第一篇：我國潔凈煤技術現狀與發展思路

我國潔凈煤技術現狀與發展思路

成 玉 琪

煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心

摘 要：煤炭是我國主要一次能源。我國終端能源消費中煤炭比例過大是造成污染嚴重的主要原因，煤炭消費應轉向以煤電為主。對煤炭開發利用中產生的污染應實現全過程控制。提高商品煤質量是從源頭上減少燃煤污染的有效措施；提高燃燒效率是解決燃煤污染的核心；減排SO2是重點當前要解決的問題；增加煤炭就地轉化的比例是從根本上減少污染和解決能源安全的途徑。

一、對中國未來能源環境問題的幾點看法（結論）

1.中國一次能源以煤為主的格局相當時期內難以改變，未來能源環境問題突出，發展潔凈煤技術是現實選擇。

2.我國的終端能源消費中煤炭占的比例過大，解決能源環境問題重點放在改善能源的終端消費結構，煤炭消費要實現向以煤電為主格局的轉變

3.中國人均能源資源嚴重不足（煤炭為世界人均的1/2,石油僅為1/10），提高能源利用效率始終應作為解決能源和環境問題的首選方案 4.對煤炭開發利用產生的污染應實現全過程控制

二、潔凈煤技術若干領域的發展動態

（一）選煤技術

發展煤炭洗選，提高商品煤質量是從源頭上減少污染的有效措施。我國1997年原煤入選率25.73％。煤炭洗選的重點已由煉焦煤轉為動力煤，由過去單純的注重降灰轉為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。小直徑重介質旋流器分選工藝和設備，對細粒煤泥能同時實現降灰、脫硫，在分選0.5～0.04mm級煤泥時，無機硫脫硫率為67.90～70.30%。采用12m大型風力干法選煤機的150萬噸/年選煤廠已投入生產。該廠噸煤投資4.25元，噸煤加工成本2.15元，分選效率>90％，外排塵(50mg/m)符合環境要求。解決煤炭深度降灰脫硫難題的一些新技術，如大直徑三產品無壓給料重介質旋流器、各種形式的微泡浮選相繼研究成功、投入生產。但我國選煤技術總體上與國際先進水平比有相當大的差距，一是原煤人選比例低（我國為25.7％，發達國家在90％以上）；二是先進的選煤工藝占比例低（如重介選，我國僅為23％，發達國家在60％以上）精煤質量差；三是平均廠型小，自動化程度低，設備可靠性差，生產工效低。

（二）水煤漿技術

水煤漿代油在白楊河發電廠經過2000小時的試運行，在全燒水煤漿條件下，燃燒效率>98%，鍋爐效率>89%，鍋爐負荷在40－100％范圍內均能穩定燃燒，與燃燒重油有相同的效果。礦區煤泥制漿燃燒取得進展。采用高灰（灰分41－43％）煤泥制漿，供10t/h鏈條爐燃用。累計運行2008小時，鍋爐熱效率由單純層燃洗中塊煤的53.99%提高到摻燒煤泥漿后的68％，燃燒效率由63.7%提高到79.01%。

（三）循環流化床（CFBC）

國外CFBC技術在向大型化發展。目前單機容量最大的CFBC鍋爐（250MW，蒸發量700噸/時）電站已在法國投入運行，鍋爐效率90.5％，脫硫率93％，Nox排放低于250mg/Nm 我國現已具備設計制造75t/h循環流化床鍋爐的能力；自行開發的220t/hCFB鍋爐示范工程和引進410t/h循環床鍋爐工程在進行。CFB的設計基礎研究方面也取得了一些進展，完成了循環床專用設計軟件；125MW再熱爐型的工程設計研究和新型75 t/h和130 t/h循環流化床鍋爐的研究設計工作。

（四）整體煤氣化聯合循環（IGCC）

煤氣化聯合循環發電（IGCC）是目前世界發達國家大力開發的一項高效、低污染清潔煤發電技術，它不僅能滿足日趨嚴格的環保要求，而且發電效率可達45％以上，極有可能成為21世紀主要的潔凈煤發電方式之一。

美國IGCC示范工程取得重大進展，Wabash River電廠煤氣化電廠改造項目，系統供電能力262MW，設計供電效率38％，脫硫效率>98％。項目于1998年11月完成商業化示范運行。Tampa電力公司IGCC電廠，系統供電能力250MW，設計供電效率40％，脫硫效率>96％，預計2001年10月完成商業化示范運行。Pinon Pine IGCC發電項目，系統供電能力99MW，設計供電效率40.7％，預計2000年7月完成商業化示范運行。

我國IGCC關鍵技術研究已啟動，包括IGCC工藝、煤氣化、煤氣凈化、燃氣輪機和余熱系統方面的關鍵技術。擬在煙臺電廠建1GW示范電站。

（五）煤炭氣化

煤氣化技術是重要的能源轉化技術，廣泛用于化工、冶金、機械、建材、民用燃氣等方面，目前全國每年氣化用煤量約6000萬噸。

我國引進了一些先進的大型煤氣化技術都在運行中。我國的中小型氣化以塊煤固定床氣化技術為主，技術水平落后、效率低、污染重，急需技術改造。引進的一些較先進的氣化技術在穩定操作運行、技術設備國產化、經濟投入及運行效益方面也存在不少問題，因此需要發展具有中國知識產權、適合國情、高效潔凈的現代氣化技術。地下氣化技術應用于煤礦殘煤氣化的試驗取得了一定的進展。

（六）煤炭液化

煤炭液化是重要的煤轉化技術。由中德、中日、中美合作的三個煤直接液化工業示范項目可行性研究在進行中，中德合作采用云南先鋒褐煤在德國DMT公司的工藝開發裝備上進行了的工業條件試驗和最佳工藝條件運轉試驗，液化油收率達到53％；對中國固定床加氫催化劑進行了條件試驗，結果表明該催化劑適用于德國IGOR工藝；示范廠可研報告已經完成。在日本1t/d裝置進行了中國依蘭煤、中國西林硫鐵礦催化劑、日本合成硫化鐵催化劑的直接液化條件試驗，油收率為52％－57％。中美合作的中國神華煤直接液化可行性研究項目完成第一階段工作，在美國HTI公司連續小試裝置上對神華檸條塔煤進行了6個條件的試驗，使用HTI的技術和GelCat催化劑，油收率達63％－68％；

（七）燃料電池 科技部在UNDP的支持下正在推動燃料電池公共汽車示范計劃。

（八）煙氣凈化技術

目前，世界上運行著500座以上的煙氣脫硫裝置。而其中90％以上（按機組容量計）為濕法脫硫工藝。半干法旋轉噴霧法、爐內噴吸收劑――增濕活化脫硫工藝在歐洲應用較多。流化床燃燒技術在燃燒過程中有效控制SO2、NOx的生成，日益受到重視。日本開展利用表面熱處理后的活性炭纖維（ACF）對煙道氣進行脫硫、脫氮的試驗研究，取得了很好效果。利用ACF凈化煙道氣的技術屬于半干式氧化型，其優點是：脫硫、脫氮反應在常溫下進行，副產的硫酸、硫酸鹽及硝酸、硝酸鹽等可以獲得連續回收。該燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫氮技術不僅具有較高的脫硫、脫氮性能，且用水量少，所需設備簡單，目前正在進行實用化研究。

隨著我國大氣污染日益加劇，煙氣凈化技術進一步受到社會各方面的重視。“中日合作電子束煙氣脫硫示范工程”，已累計運行2400小時，1998年5月28日通過國家竣工驗收鑒定。該示范工程處理成都電廠200MW機組鍋爐的30萬m/h煙氣，是目前世界上已投入運行的處理煙氣量最大的電子束脫硫裝置。其脫硫率及脫硝率均超過80％及10％的設計值，各項運行消耗指標均低于設計值。此外，引進芬蘭IVO公司爐內噴鈣和增濕活化聯合工藝和日本日立公司的高速平流式濕法工藝正在進行。國際上已有的脫硫效率高的成熟技術，引進后對我們積累設備設計、運行和管理經驗是有用的,但國外技術和設備價格昂貴，應結合我國經濟能力，開發和推廣適合我國國情的技術與工藝。

