（工商管理专业论文）中国洁净煤技术发展战略研究.pdf

摘要 中国煤炭资源储量占化石能源资源总储量量的9 6 以上，煤炭连续2 0 年在一 次能源生产和消费总量中的比重达到7 0 ，是我国的支柱性能源。但同时，我国 能源浪费和环境污染严重，万元g d p 能耗是世界平均水平的3 4 倍，是日本的9 7 倍，洁净煤技术是适应我国现状的节能减排主要支撑技术。 本文以洁净煤技术为核心概念，介绍了国外对煤炭清洁利用的做法和国内洁 净煤技术的现状与差距，重点分析了近几年来在我国迅猛发展的新型煤化工产 业，以此为依托提出发展我国洁净煤技术产业的战略建议和战略措施，并创新性 地提出了建立以中国为主导的防止气候变暖的技术转移体系，使之成为发展中国 家温室气体排放大幅降低的解决方案和国际温室气体减排合作的新模式。 关键词：洁净煤技术，节能减排，煤化工，战略 3 a b s t r a c t c o a li st h em a i ne n e r g yr e s o u r c ei nc h i n a ，i t sr e s e r v e si sa b o v e9 6p e r c e n ti na l l t h ef o s s i le n e r g yr e s e r v e si nc h i n a , a n di t sp r o d u c t i o na n d c o n s u m p t i o ne x c e e d7 0 p e r c e n to v e r2 0y e a r s a tt h es a m et i m e ，e n e r g yw a s t ea n de n v i r o n m e n tp o l l u t i o ni s q u i t ec o m m o ni nt h i sr a p i de x p a n s i o nc o u n t r y c h i n a se n e r g yc o n s u m p t i o np e ru n i t g d pi sa b o u t3 4t i m e sc o m p a r et ot h ew o r l da v e r a g el e v e r , a n d10t i m e sc o m p a r et o j a p a n e s el e v e r a sar e s u l t ，c l e a nc o a lt e c h n o l o g i e s ( c c t ) i st h em a i nt e c h n o l o g y r e s o u r c et os a v ee n e r g ya n dr e d u c ep o l l u t a n t sd i s c h a r g ei nc h i n a s u r r o u n d i n gt h ek e yc o n c e p to fc c t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h et e c h n o l o g yg a p s a n dg o v e r n m e n tp e r f o r m a n c e so fc h i n aa n dt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s ，a n dc o m m e n t s t h en e wc o a lc h e m i s t r yi n d u s t r y b ys w o ta n a l y s i s o nt h ef o u n d a t i o no f e x i s t i n gr e s e a r c h , t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h es t r a t e g y 。 a d v i c e so f t h ec c t i n d u s t r yi nc h i n a ，a n di n t r o d u c e st h ei d e a lo f n e wm o d e lo f t e c h n o l o g yt r a n s f e rs y s t e m ，w h i c hs h o u l db ei n i t i a t e db yd e v e l o p i n gc o u n t r yb u t b e n e f i tt h ew o r l d k e y w o r d s ：c c t , s a v ee n e r g ya n dr e d u c ep o l l u t a n t sd i s c h a r g e ，c o a lc h e m i s t r y i n d u s t r y ，s t r a t e g y 4 引言 沽净煤技术既涉及到我国能源安仝问题，又是我国节能减 1 i 。的主要技术途 径。煤炭是高含碳的能源资源，煤炭消费中排放大量的c 0 ：、s 0 ：、n 0 。