我国劣质煤清洁利用战略成果研究

第一节　国内外劣质煤清洁利用技术研究进展

劣质煤清洁高效利用技术作为清洁煤技术的主要部分，近年来国内外学者均对其进行了一定的研究。我国对劣质煤清洁利用技术是由我国长期以来煤炭开采利用的特点决定的，我国清洁煤技术领域的发展，与国外清洁煤技术领域的发展重点有所不同，并且选煤技术、型煤、水煤浆、循环流化床、增压流化床、整体煤气化联合循环、煤炭气化、煤炭液化、燃料电池、烟气净化技术、煤气层的开发利用、碳封存技术等主要的清洁煤技术的发展与应用与国外有差异。

Andy Haines（2006）认为我国目前比较成熟的劣质煤清洁利用技术主要包括水煤浆、煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等。成玉琪、俞珠峰（2000）从煤炭脱硫技术、煤炭洁净燃烧与发电技术、煤炭液化技术、煤层气开发利用等方面就洁净能源新技术若干重点领域发展进行了述评，认为应组织科技队伍，吸收国外运行管理经验，实现先进工艺设备国产化，推行示范项目工作，加速工业化应用转化。杜铭华、何建平（2002）认为电站锅炉烟气脱硫技术（FGD）是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。目前国内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势为脱硫效率高、装机容量大、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。中国科学院能源战略研究组（2006）和林欣欣（2001）认为清洁煤应该居清洁能源各主要能源种类在我国发展的优先次序的首位。洁净煤是洁净能源中的重点，而水煤浆则是洁净煤的重点。Li Yue研究发现，先进的超临界（SC）/超超临界（USC）技术在中国取得了显著的进展，这项清洁煤发电技术可能仍然是中国最重要的发电技术，极大地促进了节能减排，到2040年，在其他发展中国家将有重要的应用前景。高景丽（2003）则强调洁净煤及与之相适应的洁净煤技术产业是推广使用清洁能源的核心问题。北京市科学技术委员会的一项研究报告指出：现有的燃烧发电厂应该使用先进的烟气脱硫、除尘和脱硝技术；燃烧工业锅炉应该使用低硫低灰煤或带湿法脱硫和高效除尘的型煤技术，或者炉内脱硫和高效除尘的循环硫化床技术。科技部郑方能（2006）认为以煤的液化与气化为核心的煤炭转化为液态与气态燃料的洁净煤转化技术和以先进的燃煤发电技术为核心的洁净煤发电技术在我国有广泛的市场需求，必将对国民经济的可持续发展产生巨大的推动作用。中国科学院山西煤炭化学研究所王建国（2009）一直致力于探索适合我国国情的自主洁净煤技术及其产业化道路，在煤的热化学转化、煤基液体燃料与化学品合成、煤炭利用中的污染物控制等关键科学和工程技术方面取得了突破。赵家博、刘小军（2011）认为目前我国整体煤气化联合循环（IGCC）和增压流化床燃烧（PFBCCC）发电技术还处于示范性阶段，其技术复杂，整体性技术难点多，比投资费用高。但随着技术的进步，以及从效益、费用和环保的综合评价来看，IGCC和PFBCCC发电技术可望成为21世纪燃煤发电的主导技术。Tarrant J Falcke（2011）等人的研究也表明，整体煤气化联合循环发电（IGCC）是一种新兴的清洁煤技术，在循环效率、废物利用、碳减排、节水率方面优势明显，成为清洁煤发电技术主流。

近几年，美国、日本、德国及澳大利亚等国对煤炭的深度降灰脱硫开展了大量研究工作，如微细磁铁矿重介旋流器、静电选、高梯度磁选、浮选柱、油团选、选择性絮凝等。发达国家洗煤厂的处理能力大，洗选效率高于95%。英美等国家开发了提高回收率和精煤质量的极细粒煤分选的物理和化学新工艺，处理小于20μm粉煤，可脱除70%～90%的黄铁矿硫和90%的灰分，这种工艺投入商业运用后可代替电站脱硫装置，降低电站的投资和运行费用。目前发达国家原煤洗选率为100%，选煤技术已广泛应用。此外，跳汰、重介、浮选等传统的选煤方法经过研究改进，向着大型、高效、自动化发展。目前国际上研究发现，煤炭地下气化（UCG）是一个有前途的清洁煤技术。

各国为了推动清洁能源技术的运用和发展，也根据各自煤炭企业的特点制定了相应的发展计划，主要应用于煤炭的高效清洁的开采、加工、转化、污染控制等生产加工活动。(www.xing528.com)

美国政府于1986年3月推出的洁净煤计划，总投入为70亿美元，开展了4项相关技术的研究：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）。2000年美国实施的清洁煤技术示范计划（简称CCT计划）的38个项目中已有26个项目完成了示范运行。同时，美国在税收、金融方面也出台了相应的优惠政策。

欧盟为开展洁净煤技术研究的开发而制定了“兆卡计划”。欧共体国家已经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。此外，英国的烟气脱硫技术、超精细煤脱水技术均属于世界领先，德国于2007年推出“俘获CO₂新办法——CO₂涤净剂BASF溶剂”。

日本近年来开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展清洁煤技术成为热点。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。从2000年开始，其目标在于CO₂排放量削减20%，因此要研究开发的煤炭利用技术有：应用煤炭燃烧技术和煤炭气化技术的复合循环发电技术，普及熔融还原炼铁技术，开发高转换率焦炭制造技术以及减少氧化硫、氧化氮和灰尘排放量的技术。