國內煙氣凈化技術基礎研究和中小鍋爐煙氣凈化技術也取得一定進展。為提高脫硫劑的脫硫效率，在Ca（OH）2中加入易潮解鹽和堿或用燃燒飛灰和Ca（OH）2的水合物作吸著劑；或用活性焦或活性炭作吸附劑，在實驗室研究中都取得一定成果。適合中小型鍋爐的網膜塔除塵脫硫系統、雙擊式除塵脫硫工藝等也取得了初步成效

（九）粉煤灰綜合利用

我國粉煤灰研究和利用的重點是大用量方向，例如摻于混凝土中，建橋、建壩、高層建筑底板、核發電站的安全殼等，正在建設中的三峽工程預計用粉煤灰量達133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級公路，該技術已成熟，推廣于滬寧、京深及京冀公路建設。粉煤灰還用于礦區回填、農業上改良土壤。預計到2000年我國粉煤灰的排放量將達到1.6億噸，在粉煤灰利用上必須加大力度、擴大利用面、增加利用量、提高利用率。

（十）煤層氣的開發利用

煤層氣勘探開發取得了明顯進展，1998年在山西沁水盆地和東北鶴崗地區共鉆煤層氣井11口,在屯留-003井、屯留-006井和屯留-007井獲得了日產7000m、10000m和16000m以上工業煤層氣流，初步控制含氣面積約550平方公里。勘探成果表明,該地區具備了形成大型煤層氣田的地質條件。在晉南完成了3口井，晉試1井獲得了單井日產7000m的產量。“中國煤層氣資源評價項目”的研究工作正在實施之中，已初步完成了六盤水、大華北、東北三江和遼中四個區塊的研究工作，項目研究總報告預計1999年完成。與美國德士古（TEXCO）、菲利普斯（PHILLIPS）和阿科（ARCO）等三家石油公司共同進行淮北、臨興、三交、三交北和石樓等五個地區煤層氣勘探開發的合作項目在進行。五個合作區總面積為11216.8km，預測煤層氣資源量6535億m。現已完成9口煤層氣井的鉆探，取得了較好的煤層氣資料。

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三、潔凈煤技術優先發展領域的建議

（一）當前中國發展潔凈煤技術重點要解決的三個問題

1．提高燃燒效率是解決中國煤炭利用效率低下，減少溫室氣體排放的關鍵

目前我國每年動力用煤占煤炭消費總量的85%以上。主要用戶是： 電站鍋爐（1995年末，我國有電站鍋爐4609臺，43萬蒸t，全部為蒸汽鍋爐；年用煤488Mt）；工業鍋爐（1995年末中國有49.9萬臺工業鍋爐，119.8萬蒸t，平均單機容量2.4t。工業鍋爐以層燃為主，年用煤約350Mt，燃燒效率比國外先進水平低15-20%）；工業窯爐（1995年我國有工業窯爐16萬臺，年用煤23.8Mt，設備技術普遍比較陳舊，污染嚴重）；民用（我國民用、商業及其他用煤165.2Mt，其中民用135.5Mt。燒散煤平均熱效率僅15%，改燒型煤并采用新型高效爐具熱效率可達60%以上）。

2.全過程脫硫，減排SO2是中國潔凈煤技術重點要解決的問題

每年排向大氣的SO280％以上來自燃煤；酸雨分布區已占到國土面積的40％。減少SO2排放是實現高效低污染燃煤的主要目標。

中國煤炭中形態硫組成以黃鐵礦硫為主，通過洗選可以清除煤中50％－70％的黃鐵礦硫。初步測算，通過大力發展洗選，2000年SO2減排量2.7Mt,2010年5.4Mt,2050年8.6Mt。

燃燒中固硫主要是兩種途徑，一是燃燒加固硫的型煤或配煤，一般可減少SO2排放40-60%；二是采用CFB鍋爐實現爐內脫硫，脫硫率可達80-90%

煙氣凈化脫硫關鍵是降低費用，國內外均圍繞這個目標開展了大量的研究開發工作。3.潔凈煤技術要為解決能源安全，改善能源的終端消費結構做貢獻

總的方針是增大煤炭就地轉化的比例，包括采用先進的燃燒發電技術，大力發展坑口電廠。礦區電廠應考慮消費約占原煤產量10－20%的低熱值燃料(1000－3000Kcal/Kg)問題。主要是發展75－220t/h中小規模的CFBC鍋爐，從技術上要針對矸石、煤泥的特點，重點解決磨損、高溫下氣固分離和煤泥制漿及給料方式等問題；改進煤炭氣化技術，如粉煤氣化(加壓、常壓)；水煤漿氣化；CFB氣化；型煤富氧氣化等，逐步取代目前落后的氣化技術。我國褐煤、長焰煤等年輕煤資源約占探明煤炭資源的52%，低溫熱解等年輕煤提質工藝在中國有很好的市場前景。實現煤炭直接液化的商業規模示范，擬利用國外技術和資金，分兩階段實現商業化示范廠建設；中國煤與油的價格比有利于煤炭液化發展，但液化成本要大體與石油相當才有市場競爭力。水煤漿代油燃燒，我國現有170萬t水煤漿生產能力，要充分發揮現有的生產能力，就地解決穩定燃燒問題；技術上要開發廉價添加劑，向水煤漿制漿-管道輸送-發電一體化的方向發展；要發展高灰煤泥制漿等。煤層氣開發利用，據測算中國煤層氣資源總量在35萬億m，主要賦存礦區在額爾多斯、華北、東北、吐哈、兩淮、川南黔北和六盤水等處。

（二）優先發展領域的建議

1．提高商品煤質量，從源頭上減少污染。包括大力發展動力煤洗選，固硫型煤，添加固硫劑的配煤等；應制定商品煤上市的標準和相應的獎懲法規。2．發展高效潔凈燃燒技術，包括循環流化床鍋爐，高效低污染的中小鍋爐和燃煤系統，水煤漿制備與燃燒技術裝備等；制定技術引導和淘汰落后工藝、設施的法規。

3．實用的消煙除塵技術和脫硫脫硝技術，包括消除空氣中飄塵和黑煙的技術，脫除SO2和Nox的低成本的實用技術，適用于中小鍋爐的煙氣凈化技術等。

同時對涉及能源安全和跟蹤世界能源科技新發展的領域，如先進的煤炭氣化技術，煤炭液化技術，IGCC，PFBC，燃料電池、煤層氣，先進的煤炭洗選技術等應組織開發和示范。

第二篇：潔凈煤技術

潔凈煤技術復習題庫

1氣流床氣化法：是用極細的粉煤為原料，被氧氣和水蒸汽組成的氣化劑高速氣流攜帶進入氣化爐氣化的方法。在氣化爐內，細顆粒粉煤分散懸浮于高速氣流中，并隨之并行流動，這種狀態即稱氣流床。2費托合成：CO 在固體催化劑作用下非均相氫化生成不同鏈長的烴類混合物和含氧化合物的反應。

3型煤：用一定比例的粘結劑、固硫劑等添加劑，采用特定的機械加工工藝，將粉煤或低品位煤制成具有一定強度和形狀的煤制品。4煤氣甲烷化：甲烷化過程主要是使煤氣中的H2和CO在催化劑作用下發生反應生成CH4的過程。

5煤化作用：泥炭或腐泥轉變為褐煤、煙煤、無煙煤的地球化學作用。包括煤成巖作用和煤變質作用。

6半水煤氣：在合成氨工業中為了滿足合成氣對N2的需求，通常在原有水煤氣制備工藝的基礎上配入部分N2，由此得到的煤氣為。7煤氣化：煤的氣化過程是一個熱化學的過程，它以煤或煤焦為原料，以氧氣（空氣、富氧或純氧）蒸汽或氫氣為氣化劑，在高溫的條件下，通過部分氧化反應將原料煤從固體燃料轉化為氣體燃料的過程。8干餾：是煤炭在隔絕空氣的條件下，在一定溫度范圍內發生熱解，生成固體焦炭、液體焦油和少量煤氣的過程。

