隨著中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程日益加快，能源需求總量高速增長。中國煤炭的基礎(chǔ)儲(chǔ)量占化石能源的96%以上。2012年，中國一次能源消費(fèi)總量36.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭約占70%，成為世界一次能源最大消費(fèi)國，更是最大的煤炭消費(fèi)國。未來幾十年，煤炭在中國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主體地位不會(huì)發(fā)生根本性改變。煤炭在為中國國民經(jīng)濟(jì)作出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也排放出大量的SO₂、NO_X和煙塵等大氣污染物，造成酸雨、懸浮顆粒物、溫室氣體等環(huán)境危害。因此，中國一直大力發(fā)展?jié)崈裘合嚓P(guān)技術(shù)，最大限度降低煤炭使用對生態(tài)環(huán)境的影響。本文對中國潔凈煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況進(jìn)行了全面綜述，并對其發(fā)展趨勢和前景進(jìn)行了展望。

一 原煤預(yù)處理技術(shù)

為了提高煤炭的質(zhì)量，必須從原煤抓起，按不同煤種的性質(zhì)和不同使用目的，對原煤進(jìn)行洗選、加工、提質(zhì)等預(yù)處理，提高煤炭的綜合利用效率，減少污染物排放。

（一）煤炭洗選技術(shù)

煤炭洗選是指根據(jù)原煤、礦物雜質(zhì)和煤矸石的物理化學(xué)性質(zhì)差別，采用人工揀矸、機(jī)械篩分、物理選煤、化學(xué)選煤等方法，清除原煤中的有害雜質(zhì)，排除矸石，降低灰分、硫分、水分，減少使用過程中的污染物排放。

目前，中國煤炭洗選加工在技術(shù)上已經(jīng)較為成熟，原煤入洗比例約為50.9%，但距離發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平還有較大差距，未來應(yīng)以推進(jìn)煤炭的全面洗選和提高洗選標(biāo)準(zhǔn)為發(fā)展重點(diǎn)，力爭將原煤入洗比例提高至90%以上，將原煤中的雜質(zhì)和污染物降至最低限度。

（二）型煤技術(shù)

型煤是指將一種或數(shù)種煤，或者摻混低熱值燃料或廢棄物等，與一定比例的黏結(jié)劑、添加劑等加工成一定形狀尺寸、有一定理化性能的塊狀燃料或原料。

中國民用型煤技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，民用型煤普及率為70%左右。在工業(yè)型煤方面推廣較慢。發(fā)展工業(yè)型煤技術(shù)，一方面應(yīng)向規(guī)?；?、實(shí)現(xiàn)清潔高效燃燒方向發(fā)展；另一方面，應(yīng)繼續(xù)開發(fā)新的黏結(jié)劑及大型高壓成型設(shè)備，供氣化、煉焦等行業(yè)使用。

（三）動(dòng)力配煤技術(shù)

通過配煤可將兩種以上不同種類、不同性質(zhì)的煤，按一定比例摻配加工成混煤，改變其化學(xué)組成、巖相構(gòu)成、物理性能和燃燒性能，達(dá)到優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、煤質(zhì)互補(bǔ)、適應(yīng)設(shè)備對煤質(zhì)需求、提高燃燒效率、減少污染物排放、降低煤炭運(yùn)輸成本等目的。

中國自20世紀(jì)80年代起，在坑口、港口和部分大城市及電廠率先采用動(dòng)力配煤技術(shù)，取得了一定效果，但與國外相比還存在一定差距，有待通過政策、資金、科研等支持，逐漸擴(kuò)大規(guī)模，實(shí)現(xiàn)“因地制宜”“因煤制宜”。

（四）褐煤提質(zhì)技術(shù)

褐煤提質(zhì)是指通過加工改變褐煤的成分和結(jié)構(gòu)，降低水分、提高發(fā)熱量，生成具有類似煙煤性質(zhì)的提質(zhì)煤，減小自燃傾向，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，提高能量轉(zhuǎn)換效率，擴(kuò)大使用范圍。

