煤炭能源轉化催化技術

第1章 緒 論
1.1 能量與人類社會發(fā)展 001
1.1.1 人類使用能量的形式 002
1.1.2 GDP與能量消耗 003
1.2 能量消費——現(xiàn)在和未來 005
1.2.1 我們現(xiàn)在消耗多少能量 005
1.2.2 初級能源分布 006
1.2.3 我們將使用多少能量和可能的能量資源 008
1.3 全球能量平衡和碳氫元素循環(huán) 010
1.3.1 全球能量平衡 010
1.3.2 地球上的碳元素和氫元素循環(huán) 011
1.4 非化學能源資源或非碳能源資源 012
1.4.1 概述 012
1.4.2 水電 013
1.4.3 地熱能 013
1.4.4 風能 014
1.4.5 太陽能 016
1.4.6 可再生能源的能量存儲 020
1.4.7 生物質能 021
1.4.8 核能 023
1.5 含碳能量資源——煤炭、石油、天然氣 024
1.5.1 概述 024
1.5.2 石油 025
1.5.3 煤炭 026
1.5.4 天然氣、頁巖氣和頁巖油 026
1.6 含碳化石能源的快速消耗和帶來的問題 029
1.6.1 概述 029
1.6.2 受限化石燃料的消費 030
1.6.3 CO2問題 031
1.6.4 21世紀的全球能源挑戰(zhàn) 034
1.6.5 低碳化石能源轉化技術 037
1.7 化石燃料化學能的轉化效率 038
1.7.1 概述 038
1.7.2 化石能源資源的轉化效率 039
1.8 提高發(fā)電效率，降低二氧化碳排放 040
1.8.1 概述 040
1.8.2 提高發(fā)電廠效率 041
1.8.3 降低二氧化碳排放 042
1.8.4 零碳能源的使用 046
1.8.5 聯(lián)產(chǎn)概念——同時發(fā)電和生產(chǎn)合成燃料 047
1.8.6 液體燃料生產(chǎn)設計 048
1.8.7 油井-車輪效率 048
1.8.8 能源商業(yè)與催化 051
1.9 煤炭在能源中的地位和歷史機遇 052
1.9.1 概述 052
1.9.2 中國煤炭能源 053
1.9.3 煤炭能源轉化 054
1.10 本書的寫作思路 054

第2章 直接燃煤發(fā)電和煙氣催化凈化
2.1 引言 057
2.2 粉煤燃燒 058
2.2.1 斯托克燃燒爐 058
2.2.2 粉煤燃燒工藝 059
2.2.3 燃燒器 060
2.2.4 流化床燃燒 061
2.3 先進燃燒發(fā)電系統(tǒng) 062
2.3.1 先進蘭開夏循環(huán)蒸汽工廠 063
2.3.2 循環(huán)流化床（CFB）燃燒 064
2.3.3 超臨界蒸汽發(fā)電工廠（PC/USC） 065
2.4 二氧化硫污染物的除去 068
2.4.1 概述 068
2.4.2 煙氣脫硫吸附劑 069
2.4.3 石灰或石灰石基工藝 070
2.4.4 鈉吸收劑工藝 072
2.4.5 爐內吸附劑噴射（FSI）工藝 073
2.4.6 吸附脫硫 073
2.4.7 除去SO2的沸石吸附劑 073
2.4.8 Shell爐氣脫硫過程（SFGD） 074
2.5 氮氧化物污染物的除去 076
2.5.1 概述 076
2.5.2 改進燃燒降低氮氧化物的生成 077
2.5.3 煙氣NOx的脫除 080
2.6 氨選擇性催化氧化氮氧化物過程 080
2.6.1 概述 080
2.6.2 SCR催化劑 082
2.6.3 氧化釩基催化劑 085
2.6.4 其他SCR催化劑 086
2.6.5 氧化釩基催化劑上的SCR反應機理 087
2.6.6 SCR過程應用 089
2.6.7 發(fā)電廠煙道氣凈化SCR反應器的構型 089
2.6.8 SCR催化劑的失活 091
2.7 同時除去煙氣中的SOx和NOx 092
2.7.1 V2O5基催化吸附劑 092
2.7.2 CuO基催化吸附劑 094
2.8 SCONOx工藝 095
2.9 汞污染物的除去 098
2.9.1 碳基汞和非碳基汞吸附劑 098
2.9.2 沸石吸附材料 100
2.9.3 納米顆粒的可控制合成 104
2.9.4 新的可再生磁性沸石 106
2.9.5 燃煤電廠煙氣中多種污染物的同時除去 108
2.9.6 小結 109
2.10 催化結構過濾器凈化煙氣 110
2.10.1 多功能反應器 110
2.10.2 催化過濾器的基本概念 111
2.10.3 高溫無機過濾器市場 111
2.10.4 催化過濾器的制備 114
2.10.5 催化過濾器的應用機遇 115
2.10.6 工程和模型 124

第3章 煤氣化和合成氣催化凈化
3.1 引言 127
3.2 煤炭氣化（器）爐分類 128
3.2.1 固定床氣化爐 130
3.2.2 流化床氣化爐 130
3.2.3 氣流床（載流床）氣化爐 131
3.2.4 最新類型氣化爐 132
3.2.5 商業(yè)氣化爐的操作模式 132
3.2.6 每類氣化爐的特征 133
3.2.7 氣化爐的排渣 133
3.2.8 操作壓力和溫度 134
3.2.9 氣化爐經(jīng)濟性 135
3.3 主要煤氣化爐簡要介紹 136
3.3.1 魯奇氣化爐 136
3.3.2 Texaco（德士古）氣化爐 138
3.3.3 Shell（殼牌）氣化爐 140
3.3.4 GSP氣化爐 142
3.3.5 UGI氣化爐 143
3.3.6 溫克勒（Winkler）氣化爐 144
3.3.7 K-T氣化爐 145
3.3.8 三菱吹空氣兩段氣化爐 146
3.3.9 多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術 146
3.3.10 兩段式干煤粉加壓氣化技術 147
3.3.11 灰熔聚煤氣化技術 147
3.3.12 多元料漿加壓氣化技術 148
3.3.13 若干氣化爐的典型性能比較 148
3.4 催化煤氣化 150
3.4.1 催化煤氣化 150
3.4.2 煤氣化催化劑實例 151
3.4.3 等離子煤氣化 152
3.4.4 煤焦的催化氣化 152
3.4.5 氣化產(chǎn)生焦油的催化氣化 153
3.5 褐煤的催化氣化 153
3.5.1 煤氣化催化劑 153
3.5.2 煤揮發(fā)分對催化氣化的影響 155
3.5.3 褐煤中污染元素在氣化過程中的轉化 155
3.5.4 揮發(fā)分-焦相互作用 156
3.5.5 褐煤性質和氣化器選擇 157
3.6 合成氣生產(chǎn) 158
3.6.1 概述 158
3.6.2 氣化原料和處理 159
3.6.3 合成氣的調節(jié) 162
3.7 合成氣凈化概述 163