“十二五”期间我国洁净煤技术发展值得关注的方向，本文主要内容关键词为：技术发展论文,值得关注论文,二五论文,方向论文,我国论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：TD9 文献标识码：A 文章编号：1003-2355（2011）08-0005-03
1 “十一五”洁净煤技术发展形势
“十一五”期间煤炭产量由2005年的22亿t增长到2010年的32.4亿t。2009年中国煤炭消费占世界的46.9％，位居世界第一位；人均煤炭消费量约1.72 tce，是世界平均的2.42倍，位居澳大利亚、南非、哈萨克斯坦等国之后，居世界第8位；中国已成为备受关注的煤炭生产和消费大国。
中国从1990年提出发展洁净煤技术。2000年以来，洁净煤技术步入快速发展轨道，取得了一批具有自主知识产权的关键技术成果，尤其是煤炭洗选加工和先进煤化工转化领域，取得的成就令全世界瞩目。一大批关键技术研发和示范取得成功，很多技术接近或达到国际先进水平，有些技术处于国际领先水平。为我国大规模实现洁净煤技术产业化奠定了基础。
1.1 煤炭洗选快速发展
煤炭洗选是洁净煤技术的源头，在煤炭洁净利用产业链条中起着关键作用，大量煤中杂质和有害物质在洗选中脱除，包括50％～70％的灰分、60％～70％的无机硫和一部分汞等，洗选后煤炭热值明显提高，为钢铁、建材、电力、供热等煤炭用户节能降耗起到了支撑作用。有研究表明，工业锅炉使用洗选煤后，锅炉热效率可提高到88％，节能率达到约30％，仅此一项燃煤工业锅炉年节能潜力在1亿tce以上。
中国选煤技术已跻身世界先进水平行业，到2010年末，各类型选煤厂约1800座，原煤入洗能力达到17.8亿t/a，原煤入洗量由2005年7.03亿t增加16.5亿t，原煤入洗率由2005年的31.9％提高到50.9％；高效的重介选煤方法由2005年的28％提高到53％，是世界第一大选煤国家。大型高效选煤厂建设发展迅猛，年入选原煤能力10Mt/a及以上的超大型洗选厂近20座，最大规模达到31 Mt/a。仅神华集团1家建成投运36个选煤厂，总规模超过2.87亿t/a，其中洗选能力超过千万吨的选煤厂13个，2010年洗选加工原煤3.05亿t。
1.2 一批先进煤化工转化技术取得突破
“十一五”期间，新型煤化工技术产业化快速发展，煤炭直接液化、煤炭间接液化、煤制烯烃、煤制乙二醇等相继投料运行，煤制天然气正在建设中。一大批煤化工关键技术取得突破，煤化工转化产业化进程走在世界前列。
1.2.1 煤炭气化技术取得突破性成果
研究开发了具有自主知识产权的干煤粉气化技术、水煤浆气化技术、灰融聚气化技术等关键技术，一批大型煤气化技术与装备相继进行示范和投入工业化运行。多喷嘴水煤浆气化技术取得突破性成果，国内约有15家企业，40台气化炉装置在运行，其性能指标达到世界先进水平；航天炉除了2套已投产的装置外，还有约10个项目、16套气化炉即将运行，这些煤气化技术均适合未来装置大型化、高效运行的需要。
1.2.2 煤炭直接液化进入工业试运行阶段
建成了百万吨煤直接液化示范工程，取得一系列技术和工程成果，包括催化剂制备关键技术、煤制油关键技术和工艺、直接液化工程技术。“百万吨级煤直接液化关键技术及示范”成果已经鉴定，达到世界领先水平，成为世界唯一掌握百万吨级煤直接液化技术的国家。该工艺已经在美国、俄罗斯、澳大利亚、乌克兰、加拿大等国获得专利。
神华煤直接液化示范工程为单条生产线，规模为日处理洗精煤（干基）6000 t，年生产成品油108万t，其中70％为高标号柴油，20％为高潜芳烃石脑油，10％为LPG。2011年上半年已经开始盈利。目前影响连续运行的主要问题有：（1）部分工段能力不足，如氢气供给能力、煤液化装置中油煤浆加热炉能力等不足；（2）产品轻质化、溶剂油不平衡和油品收率低；（3）减压阀故障、减压塔耐磨层剥落、循环泵等设备故障。经过系统改造，运转情况越来越好。
1.2.3 煤炭间接液化技术示范取得成功
