煤炭作為一種傳統(tǒng)能源，對人們生產(chǎn)和生活中的重要意義顯而易見，但是在相當(dāng)長時期，煤炭的開采和利用方式粗放，以至于一提起煤炭，很多人可能立刻想到的是，黑暗幽深的礦井、滿臉煤黑的礦工、熊熊燃燒的鍋爐、冒著黑煙的煙囪……
上述景象在中國已漸漸遠(yuǎn)去，并有望成為歷史。改革開放以來，特別是從上世紀(jì)90年代中期以來，中國能源科技工作者掀起了一場煤炭清潔利用“革命”，不斷取得以清潔燃煤為核心的技術(shù)突破，為中國這樣一個在未來相當(dāng)長時間內(nèi)仍以煤炭為主要能源的經(jīng)濟(jì)體實(shí)現(xiàn)“綠色”發(fā)展開辟了廣闊道路。同時，也印證了“只有不清潔的技術(shù)，沒有不清潔的能源”，為煤炭正名。
自主創(chuàng)新構(gòu)建潔凈技術(shù)體系
據(jù)專門從事潔凈煤技術(shù)研究的煤炭科學(xué)研究總院助理研究員樊金璐介紹，潔凈煤技術(shù)的概念最早由美國學(xué)者在20世紀(jì)80年代提出，主要是為了解決美國與加拿大邊境的酸雨問題。
對中國潔凈煤技術(shù)發(fā)展的歷程，樊金璐介紹說，中國面對煤炭資源豐富而油氣資源相對不足的狀況，早在20世紀(jì)80年代初就開始加強(qiáng)潔凈煤技術(shù)研究工作，并于上世紀(jì)90年代中期成立了由當(dāng)時的國家計(jì)委、國家科委和煤炭、電力等13個部委組成的“國家潔凈煤技術(shù)推廣領(lǐng)導(dǎo)小組”。1997年出臺的《中國潔凈煤技術(shù)“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要》，對潔凈煤技術(shù)的內(nèi)涵，進(jìn)行了符合本國煤炭資源特點(diǎn)的定義，指出潔凈煤技術(shù)主要應(yīng)包括煤炭加工、潔凈燃煤與發(fā)電、煤炭轉(zhuǎn)化、污染物治理與資源綜合利用等4個領(lǐng)域的技術(shù)。2000年，根據(jù)潔凈煤技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展，在“煤炭高效燃燒和發(fā)電”中增加常規(guī)超臨界與超超臨界發(fā)電技術(shù)、低氮氧化物燃燒技術(shù)；在煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)中增加多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，以及包括二氧化碳在內(nèi)的近零排放技術(shù)，由此構(gòu)建了中國潔凈煤技術(shù)體系，并一直沿用至今。
就中國“煤炭加工技術(shù)”和“煤炭高效燃燒及先進(jìn)發(fā)電技術(shù)”發(fā)展?fàn)顩r，樊金璐認(rèn)為，目前已處于國際先進(jìn)水平或領(lǐng)先水平。他解釋說，中國原煤洗選加工快速發(fā)展，從2005年的7億噸增長到2016年23.45億噸，原煤入選率提升到68.9%，這一比例在國際上是比較高的；近年來，中國在超（超）臨界燃煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域迎來跨越式增長，截至2016年底，已投產(chǎn)百萬千瓦機(jī)組96臺，超過世界其他國家的總和。
在“煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)”方面，中國接連重大突破。2008年12月，當(dāng)時世界最大的煤制油項(xiàng)目——神華集團(tuán)鄂爾多斯煤直接液化示范工程第一條百萬噸級生產(chǎn)線投煤試車成功，產(chǎn)出合格的柴油和石腦油，使中國成為掌握百萬噸級煤直接液化關(guān)鍵技術(shù)的國家。2016年12月神華集團(tuán)年產(chǎn)400萬噸的煤炭間接液化示范項(xiàng)目產(chǎn)油成功，這標(biāo)著中國擁有了煤炭間接液化核心技術(shù)和成套大型工藝技術(shù)。值得一提的是，該項(xiàng)目完成國家37項(xiàng)重大技術(shù)、裝備及材料自主國產(chǎn)化任務(wù)，工藝技術(shù)、裝備臺套數(shù)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目國產(chǎn)化率高達(dá)98.5%。
在“污染物治理與資源綜合利用”方面，中國實(shí)現(xiàn)了包括“燃煤機(jī)組超低排放關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”技術(shù)在內(nèi)的諸多突破，并將其應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年6月，燃煤電站的除塵/脫硫/脫硝設(shè)備安裝率均在90%以上，火電單位發(fā)電量二氧化碳排放量比2005年下降了21.6%。
潔凈技術(shù)“走出去”造福世界
科學(xué)技術(shù)沒有國界，應(yīng)該造福全人類，特別是在當(dāng)前全球氣候變暖日益加劇、生態(tài)環(huán)境保護(hù)刻不容緩的大背景下，潔凈煤技術(shù)這類具有普遍需求的能源技術(shù)更應(yīng)該在世界各地得到推廣和應(yīng)用。事實(shí)正是如此，中國一方面加大潔凈煤技術(shù)研發(fā)力度，另一方面不遺余力地向世界各國傳播推廣取得的成果，彰顯出中國作為一個負(fù)責(zé)任的大國形象。
今年7月，阿聯(lián)酋迪拜哈斯彥4臺60萬千瓦清潔燃煤電站項(xiàng)目隨著中國國家領(lǐng)導(dǎo)人到訪受到廣泛關(guān)注，這不僅在于這是“絲路基金”在中東的首單投資，而且將是中東首個清潔燃煤電站，成為中阿在能源領(lǐng)域合作的一個典范。該項(xiàng)目的承建單位就是來自中國的哈爾濱電氣集團(tuán)有限公司。自2014年7月阿聯(lián)酋方面啟動哈斯彥清潔燃煤電站項(xiàng)目國際公開招標(biāo)程序后，哈電集團(tuán)與一家當(dāng)?shù)仄髽I(yè)組成投資聯(lián)合體競標(biāo)，充分展現(xiàn)了在此領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，從48家投標(biāo)企業(yè)中脫穎而出，獲得總承包合同。在建設(shè)過程中，該項(xiàng)目采用最先進(jìn)的燃燒、脫硝、除塵及脫硫技術(shù)，保證電廠運(yùn)行期間排放的粉塵、硫化物及氮化物指標(biāo)優(yōu)于世界同類型機(jī)組，最大程度減少大氣污染排放，在為迪拜提供20%的電力，大幅降低居民用電成本的同時，為當(dāng)?shù)啬茉炊嘣颓鍧嵒鞒隽素暙I(xiàn)。