9酸雨：由于空氣污染物而造成的酸性降水，當PH<5.6時為酸雨。10流態化：固體顆粒在自上而下的氣流作用下，在床內形成具有流體性質的流動狀態。11重介質選煤：是用密度介于煤與纖石之間的重液或懸浮液作為分選介質的選煤方法。重介質選煤的的基本原理：阿基米德原理。12水煤漿：是一種煤基的液體燃料，一般是指由60%-70%的煤粉、40%-30%的水和少量化學添加劑組成的混合物。

13煤的直接液化：又稱加氫液化；一般是指將煤粉、催化劑和溶劑的混合在液化反應器中，在適宜的溫度和壓力條件下，將煤直接轉化為液化油的過程。

14煤的間接液化：先通過煤氣化生產合成氣（CO+H2），將煤的大分子結構完全破壞，然后通過高活性催化劑作用在合成器合成產品。15煤的液化:是指在特定的條件下，利用不同的工藝路線，將固體原料煤轉化為與原油性質類似的有機液體，并利用與原油精煉相近的工藝對煤液化油進行深加工以獲得動力燃料，化學原料和化工產品的技術系統。

16燃燒引起的大氣污染物有氣態污染物（SO2、NOx、Hg、N2O、CO、CO2）、顆粒物（飛灰、煙煤）、有機污染物（碳氫化合物、PAH）、痕量重金屬（Cd、Ni、Cr、Pb、As、Se、Ba）。

17煤的氣化按反應器混合物流動狀態分為固定床、流化床和氣流床。18影響氣化效率的因素有原料煤、氣化劑、操作條件、不同的氣化方法。

19常壓移動床氣化法通常包括煤氣發生爐氣化法、水煤氣氣化法和相應的兩段爐氣化法。

20脫硫工藝中采用的脫硫劑：鈣法：CaO、CaCO3、Ca(OH)2；鈉法：NaCO3、NaOH；氨法：液氨、NH4OH、NH4HCO3；鎂法：MgO、Mg(OH)2；氧化鋅法：ZnO；氧化銅法：CuO；活性炭法：C；海水法：H2O 21煤液化的產物是前瀝青烯、瀝青烯和油。F-T合成反應器有固定床、流化床、漿態床反應器三種類型。23煤制甲醇工藝主要由煤氣化、合成氣凈化、合成甲醇和甲醇精餾4部分組成。

24煤直接液化一般工藝過程步驟為：將預處理好的煤粉、溶劑和催化劑按一定比例配成煤漿，然后經過高壓泵與同樣經過升溫加壓的氫氣混合，再經過加熱設備預熱至400C左右，共同進入具有一定壓力的液化反應器中進行液化。

25煙氣濕法脫硫的優點及缺點？

答：由于是氣液之間反應，脫硫速度快；煤種適應性好，脫硫效率和脫硫利用率都很高，在Ca/S比為1時，脫硫率可達90%以上，系統運行可靠穩定。缺點：脫硫后煙氣溫度較低，一般低于露點，所以需進行煙氣再加熱以減少腐蝕，同時有廢水二次污染等問題.26各種煙氣脫硫工特點？

答：干法/半干法脫硫特點：脫硫過程以干態為主，煙氣溫度降低較少，無需進行除霧和再熱，脫硫產物是干態，無廢水污染，不易腐蝕和結垢，同時工藝簡單，投資和運行費用低。缺點是脫硫劑利用率低，因此當燃燒高硫煤或對脫硫效率要求嚴格時，脫硫劑的消耗最大。27煤間接液化基本原理？

答：間接液化技術的核心是費托合成，FT合成反應十分靈活，可以通過控制反應條件和H2/CO比，在高選擇型催化劑作用下，調整反應產物的分布。其基本反應是一氧化碳加氫生成脂肪烴，nCO+2nH2→CnH2n+nH2O-Q, nCO+(2n+1)H2→CnH(2n+2)+nH2O-Q,與此同時，有H2O+CO→CO2+H2-Q，FT合成的烴類一般為C3及其以上烴類，甲烷等低烴是高溫時出現的產物。

28煤直接液化過程，對煤種有何要求？反應過程的機理？

答：在選擇煤種時大致原則：H/C比高，揮發分高，灰分低，鏡質組和殼質組含量高。機理：在高溫（400C以上），高壓（10MPa以上）的條件下，煤的大分子結構將受熱分解，基本結構單元之間的橋鍵首先斷裂，生成游離的自由基團。此時如果遇到外界分子氫，自由基將發生加氫反應，形成穩定的低分子物，從而避免因重新聚合生成聚合物或大分子。

29煤直接液化過程溶劑的作用？

答;①將煤與溶劑制成漿液形式便于輸送，同時可以有效地分散煤粒子，催化劑和液化反應生成的熱產物，有利于改善多相催化液化反應體系的動力學過程②依靠溶劑能力使煤顆粒發生溶脹和軟化，使其有機質中的鍵發生斷裂③溶解部分H2，作為反應體系中活性氫的傳遞介質，或者通過供氫溶劑的脫氫反應過程，可以提供煤液化所需的活性氫原子④在有催化劑時，促使催化劑分散和萃取出在催化劑表面上強吸附的毒物。

30移動床氣化爐內怎樣分層? 答：在移動床氣化過程中，由于原料煤和氣化劑的逆流接觸，使得沿床層高度方向上有一明顯變化的溫度分布。在不同溫度區域內所進行的物理化學過程也不一樣。對于常壓移動床氣化法來講，一般自上而下可分為預熱干燥層、干餾層、氣化層/還原層、燃燒層/氧化層及灰渣層。

31流化床燃燒技術的特點？

答：①燃燒過程中，氣固顆粒發生強烈的湍流混合，具有較高的傳熱和傳質效率，也大大提高了燃燒熱。②床層內固體顆粒混合均勻，使得溫度分布均勻③由于具有大量的固體床料，可以存儲足夠的熱量，使得燃料加熱迅速且具有良好的燃料適應性且能和較低運行④顆粒流動平穩，適宜連續自動控制⑤不同粒徑的顆粒在燃燒反應器中停留時間不同，燃盡程度也不同。特點：①燃燒適應性好②良好的環保性能③良好的負荷調節性能

MFT生產汽油基本原理及流程特點？

敘述：在MFT中，一段合成反應產物是C1-C40的烴類混合物，為了提高汽油餾分的產率，將一段合成的產物，通過設有分子篩催化劑的二段反應器中進行反應，使一段反應產物發生裂解、脫氫、環化、低分子烯烴聚合等反應，最終得到主要是C5-C11的汽油餾分。

特點：以煤基合成氣為原料；產品中汽油比例較高，質量較好；CH4和氣態烴含量較少, C12+的高分子量重質烴含量極少；

產品分布可調性大；通過選用催化劑和調節工藝參數的優化組合，可改變產物分布和選擇性；工藝技術比較成熟，易于放大。33 IGOR直接液化工藝流程和過程描述及特點？

答：IGOR直接液化工藝流,大致可以分為煤漿制備、液化反應、兩段催化加氫、液化產物分離和常減壓蒸餾等工藝過程。制得的煤漿與氫氣混合后，經預熱器進入液化反應器。反應器操作溫度仍為470C，但反應壓力降到了30MPa。反應器頂端排出的液化產物進入到高溫分離器，在此將輕質油氣、難揮發的重質油及固體殘渣等分離開來。其中分離器下部的真空閃蒸塔代替了IG法的離心分離器，重質產物在此分離成殘渣和閃蒸油，前者進入氣化制氫工序，后者則與從高溫分離器分離出的氣相產物一并送人第一固定床加氫反應器。該反應溫度為350-420C。加氫的產物進入中溫分離器，從底部排出的重質油作為循環溶劑使用，從頂部出來的餾分油氣進入第二固定床反應器再次加氫處理，由此得到的加氫產物送往氣液低溫分離器，從中分離的輕質油氣送入氣體洗滌塔，回收其中的輕質油，而洗滌塔塔頂排出的富氫氣體則循環使用。特點：①煤液化反應和液化油提制加工在同一個高壓系統內進行，既縮短和簡化了工藝過程，也可得到質量優良的精制燃料油。②固體分離以閃蒸塔代替離心分離裝置，生產能力大，效率高。同時，煤液化反應器的空速也較以往有較大的增加，從而也提高了生產能力。③以加氫后的質油作為循環溶劑，使得溶劑具有更高的供氫性能，有利于提高煤液化過程的轉化過程的轉換率和液化油產率。34甲烷化過程主要是使煤氣中的H2和CO在催化劑作用下發生反應生成CH4，CO+3H2→CH4+H2O,同時還會發生水煤氣變換反應CO+H2O→CO2+H2以及其他生成CH4的次要反應CO+4H2→CH4+2H2O,2CO→C+CO2，C+2H2→CH4

