能再利用的低壓蒸汽和閃蒸汽，設備投資回收期半年左右。
蒸汽鍋爐密閉式高溫凝結水回收系統 針對過去開式回收凝結水所存在的閃蒸汽浪費、凝結水再次被氧化、熱能回收率不高的缺陷，在詳盡調查用汽設備熱負荷的前提下，通過更換先進疏水閥，平衡回收管網壓力，增設凝結水回收裝置，可以實現高溫凝結水的密閉式回收，節約鍋爐燃料15%～30%，回收95%的純凈凝結水，其項目投資回收期不超過壹年。
板式換熱機組 針對紡織印染化工等企業排放的60℃～80℃的廢水（液）、廢氣（汽）余熱資源，利用高效板式換熱技術回收這部分的熱能，免費生產熱水，實現廢物資源利用，徹底解決廠區冬天熱霧彌漫，夏天熱浪逼人的污染環境。
工業鍋爐節能改造
為了與發電用大型鍋爐相區別，中國把容量在65噸/時以下為工業生產供熱、為建築物供暖的鍋爐稱之為工業鍋爐。據1998年工業普查統計，全國工業鍋爐保有量為52萬台、120萬蒸噸，其中70%是蒸汽鍋爐，其餘是熱水鍋爐，年耗燃料約4億噸標准煤。工業鍋爐型式各異，主要是層燃鍋爐（正傳鏈條爐排鍋爐多達總數的60%以上），它們的熱效率普遍較低，低於80%者居大多數，高效低污染寬煤種的循環流化床鍋爐為數很少。
由於種種原因，如結構設計不合理，製造質量不良，輔機配套不協調，可用煤種與設計不符，運行操作不當等，都會造成鍋爐出力不足、熱效率低下和輸出參數不合格等問題，結果是能源消耗量過大，甚至不能滿足生產要求。對於半新以下的鍋爐，採取技術改造措施解決問題，經濟合理；對於接近壽命期的鍋爐，則以更新為佳；究竟採取何種措施，應以技術先進、成熟，經濟合理為原則，由於中國鍋爐的以上問題比較普遍，所以，節能潛力很大，約達4000萬噸標准煤。由於在用的工業鍋爐正轉鏈條爐排鍋爐居多數，當前推廣應用的節能改造技術，大部分是針對正轉鏈條爐排鍋爐的。各種技改措施分述如下
給煤裝置改造
中國的層燃鍋爐都是燃用原煤，其中佔多數的正轉鏈條爐排鍋爐，原有的斗式給煤裝置，使得塊、末煤混合堆實在爐排上，阻礙鍋爐進風，影響燃燒。將斗式給煤改造成分層給煤，即使用重力篩選將原煤中塊、末自下而上鬆散地分布在爐排上，有利於進風，改善了燃燒狀況，提高煤的燃燒率，減少灰渣含碳量，可獲得5%—20%的節煤率，節能效果視改前爐況而異，爐況越差，效果越好。投資很少，回收很快。
燃燒系統改造
對於正轉鏈條爐排鍋爐，這項技術改造是從爐前適當位置噴入適量煤粉到爐膛的適當位置，使之在爐排層燃基礎上，增加適量的懸浮燃燒，可以獲得10%左右的節能率。但是，噴入的煤粉量、噴射速度與位置要控制適當，否則，將增大排煙黑度，影響節能效果。對於燃油、燃氣和煤粉鍋爐，是用新型節能燃燒器取代陳舊、落後的燃燒器，改造效果也與原設備狀況相關，原狀越差，效果越好，一般可達5%—10%。
爐拱改造
正轉鏈條爐排鍋爐的爐拱是按設計煤種配置的，有不少鍋爐不能燃用設計煤種，導致燃燒狀況不佳，直接影響鍋爐的熱效率，甚至影響鍋爐出力。按照實際使用的煤種，適當改變爐拱的形狀與位置，可以改善燃燒狀況，提高燃燒效率，減少燃煤消耗，現在已有適用多種煤種的爐拱配置技術。這項改造可獲得10%左右的節能效果，技改投資半年左右可收回。
④鍋爐輔機節能改造
燃煤鍋爐的主要輔機——鼓風機和引風機的運行參數與鍋爐的熱效率和耗能量直接相關，用適當的調速技術，按照鍋爐的負荷需要調節鼓、引風量，維持鍋爐運行在最佳狀況，一方面可以節約鍋爐燃煤，又可以節約風機的耗電，節能效果是很好的。
5層燃鍋爐改造成循環流化床鍋爐
循環流化床鍋爐是煤粉在爐膛內循環流化燃燒，所以，它的熱效率比層燃鍋爐高15—20個百分點，而且可以燃用劣質煤；由於可以使用石灰石粉在爐內脫硫，所以，不但可以大大減少燃煤鍋爐酸雨氣體2的排放量，而且其灰渣可直接生產建築材料。這種改造已有不少成功案例，但它的改造投資較高，約為購置新爐費用的70%，所以，要慎重決策。