和烟尘等 大气污染物。据统计，2 0 0 6 年我国s 0 。的排放量超过了2 5 0 0 万t ，是世界上s o 。 第一大排放国，与此同时n 0 ，的排放量也超过了1 0 0 0 万t 。目前我国酸雨面积已 经超过国土面积的3 0 ，大量c o ：的排放加速了全球温室效应，煤炭利用过程中 高排放威胁着人类的生存环境，洁净利用煤炭已成为人们关注的问题。 本文对洁净煤技术四大技术领域的现状进行了简述，对发达国家在煤炭清 洁利用的主要做法进行了介绍，从不同技术领域需求的角度探求共同的政策诉 求，提出了我国洁净煤技术战略建议，并提出大力发展能源合同管理作为我国推 广节能环保产品的市场模式，以及针对日益严峻的国际碳减排压力提出了勿盲目 加入碳交易机制，开辟新的国际技术转移体系，构建发展中国家和发达国家共赢 的二氧化碳管理体系。 本文在发达国家煤炭清洁利用的主要做法方面，参考了国际能源署的相关 报告；在洁净煤技术各技术领域的现状与差距方面，参考的主要为内部文献；在 国际碳交易规则方面，主要参考了北京师范大学承担“十一五 国家支撑项目发 表的相关论文，参考文献的援引是较为广泛和权威的。 笔者长期从事洁净煤技术的科研和学术管理，对量大面广的各分支专业的 发展状况较为掌握，因此着手这篇论文具备一定的专业基础。通过洁净煤技术领 域多年的工作，笔者对先进技术的推广模式也有所体会，国际上较为通行的能源 合同管理正是解决我国节能减排改造成本较高等一系列问题的良方，我国应加强 合同能源管理这种先进的技术服务方式的政策扶植力度，尽快实现低能耗经济发 展。对摆脱现行国际碳交易规则、构建新的国际技术转移体系等措施建议方面主 要来源于设想，尽管国际上有派势力极端维护知识产权，寻找到适宜的方式共 享人类科技智慧、共同维护地球环境依然是大家应该努力的方向。 本文由于涉及行业较多，在文章结构中尽量保持逻辑关系，始终围绕洁净 煤技术发展战略为研究目的。文章前三章阐述了洁净煤技术的必要性、发达国家 煤炭清洁利用的做法和具体技术的现状与差距，第四章以我国洁净煤技术的重点 发展方向“煤炭转化”为标的，对新型煤化工进行了s w o t 分析，最终提出了 我国洁净煤技术发展战略和战略措施建议。 7 第1 章我国发展洁净煤技术的必要性 1 1 煤炭在我国能源中的地位 中国的化石能源结构以煤为主，煤炭资源远景储量5 5 5 5 3 亿吨，保有储量 1 0 0 3 2 亿吨，石油可采资源量2 1 2 亿吨，已探明6 9 亿吨，剩余可采储量2 1 亿吨。 无穷大 。三圈世界 中国 一 _ 约：!3 i芷 l圈 雪 蚜8 1 年 约6 1 年 列 k * f 十_ i 约5 0 年 5 函5 年骱怦l i 2 4 6 8 2 t 注：石油和天然气为剩余技术可采储量。 来源：中国统计年鉴2 0 0 8 | | | i i li i二 二：二 1 2 洁；争煤技术起源 洁净煤技术( c l e a nc o a lt e c h n o l o g y ，c c t ) 是煤炭丌发和利用l i 为减少污 染和提高效率开展的煤炭加工、转化、燃烧及污染控制等新技术。洁净煤技术是 经济效益、社会效益与环保效益的综合体，是各国重点发展和在国际高新技术竞 争的一个主要领域。 2 0 世纪8 0 年代中期，为了解决环境问题，美国率先提出了洁净煤技术( c c t ) ， 并在1 9 8 6 年推出“洁净煤技术示范计划( c c t d p ) ，其主要涉及四个领域： 环境控制技术( s 0 2 、n o x 等污染物控制) 、先进燃煤发电技术、煤炭加工为清 洁能源技术( 洗选、温和气化等) 和工业应用技术( 煤代替焦炭、水煤浆代油燃 烧等技术) 。 上世纪9 0 年代以来，科学家从大量气象数据发现，地球的气温在逐步增加， 经深入研究发现与大气中c 0 2 浓度增加有同步相关关系。由此，现在谈到洁净煤 技术时把减少c 0 2 的排放也归入其中。 t ，、二l 摹器矗 以璇 1 0 蔓 葬鏊1 0 1 0 7 “1 8 8 0 1 w 1 1 口1 9 目 唧1 1 犁1 目1 9 7 口1 1 目 目1 8 7 0 1 目”m 1 m 0 1 9 2 0 1 9 3 0 1 w 1 1 目1 日7 u l m l 目 +年骨_年份 图l - 2二氧化碳排放量历史趋势 图l - 3 地球大气层平均温度历史趋势 1 3 洁净煤技术分类 我国于1 9 9 5 年成立了以原国家计委为组长单位，原国家科委和国家经贸委为 副组长单位，由国务院1 3 个有关部委组成的国家洁净煤技术推广规划领导小组。 1 9 9 7 年由国家计委发布的中国洁净煤技术“九五计划和2 0 1 0 年发展纲要成 为我国洁净煤技术发展的指导性文件2 。文件指出洁净煤技术主要包括煤炭洗选、 加工、转化、先进燃烧、烟气净化等十四项技术。随着近年来洁净煤技术的发展， 又有一部分新的技术被增加到洁净煤技术中来，现阶段中国洁净煤技术含4 个领 域、1 9 项技术( 见表卜1 ) 。 