國內(nèi)外褐煤提質(zhì)技術(shù)分脫水提質(zhì)、成型提質(zhì)、熱解提質(zhì)三類。目前，中國褐煤提質(zhì)技術(shù)的應(yīng)用剛剛起步，商業(yè)規(guī)模的褐煤提質(zhì)項(xiàng)目有十余個(gè)，但大都處于探索示范階段。

二 潔凈煤發(fā)電技術(shù)

作為中國煤炭消費(fèi)的第一大戶，發(fā)電行業(yè)用煤占煤炭消費(fèi)總量的50%左右。2012年年底，中國發(fā)電裝機(jī)已達(dá)11.44億千瓦，燃煤發(fā)電占比仍保持在70%左右。因此，潔凈煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)展對中國至關(guān)重要。

（一）超（超）臨界發(fā)電技術(shù)

近年來，超（超）臨界燃煤發(fā)電技術(shù)在中國得到了長足發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界上投運(yùn)超（超）臨界發(fā)電機(jī)組最多的國家，大大節(jié)約了電煤消耗總量，減少了污染物排放。截至2012年7月，中國五大發(fā)電集團(tuán)已擁有超臨界發(fā)電機(jī)組155臺(tái)、超超臨界發(fā)電機(jī)組65臺(tái)，總裝機(jī)容量1.42億千瓦，占各自火電裝機(jī)的30%以上。

超（超）臨界發(fā)電技術(shù)還在向著進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù)、降低能耗和減少污染物排放的方向發(fā)展。中國將在“十二五”期間重點(diǎn)圍繞700℃先進(jìn)超超臨界機(jī)組進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和系統(tǒng)集成示范。

（二）燃煤機(jī)組高效污染物脫除技術(shù)

目前，在常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組中普遍采用的污染物控制技術(shù)包括濕法脫硫（FGD）、選擇性催化還原脫硝（SCR）、靜電和布袋除塵技術(shù)，可以脫除煙氣中95%的SO₂、90%的NO_X和99%的煙塵。此外，還可以通過吸附、沉淀、氧化等方法，實(shí)現(xiàn)煙氣脫汞。[!--empirenews.page--]

隨著國家政策和法規(guī)引導(dǎo)，常規(guī)火電廠污染物控制技術(shù)在中國得到了廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)全部30萬千瓦及以上等級(jí)燃煤發(fā)電機(jī)組均安裝了效率較高的除塵裝置，單位發(fā)電量煙塵排放量從2005年的1.33克

/千瓦·時(shí)下降至0.5克/千瓦·時(shí)以下。國內(nèi)已投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組裝機(jī)容量占燃煤發(fā)電總裝機(jī)容量的90%左右。在發(fā)電量相比2005年增長近70%的情況下，全國發(fā)電SO₂排放量占總排放量的比例從51%下降至約40%，單位發(fā)電量SO₂排放量從6.4克/千瓦·時(shí)下降至2.5克/千瓦·時(shí)左右。中國在新發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）中大幅降低了NO_X排放限值，國內(nèi)已投運(yùn)煙氣脫硝機(jī)組裝機(jī)容量超過1億千瓦，在建、規(guī)劃裝機(jī)容量超過1億千瓦。

中國燃煤電廠煙氣除塵以靜電除塵技術(shù)為主，布袋除塵、電袋復(fù)合除塵等技術(shù)也有所應(yīng)用。靜電除塵技術(shù)已非常成熟，布袋除塵、電袋復(fù)合除塵技術(shù)也已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。在脫硫方面，廣泛采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝，部分采用干法和半干法?，F(xiàn)已實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的工藝優(yōu)化、技術(shù)集成和關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到世界先進(jìn)水平。國內(nèi)煙氣脫硝90%以上采用選擇性催化還原（SCR）工藝，少量采用選擇性非催化還原（SNCR）工藝或SNCR+SCR工藝。SCR工藝在發(fā)達(dá)國家是成熟技術(shù)，中國也在開發(fā)SCR技術(shù)和催化劑。同時(shí)，通過應(yīng)用空氣分級(jí)等低氮燃燒技術(shù)，可以減少NO_X生成量，有效降低脫硝成本。

隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）的頒布實(shí)施，提出中國自2015年開始實(shí)行燃煤汞排放限制，而且國家也將逐步實(shí)施對PM2.5等級(jí)超細(xì)顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)應(yīng)用重金屬脫除技術(shù)、更高效可靠的除塵技術(shù)已迫在眉睫。中國也已啟動(dòng)SO₂、NO_X、汞等多種污染物協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，并計(jì)劃在60萬千瓦燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行示范。

（三）循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)

循環(huán)流化床（CFB）鍋爐具有NO_X排放低、燃料適應(yīng)性廣、脫硫成本低、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大且速度快等優(yōu)點(diǎn)，不過也存在廠用電率高、部分部件易磨損等問題。

中國已經(jīng)成為世界上CFB鍋爐裝機(jī)臺(tái)數(shù)和容量最大的國家，以10萬～30萬千瓦容量為主。目前，四川白馬電廠正在建設(shè)世界首個(gè)60萬千瓦超臨界CFB鍋爐燃煤發(fā)電示范工程，即將進(jìn)入調(diào)試階段?？傮w上，中國大型CFB鍋爐的整體技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、工程建設(shè)已達(dá)世界先進(jìn)水平，“十二五”期間，將朝著燃用劣質(zhì)燃料、低排放、超臨界等方向發(fā)展。

（四）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）是把煤氣化和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電集成的一種發(fā)電技術(shù)，被公認(rèn)為最具發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一。IGCC機(jī)組環(huán)保性能好，污染物排放量約為燃煤機(jī)組的10%，整體排放水平與天然氣發(fā)電機(jī)組相當(dāng)。IGCC同CCS（CO₂的捕集和封存）相結(jié)合，能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)CO₂的近零排放，還可通過多聯(lián)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)煤炭的綜合利用，具有很大發(fā)展?jié)摿ΑGCC的主要問題在于系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)較高。

中國開展IGCC相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)已有近三十年。2004年，華能集團(tuán)公司率先提出“綠色煤電”計(jì)劃，旨在研究開發(fā)、示范推廣基于IGCC技術(shù)的能夠大幅度提高發(fā)電效率、達(dá)到污染物和CO₂近零排放的煤基能源系統(tǒng)。2012年12月，“綠色煤電”計(jì)劃第一階段的華能天津IGCC示范工程成功投產(chǎn)，裝機(jī)容量26.5萬千瓦，采用華能自主開發(fā)的2000噸/天兩段式干煤粉加壓氣化爐、西門子E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)。該項(xiàng)目的成功投運(yùn)，填補(bǔ)了中國潔凈煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域空白，標(biāo)志著中國掌握了自主開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)、運(yùn)營IGCC電站的能力，為中國深入開展IGCC、綠色煤電相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和驗(yàn)證以及進(jìn)一步放大和示范奠定了基礎(chǔ)。

“十二五”期間，中國將在不斷完善現(xiàn)有IGCC示范電站的基礎(chǔ)上，適時(shí)開展40萬～50萬千瓦級(jí)IGCC—多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范，提高整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。同時(shí)，還將開展CCS等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，為建設(shè)近零排放IGCC示范電站進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。

三 現(xiàn)代煤化工技術(shù)

中國石油對外依存度已超過55%，發(fā)展煤基化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)，替代部分石油化工產(chǎn)品，對保障中國的能源安全具有重要的戰(zhàn)略意義，也是煤炭清潔利用的重要方面。目前，中國煤化工行業(yè)用煤占煤炭總消費(fèi)量的20%左右，有序發(fā)展高效潔凈的煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以逐步實(shí)現(xiàn)落后產(chǎn)能替代和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大大減少污染物排放。[!--empirenews.page--]

