綠色煤炭是中國確保能源供應和減少碳排放的必由之路，如何在能源消耗與碳排放上找到平衡，實現(xiàn)綠色煤炭有哪些路徑？

　　煤炭是我國的主要能源，在我國化石能源資源結構中居主導地位。2010年，我國一次能源生產(chǎn)總量29.9億tce，煤炭產(chǎn)量約占77.4%；能源消費總量32.5億tce，煤炭消費約占68.6%。過去10年，煤炭生產(chǎn)和消費分別占我國一次能源的比例一直居高不下。

　　2010年，我國煤炭產(chǎn)量達32.4億t，比2009年增長8.9%。2000年我國煤炭消費總量達14.1億t，2010年達31.2億t，10年間增長了約121.28%。

　　傳統(tǒng)煤炭利用方式能源效率低，污染物治理技術有待提高，造成煤炭資源巨大浪費和生態(tài)環(huán)境嚴重污染，制約煤炭能源的健康及可持續(xù)發(fā)展。

　　近年來，我國污染防治工作穩(wěn)步推進，成效明顯，但污染物排放總量仍較大。2009年，我國SO2排放量總量2214.4萬t，比上年下降4.6%，NOx排放總量超過2000萬t，煙塵排放總量847.2萬t，比上年下降6.0%。這些污染物的70%～80%來自于煤炭的直接燃燒。中國CO2排放量60億t以上，約占世界排放總量的20%左右，其中，煤炭利用占82%。

　　煤炭作為我國未來相當長時間內(nèi)的能源主要提供者，不得不用。傳統(tǒng)煤炭利用方式能源效率低，污染物治理技術有待提高，造成煤炭資源浪費和嚴重的環(huán)境問題，制約煤炭能源的可持續(xù)發(fā)展。

　　隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增長，如果不采取積極的措施實現(xiàn)煤炭的清潔高效利用，我國煤炭的需求量還將快速增長。據(jù)IEA預測，2020年我國CO2排放量將占全球29%，其它污染物排放也將持續(xù)增長，面臨巨大的能源環(huán)境壓力。

　　在全球共同應對氣候變化問題的國際形勢下，碳減排成為世界矚目的焦點，氣候變化和低碳經(jīng)濟成為國內(nèi)外煤炭利用技術發(fā)展過程中必須考慮的重要因素，也是節(jié)能和調(diào)整能源結構的重要原因。2009年11月，中國正式對外宣布，2020年單位GDP的CO2排放量比2005年下降40%～45%。

　　因此，未來煤炭利用必須進一步實現(xiàn)清潔化。通過發(fā)展先進技術，提高煤炭利用效率，有效節(jié)約煤炭資源，少排放或者不排放SO2、NOx、煙塵等傳統(tǒng)污染物以及CO2等溫室氣體，達到煤炭的清潔化利用，可以緩減或解決對環(huán)境的污染和破壞，是實現(xiàn)我國節(jié)能減排目標、改善環(huán)境、保障能源安全、積極應對國際氣候變化的重要舉措。

　　“綠煤”路徑

　　目前，中國潔凈煤技術的發(fā)展重點主要包括煤炭提質(zhì)加工、高效潔凈發(fā)電、清潔轉(zhuǎn)化利用及工業(yè)鍋爐等方面。

　　通過煤炭提質(zhì)加工，為用戶提供質(zhì)量合格、穩(wěn)定的商品煤，可提高煤炭后續(xù)利用的效率、有效節(jié)約煤炭資源、減少無效運輸、降低污染。

　　煤炭洗選可提高煤炭利用效率，節(jié)約能源，減少污染。研究表明，發(fā)電用煤灰分每降低1%，發(fā)熱量增加200~360J/g，發(fā)電標煤耗下降2~5g/kWh；工業(yè)鍋爐和窯爐燃用洗選煤，熱效率可提高3%~8%。同時，由于煤炭質(zhì)量的提高，可有效降低煙塵、SO2和NOx排放量，減少運輸能力浪費，同時還可減少汽、柴油等發(fā)動機燃料的消耗，降低運輸費用和煤炭價格。

