洁净煤技术发展综述

洁净煤技术（clean coal technology）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；目前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》杂志创刊于1995年，是由国家煤矿安全监察局主管、由煤炭科学研究总院与煤炭工业洁净煤工程技术中心联合主办，经国家科委与新闻出版署正式批准向国内外公开发行的国家级技术刊物。

主要刊载煤炭加工（洗选、型煤、水煤浆、配煤、煤泥利用），煤炭高效洁净燃烧（流化床技术、粉煤燃烧、燃煤联合循环发电、矸石发电），煤炭转化（气化、液化、焦化、燃料电池），污染控制与废弃物管理（土地复垦、烟气净化、粉煤灰综合利用、矿井水处理、矿区污染治理）等洁净煤技术方面的学术论文、研究报告、专题评述、国外技术动态和政策法规等文章。

2000年荣获中国学术期刊（光盘版）检索与评价、首届《CAJ-CD规范》执行优秀奖，全国中文核心期刊，中国科技核心期刊，是煤炭系统著名的技术类期刊。

《洁净煤技术》杂志社主营业务：①编辑、出版《洁净煤技术》期刊；编辑、出版书籍、增刊、专刊；②为矿山设备提供科学研究、设备选型、专题调研、专家咨询等咨询服务；为矿山设备、技术应用提供广告策划宣传、企业产品鉴定、推介（策划与发布）服务；③举办专业或专题技术培训、学术研讨会；承办、宣传、协办煤炭、电力、冶金、化工、机械等行业相关领域展会；④承包各类系统数据集成信息化项目；承担循环经济、企业管理、发展战略等方面的经济咨询业务；⑤承担煤炭企业技术咨询课题及技术服务项目、可行性研究及煤炭企业发展规划和区域规划等。

编辑本段技术工艺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、矸古、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。

编辑本段开发应用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。

一、洁净煤技术的由来环境和资源是人类生存和发展的基本条件。

能源作为基本资源对社会、经济的发展和人民生活水平的提高具有极其重要的作用，是人们每日每时不可或缺的。

历史发展表明，自产业革命以来，世界范围内，作为矿物燃料的煤炭逐渐取代人力、畜力和生物质能等可再生能源，成为主要能源。

煤炭在能源结构中的重要地位是由资源条件决定的，在世界范围内，煤炭资源相对于其它化石能源要丰富得多。

中国一次商品能源以煤为主。

煤炭提供了75％的工业燃料、76％的发电能源、80％的民用商品能源和60％的化工原料。

煤炭作为我国主要能源，在开发利用过程中带来一系列环境污染问题。

国民经济的持续发展，离不开能源的支持。

无论过去、现在还是将来，能源的主角是煤炭。

中国是当今世界上最大的产煤国和消费国，已探明的储量为9183亿吨，折合标准煤计算，占已探明的煤炭、石油、天然气及水电资源总储量的90％，在一次能源总消费中，煤炭占76％。

煤产量的80％直接用于燃烧，其中发电厂用煤量大于总产量的30％。

由于今后相当长时期内煤炭作为主要的一次能源地位不会改变。

煤炭作为能源在国民经济发展中做出巨大贡献的同时，在其开发与利用过程中也带来了一系列环境污染问题，危及生态平衡与人类的生存。

煤炭在开采中排放的甲烷（又称煤层瓦斯或煤层气）与二氧化碳、氯氟烷烃等气体在大气层中形成温室效应。

甲烷虽是仅次于二氧化碳占第二位的重要温室气体，但其效能比二氧化碳大20—60倍。

甲烷是一种短寿命的气体，在大气中滞留的时间只有8—12年，而二氧化碳则超过200年，所以与甲烷有关的气候变暖是在其散发后几十年内完成的，而二氧化碳则在几百年内逐渐实现。

大气中甲烷浓度的增加，导致平流层中臭氧的减少，使辐射到地球上的紫外线增加，诱发皮肤癌，使皮肤晒黑而老化，引起眼疾、雪盲等危害人类健康。

煤矿在开采过程中遗弃的大量矸石、排出的矿井水（分别为高矿化度、酸性、高悬浮物，有的还有放射元素），都对环境造成了污染。

煤燃烧后进入大气的悬浮粒子总量包括灰粒子、微量金属和碳氢化合物、烟等，它是我国大气中最严重的空气污染物，对人的健康威胁最大。

微粒的排放量取决于煤的灰分含量、燃烧温度和锅炉烟道气压力。

微粒浓度高会引起或促成慢性哮喘和其它呼吸道疾病的发生。

粉尘和特细粉尘状悬浮粒子总量对健康的影响最大，它更易被吸入肺内，特细粉尘含有最多与煤燃烧有关的有毒元素或致癌元素，如氢离子、微量金属和有机化合物，目前的污染控制设备尚很难去除特细粉尘微粒，属世界性难题。