表1 - 2 中国洁净煤技术领域 技术领域所属过程技术名称 煤炭加工 煤炭利用前 选煤 型煤 2 俞珠峰：洁净煤技术发展及应用，化学工业出版社，2 0 0 4 年5 月第l 版 9 配煤 水煤浆 循环流化床 增压流化床联合循环发 i l 煤气化联合循环发电 煤炭高效燃烧及先进发电煤炭燃烧中 低n o x 燃烧 常规超临界与超超临界发电技术 中小型工业锅炉改造 煤炭气化 煤炭液化 煤炭转化煤炭转化利用中 多联产 燃料电池 烟气净化( 脱除s 0 2 、n o x ) 煤炭燃烧后烟气净化( 控制烟尘和颗粒物) 污染控制与资源化再利用 电厂粉煤灰综合利用 煤层气 煤炭开采中 矿区生态环境技术 注：俞珠峰：洁净煤技术发展及应用，化学工业出版社，2 0 0 4 年5 月第1 版 1 4 洁净煤技术是我国节能减排的主要技术支撑 以煤为主的能源消费结构，使得洁净煤技术成为实施节能减排国策的主战 场。图1 2 是世界主要国家万元g d p 能耗比较，由图看出，我国万元g d p 能耗 是世界平均水平的3 4 倍，是日本的9 7 倍，因此我国节能减排的潜力巨大，节 能减排的使命任重道远。 图1 - 42 0 0 7 年中国与世界单位g d p 能耗的比较( 吨标准煤万元) 注：数据来源：b p 2 0 0 8 ，世界银行，世界货币基金组织 l o 中国煤炭资源储量占化石能源资源总储量量的9 6 以上3 ，煤炭连续2 0 年 在一次能源生产和消费总量中的比重超过7 0 ，但长期以来煤炭利用效率低、环 境污染严重，主要是缺乏煤炭利用的高效、低排放技术和设备。占煤炭消费三分 之一的工业锅炉高耗能、高污染的现状普遍存在，高效洁净燃烧技术亟需开发推 广。s 0 2 对大气造成严重破坏，采用干法脱硫更加适应我国普遍的水资源匮乏现 状。我国石油资源短缺，煤代油燃烧及新型煤化工促使水煤浆产业前景广阔。以 我国丰富的煤炭资源为原料加工制备活性焦、压块活性炭和碳分子筛等高性能碳 材料用于烟气净化、气体分离是技术创新的必然要求。煤炭助燃剂、固硫剂等评 价方法尚不完善，亟需开发评价装置、制定相应的标准。同时，我国煤矿区低浓 度瓦斯释放量大且尚未加以有效利用，造成了较为严重的温室气体效应，其除氧 浓缩资源化利用相关技术与装备的研发及其工业化示范迫在眉睫。 3 数据来源：中国统计年鉴2 0 0 9 第2 章发达国家煤炭清洁利用的主要做法 洁净煤技术涵盖煤炭从生产到最终使用的整个环节，洁净煤技术自身发展的 同时，也不可缺少政策扶植等非技术因素的配套，以下对发达国家在实现煤炭清 洁利用的主要做法进行介绍和对比分析。 2 1 美国的主要做法 美国自1 9 世纪初至1 9 6 0 年，煤炭产量一直在4 亿吨年上下。自1 9 6 0 年煤 炭产量进入上升通道，由于七十年代石油危机，煤炭产量直线增长至目前的l o 亿吨年，国内供需基本平衡。 美国虽然没有加入京都协定书，但一直以来美国十分重视节能减排，并 制定了一系列法案。美国于1 9 6 9 年颁布了国家环境政策法，并由美国环境保 护局总负责，各州相关机构一同实施。1 9 7 0 年颁布的清洁空气法制定了s 0 2 的排放限度，并对粉尘排放进行了限制，该法的颁布大大增加了美国中西部低硫 煤的产量，之后尽管发电用煤炭消费量增加超过一倍，但污染物排放量得到了降 低。2 0 0 5 年通过了能源政策法，2 0 0 7 年7 月美国参议院提出了骶碳经济法 案4 。 1 9 8 0 颁布的原油暴利税收法案中对非传统能源生产税收抵免，煤层气 产量有了大幅提高。至2 0 0 6 年，美国的煤层气产量已达到5 0 0 亿立方米年。煤 层气作为燃料的广泛利用，使得温室气体排放量大幅降低。 1 9 8 6 年，美国实施了洁净煤技术示范计划( c l e a nc o a lt e c h n o l o g y d e m o n s t r a t i o np r o g r a m ，c c t d p ) ，由美国能源部和企业共同出资7 2 亿美元，对 6 0 个洁净煤技术进行示范，其中清洁发电项目投资在5 0 亿左右5 。 小布什在总统任期，提出了洁净煤发电计划，依然由企业和能源部共同投资 ( 政府投资比例约为一半) ，并于2 0 0 3 年开始实施8 个项目。其中三个项目用于 蓝天计划，主要是针对电厂烟气脱硫、脱硝和脱汞技术的技术应用，蓝天计划的 最终目标是至2 0 18 年将硫、氮、汞污染物的排放减少7 0 ；三个项目用于环境改 变计划，通过对两个电厂和一个水泥厂进行余热利用的等技术的应用，达到减少 温室气体排放的目的；两个项目用于减少煤矸石的空气污染，通过研究煤矸石气 化工艺，同时开展发电、制蒸汽和合成柴油6 。 2 2 欧盟的主要做法7 4 任力：低碳经济与中国经济可持续发展，社会科学家，2 0 0 9 年第2 期 5 徐振刚：美国洁净煤技术示范计划实施现状，中国煤炭，1 9 9 8 年第9 期 6 何国家等：美国对煤炭洁净利用的研究，中国煤炭，2 0 0 4 年第6 期 7 j o n a t h a ns i n t o n ：c l e a nc o a li nc h i n a ，o e c d i e a ，2 0 0 9 1 2 英国的煤炭产量峰值在1 9 1 3 年，年产量达到2 9 2 亿吨，主要用于铁路和海 上运输。自1 9 6 0 年后煤炭产量急剧下降，至1 9 8 0 年结束了百年的煤炭亿吨产量 的历史。