第三篇：《潔凈煤技術》

潔凈煤技術（CCT）的概念是２０世紀８０年代中期美國首先提出的，是指在煤炭開發和加工利用全過程中旨在減少污染與提高利用效率的加工﹑燃燒﹑轉換及污染控制等技術的總稱，是使煤作為一種能源應達到最大限度潛能的利用，而釋放的污染物控制在最低水平，達到煤的高效清潔利用的技術。

清潔煤技術主要包括兩個方面：

一是直接燒煤潔凈技術。這是在直接燒煤的情況下，需要采用相應的技術措施：

①燃燒前的凈化加工技術，主要是洗選、型煤加工和水煤漿技術。

②燃燒中的凈化燃燒技術，主要是流化床燃燒技術和先進燃燒器技術。流化床又叫沸騰床，有泡床和循環床兩種，由于燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量，煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量，爐渣可以綜合利用，能燒劣質煤，這些都是它的優點；先進燃燒器技術是指改進鍋爐、窯爐結構與燃燒技術，減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術。

③燃燒后的凈化處理技術，主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術。消煙除塵技術很多，靜電除塵器效率最高，可達９９％以上，電廠一般都采用。脫硫有干法和濕法兩種，干法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應，生成干燥顆粒硫酸鈣，用集塵器收集；濕法是用石灰水淋洗煙塵，生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達９０％。

二是煤轉化為潔凈燃料技術。主要有以下四種：

①煤的氣化技術，有常壓氣化和加壓氣化兩種，它是在常壓或加壓條件下，保持一定溫度，通過氣化劑（空氣、氧氣和蒸汽）與煤炭反應生成煤氣，煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體。用空氣和蒸汽做氣化劑，煤氣熱值低；用氧氣做氣化劑，煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮，排去灰渣，因此，煤氣就是潔凈燃料了。②煤的液化技術，有間接液化和直接液化兩種。間接液化是先將煤氣化，然后再把煤氣液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我國已有應用。直接液化是把煤直接轉化成液體燃料，比如直接加氫將煤轉化成液體燃料，或煤炭與渣油混合成油煤漿反應生成液體燃料，我國已開展研究。③煤氣化聯合循環發電技術，先把煤制成煤氣，再用燃氣輪機發電，排出高溫廢氣燒鍋爐，再用蒸汽輪機發電，整個發電效率可達４５％。我國正在開發研究中。④燃煤磁流體發電技術，當燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強磁場，就直接產生直流電，然后把直流電轉換成交流電。發電效率可過５０％～６０％。我國正在開發研究這種技術。

清潔煤技術是當前國際上解決環境問題的主導技術之一，也是高技術國際競爭的重要領域之一。多年來，我國圍繞提高煤炭開發利用效率、減輕對環境污染進行了大量的研究開發和推廣工作，并隨著國家宏觀發展戰略的轉變，已把清潔煤技術作為可持續發展和實現兩個根本轉變的戰略措施之一，得到了中央政府的大力支持。按照國務院1997年批準的《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展規劃》，中國潔凈煤技術包含四個領域、十四項技術：

1)煤炭加工領域：選煤、型煤、水煤漿；

2)煤炭高效燃燒與先進發電技術領域：CFBC、PFBC、IGCC； 3)煤炭轉化領域：氣化、液化和燃料電池；

4)污染排放控制與廢棄物處理領域：煙氣凈化、電廠粉煤灰綜合利用、煤層氣的開發利用、煤矸石和煤泥水的綜合利用。

煤炭加工是指在原煤投入使用之前，以物理方法為主對其進行加工，這是合理用煤的前提和減少燃煤污染的最經濟的途徑。主要包括煤炭洗選、型煤、水煤漿制備。

原煤洗選采用篩分、物理選煤、化學選煤和細菌脫硫方法，可以除去或減少灰分、硫等雜質；煤炭經洗選可大大提高燃燒效率，大大減少污染物排放，入選1億噸原煤一般可減少燃煤排放的SO2，100～150萬噸，成本僅為洗滌煙氣脫硫的十分之一。型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型時加入石灰固硫劑，可減少二氧化硫排放，減少煙塵，還可節煤；水煤漿是用優質低灰原煤制成代油燃料，燃燒效率高，煙塵、S02、NOx等排放都低于燃油和散煤,可以代替石油。

煤炭高效、潔凈燃燒與發電技術是潔凈煤技術的核心。從煤炭中獲取能量主要靠燃燒，目前以循環流化床鍋爐(CFBC)的適應煤種廣，燃燒效率高，且易于實施床內脫硫，與常規粉煤鍋爐比S02、NOx,可減少50％以上，較采用粉煤鍋爐加凈化裝置可節約投資10％～15％。CFBC(包括常壓AFBC、增壓PFBC)是近年來國際上競相發展的潔凈燃燒技術；發展高效低污染粉煤燃燒(先進的燃燒器)應以穩燃、高效、低污染和防結渣作為開發燃煤技術與燃燒器的目標；燃煤聯合循環發電包括煤氣化聯合循環發電(1GCC)和增壓流化床聯合循環發電(PFBC—CC等)是新—代高效、潔凈燃煤發電技術。IGCC電廠供電效率可達50％～52％，脫硫率可達99％，NOx排放只有常規電廠的15％～30％、耗水只是常規電廠的1／3到1／2。

煤炭轉化是指以化學方法為主將煤炭轉化為潔凈的燃料或化工產品，包括煤炭氣化、煤炭液化和燃料電池。煤炭轉化以氣化為先導，以碳一化工為重點，走燃料化工和煤深加工的技術路線。作為化工原料，煤化工在芳烴生產方面有石油化工和天然氣化工所不具備的優勢。煤炭氣化包括完全氣化、溫和氣化(低溫熱解)和地下氣化是實現煤炭潔凈利用的先導技術和主要途徑。多年來針對不同用戶開發了多種氣化工藝。從發展趨勢看應優選煤種適應廣、技術先進的流化床和氣流床氣化技術；煤炭液化是將煤在適宜的反應條件下轉化為潔凈的液體燃料和化工原料。工藝上分為直接(加氫)液化和間接(先氣化)液化和由直接液化派生的．煤油(廢塑料等)共煉工藝。發展替代液體燃料是一項帶戰略意義的任務；燃料電池是直接將資料的化學能轉化為電能的技術，目前國際上已經開發出數種不同類型的燃料電池，主要用于航天器的動力，使用的主要燃料為氫氣和甲烷氣。

污染排放控制與廢棄物處理：工業污染防治要逐步從生產末端治理轉到源頭和生產全過程的控制，把分散治理與集中控制結合起來，把濃度控制與總量控制結合起來，并把燃煤所造成的污染放在突出位置。因此，對煤炭開發利用中產生的污染和廢棄物進行控制和處理是實現國家環保目標使煤炭成為高效、潔凈、可靠能源的重要環節。煙氣凈化是清除煤炭燃燒產生的煙氣中的有害物質(灰塵、S02、NOx)。在我國燃煤鍋爐排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物是空氣污染的主要原因。從各個環節脫除煤中的硫是潔凈煤技術的重要內容。

