国内外洁净煤技术现状及发展趋势

国内外洁净煤技术现状及发展趋势

摘要：基于目前我国社会的经济发展和能源结构，指出本世纪中叶煤炭仍是我国主要的一次能源。论文分析了当前煤炭利用中存在的严重问题，阐述了国内外洁净煤技术现状及发展趋势，提出煤炭燃前分选的必要性和建立具有中国特色的大型坑口热—电联产是煤炭资源配置最优化、最经济和最清洁的能源战略。

关键词：洁净煤技术；坑口电站；选煤；脱硫降灰

1 背景

我国煤炭资源丰富，煤种齐全，煤炭保有储量约一万亿吨，石油与天然气资源储量有限。煤炭在一次能源生产和消费结构中约占70%，从资源量分析，煤炭具有中长期保证能力。

本世纪前二十年中国的能源结构将是多种能源的组合；可再生能源(水能、风能、生物质能、太阳能等)将加速发展，但份额（水电除外）不会很大；核能（裂变）乐观估计不超过5%，争议较大；电煤的需求量将会达到煤炭产量的70%以上，工业和民用液体、气体燃料将有相当一部分来自煤的转化；仍有相当大部分的化工原料来源于煤。因此，尽管能源需求量不断增长，但根据中国的国情，煤炭在能源结构中仍占主导地位。

未来20年我国不仅将遭遇十分严重的能源“瓶颈”，而且还将面临因煤炭非洁净利用而造成的严重环境污染，形成对我国可持续发展的重大威胁。洁净煤技术是解决中国能源的必然选择，突破“瓶颈”，解决矛盾的出路之一是实施具有中国特色的大型坑口热—电联产战略。

洁净煤技术（Clean Coal Technology简称CCT）名词源于美国，1980年列入能源词典，它是针对燃煤造成的环境污染提出的技术对策，旨在减少污染物排放与提高利用效率的煤炭加工、转化、燃烧和污染控制技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高技术国际竞争的一个重要领城。CCT 计划的目标是：确保可靠的电力供应、实现最低水平的污染物排放、实现煤的高

效能量转换和确保2010年商业应用的可靠性；CCT计划的意义：满足电力增长的需要和加强污染物（SOX、NOX、温室效应气体、其它有害气体、固体与液体废料以及其它污染物）排放的控制。

实施洁净煤技术是中国能源的战略选择，它将解决三个方面的问题：(1)污染物及温室气体排放量的控制；(2)降低对进口石油的依存度；(3)提高利用效率。

洁净煤技术的构成：洁净开采技术、燃前加工与转化技术、燃中处理及集成技术和燃后处理技术。

洁净开采技术：煤层气的开发和利用、地质灾害防治、矿区和周边环境保护等；

燃前加工与转化技术：选煤、水煤浆、型煤、动力煤配煤；煤炭焦化、煤炭气化（含煤炭地下气化）、煤炭液化等；

燃中处理及集成技术：低污染燃烧、燃烧中固硫、流化床燃烧、循环流化床燃烧、增压流化床燃烧；整体煤气化联合循环发电（IGCC）、多联产、燃料电池等技术。如：法国大型的循环流化床燃烧（CFBC）锅炉电站，锅炉效率90.5%，脱硫率93%，NOx排放低于250mg/Nm3。

燃后处理技术：烟气净化、灰渣处理等。如：静电除尘的除尘效率高达99.9%；电子束烟气脱硫率>90%。

煤炭在世界能源生产和消费中的比例约占四分之一，仅次于石油，而在我国却占65%以上，其中一半以上的煤炭都用来发电。截至2005年底，我国发电装机总容量达到5.08亿千瓦，其中，煤电机组占71%，燃煤发电量占79%。洁净煤技术在燃煤发电企业中的应用，对提高环境质量、利用效率，实现节能降耗的目标有着不可估量的作用。世界能源委员会的一份最新研究报告认为：对于主要煤炭消费国来说，今后几十年内，从煤炭中提取的合成气体、液体和氢将是重要的长期能源供应来源。该报告预测说，到2030年，全球约72%的发电将使用洁净煤技术。美国是煤炭生产和消费大国，其一半以上的电力来自煤炭发电。因此，

美国政府高度重视洁净煤技术的开发和应用。据美国能源基金会的专家介绍，美国政府制定了“洁净煤发电计划”，其目的是到2018年使燃煤发电厂排放的硫、氮和汞减少近70%。2004年，美国能源部已选定8个项目作为该计划的支持对象。目前西方的能源公司最感兴趣的是煤炭气化技术，煤炭气化技术是将煤炭转化为清洁的燃气，再用于发电和其他用途。煤炭气化技术特别是“集成气化联合循环”技术今后会得到广泛应用，“集成气化联合循环”技术是把煤炭转化为燃气并经过去污设备过滤后再使用，从而提高燃气的能效并减少氮氧化物、二氧化硫和汞的排放量。目前美国已有7个大规模的煤炭气化项目在运营。

二氧化硫、氮氧化物和粉尘是我国大气的主要污染物，据统计，90%的二氧化硫、60%的氮氧化物和70%的粉尘，都是由于燃烧煤炭造成的。而通过洁净煤技术，一般可以除去烟气中92%以上的二氧化硫，90%以上的氮氧化物和99%以上的粉尘颗粒。

在脱硫方面，燃中处理是采用循环流化床燃烧技术，就是把生石灰（CaCO3）磨成细粉，与炉膛中的煤粒按照一定比例混合，当锅炉工作时，炉膛内的煤粒和石灰粉上下翻滚，在温度为摄氏800度左右的循环流化床锅炉内，这种技术可以除去煤炭中80%左右的硫，效果显著且成本相对较低。湿法烟气脱硫技术是在锅炉排放尾气端，安装一个特别的脱硫装置。在这个装置里，水雾状碱性的熟石灰水由上往下喷出，与尾气中的二氧化硫发生反应达到脱硫的目的。湿法脱硫不仅是一种高效的脱硫方式，可以除去尾气中95%的二氧化硫，而且生成的硫酸钙也能收集提纯，成为有用的化工原料。不过，这两种技术都有一定局限性。前者目前还不能适用大型电站锅炉，脱硫效率相对较低。而后者成本较大，不仅需要专门建设一个“洗涤器”，整个装置的运行还需要消耗大量的石灰和电能。

在除硝方面，空气分段燃烧技术在国内已成功运用。它就是在燃烧初期阶段通过缺氧燃烧，煤炭中的氮元素会转化为无害的氮气，而不会变成氮氧化物。然后才在炉膛内补入氧气，使煤炭得到充分燃烧，藉此可以降低尾气中30%至40%的氮氧化物含量。目前这种方法已在苏州望亭电厂和镇江谏壁电厂成功应用，降低了40%的氮氧化物排放。上海外高桥电厂一台30万千瓦燃煤发电机组还将在空气分段的基础上实现智能化控制。与空气分段燃烧技术有着除硝作用的是燃料