隨著經(jīng)濟發(fā)展，未來煤炭在能源生產和消費結構中的主導作用不會改變，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g也就成為先進能源領域的重要技術方向。近日，科技部發(fā)布的《潔凈煤技術科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》（下稱《規(guī)劃》），明確了電力行業(yè)應用潔凈煤技術發(fā)展的重點攻關領域。
從規(guī)劃內容上看，不僅提出了提高煤質、污染物脫除等源頭技術攻關，并且對燃煤發(fā)電技術、污染物治理等應用技術提出了更高要求，以此進行全方位部署，推動能源生產和利用方式的轉變，構建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔的現(xiàn)代能源產業(yè)體系。
褐煤提質成技術攻關重點
提高煤質是潔凈煤技術的源頭，“十一五”期間，國家對提升低品質煤質量、提高稀缺煤種利用效率、發(fā)展資源綜合利用等技術進行了重點研究，目前，國內已有眾多企業(yè)進行這方面的技術開發(fā)。但是由于褐煤粉塵分離、污水凈化等關鍵技術沒有得到突破，仍具技術障礙。
“褐煤和低變質煙煤具有水分大、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技術的開發(fā)和應用工作。
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煤提質技術的進步。
但目前，褐煤提質技術存在投資和占地面積大、成本高、提質后運輸困難等問題。
據(jù)有關資料顯示，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，對煤提質及轉化開展基礎研究具有重要的意義。《規(guī)劃》中提到，未來將針對褐煤、低變質煙煤分級轉化、綜合利用開展煤質與轉化基礎研究，如熱沖擊下褐煤粉化機理研究，毛細水分蒸發(fā)條件研究；多煤種復雜煤質熱解、氣化、加氫、燃燒轉化等。
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)電技術進步始終是先進能源技術的重點。”中國電力發(fā)展促進會副秘書長余琛說，目前和今后若干年，國內煤電裝機容量仍將處于較高發(fā)展速度，技術發(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)電機組的基礎和能力，預計到2020年，新建機組市場容量高達500吉瓦。但是，目前高參數(shù)大容量機組的設計及制造、系統(tǒng)優(yōu)化、高溫部件材料等方面與發(fā)達國家仍有較大差距，建設超600 攝氏度大容量等級超臨界發(fā)電機組系統(tǒng)集成示范、研發(fā)超700攝氏度關鍵材料和技術仍是今后幾年的重要任務。
在IGCC技術方面，“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)內容已基本完成，將逐步進入試運行階段。據(jù)了解，華能集團于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IGCC示范工程，可以為實現(xiàn)煤炭發(fā)電的近零排放進行技術儲備，促進應對氣候變化能力建設，對實現(xiàn)煤炭發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。”華能集團該項目相關負責人介紹說，IGCC還可以進一步促進煤的高效清潔利用，實現(xiàn)電能和清潔燃料、氫、化工品、鋼鐵等能源及材料產品的聯(lián)合生產，帶動煤炭、電力、化工、材料、重大裝備制造業(yè)的升級，形成新的產業(yè)鏈。
三個方向控制燃燒污染物
以煤為主的能源結構和消費總量持續(xù)增長，使我國污染控制和環(huán)境保護面臨巨大壓力。據(jù)測算，到2020年，如不采取有效措施，即使按照污染物產生量最少的情景預計，二氧化硫、氮氧化物年排放量將分別達到4000萬噸和3500萬噸。燃煤污染作為能源環(huán)境問題，將對經(jīng)濟和社會 發(fā)展產生重大影響和制約。
“煤燃燒過程中會產生多種污染物，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，“即在燃燒設備的尾部串聯(lián)安裝脫硝、除塵和脫硫設施，隨著串聯(lián)設施的增多，煙道阻力隨之增大，煙道通風能耗也隨之增大，另外設備投資、占地面積和運行費用也都隨之大幅增加。”從技術上看，未來燃燒污染物控制和治理技術的發(fā)展方向可以歸結為三個方面：一是燃燒前、燃燒中和燃燒后治理相結合；二是多種污染物聯(lián)合脫除，目前正在開發(fā)的技術有物理方法，也有化學方法；三是可資源化的污染物脫除技術，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，認真貫徹國家能源政策和應對氣候變化的各項要求，通過優(yōu)化結構，強化節(jié)能減排等系列措施，碳排放強度不斷下降，應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峻的挑戰(zhàn)，“十二五”期間，電力行業(yè)將主要通過調整電力結構、提高發(fā)電效率以及節(jié)能管理等措施進一步減排二氧化碳，并探索建立符合我國國情的電力行業(yè)碳排放交易市場。