廢棄物處理主要包括對煤炭開采和利用過程中所產生的矸石、煤層甲烷、煤泥、礦井水及燃煤電站所產生的粉煤灰等進行處理。這些污染物的大量排放既污染環境，又造成了資源的浪費。國外對煤矸石的處理有比較健全的法規和管理辦法，基本實現了無害化處理。主要用途是回填采空、作為建筑工程填料、筑路造地、回收有用成份及作燃料、建筑材料和改良土壤等用。我國礦區煤矸石每年的排放量約為1.5～2億噸，主要利用途徑是發電、生產水泥和燒磚，但利用總量較少。煤層甲烷(又稱煤層瓦斯或煤層氣)是與煤共生，開采煤炭時從煤體內析出。它是一種優質能源，但同時又是煤炭開采的一種主要災害，其大量排空對全球環境變化(溫室效應)有較大影響。目前世界上主要產煤國對煤層甲烷的資源化開發利用程度較高，主要方法是地面鉆井開采。美國1993年煤層氣的產氣井有5000余口，產氣量達到207億立方米。我國煤層氣的開發利用程度還很低，主要是采取井巷抽放，但氣體利用價值低，地面開采尚處于探索研究階段，正在開展示范工程并與國外進行合作勘探。粉煤灰是燃煤電站排出的固體廢棄物，歐美發達國家的大型電廠已將煙氣凈化。灰渣干排、干灰調濕等納入電廠規劃，達到既清潔發電又使粉煤灰資源化，粉煤灰被大量應用于筑路、生產水泥和優質混凝土、制磚及其它建材，并將粉煤灰大量用于建筑高速公路。中國粉煤灰研究和利用的重點是大用量方向，如摻于混凝土中建橋、建壩、高層建筑底板、核發電站的安全殼等，正在建設中的三峽工程預計用粉煤灰量達133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級公路，已推廣于滬寧、京深及京冀公路建設。還用于礦區回填、農業上改良土壤、墻體材料燒結磚、混凝土、粉煤灰水泥等。我國煤礦大量礦井水外排與礦區嚴重缺水局面并存，如我國有約70%的礦區缺水甚至嚴重缺水，隨著煤礦城市社會、經濟的迅速發展，煤炭生產基地的戰略西移，水資源的供需矛盾將日趨緊張。許多礦井水含有大量懸浮物及少量有害元素。因此，最大限度地處理和凈化礦井水，使之資源化，對減少礦區環境污染、緩解干旱缺水地區用水緊張情況起到積極作用。目前，主要的礦井水處理方法有混凝沉淀法、電滲析法、反滲透法和中和法。混凝沉淀法主要用于處理含懸浮物礦井水；電滲析法和反滲透法用于處理高礦化度礦井水；中和法是處理酸性礦井水最常用的一種方法。

一、潔凈煤授術的重要性

我國是世界上少數幾個以煤炭為主要能源的國家之一，目前煤炭在我國能源結構中約占70％。在完全開發水電、充分利用核能和非水力可再生能源、充分考慮油與氣進口潛力的前提下，煤炭在一次能源消費構成中將長期占據主導地位，預計到21世紀中葉約為50％。但是，煤炭高效浩凈利用難度大，帶來了嚴重的環境污染和生態破壞。1999年我國SO2放量達1858萬ｔ，居世界第一，其中約85％是燃煤排放造成的；酸雨面積已超過我國國土面積的40％。我國CO2排放量僅次于美國，居世界第2位。由溫室氣體引起的全球變暖已引起世界范圍內的高關注，對于能源結構以煤炭為主而且在相當時期內難以根本改變的我國，更是一種嚴峻的挑戰。

2000年我國石油進口依存度（凈進口量占消費量比重）己超過30％，進口量達7000萬ｔ，預計2010年將達40％。在國際局勢變幻不定的形勢下，保障石油的可靠供應對國家安全至關重要。隨著我國人民生活水平的提高，國內油、氣供應能力與需求之間的缺口將越來越大。通過氣化、液化和其他方式將煤高效地轉化為潔凈燃料，是我國必須進行長期努力的目標。

中國是世界第一大煤炭生產與消費國，2001年煤炭在一次能源的生產和消費中分別占68和67。在相當長時期內中國以煤為主要能源的生產和消費結構不會發生改變。煤炭在為國民經濟作出巨大貢獻的同時,其開發利用過程也產生了很嚴重的污染。中國是典型的煤煙型大氣污染國家。據2000年《中國環境狀況公報》資料顯示，全國廢氣中SO2、煙塵排放總量分別為1995萬噸、1165萬噸，導致酸雨的覆蓋面積已達國土面積的30。據粗略統計，SO2等大氣污染造成的經濟損失總量達到GDP的2以上。燃煤造成的二氧化硫及總懸浮顆粒物的排放量分別約占85和70，造成的經濟損失年高達1000億元以上。由于中國落后的燃煤技術及裝備，導致中國主要工業產品能耗比先進國家高出20～60，能源效率為34，比先進國家低10個百分點。因此，發展潔凈煤技術是提高中國能源效率、減少環境污染的重要途徑。

潔凈煤技術是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一，也是高技術國際競爭的重要領域之一。我國圍繞提高煤炭開發利用效率、減輕對環境污染開展了大量的研究開發和推廣工作。隨著國家宏觀發展戰略的轉變，中國政府把潔凈煤技術作為可持續發展和實現兩個根本轉變的戰略措施之一。我國于1994年成立了煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心，1995年成立了國家潔凈煤技術推廣應用領導小組，1997年國務院批準了《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展綱要》。在中國國民經濟第十個五年計劃和煤炭工業“十五”規劃中，都強調要加大潔凈煤技術研究開發力度，擴大潔凈煤領域的對外開放，推進潔凈煤技術的產業化。潔凈煤技術涉及多行業、多領域、多學科，是一項龐大的系統工程。中國發展潔凈煤技術的目標：一是減少環境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉塵、煤泥水等；二是提高煤炭利用效率,減少煤炭消費；三是通過加大轉化，改善終端能源結構。目前，中國已成了世界上最大的潔凈煤市場。研究與開發潔凈煤技術的主耍目的是攻克煤氣化、煤炭液化、潔凈煤發電技術和綜合利用新技術中的關鍵技術，大幅度提高煤炭轉換過程中的效率和控制污染，提供優質替代燃料，優化終端能源結構，保障能源安全。

為了減少直接燒煤產生的環境污染，世界各國都十分重視潔凈煤技術的開發和應用。經過20 多年的發展國外的煤炭氣化、液化以及發電技術已經日趨成熟。通過實施潔凈煤技術,煤礦企業在經濟上增加盈利,環境由此得到改善,使經濟增長和保護環境協調發展。我國是燒煤大國，７０％以上的能源依靠煤炭，大力發展潔凈煤技術有更重要意義。

4.發展潔凈煤技術的重大意義

首先，采用煤炭加工技術，可有效降低原料煤的灰分和硫分，實現煤炭燃前脫硫降灰，大幅度減少大氣污染物排放，減少煤炭利用的外部成本。

其次，發展煤基合成燃料可以促進能源供應來源的多樣性，改善單一的能源結構，在相當程度上緩解我國石油、天然氣供應不足的問題，且經濟投入和運行成本大大低于采用石油和天然氣，有利于我國清潔能源的發展及長遠的能源安全。

第三，潔凈煤技術匯集了電子、信息、自動化、環境科學等高新技術，已不再是傳統的煤利用技術。

總之，潔凈煤技術的開發與應用正處方興未艾之勢，國民經濟和社會發展第十個五年計劃已將潔凈煤技術列為能源建設的重要內容，我國潔凈煤技術將進入產業化發展階段

第四篇：潔凈煤技術

二、潔凈煤技術

（一）選煤技術

發展煤炭洗選，提高商品煤質量是從源頭上減少污染的有效措施。我國1997年原煤入選率25.73％。煤炭洗選的重點已由煉焦煤轉為動力煤，由過去單純的注重降灰轉為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。小直徑重介質旋流器分選工藝和設備，對細粒煤泥能同時實現降灰、脫硫，在分選0.5～0.04mm級煤泥時，無機硫脫硫率為67.90～70.30%。采用12m2大型風力干法選煤機的150萬噸/年選煤廠已投入生產。該廠噸煤投資4.25元，噸煤加工成本2.15元，分選效率>90％，外排塵(50mg/m3)符合環境要求。解決煤炭深度降灰脫硫難題的一些新技術，如大直徑三產品無壓給料重介質旋流器、各種形式的微泡浮選相繼研究成功、投入生產。但我國選煤技術總體上與國際先進水平比有相當大的差距，一是原煤人選比例低（我國為25.7％，發達國家在90％以上）；二是先進的選煤工藝占比例低（如重介選，我國僅為23％，發達國家在60％以上）精煤質量差；三是平均廠型小，自動化程度低，設備可靠性差，生產工效低。