自主研发了低温浆态床F－T合成关键技术，目前有3套16～18万t/a规模的装置在试运行，产品开始应用，工程化技术不断完善，为更大规模的装置建设积累工程经验。其中内蒙古伊泰16万t/a煤炭间接液化项目从2010年7月起达到连续在90％～110％负荷之间运行生产。截止2010年底，累计运行9932 h，生产各类油品12万t。
兖州矿业集团建设了5000 t/a低温费托合成中试装置，累计运行6068h，连续稳定满负荷运行4706 h；建设了国内唯一的5000 t/a高温费托合成中试装置，累计运行5560h，连续稳定运行1980h。
甲醇制汽油（MTG）取得积极进展。2006年晋城煤业集团引进MTG技术，建成世界第一套煤基甲醇合成油装置。2009年6月28日，MTG装置生产出
汽油。截止2010年底，装置累计运行8000余h，生产37400 t汽油、8100 t均四甲苯混合液、7700 t液化石油气，装置运行负荷95％以上。该项目运行的主要问题是加压灰熔聚气化技术在应用方面还不成熟，低温甲醇洗系统的腐蚀现象严重。
1.2.4 煤制烯烃技术进入工业生产运行状态
神华包头采用中国科学院大连化物所DMTO技术建立的60万t/a工厂，2010年8月8日，煤制烯烃项目甲醇制烯烃核心装置投料试车成功，截止2010年底，试生产连续运行740h，累计生产聚烯烃8万t。聚丙烯和聚乙烯装置日生产负荷均超过100％。该项目运行的主要问题是：（1）实际煤耗比设计煤耗高约10％；（2）催化剂生焦率比设计偏高。
大唐MTP装置于2009年7月建成46万t/a聚丙烯装置，并进行了试运行。神华宁煤MTP装置于2010年9月开始投料试车，10月产出纯度为99.69％的合格丙烯，单台MTP反应器的生产负荷控制在60％～80％范围内，最大达到100％。存在问题是产品水分含量高。
清华大学开发的新型流化床甲醇制烯烃技术（FMTP）建设了处理3万t/a甲醇的装置，2009年10月实现了470 h连续稳定运行。
1.2.5 煤制天然气、乙二醇项目建设进展顺利
煤制天然气技术是通过煤气化、煤气净化和煤气甲烷化的过程，产品气中甲烷含量可高达95％以上，完全可以替代天然气使用。国家已经审批了4个煤制天然气项目。2009年8月30日，大唐国际40亿
/a示范工程在内蒙古克什克腾旗开工建设；大唐阜新项目2010年3月29日开工建设。2009年12月，第一个民营企业投资的16亿/a煤制天然气项目通过国家发展和改革委员会的核准。
煤制乙二醇技术取得较大进展。2009年12月打通了全流程，试产出国标优级品的乙二醇产品；2010年5月，完成年产10万t草酸装置改造，试产出合格草酸产品。煤制乙二醇在工艺装备和催化剂质量方面还存在一些问题。
1.3 洁净煤发电技术取得很大进步
超临界发电机组发展很快，新投产单机容量60万kW超临界发电机组占火电机组的60％以上。1000 MW已经达到16座，华能玉环电厂2×1000 MW电厂供电煤耗为283.5 gce/kWh，比全国火电机组平均煤耗低65 gce/kWh，下降幅度约19％。
IGCC发电取得积极进展。国家发展和改革委员会于2009年5月核准华能集团在天津滨海新区建设首座IGCC示范电站。该示范工程装机250 MW，2009年7月开工建设，预计2011年可投产发电。
烟气脱硫技术基本成熟，全国火电机组基本上都安装了烟气脱硫，烟气脱硝取得了较大进展，目前采用烟气脱硝技术机组容量约占火电机组容量的10％。
2 洁净煤发展面临的主要问题
2.1 煤炭质量总体较差
我国煤炭质量较差，商品煤灰分高，中高硫分以上的煤炭比例较大。动力煤消费占煤炭消费的75％左右，煤质普遍较差、波动较大，大多不能满足设备要求，是煤炭利用能效低、污染重的主要原因之一。
中小用户用煤质量低下。由于用煤分散，不能直接和煤炭生产企业签订煤炭购销合同，大多数中小用户只能从煤炭经销商处购买煤炭，有些煤炭经销商将煤矸石破碎后混到煤中，使得商品煤质量大幅下降，煤炭不易燃烧，产生严重的能效低下和污染问题。
2.2 整体技术和装备水平较低