煤燃烧时排放的二氧化硫是大气污染的元凶。

二氧化硫污染是一种低浓度的长期污染，对生态环境是一种慢性、叠加性的长期危害，对人体健康的影响主要是通过呼吸道系统进入人体，与呼吸器官作用，引起或加重呼吸器官的疾病，如鼻炎、咽喉炎、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺癌等。

此外，植物对二氧化硫特别敏感，主要通过叶面气孔进入植物体，如果其浓度和持续时间超过了本身自解机能（即阀值浓度）时，就会破坏植物正常生理机能，使光合作用降低，生长缓慢，对病虫害的抵抗力降低，严重时则枯死。

二氧化硫在大气中经催化氧化等过程形成酸雨，被称为“空中死神”，对森林、湖泊、农业生产、建筑及材料造成危害也极大。

酸雨是跨界的污染问题，随着二氧化硫、二氧化氮在大气中滞留的时间增长，这些氧化物与氧结合形成硫酸盐和硝酸盐离子，如遇水雾就会形成酸雨和酸雾。

毋庸讳言，传统的煤炭开发和利用技术以及不加限制的消耗矿物能源确实极大地污染了人类赖以生存的环境，诱发温室效应、酸雨，引起疾病、农业减产甚至带来更加严重的经济、社会问题。

中国煤炭84％用于燃烧，目前居主导地位的、相对落后的燃烧方式对大气造成了严重的污染。

全国SO2和烟尘的80％为燃煤产生；同时在煤炭开采中造成地面塌陷、污染和流失了大量的地下水、向大气排放CH4等。

为了解决出现的问题，出路就在发展洁净煤技术。

洁净煤（英文Clean Coal）一词是80年代初期美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使德鲁?刘易斯（Drewlewis，美国）和威廉姆?戴维斯（William Davis，加拿大）提出的。

1986年3月美国率先推出“洁净煤技术示范计划（CCTP）”，到1994年9月已进行五轮竞争性项目征集。

共优选出45个商业性示范项目，项目总投资71.4亿美元。

投资由政府和企业共同承担（政府资助比例平均约为35％左右）。

欧共体推出的未来能源计划的主旨是促进欧洲能源利用新技术的开发，减少对石油的依赖和煤炭利用造成的环境污染。

欧共体能源研究、技术开发示范（RTD）计划行动主要涉及下列领域：改善能源转换利用；可再生能源；核安全；核聚变。

目前在改善能源转换和利用的研究开发中优先考虑的是减少污染排放及提高能源转换和利用效率。

正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电；煤与生物质及工业、城市或农业废弃物联合气化（或燃烧）；固体燃料气化燃料电池联合循环；循环流化床燃烧技术等。

主要目标是使燃煤发电更加高效、洁净，减少CO2和其它温室气体排放。

日本长期以来一直以石油为主要一次能源，但消费的石油全部依靠进口。

为摆脱对石油的过分依赖，近年来日本开始较大幅度地增加煤炭的消费量，将以煤代油作为日本能源的基本政策之一。

但是，日本的环保要求十分严格，增加煤炭消费量的关键是控制燃煤污染。

因此，日本在1992年制定的第9次煤炭政策中规定，洁净煤技术是日本煤炭科研的重点。

1995年在新能源综合开发机构（NEDO）内组建了一个“洁净煤技术中心”，专门负责开发下个世纪的煤炭利用技术。

其目标是在下个世纪大幅度提高燃煤发电的比重，又不使排污超标。

日本的洁净煤技术开发从内容上分为两部分：一是提高热效率，降低废气排放。

如流化床燃烧、煤气化联合循环发电及煤气化燃料电池联合发电技术等。

二是进行煤炭燃烧前后净化，包括燃前处理、燃烧过程中及燃后烟道气的脱硫脱氮、煤炭的有效利用等。