发展洁净煤技术　推动节能减排

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　　煤炭在能源中的主导地位不变
　　
　　我国是世界上最大的产煤国和消费国。我国煤炭资源丰富。煤种齐全，煤炭保有储量为9915.60亿吨，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，按年产22亿吨原煤推算可供100年以上。至少在今后20年内作为主要能源的煤炭在中国能源中的主导地位不会改变。
　　煤炭与石油一样，都是污染性能源，只是由于石油历来重视原油的炼制和提纯，所以成为比较洁净的燃料。相反。煤炭则在加工和转化方面重视不够，使得我们这样一个以煤为主要能源的国家环境污染十分严重。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。突破“瓶颈”，解决矛盾的出路之一是实施中国洁净煤战略。
　　
　　发展洁净煤技术洁净煤技术
　　
　　洁净煤技术是指煤炭开发和利用过程中，旨在减少污染和提高效率的煤炭开采、加工、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称。是使煤炭作为一种能源应达到最大潜能的利用而释放的污染物控制在最低水平。实现煤炭的高效、洁净、经济利用为目的的技术。实施洁净煤技术是中国未来能源的战略选择，它将解决三个方面的问题：污染物及温室气体排放量的控制；降低对进口石油的依存度；提高利用效率。
　　洁净煤技术的构成有洁净开采技术、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。
　　
　　“中国洁净煤”的基本构想
　　根据国家中长期科学和技术发展规划纲要，为落实可持续发展战略，保证我国能源供应安全，应加紧实施以提供能源为主的“中国洁净煤”发展构想。它有别于美国的“洁净煤技术示范计划”、日本的“新阳光计划”和“21世纪煤炭技术战略”、欧盟的“兆卡计划”及我国的“中国洁净煤技术‘九五’计划和2010年发展规划”，该构想以实现煤作为燃料的洁净化为最终目的，在煤炭利用之前或在利用过程中对可能排放的所有污染物进行有效控制。按照上述想法。“中国洁净煤”比已有的国内外洁净煤技术或规划更集中在煤的燃前加工与转化，使煤炭成为清洁能源。
　　煤炭加工――世界公认选煤是一项最经济有效的清洁煤生产技术，是洁净煤技术全过程的源头技术，通过对原煤的分选，脱除大部分矿物质即灰分和硫分等，对不同质量的产品分别利用，对脱除的尾矿集中治理。我国原煤入选比例较低，2006年我国原煤入选比例约30％，而动力煤入选比例约14％，发达国家原煤入选比例为60％～100％。
　　我国动力煤的平均灰分在25％～27％。硫分在0.95％～1.0％。采用物理选煤方法．可降低60％～80％的灰分和50％～70％的黄铁矿硫。化学选煤和微生物选煤都是选煤领域研究的重要方向。在研究先进物理选煤方法的同时应加强化学脱硫和微生物脱硫的基础研究工作。选煤是从煤炭源头治理，在洁净煤技术中是最经济有效的方法。
　　近年来，选煤生产技术发展较快，但选煤基础研究落后于生产的发展实际。目前需要研究煤炭燃前的加工科学技术问题主要有：微细粒煤的分选技术、高效干法分选基础理论与工程开发、重介质旋流器流场中的颗粒流体动力学、微泡浮选的机理、水煤浆制备过程的优化等。
　　煤炭转化――经过热加工或化学加工转变成新的物质(或热能)的各种工艺过程。从我国能源状况考虑煤炭液化技术对解决石油资源不足、降低对国际石油的依存度、保障能源安全稳定供给具有现实意义和战略意义。因此煤炭液化将作为煤炭高效洁净转化的新产业化技术得到重点发展。在连续装置上的试验结果表明：我国神华煤采用直接液化。油收率可达50％～70％。神华公司的煤直接液化项目中试试验已经成功，预计2008年完全实现煤制油的工业化生产。煤炭气化是煤炭转化的基础，配合煤炭液化、化工合成、煤气化联合循环发电和发展多联产系统技术的重要环节。目前国内研究或工业化水平与国外相比有较大的差距，因此应该重点研究开发具有国内知识产权的大型气流床气化技术。
　　煤炭转化过程使用选后精煤将有利于煤炭的燃烧和气化。对于气化。降灰可提高气化效率。减少灰渣排放。在化工合成中对原料煤气也有很高的要求，使用选后精煤气化。可以降低脱除原料气中硫化物的运行成本。