目前煤炭产量在2 0 0 0 万吨年上下，消费量在6 0 0 0 万吨年上下。两德 在统一前，煤炭总产量达到其峰值的4 3 亿吨年，此后由于东德工业化经济的崩 溃，煤炭产量一直维持在1 8 亿吨年至今。法国煤炭从1 9 6 0 年开始减产，1 9 7 4 年第一次石油价格动荡之后，法国能源政策转向核能发电，最终于2 0 0 4 年彻底 关闭煤矿。法国关闭煤矿很大程度上是因为缺乏熟练工，无法保证煤矿安全生产。 欧盟地区减少工业污染、改善空气、水和土地质量的主要立法为欧盟综 合污染预防和控制指令，要求在项目颁发许可证时，污染控制监察员必须判断 设备供应商是否采用了最先进的实用技术。为此在西班牙成立欧洲综合污染预防 和控制机构，并于2 0 0 6 年发布了最佳使用技术参考文件对市场进行指导， 内容涵盖发电和热力生产的大型燃烧设备，涉及包括钢铁行业在内的工业部门， 详细提供了污染控制设备的技术特点、成本和性能，并对上游燃料制备和下游的 灰渣处理等技术进行推介。 2 0 0 1 年，欧盟修订了大型燃烧设备规程，设立了更加严格的s o s 、n o x 和粉尘的排放标准，企业可以选择新排放标准，或者在强制关闭前降低产能以达 到相应的减排标准。另外，生产超过2 万千瓦的设备须遵守1 9 9 6 年欧盟颁布的 整合污染及防治规程，必须加入到欧盟的c 0 5 排放交易体系中。 2 3 其他国家的做法 日本在历史上也曾有煤炭生产的辉煌时期，在上世纪六十年代初，达到了 6 0 0 0 万吨年的产量峰值。日本的煤炭主要用于水泥、炼钢、发电等工业用途， 其煤炭供需平衡也从上世纪6 0 年代打破，国内经济更多地依赖石油，两次石油 危机促使日本于上世纪7 0 年代着力开发煤炭转化利用新技术，尽管目前煤炭生 产量降至零，而需求量上升至目前的近2 亿吨年，成为仅次于石油的能源，同 时各类洁净煤技术也得到了充分开发和普遍使用。 1 9 9 2 年，日本确立洁净煤技术为其煤炭利用研究的重点，并于1 9 9 5 年在日 本新能源产业技术综合开发机构( n e d o ) 中设立了“洁净煤技术中心”，专门 从事洁净煤技术开发工作。技术途径上，日本加强了煤炭利用中燃煤发电的比重， 在提高利用效率的同时保持了较低的污染物排放率，开发了流化床燃烧、煤炭气 化联合循环发电和燃料电池等新工艺技术，以及燃烧过程前、过程中和过程后的 污染物控制技术。在综合措施下，日本的发电效率从1 9 9 7 年的3 8 迅速提高到 2 0 0 2 年的4 1 ，至1 9 9 7 2 0 0 5 年c 0 2 的排放率降低了l o 个百分点，节能减排效 果显著。在政策方面，日本于上世纪7 0 年代末开始实施了“阳光计划 ，积极实 施以煤炭直接液化等技术为主导的新型能源战略，并作为其重要的能源技术储 备。1 9 9 3 年，政府提出了“新阳光计划”，主要涉及能源与环境的研究，仅2 0 0 0 年“新阳光计划”对洁净煤技术的投资为3 5 9 1 亿日元，研究的罩点是煤炭液 化和煤炭气化等s 。 澳大利亚环境保护行动法于1 9 9 9 年正式生效，经过2 0 0 6 年的修订， 目前主要内容包括开采提交复垦保证金和“污染者付款”原则等。除了法律法规， 税收等财政政策成为辅助管理工具，“污染者付款”原则在处理中充分考虑了违 法者的支付能力、违法程度、环境破坏程度、社会影响等多方面因素，且罚款远 高于从一开始就进行污染物处理的成本。根据不同的污染源，指定的相关法律法 规对国际、国内和当地进行了区别对待，如针对电厂的环境影响是跨国界的，签 订了联合国欧洲经济委员会空气污染长距离传输公约；针对煤矿开采造成的 粉尘排放和对水资源的污染主要在当地，对此类项目进行严格的许可审批。 2 4 发达国家面临较大的减排压力 京都议定书是1 9 9 7 年1 2 月由联合国气候变化框架公约参加国在日本京 都的三次会议制定的，其目标是将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水 平，防止剧烈的气候改变对人类造成伤害。议定书共规定了6 种温室气体，分别是 二氧化碳、甲烷、六氟化硫、氧化亚氮、氢氟碳化物和全氟化碳。京都议定书规 定，各工业化国家n 2 0 0 8 年至2 0 1 2 年之间的全部温室气体年排放量与1 9 9 0 年相比 至少消减5 ，也就是说发达国家须在2 0 1 2 年前减排二氧化碳达5 0 亿t ，其中一半 由自身完成，另一半则需要通过清洁发展机制( c d m ) 、联合履行和排放贸易 完成。其中，c d m 和联合履行约占1 0 亿1 5 亿t 。到目前为止，已签约的减排量 还未n 3 亿t ，因此至u 2 0 1 2 年，京都议定书规定的目标很难达到。 2 0 0 9 年底举行的哥本哈根气候变化会议，各方矛盾纵横交错，形势复杂多 变，谈判过程跌宕起伏，斗争交锋也异常激烈。本次会议坚持了公约和议定书 的基本框架，确认了巴厘路线图的“双轨 谈判进展，坚持了发达国家与发展 中国家“共同但有区别的责任 的原则，但各方妥协形成的哥本哈根协议并不 尽如人意。在减排目标上没有明确发达国家的中期减排义务，并试图将发展中 国家的义务与发达国家的承诺并列。