　　近幾年我國原煤入選率提高較快。2009年全國原煤入洗量為14億t，入洗率達45.9%。選煤廠向大型化方向發(fā)展。建成千萬噸級選煤廠15座，最大規(guī)模達到35Mt/a，進入世界先進水平行列。模塊化選煤廠快速發(fā)展，全國已投產(chǎn)和在建模塊選煤廠110余座。高效的重介質(zhì)選煤發(fā)展很快，在選煤工藝中所占比例已上升至45%左右，技術指標達到國際先進水平。節(jié)水型選煤技術得到完善、提高并推廣應用，細粒煤分選和脫水技術有較大進展。

　　受我國整體工業(yè)發(fā)展水平的限制，我國大型選煤設備的制造能力和可靠性有待提高；一些大型振動篩、大型離心脫水機、大型重介質(zhì)分選機等關鍵設備仍需進口。新型干法和節(jié)水型選煤技術還需完善。

　　“綠煤”的另一種路徑是水煤漿。國內(nèi)水煤漿的生產(chǎn)能力發(fā)展很快，自主設計生產(chǎn)的水平也有了顯著提高。2005年國內(nèi)第一條年產(chǎn)50萬t水煤漿成套生產(chǎn)線在廣東建成投產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2010年底，全國各類制漿廠(燃料用)的設計生產(chǎn)能力已突破5000萬t/年，生產(chǎn)和使用量已達到3000萬t/年。隨著水煤漿應用規(guī)模的不斷擴大，制漿用煤正在從價高、量少、易成漿的中等變質(zhì)程度的煙煤向較難成漿的低煤階煙煤擴展。國家水煤漿工程技術研究中心成功開發(fā)的“低階煤高濃度制漿技術”使制漿濃度提高3%～5%。

　　隨著近幾年國際油價的持續(xù)上漲以及國內(nèi)環(huán)保意識的逐步加強，節(jié)能、環(huán)保的水煤漿在我國得到迅速的推廣應用。由于國家政策、鍋爐效率等方面的原因，水煤漿的利用應集中在中、小型工業(yè)鍋爐及窯爐上。

　　水煤漿在推廣應用過程中存在的主要問題是缺乏適合目前市場需求的水煤漿國家強制性標準?，F(xiàn)行國家標準《水煤漿技術條件》GB/T18855—2008為非強制性標準，執(zhí)行情況不佳，而且某些數(shù)值已不適應制漿用煤及工藝技術實際生產(chǎn)的需要，也無法適應當前環(huán)保需要。同時水煤漿鍋爐的設計、安裝、運行必須遵守一定的規(guī)范，才能達到較高的熱效率和較低的排放水平。

　　另一方面，動力配煤可以充分利用各種煤炭資源，結合動力煤用戶對煤質(zhì)要求確定動力煤煤質(zhì)評價指標。電廠鍋爐、工業(yè)鍋爐及窯爐采用動力配煤后，實現(xiàn)了供煤質(zhì)量穩(wěn)定且符合設計要求，燃燒時可提高效率，節(jié)約燃料費用，減少SO2和TSP排放量，有很好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。

　　我國已經(jīng)在棗莊、連云港等城市建成300萬t/a動力配煤工程，提供的配煤產(chǎn)品性能穩(wěn)定，發(fā)熱量、揮發(fā)分、水分、硫分及灰分煤質(zhì)指標等可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)和控制。

　　另外，型煤也能夠節(jié)約能源，促使煤炭變綠。型煤主要有鍋爐型煤、氣化型煤、窯爐型煤等產(chǎn)品，型煤用量達到4000萬t/年以上。型煤技術較成熟，工藝較簡單，型煤生產(chǎn)的投資和運行成本比較低。燃用型煤可代替散煤和塊煤，節(jié)煤在10%以上，可減少煙塵排放量，在配入脫硫劑后，還能脫除燃煤煙氣中的二氧化硫。減排、節(jié)能、經(jīng)濟效益都很顯著。但在推廣應用中由于缺乏相關標準，型煤產(chǎn)品質(zhì)量難以保障。