　　燃煤电站一般由备煤、蒸汽锅炉、发电机组、脱硫及烟气净化装置组成。煤质改善对电站生产能力、开工率与效率均有提高，降低发电成本。减少S02和有毒痕量元素排放量。
　　
　　大型坑口电站的建设
　　2020年我国将有70％以上煤炭产量供给火力发电。将超过17.5亿吨。建设具有中国特色的大型坑口热－电联产电站――采用燃前两段高效干法选煤技术将是煤炭资源生产和消费配置最优化的选择。煤炭不需远距离输送，在坑口就地把煤炭加工成低灰、低硫、高热值的煤粉供锅炉燃烧。发电输送，达到高效率、低污染、低成本的目的。将洁净能源输送给用户，而矿区不受污染。
　　大型坑口热-电联产的重要组成部分是用高新技术改造和提升传统产业。即：高效采煤→高效干法选煤→粉碎＜74μm(煤粉电厂必备环节)→摩擦电选→燃烧→热电联产。
　　坑口电站采用干法选煤，不需用水，节省水资源和选后产品复杂庞大的脱水和煤泥水处理系统。在我国块煤(50 mm～6mm)干法选煤技术有两种：空气重介质流化床干法选煤技术适用于分选各种煤种，分选密度宽(1.3 q／cm3～2.2q／cm3)，分选精度高(E=0.05q／cm3左右)复合式干法选煤技术仅用于排矸和易选煤的分选。微粉煤干法分选技术：摩擦静电分选技术可生产低灰、低硫、高热值燃料，供电厂锅炉燃烧或炼铁高炉喷吹以及生产超低灰供制备优质活性炭等炭素材料。摩擦电选的精煤质量可根据入选煤性质和电站锅炉的需求进行调整；技术上可达到：灰分≤8％。硫分＜0.5％，符合国家污染物排放总量控制的要求；该技术适合新厂建设和老厂改造若入选煤中含有机硫高(SO2d＞1％)时，则可采用循环流化床燃烧或烟气脱硫配合处理。
　　大型坑口电站采用燃前两段高效干法选煤技术是煤炭脱硫降灰最经济有效的方法，完全适合中国的国情。燃中固硫添加剂的加入会影响燃煤的热值。增加煤耗，在高温下易于分解为二氧化硫。燃后烟气脱硫工艺的基建投资和运行成本费用高，根据我国某电厂600MkW近期新建的进口湿法石灰石一石膏烟气脱硫工艺装置投入运行。每年减排二氧化硫约1.7万吨，工程投资约3亿元，产生的次石膏造成二次环境污染。而采用燃前两段高效干法选煤工艺脱除二氧化硫基建投资约相当烟气脱硫工艺的1／15。
　　据预测，到2020年我国发电装机容量将超过9亿千瓦，煤电装机容量将占65％以上，发电量将超过75％，用煤量将超过17.5亿吨，占煤炭消费总量的70％左右。如此结构使得电煤资源与运输之间的矛盾越来越突出，环境问题日趋严重。
　　我国发电装机容量中有70％以上是煤电，新增煤电装机容量至少需2亿千瓦。我国发电厂大多远离煤矿。供应电厂的煤炭是不经加工的原煤。需经长距离输送。现在铁路每年运煤大约815亿吨。运距平均为560公里，其中约5亿吨未经分选，含矸石0.75亿～1亿吨，浪费运力420～560亿吨公里，加剧了铁路运输的紧张状况。
　　“西电东送”是将西部的资源优势转化为经济优势。以洁净能源送往东部。矿区无污染，也是我国煤炭能源布局的长远格局。实践证明：输电比输煤建设投资和运营费用低、建设周期短。以山西阳城电厂至江苏淮阴500千伏送电工程为例，工程建设1840公里，静态投资36亿元(1993年价)，输电无需再进行投资。若以国标京九铁路估算，每公里投资1，000万元。1840公里应至少投资184亿元，而煤炭运输的费用需另计算。
　　电站燃用洁净煤的经济效益和社会效益是显着的，表现在：减少燃料消耗：降低烟气中的飞灰浓度，提高锅炉运营经济和安全性；减少S02排放量：减少有毒痕量元素的排放：减少制粉系统的磨煤电耗。
　　应用洁净煤对电站运营的优越性表现在：煤质改善对电站生产能力、开工率与效率均有提高；降低了设备的磨损和烟气净化能力的要求；降低发电成本。
　　
　　结论和建议
　　
　　(1)根据中国能源禀赋特点，21世纪前20年中国的能源生产与消费结构仍是以煤炭为主。煤炭开发和利用造成的环境污染和生态破坏是严重的。石油、天然气资源匮乏。面临能源形势十分严峻。
　　(2)实施中国洁净煤战略可最经济、有效地解决煤炭利用中的低效率、高污染、节约煤炭和替代石油的问题。为使煤炭工业适应国民经济的需求。国家应积极致力于中国洁净煤的研究和开发，促进煤炭加工与转化的迅速发展。
　　(3)建议国家有关部门对大型坑口热－电联产和高效干法选煤技术项目给予相应的政策支持，可先进行工业示范，以达到我国煤炭能源清洁、高效、经济、稳定的供应。

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