哈斯彥清潔燃煤電站項(xiàng)目只是中國潔凈煤技術(shù)“走出去”的一個新的案例，近年來，在此領(lǐng)域中國已經(jīng)形成了一批具有國際競爭力的公司，并成功打入國際市場。早在2009年4月，西安熱工研究院與一家美國公司就簽署了技術(shù)使用許可原則協(xié)議，授權(quán)其使用自己歷時15年研發(fā)的“兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)”。這是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的清潔煤電關(guān)鍵技術(shù)首次進(jìn)入西方發(fā)達(dá)國家和國際能源市場，標(biāo)志著該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責(zé)任公司近年來開發(fā)的“600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)”經(jīng)受示范項(xiàng)目檢驗(yàn)，代表目前國際循環(huán)流化床鍋爐最高水平，是世界潔凈煤燃燒技術(shù)一個里程碑。以此技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的超臨界CFB鍋爐系列技術(shù)陸續(xù)進(jìn)入“一帶一路”參與國家和地區(qū)，如羅馬尼亞、土耳其，為當(dāng)?shù)貏?chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
特別值得一提的是中國“燃煤機(jī)組超低排放關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”技術(shù)，這是在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國家科技支撐計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，中國科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過20余年自主創(chuàng)新和聯(lián)合攻關(guān)完成的一項(xiàng)重大創(chuàng)新，摘得2017年國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。該技術(shù)的創(chuàng)新性和帶來的社會經(jīng)濟(jì)效益引起了國際社會的高度關(guān)注，達(dá)沃斯世界經(jīng)濟(jì)論壇邀請?jiān)摷夹g(shù)的核心團(tuán)隊(duì)成員向與會嘉賓對該技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，讓國際社會更好分享燃煤污染治理的中國技術(shù)和中國方案。
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潔凈煤技術(shù)
潔凈煤技術(shù)是煤炭開采、加工、轉(zhuǎn)化、燃燒及污染控制等一系列技術(shù)的總稱，旨在減少污染物排放和提高利用效率，貫穿于從開發(fā)到利用的全過程。
作為完備的體系，煤炭清潔技術(shù)范圍很廣泛，既包括開采過程中礦區(qū)污染控制技術(shù)和對煤層氣、礦井水、煤矸石的資源化利用技術(shù)，又包括煤炭利用過程中的環(huán)保技術(shù)。就煤炭利用過程中的環(huán)保技術(shù)而言，大致劃分為兩類——煤直接清潔利用技術(shù)和煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)。
煤直接清潔利用技術(shù)具體來說包括燃燒前的凈化加工、燃燒中的清潔燃燒和燃燒后的煙氣凈化處理技術(shù)。
燃燒前，對煤炭進(jìn)行脫硫處理，除去或減少灰分、矸石、硫等雜質(zhì)；在散煤中加入石灰固硫劑，將其加工成型，減少二氧化硫和煙塵排放。
燃燒過程中采用流化床燃燒技術(shù)和先進(jìn)燃燒器技術(shù)。前者旨在降低燃燒溫度，從而減少氮氧化物排放，通過向煤碳添加石灰減少二氧化硫排放量。后者通過改進(jìn)鍋爐、窯爐結(jié)構(gòu)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放。
燃燒后，對尾氣進(jìn)一步做消煙除塵和脫硫脫氮處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型排放。
煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)主要包括煤的氣化、液化技術(shù)以及煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。
煤的氣化技術(shù)，是在常壓或加壓條件下，保持一定溫度，通過氣化劑與煤炭反應(yīng)生成煤氣，從而實(shí)現(xiàn)脫硫、除氮、排渣，大大提高潔凈度。
液化技術(shù)則有間接液化和直接液化兩種。前者是先將煤氣化，然后再把煤氣液化，如煤制甲醇，可以替代汽油使用；后者是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，比如，直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料，或煤炭與渣油混合成油煤漿反應(yīng)生成液體燃料。
煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生中低熱值煤氣，煤氣經(jīng)過凈化后成為清潔的氣體燃料，燃燒后驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，并且利用高溫粗煤氣余熱和煙氣余熱在廢熱鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機(jī)發(fā)電。此項(xiàng)技術(shù)既提高了發(fā)電效率，又有很好的環(huán)保性能。
煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)則是在煤炭產(chǎn)業(yè)鏈的下游以煤為原料進(jìn)行深度的化學(xué)加工，提高煤的利用效率，從而提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展水平。