（二）水煤漿技術

水煤漿代油在白楊河發電廠經過2000小時的試運行，在全燒水煤漿條件下，燃燒效率>98%，鍋爐效率>89%，鍋爐負荷在40－100％范圍內均能穩定燃燒，與燃燒重油有相同的效果。礦區煤泥制漿燃燒取得進展。采用高灰（灰分41－43％）煤泥制漿，供10t/h鏈條爐燃用。累計運行2008小時，鍋爐熱效率由單純層燃洗中塊煤的53.99%提高到摻燒煤泥漿后的68％，燃燒效率由63.7%提高到79.01%。

（三）循環流化床（CFBC）

國外CFBC技術在向大型化發展。目前單機容量最大的CFBC鍋爐（250MW，蒸發量700噸/時）電站已在法國投入運行，鍋爐效率90.5％，脫硫率93％，Nox排放低于250mg/Nm3 我國現已具備設計制造75t/h循環流化床鍋爐的能力；自行開發的220t/hCFB鍋爐示范工程和引進410t/h循環床鍋爐工程在進行。CFB的設計基礎研究方面也取得了一些進展，完成了循環床專用設計軟件；125MW再熱爐型的工程設計研究和新型75 t/h和130 t/h循環流化床鍋爐的研究設計工作。

（四）整體煤氣化聯合循環（IGCC）

煤氣化聯合循環發電（IGCC）是目前世界發達國家大力開發的一項高效、低污染清潔煤發電技術，它不僅能滿足日趨嚴格的環保要求，而且發電效率可達45％以上，極有可能成為21世紀主要的潔凈煤發電方式之一。

美國IGCC示范工程取得重大進展，Wabash River電廠煤氣化電廠改造項目，系統供電能力262MW，設計供電效率38％，脫硫效率>98％。項目于1998年11月完成商業化示范運行。Tampa電力公司IGCC電廠，系統供電能力250MW，設計供電效率40％，脫硫效率>96％，預計2001年10月完成商業化示范運行。Pinon Pine IGCC發電項目，系統供電能力99MW，設計供電效率40.7％，預計2000年7月完成商業化示范運行。

我國IGCC關鍵技術研究已啟動，包括IGCC工藝、煤氣化、煤氣凈化、燃氣輪機和余熱系統方面的關鍵技術。擬在煙臺電廠建1GW示范電站。

（五）煤炭氣化

煤氣化技術是重要的能源轉化技術，廣泛用于化工、冶金、機械、建材、民用燃氣等方面，目前全國每年氣化用煤量約6000萬噸。

我國引進了一些先進的大型煤氣化技術都在運行中。我國的中小型氣化以塊煤固定床氣化技術為主，技術水平落后、效率低、污染重，急需技術改造。引進的一些較先進的氣化技術在穩定操作運行、技術設備國產化、經濟投入及運行效益方面也存在不少問題，因此需要發展具有中國知識產權、適合國情、高效潔凈的現代氣化技術。地下氣化技術應用于煤礦殘煤氣化的試驗取得了一定的進展。

（六）煤炭液化

煤炭液化是重要的煤轉化技術。由中德、中日、中美合作的三個煤直接液化工業示范項目可行性研究在進行中，中德合作采用云南先鋒褐煤在德國DMT公司的工藝開發裝備上進行了的工業條件試驗和最佳工藝條件運轉試驗，液化油收率達到53％；對中國固定床加氫催化劑進行了條件試驗，結果表明該催化劑適用于德國IGOR工藝；示范廠可研報告已經完成。在日本1t/d裝置進行了中國依蘭煤、中國西林硫鐵礦催化劑、日本合成硫化鐵催化劑的直接液化條件試驗，油收率為52％－57％。中美合作的中國神華煤直接液化可行性研究項目完成第一階段工作，在美國HTI公司連續小試裝置上對神華檸條塔煤進行了6個條件的試驗，使用HTI的技術和GelCat催化劑，油收率達63％－68％；

（七）燃料電池

科技部在UNDP的支持下正在推動燃料電池公共汽車示范計劃。

（八）煙氣凈化技術

目前，世界上運行著500座以上的煙氣脫硫裝置。而其中90％以上（按機組容量計）為濕法脫硫工藝。半干法旋轉噴霧法、爐內噴吸收劑――增濕活化脫硫工藝在歐洲應用較多。流化床燃燒技術在燃燒過程中有效控制SO2、NOx的生成，日益受到重視。日本開展利用表面熱處理后的活性炭纖維（ACF）對煙道氣進行脫硫、脫氮的試驗研究，取得了很好效果。利用ACF凈化煙道氣的技術屬于半干式氧化型，其優點是：脫硫、脫氮反應在常溫下進行，副產的硫酸、硫酸鹽及硝酸、硝酸鹽等可以獲得連續回收。該燃煤鍋爐煙氣脫硫、脫氮技術不僅具有較高的脫硫、脫氮性能，且用水量少，所需設備簡單，目前正在進行實用化研究。隨著我國大氣污染日益加劇，煙氣凈化技術進一步受到社會各方面的重視。“中日合作電子束煙氣脫硫示范工程”，已累計運行2400小時，1998年5月28日通過國家竣工驗收鑒定。該示范工程處理成都電廠200MW機組鍋爐的30萬m3/h煙氣，是目前世界上已投入運行的處理煙氣量最大的電子束脫硫裝置。其脫硫率及脫硝率均超過80％及10％的設計值，各項運行消耗指標均低于設計值。此外，引進芬蘭IVO公司爐內噴鈣和增濕活化聯合工藝和日本日立公司的高速平流式濕法工藝正在進行。國際上已有的脫硫效率高的成熟技術，引進后對我們積累設備設計、運行和管理經驗是有用的,但國外技術和設備價格昂貴，應結合我國經濟能力，開發和推廣適合我國國情的技術與工藝。

國內煙氣凈化技術基礎研究和中小鍋爐煙氣凈化技術也取得一定進展。為提高脫硫劑的脫硫效率，在Ca（OH）2中加入易潮解鹽和堿或用燃燒飛灰和Ca（OH）2的水合物作吸著劑；或用活性焦或活性炭作吸附劑，在實驗室研究中都取得一定成果。適合中小型鍋爐的網膜塔除塵脫硫系統、雙擊式除塵脫硫工藝等也取得了初步成效

（九）粉煤灰綜合利用

我國粉煤灰研究和利用的重點是大用量方向，例如摻于混凝土中，建橋、建壩、高層建筑底板、核發電站的安全殼等，正在建設中的三峽工程預計用粉煤灰量達133.8萬噸。更大量的利用在于修筑高等級公路，該技術已成熟，推廣于滬寧、京深及京冀公路建設。粉煤灰還用于礦區回填、農業上改良土壤。預計到2000年我國粉煤灰的排放量將達到1.6億噸，在粉煤灰利用上必須加大力度、擴大利用面、增加利用量、提高利用率。

（十）煤層氣的開發利用

煤層氣勘探開發取得了明顯進展，1998年在山西沁水盆地和東北鶴崗地區共鉆煤層氣井11口,在屯留-003井、屯留-006井和屯留-007井獲得了日產7000m3、10000m3和16000m3以上工業煤層氣流，初步控制含氣面積約550平方公里。勘探成果表明,該地區具備了形成大型煤層氣田的地質條件。在晉南完成了3口井，晉試1井獲得了單井日產7000m3的產量。“中國煤層氣資源評價項目”的研究工作正在實施之中，已初步完成了六盤水、大華北、東北三江和遼中四個區塊的研究工作，項目研究總報告預計1999年完成。與美國德士古（TEXCO）、菲利普斯（PHILLIPS）和阿科（ARCO）等三家石油公司共同進行淮北、臨興、三交、三交北和石樓等五個地區煤層氣勘探開發的合作項目在進行。五個合作區總面積為11216.8km2，預測煤層氣資源量6535億m3。現已完成9口煤層氣井的鉆探，取得了較好的煤層氣資料。