在资金上，发达国家尽管承诺2 0 1 0 2 0 1 2 年3 0 0 亿美元的快速启动资金并到2 0 2 0 年每年筹集1 0 0 0 亿美元资金，却没有 明确资金来源和分担计划。 2 0 0 9 年哥本哈根会议上，欧洲议会( e u r o p e a np a r l i a m e n t ) 代表团敦促欧盟 国家领导人，坚持到2 0 2 0 年在1 9 9 0 年基础上减排3 0 的目标。欧盟已经承诺 在2 0 1 0 年至2 0 1 2 年间拿出7 2 亿欧元的援助资金，并表示可以承诺2 0 2 0 年在 1 9 9 0 年基础上减排3 0 ，但前提是各方均采取相应的行动，特别是中美两国。 8 赵爱国：日本煤炭清洁利用及对我国的启示，中国煤炭，2 0 0 7 年第l o 期。 1 4 目前，欧盟正式承诺的减排目标仍然是2 0 。 2 5 比较与启示 从老牌资本主义国家煤炭利用路线来看，都经历着从煤炭的工业、民用直 接使用向发电利用的方向发展。煤炭用于发电，拥有更高的热效率和污染控制措 施，尽管在电力输送环节有不小的能源损失，但整体来看还是老牌资本主义国家 的发展路线。对日本、韩国等完全依靠煤炭进口的国家，更加注重煤炭的使用效 率，煤炭利用技术创新也更加得到重视。 图2 1各国能源消费强度曲线( t o e 1 0 0 0 sg d p 产值) 中国在煤炭消费规划中，将从2 0 0 5 年消费1 5 6 3 亿吨增长到2 0 3 0 年的3 4 2 7 亿吨，但仅仅从2 0 1 0 年的数据来看，已经达到了3 2 亿吨。这种现象反映出国内 经济快速发展当中对能源的巨大需求，房地产的繁荣提高了采暖季供暖用煤和夏 季空调用电量，工业用电量也不断攀升，迫切要求我国大力发展洁净煤技术。 哥本哈根会议对中国也产生了巨大的压力，尽管中国做出了高标准的减排 承诺，但同时也拒绝了许多国家提出的核查要求，也失去了提早主导世界事务的 机会。 在法律法规建设方面，我国在职业健康、煤矿管理和环境保护方面建立了 不少相关立法，法律的原则性强，但可操作性差，尚未形成严肃的执法队伍，对 执法成效的考核不到位，且法律法规中的冲突较多，部分条文含糊、法律解释需 加以完善。同时由于地方政府的利益驱使，小煤窑、煤化工厂的环境监管不严格、 众多的工业锅炉监察不严，且大量上马的新型煤化工项目技术尚未完全成熟，造 成了有法不依、违法不究的状况普遍存在。 第3 章中国洁净煤技术现状与差距 3 1 我国煤炭清洁利用产业政策 2 0 0 5 年6 月，国务院常务会议原则通过的国务院关于促进煤炭工业健康 发展的若干意见明确指出，“煤炭是我国重要的基础能源和原料，在国民经济 中具有重要的战略地位。在我国一次能源结构中，煤炭将长期是我国的主要能 源。 以国务院名义颁布全面促进煤炭工业发展的文件，这在新中国煤炭工业史 上还是第一次，具有划时代的意义，体现了党中央、国务院对煤炭工业的高度重 视和对煤矿职工的深切关怀，预示着煤炭工业辉煌的前景和美好的未来。 中国政府对煤炭清洁利用越来越重视，以下是近年来政府发布的部分政策性 文件和采取的措施： 2 0 0 6 年7 月2 5 日，国家发改委会同科技部、财政部、建设部、质检总局、 环保总局、国管局和中直管理局等八部委联合下发了关于印发“十一五”十大 重点节能工程实施意见的通知。十大节能工程第一项“燃煤工业锅炉( 窑炉) 改造工程”，意见中指出：我国燃煤工业锅炉效率低，污染重，节能潜力巨大。 锅炉设计效率为7 2 - - 8 0 ，平均运行效率约6 0 - - 6 5 ，平均运行效率比国外 先进水平低1 5 2 0 个百分点；每年排放烟尘约2 0 0 万t ，二氧化硫约6 0 0 万，是 仅次于火电厂的第二大煤烟型污染源。采用新型高效锅炉房系统更新、替代低效 锅炉，提高锅炉热效率，降低污染物排放是是实施本项工程的主要途径。 2 0 0 7 年6 月3 日，国务院发布了中国应对气候变化国家方案。2 0 0 9 年 1 1 月2 6 日中国正式对外宣布控制温室气体排放的行动目标，决定到2 0 2 0 年单 位国内生产总值二氧化碳排放比2 0 0 5 年下降4 0 一5 。 2 0 0 7 年，财政部出台关于煤层气( 煤矿瓦斯) 开发利用补贴的实施意见， 对企业开采的煤层气出售或自用作为民用燃气、化工原料等，中央财政给予0 2 元立方米的煤层气( 折纯标准进行补贴) 。同时国家发改委发布了关于煤层气 价格管理的通知，指出未进入城市公共配气管网的民用煤层气销售价格协商确 定，进入城市公共配气管网的并纳入政府管理范围的民用煤层气销售价格，与天 然气、煤气、液化气等可替代燃料保持等热值合理比较关系的原则确定。 3 2 我国洁净煤技术现状与差距 3 2 1 煤炭加工领域现状与差距 3 2 1 1 煤炭洗选技术 煤炭行业目前仍主要以销售原煤和煤炭粗加工产品为主，产品附加值和科 技含量低。2 0 0 6 年全国原煤入选率仅4 0 左右，近6 0 的原煤未经加工而直接 使用，商品煤灰分高，资源浪费和环境污染严重，燃煤效率仅为5 0 - - 一6 0 ，s 0 2 1 6 和c 0 2 排放量的8 5 、烟尘的7 0 、氮氧化物的6 0 来自燃煤，大气污染造成 的经济损失占g d p 的3 7 。