　　清潔煤發(fā)電

　　燃煤發(fā)電是我國煤炭的主要利用方向，從2000年以來發(fā)電用煤逐年增長，由5.58億t增長到2008年的13.4億t，發(fā)電用煤占煤炭消費總量的比重也由2000年的42%上升到近年來的50%左右。

　　煤電是我國電力供應的主導，在我國電力結構中的比重一直占80%左右，2009年，我國電力裝機總?cè)萘繛?.74億kW，年發(fā)電總量為3.68萬億kWh。其中，火電發(fā)電量為3.01萬億kWh，占80.3%。

　　近年，我國燃煤發(fā)電的效率逐年增加，但仍比國際先進水平低，NOx和CO2排放造成的環(huán)境問題依然比較突出。因此，提高能效，減少污染物排放，特別是減少CO2的排放是煤炭高效潔凈發(fā)電技術發(fā)展的主要方向。

　　煤炭高效清潔發(fā)電主要通過提高發(fā)電效率，減少煤炭消耗，減少污染物排放和溫室氣體排放，也包括減少污染物排放的脫硫和脫氮等后處理技術。

　　超臨界火電技術已經(jīng)進入推廣應用階段，具有機組容量大、發(fā)電效率高和環(huán)保性能好等特點。我國已擁有自主知識產(chǎn)權的60萬kW超臨界機組。2008年，60萬kW級超臨界濕冷機組的供電煤耗為315.14gce/kWh，最低可達299.77gce/kWh。2008年華能上安電廠的60萬kW超臨界直接空冷機組投產(chǎn)，節(jié)水率達75%～85%。截至2009年底，全國已投運的100萬kW超臨界機組達21臺。

　　超超臨界發(fā)電技術是在超臨界燃煤發(fā)電技術的基礎上，進一步提高主蒸汽的溫度和(或)壓力等級來不斷提高發(fā)電效率。以2006年華能玉環(huán)電廠100萬kW等級超超臨界機組投產(chǎn)為代表，我國開始擁有100萬kW超超臨界機組。截至2009年底，全國已投產(chǎn)運行的100萬kW機組達到16臺，還有14臺百萬千瓦超超臨界機組新開工或續(xù)建。60萬kW級超超臨界機組的供電煤耗為300.18gce/kWh(統(tǒng)計9臺機組的平均值)，最低可達到293.10gce/kWh。

　　目前，超(超)臨界機組目前存在材料及裝備研制不足、大型機組工程化經(jīng)驗不足等問題。

　　循環(huán)硫化床鍋爐(CFB)技術適于劣質(zhì)煤和其它低熱值燃料燃燒，并可進行爐內(nèi)脫硫，在國內(nèi)外得到推廣應用。CFB燃燒效率一般可達97%~98%，鍋爐效率與煤粉鍋爐的相當，脫硫效率可達90%以上。

　　我國是世界上亞臨界循環(huán)流化床鍋爐裝機容量最多的國家，哈爾濱鍋爐有限公司和東方鍋爐有限公司已能自主開發(fā)300MW級電廠。600MW以上大型超臨界循環(huán)流化床發(fā)電技術處于研發(fā)階段。

　　我國循環(huán)硫化床鍋爐存在可用率較低、供電效率低、國產(chǎn)大型化裝備研發(fā)制造不足、部分企業(yè)并未發(fā)揮循環(huán)流化床機組的技術特點等問題。

　　整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術處于工業(yè)示范階段，具有熱效率高、環(huán)保性能好、原料適應性廣、節(jié)水和調(diào)峰能力強等特點。目前，全世界約有18座IGCC電站運行，包括在建項目共有近30座IGCC示范電站，總裝機容量約8000MW。目前，我國也在籌建多座IGCC示范電站。

