洁净煤技术发展规划

《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》

煤炭在我国一次能源消费结构中占到70%，未来几十年，煤炭在能源消费中的主导作用不会改变，发展洁净煤技术，是中国能源发展的战略需求，也是“十二五”期间发展先进能源技术的重要方向。同时煤炭生产和利用中引发的环境、碳排放等问题也会日益突出。在《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议》中，提出要“培育发展战略性新兴产业”，要“推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。加快新能源开发，推进传统能源清洁高效利用”，要“积极应对全球气候变化。把大幅降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度作为约束性指标，有效控制温室气体排放”，给发展洁净煤技术赋予新的目标和要求。

洁净煤技术的开发应用

煤炭是全球最重要的能源之一， 洁净煤技术是减少环境污染、降低碳排量最现实、最有效的办法之一。洁净煤技术的发展不但为煤炭工业带来发展契机， 而且还将对电力工业和发电设备制造业带来深刻的影响。与国内新能源开发的风生水起相比， 洁净煤技术则显得曲高和寡， 究其症结， 目前我国还缺少政策对清洁煤技术发展的指引和支持。而今净煤技术作为《新兴能源产业规划》所框定的十个新兴能源产业之一，弥补了此前政策的缺失导致其产业化进程缓慢。在我国大力发展低碳经济的今天，洁净煤产业发展已经刻不容缓。在未来的几年， 十几年内， 我国洁净煤产业将继续成为国家关注的重点产业。

为了减少直接烧煤产生的环境污染，世界各国都十分重视洁净煤技术的开发和应用。经过20 多年的发展国外的煤炭气化、液化以及发电技术已经日趋成熟。通过实施洁净煤技术,煤矿企业在经济上增加盈利,环境由此得到改善,使经济增长和保护环境协调发展。我国是烧煤大国，70%以上的能源依靠煤炭，大力发展洁净煤技术有更重要意义。 2100433B

洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术。

直接烧煤洁净技术

这是在直接烧煤的情况下，需要采用的技术措施：

①燃烧前的净化加工技术，主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。原煤洗选采用筛分、物理选煤、化学选煤和细菌脱硫方法，可以除去或减少灰分、矸石、硫等杂质；型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型时加入石灰固硫剂，可减少二氧化硫排放，减少烟尘，还可节煤；水煤浆是先用优质低灰原煤制成，可以代替石油。

②燃烧中的净化燃烧技术，主要是流化床燃烧技术和先进燃烧器技术。流化床又叫沸腾床，有泡床和循环床两种，由于燃烧温度低可减少氮氧化物排放量，煤中添加石灰可减少二氧化硫排放量，炉渣可以综合利用，能烧劣质煤，这些都是它的优点；先进燃烧器技术是指改进锅炉、窑炉结构与燃烧技术，减少二氧化硫和氮氧化物的排放技术。

③燃烧后的净化处理技术，主要是消烟除尘和脱硫脱氮技术。消烟除尘技术很多，静电除尘器效率最高，可达99%以上，电厂一般都采用。脱硫有干法和湿法两种，干法是用浆状石灰喷雾与烟气中二氧化硫反应，生成干燥颗粒硫酸钙，用集尘器收集；湿法是用石灰水淋洗烟尘，生成浆状亚硫酸排放。它们脱硫效率可达90%。

煤转化为洁净燃料技术

主要有以下四种：

①煤的气化技术，有常压气化和加压气化两种，它是在常压或加压条件下，保持一定温度，通过气化剂（空气、氧气和蒸汽）与煤炭反应生成煤气，煤气中主要成分是一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。用空气和蒸汽做气化剂，煤气热值低；用氧气做气化剂，煤气热值高。煤在气化中可脱硫除氮，排去灰渣，因此，煤气就是洁净燃料了。

②煤的液化技术，有间接液化和直接液化两种。间接液化是先将煤气化，然后再把煤气液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我国已有应用。直接液化是把煤直接转化成液体燃料，比如直接加氢将煤转化成液体燃料，或煤炭与渣油混合成油煤浆反应生成液体燃料，我国已开展研究。

③煤气化联合循环发电技术，先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达45%。我国正在开发研究中。

④燃煤磁流体发电技术，当燃煤得到的高温等离子气体高速切割强磁场，就直接产生直流电，然后把直流电转换成交流电。发电效率可过50%～60%。我国正在开发研究这种技术。