世界主要产煤国家的原煤入选率平均在8 0 以 上，冶会用精煤灰分平均为5 - - - 8 ，而我国为9 8 6 ；美国电厂用煤平均灰分 为9 3 ，而我国为2 5 2 8 。因此，优化煤炭产品结构，大力发展和推广洁 净煤技术是煤炭工业健康发展的必然选择，是实现节能和污染物减排的重要技术 途径。 跳汰选煤是动力煤选煤厂最有竞争力的分选工艺，我国动力煤选煤厂使用的 大型跳汰机大都是引进或仿制的国外产品，但国外一般都采用原煤分级入选。浮 选是选煤厂分选煤泥最有效的方法，其装备处理能力的大小和分选效果的高低直 接决定选煤厂的资源回收率、环境保护、节能和经济效益。我国入选原煤中，煤 泥约占2 0 - - 一3 0 ，选煤厂入选1 亿t 原煤，需浮选处理煤泥量即达2 0 3 0 m t 。 3 2 1 2 水煤浆技术 目前我国水煤浆制备与燃烧技术已趋于成熟并进入产业化应用阶段，截止到 2 0 0 7 年底，我国已形成总制浆生产能力2 5 0 0 万吨年( 不包括气化用浆) ，制浆 厂3 0 多座 3 万吨年以上) ，水煤浆厂数量和总生产能力均居世界第一位。中国 的水煤浆制备与燃烧技术已处于世界领先地位，水煤浆制备技术煤种适应性好、 制浆浓度高、能耗低、流变性及雾化性能好，可有效保证水煤浆的高效、清洁燃 烧。水煤浆作为炉窑燃料，已实现在2 6 7 0 t h 各类工业及电站锅炉和各类窑炉 上的应用；作为气化原料，已实现大型化、商业化应用，既可以用于做煤气，也 可以用于生产各种化工产品，最大的水煤浆气化炉已达到投煤量2 0 0 0 t 天。 3 2 1 3 型煤技术 型煤工业的发展已有百余年历史，世界各主要产煤国家为充分利用本国煤炭 资源，提高能源利用效率，减轻环境污染均对型煤的技术开发给予高度重视。目 前工业上在气化型煤、低阶煤提质成型两个主要方向具有很大的市场容量需求。 常压固定床造气型煤在计划经济时期得到过国家的大量支持，特别是在研发 试用阶段，这方面，在国家的支持下煤炭科学研究总院做了大量的研发和推广工 作，但过去在气化炉中型煤易粉化的关键问题一直没有得到解决。经过多年的发 展提高，国内年产量已超过1 0 0 0 万吨。鲁奇炉是加压固定床气化炉，对型煤要 求更严格，技术含量更高，随着煤化工产业的发展，鲁奇炉的应用是主要的一项 选择，选用鲁奇炉气化具有诸多优势，鲁奇炉用工业型煤会得到一个很大的发展， 目前还没有形成产业化规模。 我国拥有大量的低阶煤资源，但低阶煤干燥后的自燃问题一直是困扰加工利 用的难题，通过型煤技术可使自燃问题得到了合理解决，并且可以为后续产业进 行预加工，是低阶煤资源的良好利用技术。 3 2 2 煤炭高效燃烧及先进发电领域现状与差距 3 2 2 1 工业锅炉窑炉技术 燃煤工业锅炉在我国最大而广，是除电站以外的主要用煤装备，总数约5 0 余万台，总容量达1 8 0 万蒸吨j 、时，年消耗煤炭超过4 亿吨，锅炉平均效率约 6 0 - 6 5 ，s 0 2 排放7 0 0 万吨年，c 0 2 排放9 亿吨年，粉尘排放8 0 0 万吨年， 普遍缺乏效率高、投资与运行费用较低的烟气除尘与脱硫技术，控制小型燃煤设 备污染一直是各城市的老大难问题。 煤炭科学研究总院是国内唯一的研究工业煤粉锅炉的科研机构，目前核心技 术已达到国际先进水平，但整体工艺水平较低，需要在整体美观度、煤种的适应 性等多方面继续加强改进。采用煤粉燃烧这种先进的煤燃烧形式，配合先进的除 尘脱硫技术，大大减少燃煤污染，同时又提高燃煤效率，是国内亟需升级换代的 先进技术。 3 2 2 2 电站锅炉技术 我国电厂锅炉已进入大容量、高参数、多样化、高度自动化的发展新时期。 近年来发展迅速，到目前为止已投运的3 0 0 1 0 0 0m w 机组已有近3 0 0 台。我国 的大型锅炉除了近年来循环流化床锅炉有一定发展，主要还是用于发电的超临界 锅炉和亚临界锅炉。 水的临界压力是2 2 1 1 5 m p , i 临界温度是3 7 4 1 5 ，锅炉大于这个压力就是超 临界锅炉，炉内蒸汽温度不低于5 9 3 或蒸汽压力不低于3 1m p a 被称作超超临 界。超超临界锅炉由于蒸汽压力和蒸汽温度提高，机组热效率达到4 3 4 8 或 以上，供电煤耗为2 6 0 - - 2 9 0 9 ( k w h ) ，比同容量的常规超临界机组效率提高5 或更高，超超临界锅炉将是适合我国洁净煤燃烧和提高能源利用率的主要方 问。 全国多数超临界和超超临界锅炉和发电机组为引进技术国产化产品，这些产 品主要体现出以下主要特征，即蒸汽压力为2 5 2 8 m p a ，蒸汽温度为5 4 0 - - , 6 0 4 ， 机组发电功率为6 0 0 m w 、9 0 0 m w 、1 0 0 0 m w 级，机组热效率为4 0 0 旷4 4 ， 发电煤耗为3 0 0 - 2 7 5 9 ( k w h ) ，单位时间的水资源节约6 , - , 1 0 ，污染物的排放 量大幅度降低。 据统计，我国亚临界机组循环热效率为3 7 ，发电煤耗为3 3 0 - , 3 4 0g ( k w h ， 与世界先进水平的超临界机组发电技术相比，热效率相差1 0 1 8 ，多消耗燃 料量2 5 0 旷3 0 以上。即便采用最新的煤炭燃烧技术，污染物的总排放量相应增 加2 5 3 0 以上，多消耗水资源也在6 1 0 以上。 