　　煙氣脫硫技術也是清潔煤發(fā)電的重要技術之一，該技術成熟，分為濕法、半干法和干法。濕法技術最為成熟，脫硫率最高可達90%以上，但投資較高、占地面積大，其中石灰石-石膏法(脫硫率>95%)應用最為廣泛，占世界市場份額的90%。半干法技術脫硫率80%以上，我國也引進了多套裝置。干法技術在我國已完成工業(yè)示范，進入推廣階段。2009年我國脫硫機組容量占火電裝機容量的71%~72%(美國僅為47%)，其中91%安裝的是世界上應用最為廣泛的石灰石-石膏法。

　　我國正處于選擇性催化還原法(SCR)煙氣脫銷項目示范階段，新建脫硝裝置中SCR工藝占70%以上。選擇性非催化還原法(SNCR)在國內(nèi)處于工業(yè)示范階段，規(guī)模可配600MW級機組。

　　未來求解

　　以綠色煤炭為導向的高效潔凈利用在中國有非常好的發(fā)展前景，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能和保護環(huán)境，而且未來市場潛力巨大，其途徑主要有以下幾個方面。

　　首先，發(fā)展煤炭提質(zhì)加工，提高用煤質(zhì)量。通過煤炭提質(zhì)加工，為用戶提供質(zhì)量合格、穩(wěn)定的商品煤，可提高煤炭后續(xù)利用的效率、有效節(jié)約煤炭資源、減少無效運輸、降低污染。

　　今后將逐步提高煤炭洗選加工比例，2020年將達到70%，使低質(zhì)煤及褐煤提質(zhì)加工技術得到規(guī)模化應用，長遠發(fā)展目標是煤炭提質(zhì)加工比例達到90%以上，大幅度提高煤炭質(zhì)量。

　　其次，推進燃煤發(fā)電和工業(yè)鍋爐清潔化發(fā)展。在燃煤發(fā)電方面，積極發(fā)展超(超)臨界發(fā)電技術和先進的煙氣脫硫脫氮技術。今后新增裝機容量中均為超(超)臨界發(fā)電技術；現(xiàn)有落后的燃煤發(fā)電技術由先進的超臨界技術和煙氣凈化技術替代。到2020年末，超(超)臨界機組占燃煤發(fā)電機組的40%以上，循環(huán)流化床占8%左右。

　　在燃煤工業(yè)鍋爐方面，小型燃煤鍋爐可采用清潔燃料替代，積極推行熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱，同時要加強先進燃煤工業(yè)鍋爐技術的應用和鍋爐改造工作。到2020年，鍋爐總體熱效率提高到70%以上。

　　再次，科學有序、多元化發(fā)展煤制清潔燃料及化工。煤炭化工轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中要以資源合理利用、技術進步、環(huán)境保護為原則；同時注重下游產(chǎn)品的開發(fā)和示范。

　　對于煤制醇醚等成熟煤化工技術，繼續(xù)加大結構調(diào)整，淘汰落后裝置，在路線、技術方面提升改造力度，加強市場協(xié)調(diào)和監(jiān)管，促進能源綜合利用效率和污染物治理水平有較大提高。煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣等現(xiàn)代煤化工項目處于產(chǎn)業(yè)化示范工程建設和試運行階段，由于投資高，風險大，需要在示范工程投產(chǎn)后，穩(wěn)定運行一個時期，進行全面總結，評價技術的先進性、可靠性、確定資源消耗指標、考核經(jīng)濟效益。綜合來看，由于市場需求的多元化、技術成熟程度不同、能源效率不同、替代油氣效果不同，煤制清潔燃料和化工品應多元化、階段化發(fā)展。

　　最后，加強IGCC、CCS和煤基多聯(lián)產(chǎn)的研發(fā)、示范和應用。IGCC、CCS和煤基多聯(lián)產(chǎn)是未來解決我國能源、環(huán)境、液體燃料短缺等問題的重點戰(zhàn)略方向，能使煤炭利用過程對環(huán)境更加友好，將對環(huán)境的不良影響降到最低，有效應對日益嚴格的碳減排壓力和環(huán)境保護壓力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。但目前技術還處于研究和示范階段，應積極加強相關研發(fā)、示范和推廣應用工作，做好技術和市場培育。