（一）煤制油技術(shù)

煤制油（Coal-to-liquids，CTL）是以煤炭為原料，通過化學(xué)加工過程生產(chǎn)油品和石油化工產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)，包含煤直接液化和煤間接液化兩種技術(shù)路線。此外，以煤制甲醇為原料，也可合成汽油產(chǎn)品（Methanol-to-gasoline，MTG）。

中國已于2008年建成世界首套大型煤直接液化工業(yè)化裝置——神華鄂爾多斯108萬噸/年煤制油示范工程，采用神華開發(fā)的煤直接液化工藝和催化劑。目前，中國已建成3套煤間接液化裝置，合計(jì)產(chǎn)能50萬噸/年，均采用中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所開發(fā)的中科合成油技術(shù)和鐵系催化劑。此外，中國建成及在建的MTG裝置有3套，合計(jì)產(chǎn)能40萬噸/年。

總體上，中國在煤制油關(guān)鍵工藝、催化劑、裝備和系統(tǒng)技術(shù)、工程技術(shù)等方面達(dá)到了世界先進(jìn)水平。“十二五”期間，將以進(jìn)一步擴(kuò)大工程規(guī)模、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營為目標(biāo)。

（二）煤制烯烴技術(shù)

煤制烯烴是指將煤基甲醇通過催化劑合成烯烴產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)成的不同，分為甲醇制烯烴（包括乙烯和丙烯）（Methanol-to-olefin，MTO）和甲醇制丙烯（Methanol-to-propylene，MTP）。

中國于2010年建成了世界首套大型煤制烯烴裝置——神華包頭煤制烯烴示范工程，并于2011年投入商業(yè)化運(yùn)營，產(chǎn)能60萬噸/年，核心技術(shù)采用中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的DMTO工藝。同時(shí)，還采用魯奇技術(shù)相繼建成了神華寧煤52萬噸/年MTP裝置、大唐多倫46萬噸/年MTP裝置。

通過不同工藝路線示范工程的建設(shè)，中國在煤制烯烴關(guān)鍵技術(shù)和工程化方面走在世界前列，接下來將繼續(xù)驗(yàn)證煤制烯烴關(guān)鍵技術(shù)可行性及運(yùn)行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，繼續(xù)建設(shè)更多示范裝置。

（三）煤制天然氣技術(shù)

煤制天然氣是指將合成氣通過甲烷化反應(yīng)合成替代天然氣（SNG）的過程。中國首個(gè)大唐克旗40億標(biāo)方/年煤制氣項(xiàng)目于2009年開工建設(shè)，目前已完成大負(fù)荷試驗(yàn)等試車工作。中國在建的煤制氣項(xiàng)目還包括大唐阜新40億標(biāo)方/年、內(nèi)蒙古匯能16億標(biāo)方/年、新疆慶華55億標(biāo)方/年等項(xiàng)目。

根據(jù)《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，中國到2015年計(jì)劃實(shí)現(xiàn)煤制氣產(chǎn)能150億～180億標(biāo)方/年，占國內(nèi)天然氣供應(yīng)能力的8.5%～10%。除在建項(xiàng)目，還將規(guī)劃建設(shè)煤制氣升級(jí)示范項(xiàng)目或以煤制氣為主的煤炭清潔高效綜合利用示范項(xiàng)目，提高資源利用效率和污染物治理水平。

目前，中國的煤制氣項(xiàng)目大都布局在富煤缺水地區(qū)，國家頒布的最嚴(yán)格水資源管理制度將嚴(yán)重制約此類項(xiàng)目的發(fā)展，而中國天然氣的負(fù)荷中心在相對富水的東部地區(qū)。因此，作為一種新思路和新途徑，可以考慮在東南沿海等發(fā)達(dá)地區(qū)建設(shè)清潔高效的煤制氣項(xiàng)目，利用價(jià)位合適的進(jìn)口煤炭實(shí)現(xiàn)對國內(nèi)天然氣供應(yīng)的有益補(bǔ)充。