中小燃煤技术装备整体落后。中小燃煤设施主要包括工业锅炉、砖瓦窑炉和民用炉灶。工业锅炉是我国工业用热和民用采暖的主要途径，现有工业锅炉58.48万台，以中小燃煤锅炉为主，＞35 t/h的工业锅炉占工业锅炉总台数的96.86％。工业锅炉年煤炭消费量约6亿t，锅炉平均热效率在60％～65％，部分锅炉运行热效率甚至低于50％。砖瓦窑炉量大面广，现有砖瓦企业7.3万家，普遍规模较小、技术落后、平均热效率只有约30％，年消耗煤炭7500万t。民用炉灶数量大，绝大多数效率低下，平均效率只有10％左右，年消耗煤炭约1.3亿t。
煤炭加工与转化核心技术与装备国产化水平很低，基本依靠进口。大型煤炭洗选设备如振动筛、离心机、过滤机等国产设备可靠性差、寿命短，主要依靠进口。关键的煤化工技术如干煤粉气化，煤液化泵阀、反应器，大型空分设备，大型甲醇反应器，煤制烯烃、天然气等诸多装置均需要进口。
2.3 政策和标准问题
煤炭产品质量标准范围较宽，很多为推荐性标准，执行情况不好，有些标准的规定已不能适应洁净煤技术快速发展的需要。
动力煤比价不合理，动力用煤没有做到按煤炭质量计价，缺乏根据煤炭发热量、灰分、硫分、粒度等主要指标的煤炭计价办法。
煤炭运输价格不合理，没有做到优质煤低价运输。不少地方还出现运输洗精煤价格高于运输低劣质煤价格的规定，制约了商品煤质量提高和节能减排技术发展。
3 “十二五”洁净煤技术需要关注的重点方向
全球气候变化与碳减排氛围下，煤炭洁净利用趋势会更加强劲，洁净煤技术发展必须解决提高煤质、开发先进技术与装备、加强管理与标准建设。在技术装备方面应重点开展以下工作。
3.1 大规模煤炭提质技术与装备
3.1.1 煤炭深度洗选技术
炼焦煤深度洗选：我国炼焦煤洗精煤灰分平均在12％左右，国外炼焦精煤灰分一般在8％～10％，甚至更低，我国和国外差距还很大；我国主焦煤资源短缺，属于稀缺煤种。为满足钢铁工业需要，必须对炼焦煤进行精细加工，研究和开发粗煤泥和细煤泥高效洗选回收技术与成套装备。
开发特殊用途超低灰煤洗选技术与装备，特殊用途煤如制备高碳材料、高性能吸附材料、发动机代油燃料等，灰分要求很低，有的甚至在1％以下，现有常规煤炭洗选技术无法实现。
开发脱除煤中有害元素如汞等的洗选方法。煤中有害元素污染会随煤炭的利用而迁徙，危害大，已经受到国际社会关注，要加大有害元素脱除技术研究。
3.1.2 动力煤洗选技术
动力用煤占煤炭消费的75％左右，目前动力煤入洗率只有35％左右。要结合大型煤炭基地建设，加快开发1000万t/a级的煤炭洗选技术装备。
3.1.3 褐煤提质技术
褐煤探明保有资源量1291亿t，占全国探明保有资源量的12.69％；褐煤产量迅速增加，目前年产量约3亿t，褐煤提质技术严重滞后，褐煤利用的技术瓶颈问题已凸现出来。
开发褐煤可规模化生产的提质技术与装备，提质后褐煤热值提高1500 kcal/kg以上，水分降低70％～80％。
3.2 适于中小燃煤用户的节能减排技术
研究开发新型高效工业锅炉技术，锅炉运行热效率＞85％，氮氧化合物排放满足其排放标准。
3.3 高品质煤基碳材料制备技术开发
研究不同煤种制活性炭的核心技术，开发适合于水体深度净化、烟气脱硫脱硝脱汞等专用活性炭的工艺与装备。
3.4 新一代煤转化技术
开展褐煤直接气化、高灰熔点有粘结性煤气化、煤催化气化甲烷化等新技术攻关，形成具有自主知识产权的核心技术与装备；开发新一代煤液化技术，明显提高液化油收率，显著降低水资源消耗，开展核心装备攻关，满足商业化运行煤液化工厂的需要；煤制烯烃技术的进一步完善。
大型煤化工副产品高效利用核心技术包括煤炭干馏和气化产生的中低温煤焦油提酚和制取清洁燃料技术；煤化工尾气制氢技术；煤化工尾气制化工品和燃料技术。
3.5 燃煤烟气联合脱硫脱硝脱汞技术
开发和推广节水型和干法脱硫脱硝技术、研究和示范烟气脱汞新技术；开发和示范燃煤烟气联合脱硫脱硝脱汞技术和装备。
3.6 煤基多联产与
的捕集封存
进行煤基多联产核心技术攻关、开展多联产系统优化研究，开展利用和封存的研究和示范。
收稿日期：2011-07-02