三、潔凈煤技術優先發展領域的建議

（一）當前中國發展潔凈煤技術重點要解決的三個問題

1．提高燃燒效率是解決中國煤炭利用效率低下，減少溫室氣體排放的關鍵

目前我國每年動力用煤占煤炭消費總量的85%以上。主要用戶是： 電站鍋爐（1995年末，我國有電站鍋爐4609臺，43萬蒸t，全部為蒸汽鍋爐；年用煤488Mt）；工業鍋爐（1995年末中國有49.9萬臺工業鍋爐，119.8萬蒸t，平均單機容量2.4t。工業鍋爐以層燃為主，年用煤約350Mt，燃燒效率比國外先進水平低15-20%）；工業窯爐（1995年我國有工業窯爐16萬臺，年用煤23.8Mt，設備技術普遍比較陳舊，污染嚴重）；民用（我國民用、商業及其他用煤165.2Mt，其中民用135.5Mt。燒散煤平均熱效率僅15%，改燒型煤并采用新型高效爐具熱效率可達60%以上）。2.全過程脫硫，減排SO2是中國潔凈煤技術重點要解決的問題

每年排向大氣的SO280％以上來自燃煤；酸雨分布區已占到國土面積的40％。減少SO2排放是實現高效低污染燃煤的主要目標。

中國煤炭中形態硫組成以黃鐵礦硫為主，通過洗選可以清除煤中50％－70％的黃鐵礦硫。初步測算，通過大力發展洗選，2000年SO2減排量2.7Mt,2010年5.4Mt,2050年8.6Mt。

燃燒中固硫主要是兩種途徑，一是燃燒加固硫的型煤或配煤，一般可減少SO2排放40-60%；二是采用CFB鍋爐實現爐內脫硫，脫硫率可達80-90%

煙氣凈化脫硫關鍵是降低費用，國內外均圍繞這個目標開展了大量的研究開發工作

第五篇：潔凈煤技術

潔凈煤技術介紹

煤炭對于國民經濟的重要作用

改革開放二十多年來，我國經濟得到了快速發展。這是以能源消費的增長作為支撐的，2003年全國一次能源消費總量達到16.78億噸標準煤，比1980年翻了一番多。煤炭在2003年我國一次能源消費結構中仍然占67.1%，是我國的主要一次能源。

煤炭還是我國工業的主要食糧。2003年電力、冶金、建材和化工等4個行業共消費煤炭12.8億噸，占全國煤炭消費總量的80.5%。我國電力的80%以上來自于煤炭，發電與供熱用煤已占到國內煤炭消費總量的54.7%。

煤炭消費引起的污染

與此同時，大量煤炭消費也引起嚴重的環境問題。據統計2002年全國二氧化硫排放總量為1927萬噸，2003年由于煤炭消費總量的增加，又上升至2158.7萬噸。這來源于燃煤。2002年全國煙塵總排放量1013萬噸，有63.2%的城市顆粒物超過國家空氣質量二級標準，2003年又上升至1048.7萬噸。燃煤是微顆粒的主要來源之一。目前酸雨覆蓋區在我國已擴大到約占國土總面積的30%。2003年有265個城市中出現酸雨，污染情況較2002年嚴重。據中國環境科學院研究，燃煤電廠排放的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。全國每年因二氧化硫和酸雨造成經濟損失上億元。

分析引起燃煤污染的原因，主要有以下幾個：

一是煤炭本身污染物排放量高。煤炭的硫和灰分含量遠高于天然氣和輕油，原始排放量就高。

二是燃煤技術落后。我國涉及煤炭利用的相關傳統產業工藝與技術普遍落后，有大量低效的燃煤鍋爐、窯爐、小型氣化爐等存在，能源效率低下，污染嚴重。如我國單位GDP能耗是世界平均水平的3.4倍，為美國的3.5倍，日本的9.7倍。民用直接燃煤有的效率還不到20%。美國的煤炭消費總量一直與中國相差不大，但由于大量使用潔凈煤技術，并沒有引起嚴重的環境污染。

三是大量燃煤鍋爐沒有脫硫措施。至2003年年底，我國燃煤電站(包括已建和在建)安裝脫硫裝置的機組僅占總裝機容量6.9%；燃煤工業鍋爐和窯爐絕大部分沒有脫硫措施，有的甚至沒有良好的除塵裝置。

四是終端能源結構比例成問題。2000年我國終端能源消費結構中煤炭占36.2%，與世界終端能源消費結構差別很大。

發展潔凈煤技術是主攻方向

我國許多城市已在解決燃煤污染方面做了許多嘗試。

其一是清潔能源替代。過去的幾年，我國不少大中城市在清潔能源替代方面做了很多工作，如設置無燃煤區、淘汰小型燃煤鍋爐、大力推廣天然氣和燃油鍋爐等，但推進過程中也遇到石油短缺、天然氣供應受地域限制、清潔能源的價格高等問題。

其二是采用節能技術減少能源消費總量。這幾年我國節能工作取得顯著效果，年均節能率為4.6%。在此前提下能源消費仍以每年4.3%的速度增長。靠節能只能緩解、但不能解決各地能源供應緊張問題。

其三是發展潔凈煤技術。潔凈煤技術是從煤炭開采到利用全過程中旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱。清潔能源行動18個試點城市的經驗表明，發展潔凈煤技術，可起到以下作用：

——可有效減少污染。各地電廠普遍采用煙氣凈化技術后，脫硫率達90%以上。多數城市推廣應用低硫煤或洗選煤。煤炭洗選一般可降低灰分50%～80%，脫硫35%～40%。

——可有效提高能源效率。采用超臨界發電機組效率可達42%以上；循環流化床燃燒劣質煤，效率可達95%以上。

——可經濟有效地保證能源安全、促進可持續發展。按同等發熱量計算，我國煤炭資源是石油和天然氣總和的12倍。發展潔凈煤技術，可在相當程度上緩和石油、天然氣供應不足的問題，且運行成本大大低于石油和天然氣。

18個城市的經驗表明，發展潔凈煤技術，不僅可獲得良好的環境效益和社會效益，還可獲得相當宏觀經濟效益。

中國采用的潔凈煤技術

我國潔凈煤技術立足于本國能源資源特點，貫穿于煤炭開發、加工、轉化、終端利用全過程。根據1997年國家計委發文印發經國務院批準的《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展綱要》，現階段中國潔凈煤技術包括煤炭加工、高效燃燒及先進發電技術、煤炭轉化、污染物資源化再利用等方面的十八項技術。

近幾年，通過引進和自主知識產權開發，一些可有效提高能源效率、減少污染的大型先進技術(如超臨界機組、大型煙氣脫硫技術FGD、循環流化床鍋爐、煤炭氣化等)得到了推廣應用，420噸/小時以下循環流化床鍋爐、石灰石-石膏法濕式煙氣脫硫技術等實現了國產化。煤炭洗選、配煤、先進工業鍋爐技術、實用脫硫技術、煤矸石發電及其他綜合利用技術等得到廣泛應用。但潔凈煤技術的總體發展不能滿足經濟發展及環境的需求。主要的技術項目有：

(1)煤炭加工技術包括選煤、型煤、水煤漿、動力配煤等。在煤炭利用前進行煤的洗選和加工，可有效降低煤中灰分、硫分，提高煤炭質量，達到減少煤炭利用過程中污染物排放的目的。