⑥舊鍋爐更新
這項改造是用新鍋爐替換舊鍋爐，包括用新型節能型鍋爐替換舊型鍋爐，用大型鍋爐替換小型鍋爐，用高參數鍋爐替換低參數鍋爐，以實現熱電聯產等，如用適當台數大容量循環流化床鍋爐替換多台小容量層燃鍋爐，實現熱電聯產。由於可以較大幅度提高鍋爐的能源效率，所以節能效益可觀，投資回收期較短，長則4-5年，短則2-3年。
⑦控制系統改造
工業鍋爐控制系統節能改造有兩類，一是按照鍋爐的負荷要求，實時調節給煤量、給水量、鼓風量和引風量，使鍋爐經常處在良好的運行狀態。將原來的手工控制或半自動控制改造成全自動控制。這類改造，對於負荷變化幅度較大，而且變化頻繁的鍋爐節能效果很好，一般可達10%左右；二是對供暖鍋爐的，內容是在保持足夠室溫的前提下，根據戶外溫度的變化，實時調節鍋爐的輸出熱量，達到舒適、節能、環保的目的。實現這類自動控制，可使鍋爐節約20%左右的燃煤。對於燃油、燃氣鍋爐，節能效果是相同的，其經濟效益更高。
工業鍋爐節能改造的以上各項內容實施後，效果均為較大幅度地減少煤炭或其它化石燃料的消耗，所以，均可大幅度的減少溫室氣體2的排放量，有利於緩解全球氣候變暖，同時也減少酸雨氣體2和總懸浮顆粒物的排放量，有益於改善地區的生態環境
E. 高中化學關於煤的綜合利用
煤的氣化就是把煤轉化為可燃性氣體的過程。在高溫下煤和水蒸氣作用得到CO、H2、CH4等氣體，生成的氣體可作為燃料或化工原料氣。
煤的液化是把煤轉化為液體燃料的過程。在一定條件下，使煤和氫氣作用，可以得到液體燃料，也可以獲得潔凈的燃料油和化工原料。煤氣化生成的CO和H2（水煤氣）在經過催化合成也可以得到液體燃料。用水煤氣還可以合成液態碳氫化合物和含氧有機化合物。
煤干餾是將煤隔絕空氣加強熱，使其發生復雜的變化，得到焦炭、煤焦油、焦爐氣、粗氨水、粗苯等。從煤干餾得到的煤焦油中可以分離出苯、甲苯、二甲苯等有機化合物。利用這些有機物可移製得染料、化肥、農葯、洗滌劑、溶劑和多種合成材料。
F. 煤的氣化是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑之一．（1）在250C 101kPa時，H2與02化合生成1mol H2O（g）放
（1）在250C101kPa時，H2與02化合生成1molH2O（g）放出241.8kJ的熱量，其熱化學方程式為H2（g）+
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①C（s）+O2（g）═CO2（g）△H=-393.5kJ/mol
②CO（g）+
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③H2（g）+
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依據蓋斯定律①-②-③，得到焦炭與水蒸氣反應的熱化學方程式，C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H=+131.3KJ/mol；
故答案為：H2（g）+
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（2）CO可以與H2O（g）進一步發生反應：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0在恆容密閉容器中，起始時n（H20）=0.20mol，n（CO）=0.10mol，在8000C時達到平衡狀態，K=1.0，則平衡時，設一氧化碳轉化物質的量為x，依據化學平衡三段式列式；
CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
起始量（mol） 0.10 0.20 0 0
變化量（mol） x x x x
平衡量（mol）0.10-x 0.20-x x x
K=
| x2 |
| (0.10?x)(0.20?x) |
計算得到x=
| 1 |
| 15 |
容器中CO的轉化率=
| ||
| 0.10 |
故答案為：66.7%；
（3）①．vⅠ（N2）=
| 1mol/L |
| 20min |
| 1mol/L?0.62mol/L |
| 15min |
vⅢ（N2）=
| 0.62mol/L?0.5mol/L |
| 10min |
故N2的平均反應速率vⅠ（N2）＞vⅡ（N2）＞vⅢ（N2）；
故答案為：vⅠ（N2）＞vⅡ（N2）＞vⅢ（N2）；
②．由第一次平衡到第二次平衡，氨氣是從0開始的，瞬間氮氣、氫氣濃度不變，因此可以確定第一次平衡後從體系中移出了氨氣，即減少生成物濃度，平衡正向移動；
故答案為：正反應方向，從反應體系中移出產物氨氣；
③．第三階段的開始與第二階段的平衡各物質的量均相等，根據氮氣、氫氣的量減少，氨氣的量增加可判斷平衡是正向移動的，根據平衡開始時濃度確定此平衡移動不可能是由濃度的變化引起的，另外題目所給條件容器的體積不變，則改變壓強也不可能，因此一定為溫度的影響，此反應正向為放熱反應，可以推測為降低溫度，因此達到平衡後溫度一定比第二階段平衡時的溫度低；
故答案為：＞，此反應為放熱反應，降低溫度平衡向正反應方向移動．
G. 煤的化工利用途徑主要有哪些
以煤為原料，經化學加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學品的過程。主要包括煤的氣化、液化、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。 煤化工開端於18世紀後半葉，19世紀形成了完整的煤化學工業體系。
H. 是否可以將煤通過化學手段轉化為石油
可以。煤轉油是由煤炭氣化生產合成氣、再經費-托合成生產合成油稱之為煤炭間接液化技術。「煤炭間接液化」法早在南非實現工業化生產。南非也是個多煤缺油的國家，其煤炭儲藏量高達553.33億噸，儲采比為247年。煤炭占其一次能源比例為75.6%。南非1955年起就採用煤炭氣化技術和費-托法合成技術，生產汽油、煤油、柴油、合成蠟、氨、乙烯、丙烯、α-烯烴等石油和化工產品。
煤與石油都是由碳、氫、氧為主的元素組成的天然有機礦物燃料，這是煤能製成油最根本的基礎。但它們在外觀和化學組成上都有明顯差別，其中最明顯的差別就是氫、氧含量的不同。煤中氫含量低、氧含量高，氫/碳比低、氧/碳比高。
煤的化學成分中氫含量為5%，碳含量較高，而成品油中氫含量為12%-15%，碳含量較低，且油品為不含氧的液體燃料。這主要是由於煤與石油的分子結構不同。因此，要將煤轉化為液體產物，首先要將煤的大分子裂解為較小的分子。而要提高氫/碳比，就必須增加氫原子或減少碳原子。總之，煤液化的實質是在適當溫度、氫壓、溶劑和催化劑條件下，提高其氫/碳比，使固體的煤轉化為液體的油。
I. 煤的氣化是高效、清潔地利用煤炭的重要途徑．可將煤煉成焦炭，再將焦炭在高溫下與水蒸氣反應，得到CO和H2
焦炭在高溫下與水蒸氣反應，得到CO和H2，反應方程式為：C+H2O
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