3 2 3 煤炭转化领域现状与差距 3 2 3 1 煤炭液化技术 德国在二战时期，就利用煤直接液化技术生产液体燃料用于战争需要。上世 纪七十年代的石油危机后，许多国家又重新在煤制油产业加强科学研究和技术开 发，相继开发出了n e d o l 工艺等先进的煤炭加氢液化工艺。f 耳到八十年代中期， 国际油价大幅下降，煤制油技术研究及产业放大在国外逐渐销声匿迹。我国煤炭 科学研究总院在八十年代初先后从德国、美国和日本引进了当时最先进的煤炭直 接液化实验装置，经历了二十年的不断改造与创新，相关催化剂和核工艺技术领 域已经处于国际领先水平。进入2 l 世纪，国内由神华集团着手率先进行了工业 化示范，并依托煤炭科学研究总院开发了一系列工艺、催化剂和装备，在新建的 中试装置验证工艺后，神华集团于2 0 0 8 年建成目前世界上唯一一家煤炭直接液 化示范工程，使用的由我国自主开发的8 6 3 高效催化剂，使得产品油收率提高了 5 ，同时降低了催化剂成本和对工业装置的磨损。经过装置的不断改造，现已 能够实现长周期稳定运转，生产的油品受到市场追捧，可勾兑石油系产物提高汽 柴油质量。2 0 1 0 年实现运行时间4 0 0 0 小时，生产油品4 0 万吨。 国际上目前只有南非s a s o l 公司掌握了煤间接液化技术，并拥有5 0 余年的 运行经验。中科院山西煤化所于2 0 0 2 年6 月建成投产了设计规模为年产千吨级 合成油( 铁基浆态床) 的煤炭间接液化中试厂。目前采用该所技术建设的三套 1 6 万吨年的工业示范装置已成功投入生产，并基本实现了长周期稳定运行。兖 矿集团于2 0 0 1 年启动间接液化项目，2 0 0 3 年7 月在山东鲁南化工厂建成万吨中 试装置，并2 0 0 4 年3 月一次投料试车成功。百万吨级煤间接液化制油工业示范 项目目前正在按计划有序推进。 3 2 3 2 煤炭气化技术 煤气化技术已有1 5 0 多年的历史，近十多年来的大容量i g c c 电站示范与商 业化运行证明，气流床与固定床、流化床相比，具有较大的煤种与粒度适应性和 更优良的技术性能，是煤基大容量、高效洁净、运行可靠的燃气与合成气制备装 置的首选技术。目前我国常压流化床气化炉只有十几台，进口技术g e t e x a c o 水煤浆加压气化炉和壳牌( s h e l l ) 干煤粉加压气化炉各有几十台，运转的常压固 定床气化炉有四千多台。常压固定床气化技术的优点是操作简单，投资小；但技 术落后、能力和效率低、污染重、急需技术改造。从国外煤气化技术发展趋势看， 大型化、加压、适应多种粉煤、低污染、易净化是煤炭气化的发展方向。 由华东理工大学和兖矿集团联合开发的对置式多喷嘴水煤浆气化技术，经过 多年的实验室研究和中试试验，技术指标达到国际领先水平，成为我国第一个出 国到美国的成套装各。该技术现已推广到国内1 4 家企业、3 7 台气化炉和国外l 家企业、5 台气化炉。目前已投运最大规模为投煤量18 0 0 吨天，设计最大规模 为投煤量2 5 0 0 吨天。 1 9 此外，西安热工研究院的两端式干煤粉加压气化炉、中国航天科技集团公司 下属北京航天石化技术装备t 程公司的航天炉和清华大学、丰喜肥、i p 集团联合研 发的“非熔渣一熔渣分级气化技术( 清华炉) 等新开发的炉型，也表现m 良好 的应用前景。总之，国内煤气化技术呈现出百花齐放的良好发展态势。 3 2 3 4 煤制醇醚燃料技术 煤炭经气化产生合成气后，根据不用的条件和催化剂，可以生产甲醇、混合 醇和二甲醚等液体燃料。由于存在能源效率利用高，通过煤炭制备甲醇，再由甲 醇制备石油化工的主要要产品“三烯三醇”，是煤炭生产化工产品的合理路线。 我国甲醇技术较为成熟，目前已大规模应用，但以甲醇为原料制各三烯三醇 的工程技术尚待开发和完善，造成了目前甲醇产能过剩的局面，仅2 0 0 8 年新建 的甲醇装置产能就达7 0 0 0 k t a 。甲醇目前的主要用途是在部分替代汽油，根据汽 油的混合比例不同，分为低、中、高比例甲醇汽油，最大可达8 0 。大于8 0 的甲醇燃料发动机最佳启动环境温度在啦1 6 ，需在启动时添加少量汽油等方 式，其c o 和h c 排放量显著减少，n o 。排放量有一定程度的增加。由于甲醇对 金属和橡胶的腐蚀性较大，发动机钢材、储运设备也需要做特殊防腐。 由甲醇缩合脱水可得n - 甲醚，可替代液化石油气和汽、柴油，也可用于气 雾剂和制冷剂。装置的扩大使甲醇生产成本大幅降低，以甲醇制低碳烯烃等下游 产品具备经济优势和能源效率优势。目前，中国甲醇生产企业多达1 8 0 多家， 预计至2 0 1 0 年，我国二甲醚总产能超过1 5 m t a 。但产能在2 0 万吨年以下的装 置比重大，甲醇产能严重过剩。低比例甲醇汽车燃料的国家标准已经出台，甲醇 制各化工主要产片工艺继续亟待突破。 3 2 4 污染控制与资源化再利用领域现状与差距 3 2 4 1 煤矿瓦斯利用技术 全球煤层气资源约为2 7 0 万亿立方米。煤层气利用已成功应用在民用、发电、 工业燃料、汽车燃料、液化天然气燃料及化工等多个领域，成为能源家族新成员。 其中，中高浓度煤层气利用技术已经成熟，低浓度煤层气和矿井乏风中的甲烷利 用技术在国内外处于研究和示范阶段。