隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，未來煤炭在能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)作用不會改變，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)也就成為先進(jìn)能源領(lǐng)域的重要技術(shù)方向。近日，科技部發(fā)布的《潔凈煤技術(shù)科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》（下稱《規(guī)劃》），明確了電力行業(yè)應(yīng)用潔凈煤技術(shù)發(fā)展的重點攻關(guān)領(lǐng)域。
從規(guī)劃內(nèi)容上看，不僅提出了提高煤質(zhì)、污染物脫除等源頭技術(shù)攻關(guān)，并且對燃煤發(fā)電技術(shù)、污染物治理等應(yīng)用技術(shù)提出了更高要求，以此進(jìn)行全方位部署，推動能源生產(chǎn)和利用方式的轉(zhuǎn)變，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系。
褐煤提質(zhì)成技術(shù)攻關(guān)重點
提高煤質(zhì)是潔凈煤技術(shù)的源頭，“十一五”期間，國家對提升低品質(zhì)煤質(zhì)量、提高稀缺煤種利用效率、發(fā)展資源綜合利用等技術(shù)進(jìn)行了重點研究，目前，國內(nèi)已有眾多企業(yè)進(jìn)行這方面的技術(shù)開發(fā)。但是由于褐煤粉塵分離、污水凈化等關(guān)鍵技術(shù)沒有得到突破，仍具技術(shù)障礙。
“褐煤和低變質(zhì)煙煤具有水分大、灰分高的特點，部分煤種硫含量也較高，直接利用有一定困難。”中電聯(lián)研究室主任潘荔告訴記者，近年來，電力行業(yè)對褐煤的利用逐步重視起來，發(fā)電企業(yè)積極開展褐煤摻燒和提質(zhì)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用工作。
這一方面有利于克服高煤價給企業(yè)經(jīng)營 帶來的困難，改善經(jīng)營狀況。另一方面，也推動了褐煤等低變質(zhì)煤提質(zhì)技術(shù)的進(jìn)步。
但目前，褐煤提質(zhì)技術(shù)存在投資和占地面積大、成本高、提質(zhì)后運(yùn)輸困難等問題。
據(jù)有關(guān)資料顯示，褐煤占我國煤炭儲量的13.12%，占全國動力煤儲量的17.63%，因此，對煤提質(zhì)及轉(zhuǎn)化開展基礎(chǔ)研究具有重要的意義?！兑?guī)劃》中提到，未來將針對褐煤、低變質(zhì)煙煤分級轉(zhuǎn)化、綜合利用開展煤質(zhì)與轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)研究，如熱沖擊下褐煤粉化機(jī)理研究，毛細(xì)水分蒸發(fā)條件研究；多煤種復(fù)雜煤質(zhì)熱解、氣化、加氫、燃燒轉(zhuǎn)化等。
煤電以大型、高參數(shù)、潔凈為發(fā)展方向
“我國每年50%的煤炭用于發(fā)電，煤電占發(fā)電總量的80%以上。燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)步始終是先進(jìn)能源技術(shù)的重點。”中國電力發(fā)展促進(jìn)會副秘書長余琛說，目前和今后若干年，國內(nèi)煤電裝機(jī)容量仍將處于較高發(fā)展速度，技術(shù)發(fā)展趨勢也將以大型、高參數(shù)、潔凈為主。
《規(guī)劃》中指出，我國目前“超超臨界發(fā)電”方面，已經(jīng)具備了制造1000兆瓦、25兆帕、600攝氏度等級發(fā)電機(jī)組的基礎(chǔ)和能力，預(yù)計到2020年，新建機(jī)組市場容量高達(dá)500吉瓦。但是，目前高參數(shù)大容量機(jī)組的設(shè)計及制造、系統(tǒng)優(yōu)化、高溫部件材料等方面與發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，建設(shè)超600 攝氏度大容量等級超臨界發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)集成示范、研發(fā)超700攝氏度關(guān)鍵材料和技術(shù)仍是今后幾年的重要任務(wù)。
在IGCC技術(shù)方面，“十一五”863計劃重大項目所依托的華能天津250兆瓦級整體煤氣聯(lián)合循環(huán)示范工程主要研發(fā)內(nèi)容已基本完成，將逐步進(jìn)入試運(yùn)行階段。據(jù)了解，華能集團(tuán)于2004年提出“綠色煤電”計劃，計劃用10年左右時間開發(fā)出可推廣的綠色煤電示范電站，并規(guī)劃于2015年左右建成40萬千瓦級綠色煤電示范工程。
“通過建設(shè)IGCC示范工程，可以為實現(xiàn)煤炭發(fā)電的近零排放進(jìn)行技術(shù)儲備，促進(jìn)應(yīng)對氣候變化能力建設(shè)，對實現(xiàn)煤炭發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。”華能集團(tuán)該項目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說，IGCC還可以進(jìn)一步促進(jìn)煤的高效清潔利用，實現(xiàn)電能和清潔燃料、氫、化工品、鋼鐵等能源及材料產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)，帶動煤炭、電力、化工、材料、重大裝備制造業(yè)的升級，形成新的產(chǎn)業(yè)鏈。
三個方向控制燃燒污染物
以煤為主的能源結(jié)構(gòu)和消費(fèi)總量持續(xù)增長，使我國污染控制和環(huán)境保護(hù)面臨巨大壓力。據(jù)測算，到2020年，如不采取有效措施，即使按照污染物產(chǎn)生量最少的情景預(yù)計，二氧化硫、氮氧化物年排放量將分別達(dá)到4000萬噸和3500萬噸。燃煤污染作為能源環(huán)境問題，將對經(jīng)濟(jì)和社會 發(fā)展產(chǎn)生重大影響和制約。
“煤燃燒過程中會產(chǎn)生多種污染物，例如煙塵、二氧化硫、氮氧化物，還有一些微量的重金屬，如汞等，現(xiàn)在對燃燒污染物的控制方法，主要還是采用末端治理的方法。”潘荔介紹說，“即在燃燒設(shè)備的尾部串聯(lián)安裝脫硝、除塵和脫硫設(shè)施，隨著串聯(lián)設(shè)施的增多，煙道阻力隨之增大，煙道通風(fēng)能耗也隨之增大，另外設(shè)備投資、占地面積和運(yùn)行費(fèi)用也都隨之大幅增加。”從技術(shù)上看，未來燃燒污染物控制和治理技術(shù)的發(fā)展方向可以歸結(jié)為三個方面：一是燃燒前、燃燒中和燃燒后治理相結(jié)合；二是多種污染物聯(lián)合脫除，目前正在開發(fā)的技術(shù)有物理方法，也有化學(xué)方法；三是可資源化的污染物脫除技術(shù)，例如采用吸附的方法，將煙氣中的二氧化硫吸附起來，再用脫附出來的高濃度二氧化硫制硫酸或硫磺。
潘荔同時表示，電力行業(yè)在快速發(fā)展的同時，認(rèn)真貫徹國家能源政策和應(yīng)對氣候變化的各項要求，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化節(jié)能減排等系列措施，碳排放強(qiáng)度不斷下降，應(yīng)對氣候變化能力持續(xù)提高，取得了一定的成績。同時也面臨著巨大的壓力和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，“十二五”期間，電力行業(yè)將主要通過調(diào)整電力結(jié)構(gòu)、提高發(fā)電效率以及節(jié)能管理等措施進(jìn)一步減排二氧化碳，并探索建立符合我國國情的電力行業(yè)碳排放交易市場。