煤炭洗選 采用物理選煤和化學選煤技術，可有效脫除煤中礦物質，脫除50-80%的灰分和30-40%的硫分。截止2002年，我國原煤入洗比例已達33%。

動力配煤 將不同的單種煤按不同比例、配入添加劑后混合，形成化學組成、物理性質和燃燒特性完全不同的“新煤種”，可保證燃煤特性與用煤設備設計參數相匹配、提高設備熱效率，還可充分利用低質煤或當地煤炭資源。

型煤 民用型煤已得到廣泛使用。氣化用工業型煤提供了全國化肥工業約60%的造氣原料。最近兩年，一些城市由于環境的原因又開始推廣應用鍋爐用動力型煤。

水煤漿 將一定比例的煤炭(約67-70%)、水(約30%)、部分添加劑(約1-2%)磨碎混合后，形成一種可以流動的煤基流體燃料，具有易燃、污染低的特點，在中國的主要用途是替代燃料油，用作燃油鍋爐的替代燃料。

(2)煤炭高效燃燒及先進發電技術主要有循環流化床燃燒、增壓流化床燃燒以及整體煤氣化聯合循環和超臨界機組等，可顯著提高發電效率。

循環流化床燃燒技術(CFBC)由于其適于劣質煤燃燒、可爐內脫硫的特點，在中國快速推廣應用，是發展最快的先進燃燒技術。容量在240噸/小時以下的CFBC已在中國實現商業化。

增壓流化床燃燒聯合循環技術(PFBC-CC)采用與常壓流化床鍋爐相似的技術原理，在增壓下工作。增壓流化床燃燒聯合循環發電能較大幅度地提高發電效率，減少環境污染。2000年末，中國自行研制開發的徐州賈汪15兆瓦中試電站投入綜合試運行。

超臨界機組 是世界上唯一先進、成熟和達到商業化規模應用的潔凈煤發電技術。由于具有發電效率高、投資相對較低的特點，被中國電力行業列為重點發展技術，近兩年新電廠建設大部分采用超臨界機組，全部為進口。

整體煤氣化聯合循環(IGCC)發電系統，是將煤氣化技術與高效聯合循環相結合，既能提高發電效率，又有很好的環保性能。中國第一座IGCC示范電站(等級為300～400兆瓦)已開始招標。

(3)煤炭轉化技術主要包括煤炭氣化、煤炭液化等。從石油安全考慮，國家鼓勵發展大型煤炭氣化，煤炭液化正在進行商業化示范。

煤炭氣化 煤炭氣化技術在中國主要用于生產化工合成原料氣、工業燃氣、民用煤氣、冶金還原氣，它還可用于聯合循環發電燃氣、制氫、以及作為燃料油合成原料氣和煤炭液化的氣源。目前中國應用的先進加壓固定床氣化(魯奇爐)、氣流床氣化(Texaco 氣化爐)和干粉煤加料Shell技術均為引進技術。煤炭液化煤炭液化技術是將固體煤炭轉化為液體燃料、化工原料和產品，它以發動機用燃料油為主要目標產品，同時生產大量化工產品。分直接液化和間接液化兩種。煤直接液化即用煤直接加氫制油，生產的產品有優質汽油、柴油和航空燃料，還有芳烴化合物等化工產品。煤間接液化即先將煤氣化、用煤氣化合成油，生產的產品中有油品，還有蠟、乙烯、丙烯、聚合物、醛、醇、酮等化工產品。

燃料電池技術 燃料電池是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的裝置，是公認的高效綠色能源。中國在質子交換膜燃料電池PEMFC方面，單項技術有了自己的知識產權，已具備電池關鍵材料制備、部件試制，組裝千瓦級電池組和進行應用系統開發的能力。總體水平與先進國家仍有較大差距。

多聯產 多聯產系統是指利用“合成氣”進行的跨行業、跨部門生產，它通常以整體煤氣化聯合循環(IGCC)為源頭，與其他煤化工技術結合，得到多種具有高附加值的化工產品、液體燃料、電和熱等。中國的多聯產技術僅處于從概念性探索到基礎性研究的階段。

(4)污染物控制與資源再利用燃煤污染物控制技術主要包括煤層氣開發利用、煙氣凈化、電廠粉煤灰綜合利用、煤矸石的綜合利用和礦井水資源化。

未來應該大力發展的技術

未來煤炭的主要用戶仍為電力、工業鍋爐和工業窯爐、煉焦與噴吹、化工生產替代燃料油、民用。要滿足我國環境質量不斷改善的要求，各煤炭主要用戶均應加快潔凈煤技術的發展。我們建議發展如下技術：

一是先進、高效、低污染的潔凈發電技術，應將國際上商業化成熟技術超臨界和超超臨界燃煤發電機組作為新發展主力機組(全部配套煙氣脫硫裝置FGD)，以循環流化床CFBC發電機組為補充，推廣應用低氮氧化物燃燒器和煙氣脫硫脫氮一體化技術。

對于現有燃煤機組加以改造，有條件的加裝煙氣脫硫裝置FGD，不適宜加裝FGD的老電廠，必須燃用低硫煤(或洗選煤，硫分<0.6%)，同時加強除塵和使用低氮燃燒器。

二是減少燃煤工業鍋爐污染的技術，比如循環流化床(加爐內脫硫)、采用除塵脫硫技術、燃用不同燃料(洗選煤、固硫型煤、水煤漿、天然氣、電)、節能技術+洗選煤等。考慮環境的影響因素后，工業鍋爐燒散煤、洗選煤、固硫型煤、水煤漿、重油和天然氣的運行成本之比為1誜1.1誜1.2誜1.45誜2.3誜3.1。

三是發展以先進煤氣化為氣源的化工生產。加速淘汰落后的煤氣化技術和小化肥企業。

從長遠來講，煤氣化技術不僅是化工生產的原料氣，還是多聯產技術的源頭，是生產氫能和燃料電池的氣源，必須加快發展。

四是發展替代燃料油。水煤漿作為鍋爐燃料技術已成熟，近期應在中國推廣應用。

從長遠講，應將煤炭液化作為戰略儲備技術，直接由煤生產油品和化工產品，部分彌補石油不足。神華集團年產100萬噸煤炭直接液化示范廠已開工建設，同時應該考慮發展煤制甲醇和二甲醚技術，作為替代燃料或能源載體。

五是改善民用燃料的使用情況。從環境上考慮，城市家庭生活用能應進一步增大天然氣、LPG、LNG、電力等的比例；冬季供暖推廣燃煤熱電聯供和集中供熱，加后續脫硫處理，逐步替代或取消分散的小型燃煤鍋爐；農村用能應進一步加大小水電、沼氣和省柴灶等的比例。

煤炭工業潔凈煤技術研究中心的研究表明，若全國全面采用潔凈煤技術，在2000-2020年期間，可減排二氧化硫1.23億噸，減少硫造成的經濟損失約6080億元。

潔凈煤技術需要國家政策支持

潔凈煤技術的發展幾乎涉及全社會各個方面，如管理、政策、實施、技術開發、設備制造、商業化應用、煤炭生產與供應、環境保護、所有煤炭及能源用戶等等，不僅僅是技術問題，更是系統問題，必須有國家政策和機制的強勁推動作為保障，因此我們建議：

——要加強潔凈煤技術發展的統一規劃和統一管理，有全國發展計劃、有發展重點和優先次序，有統一布局和管理，允許各地發展適宜本地區的技術，避免搞全國一刀切。

——形成國家統一的潔凈煤技術政策體系，使潔凈煤技術與環保、節能、高新技術開發應用等有機地結合起來。

——國家對大型商業化潔凈煤技術項目給予必要的激勵政策。

——進一步加強關鍵技術的開發研究和工業示范，激勵先進技術的采用與發展。

——加強環境驅動和對燃煤用戶的環境監管。

——國家煤炭供應體系上予以改革，逐步實現將低硫、低灰優質煤優先供應中小型工業鍋爐及其他中小用戶，將質量較差的煤炭供電站鍋爐集中處理的煤炭供應體系。

——建立和形成企業作為潔凈煤技術發展主體的機制，發展現代煤炭加工及轉化基地，建設大型潔凈煤技術項目。

——加強關于潔凈煤技術的宣傳，提高公眾環境意識和對環境的監督能力。