美国煤层气利用居于世界首位，目前煤层 气利用量占本国气体能源总量的1 0 。美国高度重视煤层气勘探开发技术的研 究，美国能源部( d o e ) 做出了开展煤层气在内的非常规天然气回收研究的决定， 并于1 9 7 8 年开始对全美1 7 个含煤盆地进行了长达8 年的煤层气研究，先后对 1 3 个盆地做了资源量估算。美国政府也直接向地质调查局及天然气研究所等国 家研究机构、专业咨询公司或煤层气项目开发者提供资金，支持他们进行煤层气 基础理论研究、煤层气资源评价和技术创新，并通过煤层气开发试验进行技术推 广，最终提高煤层气勘探的成功率。 2 0 2 0 0 8 年，中国煤层气利用量达1 6 亿立方米，利用率为2 8 。目前国内煤层 气大量放空的主要原因是甲烷浓度低，煤层气浓缩在安伞性、技术、经济等方而 还不够理想，阻碍了煤层气的大规模利用。煤矿安全规程规定甲烷浓度低于 3 0 的煤层气不能直接利用，致使煤矿区抽采的煤层气利用率非常低。一方面， 如果煤矿排放的低浓度煤层气能够有效的浓缩使煤层气得到合理的利用，则能够 减少大量的煤层气排放带来的温室效应。另一方面，煤层气中的甲烷还是优质的 燃料和碳一化工原料，如果排放的大量煤层气得以利用则能够在一定程度上缓解 我国在能源方面的压力。采取浓缩工艺则浓缩后的低浓度煤层气可以达到管道天 然气的品质要求，进而可以进一步加工成压缩天然气或者液化天然气，则可以大 幅度提高矿区煤层气的利用率，在一定程度上可以缓解我国天然气供需不平衡的 矛盾。开发低浓度煤层气浓缩技术与装备能够提高我国低浓度煤层气的利用率， 缓解我国能源和环境方面的压力，因此进行相关技术与装备的研究非常必要和紧 迫。 3 242 煤炭储运技术 现阶段，煤炭在运输、储存过程中大多还都采用敞车运输和开放式堆放，造 成严重污染和巨大的能源浪费，主要体现在：粉尘的扬尘，造成空气污染，尤其 铁路及公路在隧道中，严重时扬尘的浓度能达到令人窒息的程度，严重危害人员 健康：由于煤尘的污染造成铁路、公路及场地设施的腐蚀，严重危害行车的设备 安全，同时也增加了维修作业量；造成环境的破坏，据调查运煤列车及车辆污染 范围大约为铁路及公路沿岸4 0 0 米左右的房屋建筑物、农作物、交通和民用设施； 散落的煤粉及矿粉，数量巨大，造成巨大能源浪费。此外，煤的粉尘含量及煤尘 爆炸性的问题是煤炭生产中的重大安全问题，储煤场煤炭开放式堆放所引起的煤 炭自燃问题也已成为影响煤炭质量和销售市场扩大的一个十分重要和亟待解决 的问题。因此，开发和推广煤炭运输、储存过程抑尘、防自燃产品及喷洒设备具 有很好经济效益和环境效益。 3 243 烟气净化技术 目前国内外烟气净化方法有湿法、干法和半干法，脱硫率能够达到9 0 以上， 脱硝率能够达到7 0 以上，国外对脱汞非常重视，我国也将在“十二五”开展烟 气脱汞技术研发和示范。目前湿法脱硫较为普遍，但须耗费大量水资源，活性焦 烟气脱硫脱硝技术脱硫脱硝效率高，脱除过程基本不消耗水，适合在我国缺水地 区推广应用。同时，作为一种可资源化的烟气净化技术，其解吸再生所产生的高 浓度s 0 2 混合气体体积浓度超过2 0 ，可以用来生产有市场前景的、高附加值 的含硫化工产品，如硫酸、硫磺等，因此，该技术既符合清洁生产、循环经济的 发展理念，又符合国家节能减排的政策要求，具有很好的市场前景和现实意义。 2 l 目前，上海克硫环保科技股份有限公司利用该技术已建成3 套工业装置，另有2 套t q k 装置在建设中，且正在洽谈建设多套工业装置：而国内如神华集团、大唐 电力集团和中电投集团讵在设计建设多套同类大型活性焦干法烟气脱硫装置，显 示了该技术在国内烟气脱硫领域，尤其是水资源缺乏的我国北方地区烟气脱硫领 域的广阔应用前景。 3 2 4 4 煤基炭材料技术 目前，全球活性炭总产量为9 0 万t a ，煤基活性炭产量约6 0 万t a ，其中有 6 0 用于水处理。国内水处理活性炭主要采用原煤破碎炭和柱状破碎炭，而国外 则大部分采用压块破碎活性炭。原煤直接破碎炭在水处理中主要存在堆积重轻、 漂浮率高、在液相中下沉速度慢、强度低等缺点。柱状炭由于使用煤焦油，所以 生产成本高，孔隙结构不合理且不易调整，柱状破碎得率一般只有7 0 , - , 8 0 ，在 一定程度上也增加了生产成本，柱状破碎炭的生产工艺比较复杂，且污染严重。 随着地表水总体水质的不断下降及饮用水新标准的推出，生物活性炭工艺得到了 广泛的应用，并逐步替代了现有的传统活性炭饮用水处理工艺。与柱状炭的圆形 表面不易于细菌的附着和生长相比，压块炭具有均匀的粗糙表面，其发达的中孔 和合适的大孔结构都更易于细菌的附着和生长。因此，压块破碎活性炭将是未来 水处理用活性炭市场，尤其是中国水处理活性炭市场的主流产品。压块活性炭起 源于欧美，是美、英等活性炭生产大国大批量生产的活性炭产品，世界主要活性 炭生产公司c a l g o n 公司、c e c o 公司、s u t u l i f f e 公司均大量生产压块炭。我国从 七十年代就开始研究开发压块炭，但由于煤质、配煤、添加剂等方面的技术问题 没有解决；虽然从国外引进了先进的成型设备，但压块炭至今没有大批量生产。 活性焦归结为活性炭产品的一类，作为一种专门用于烟气脱硫脱硝用的煤基 吸附剂，活性焦其于2 0 世纪6 0 年代开始工业化应用