传统意义上的洁净煤技术主要是指煤炭的净化技术及一些加工转换技术，即煤炭的洗选、配煤、型煤以及粉煤灰的综合利用技术，国外煤炭的洗选及配煤技术相当成熟，已被广泛采用；意义上洁净煤技术是指高技术含量的洁净煤技术，发展的主要方向是煤炭的气化、液化、煤炭高效燃烧与发电技术等等。它是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。根据我国国情，洁净技术包括：选煤，型煤，水煤浆，超临界火力发电，先进的燃烧器，流化床燃烧，煤气化联合循环发电，烟道气净化，煤炭气化，煤炭液化，燃料电池。

洁净煤技术是指在煤炭从开发到利用全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。

洁净煤技术国外发展概况

1986年3月美国率先推出"洁净煤技术示范计划（CCTP）"，主要包含四个方面：(1) 先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电－IGCC，流化床燃烧－CFBC，改进燃烧和直接燃煤热机）；(2) 环境保护设备（NO_x 与SO_x控制）；(3) 煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；(4) 工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。已有13项取得初步商业化成果。欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（IGCC），煤和生物质及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。日本开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。正在开发的项目包括： (1) 提高煤炭利用效率的技术，如IGCC、CFBC和PFBC；(2) 脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；(3) 煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电池和煤的热解等；(4) 粉煤灰的有效利用技术。

洁净煤技术国内发展概况

我国围绕提高煤炭开发利用效率、减轻对环境污染开展了大量的研究开发和推广工作。随着国家宏观发展战略的转变，洁净煤技术作为可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一，得到政府的大力支持。1995年国务院成立了"国家洁净煤技术推广规划领导小组"，组织制定了《中国洁净煤技术"九五"计划和2010年发展纲要》，并于1997年6月获国务院批准。

中国洁净煤技术计划框架涉及四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包括十四项技术，即：煤炭洗选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷的开发利用、煤矸石和煤泥水的综合利用、工业锅炉和窑炉。

本书结合中国能源化工基地发展循环型经济的实际，较系统地介绍了煤炭加工利用与环境问题；煤炭加工转化主要新技术、新工艺；煤炭洁净燃烧新技术与工艺；煤炭清洁开采新技术、新方法；煤炭共伴生资源综合利用技术；适当介绍了洁净煤技术领域的发展趋势。书中引入了典型的洁净煤技术工程示例，反映了当前洁净煤技术的最新成果。

洁净煤煤炭加工领域

煤炭加工是指在原煤投入使用之前，以物理方法为主对其进行加工，这是合理用煤的前提和减少燃煤污染的最经济的途径，主要包括煤炭洗选、型煤、水煤浆制备等技术。常规的物理选煤可除去煤中的60%的灰分和约50%的黄铁矿硫。煤炭经洗选可大大提高燃烧效率，大大减少污染物排放，洗选1亿吨原煤一般可减少燃煤排放的SO₂ 100万～150万吨，成本仅为洗涤烟气脱硫的十分之一。型煤是具有发展中国家特点的洁净煤技术，与烧散煤相比，可节煤20%～30%，减少黑烟排放80%-90%，颗粒物减少70%～90%，SO₂减少40%-60%；水煤浆是新型的煤代油燃料，优质煤制成水煤浆其灰分小于8%，硫分小于1%，燃烧效率高，烟尘、SO₂、NO_x等排放都低于燃油和散煤，一般2t水煤浆可代替1t重油。

洁净煤煤炭转化领域

煤炭转化是指以化学方法为主将煤炭转化为洁净的燃料或化工产品，包括煤炭气化、煤炭液化和燃料电池。煤炭转化以气化为先导，以碳化工为重点，走燃料化工和煤深加工的技术路线。作为化工原料，煤化工在芳烃生产方面有石油化工和天然气化工所不具备的优势。煤炭气化包括完全气化、温和气化(低温热解)和地下气化，是实现煤炭洁净利用的先导技术和主要途径，从发展趋势看应优选煤种适应广、技术先进的流化床和气流床气化技术；煤炭液化是将煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体燃料和化工原料，工艺上分为直接(加氢)液化、问接(先气化)液化和由直接液化派生的。发展替代液体燃料是一项带战略意义的任务，燃料电池是直接将燃料的化学能转化为电能的技术，国际上已经开发出数种不同类型的燃料电池，主要用于航天器的动力，使用的主要燃料为氢气和甲烷气。 2100433B