四 工業(yè)用煤技術(shù)

除用于發(fā)電和煤化工外，中國還有大量的工業(yè)鍋爐、窯爐等以煤炭為燃料，它們使用的煤炭超過煤炭消費(fèi)總量的20%。多年來，中國通過研究應(yīng)用高溫空氣燃燒、純氧或富氧燃燒、余熱余能利用、過程優(yōu)化節(jié)能等技術(shù)，有效改善了工業(yè)用煤的消耗水平，但同國際先進(jìn)水平還有一定差距。“十二五”期間，中國將重點(diǎn)圍繞高效率、大容量工業(yè)鍋爐島成套技術(shù)及示范，工業(yè)窯爐余熱余能高效回收利用新技術(shù)，冶金過程重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)研發(fā)示范等領(lǐng)域開展工業(yè)用煤節(jié)能技術(shù)研發(fā)。

五 CCS和CCUS技術(shù)

近年來，全球氣候變化引起了國際社會(huì)的普遍關(guān)注，有效控制以CO₂為主的溫室氣體排放，給發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)賦予了新的目標(biāo)和要求。研發(fā)儲(chǔ)備CO₂捕集與封存（CCS）以及CO₂捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)對中國未來應(yīng)對氣候變化、大幅降低碳排放強(qiáng)度具有重要意義。

CO₂捕集是指將燃煤發(fā)電、煤化工等排放的CO₂分離，形成高濃度的CO₂中間產(chǎn)品，便于資源化利用或封存至地下。CO₂捕集的主要問題在于CO₂分離提純或制氧的裝置投資和能耗較高，影響了整體經(jīng)濟(jì)性和能量轉(zhuǎn)化效率。2009年，華能上海石洞口二廠建成了世界最大的12萬噸/年燃煤電廠燃燒后CO₂捕集裝置。2010年年底，神華鄂爾多斯煤制油項(xiàng)目10萬噸/年燃燒前碳捕集裝置建成投運(yùn)。

CO₂封存就是把捕集的CO₂注入事先考察好的地點(diǎn)封存，使其與大氣長期隔絕，難點(diǎn)在于安全性和可靠性，需通過長期的示范監(jiān)測和環(huán)境評估進(jìn)行驗(yàn)證。2011年，神華在鄂爾多斯建成了亞洲首套10萬噸/年咸水層CO[!--empirenews.page--]₂封存示范裝置。下一步，中國將開展CO₂封存地質(zhì)潛力的評價(jià)工作，并結(jié)合示范工程驗(yàn)證CO₂封存的安全性和可靠性。

六 展望

綜上所述，中國在潔凈煤各項(xiàng)技術(shù)上已取得長足進(jìn)步，在多個(gè)領(lǐng)域達(dá)到世界先進(jìn)水平，在利用煤炭為中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了充足動(dòng)力的同時(shí)，有效抑制了環(huán)境污染問題。面對中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，資源、環(huán)境的壓力依然巨大，潔凈煤技術(shù)將朝著“全面開花、重點(diǎn)突破”的方向發(fā)展。所有用煤行業(yè)要繼續(xù)推廣原煤預(yù)處理技術(shù)和高效工業(yè)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模；發(fā)電行業(yè)要大力提高潔凈煤發(fā)電技術(shù)，重點(diǎn)提高煤炭發(fā)電過程污染物控制水平，更廣泛地應(yīng)用超（超）臨界發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)，進(jìn)一步研發(fā)適用的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)；煤化工行業(yè)要加大現(xiàn)代煤化工、煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣等技術(shù)示范力度；各相關(guān)行業(yè)要積極探索面向未來的CCS、CCUS等前沿技術(shù)。全社會(huì)要共同努力，讓潔凈煤技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)中國能源、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。為此，必須進(jìn)一步加大研發(fā)和應(yīng)用力度，讓潔凈煤技術(shù)為全面建成小康社會(huì)、建設(shè)美麗中國作出更多貢獻(xiàn)。