我國煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展思考

何波

摘 要：闡述了當(dāng)前我國煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展面臨的形勢和挑戰(zhàn)，從七個方面對近年來煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用及推廣現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述和分析，有利于明確煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展中存在的薄弱環(huán)節(jié)，找準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展的共性和重大關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的方向.同時，對未來的發(fā)展戰(zhàn)略和方向進(jìn)行了有益的思考，提出了制定我國煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖的一些建議，進(jìn)一步促進(jìn)我國煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)快速發(fā)展.

關(guān)鍵詞：煤炭工業(yè)； 節(jié)能減排； 潔凈煤技術(shù)

中圖分類號： TQ 536.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

自18世紀(jì)人類第一次工業(yè)革命以來，煤炭的開發(fā)和利用對世界工業(yè)的進(jìn)步、人類文明和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著巨大的推動作用，被認(rèn)為是促成工業(yè)革命技術(shù)加速發(fā)展的四大要素之一.根據(jù)2014年《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》[1]數(shù)據(jù)，2013年底，中國煤炭探明儲量為1 145億t，占世界煤炭探明儲量的12.8%，儲采比僅為31年，遠(yuǎn)低于世界平均水平.2013年我國煤炭產(chǎn)量37億t左右，煤炭消費量達(dá)36.1億t，預(yù)計2014年我國煤炭消費量將占全球需求量的50%以上.根據(jù)國家能源局統(tǒng)計[2]，2013年煤炭消費占一次能源消費的比重為65.7%，仍居主導(dǎo)地位.煤炭資源的可得性、廉價性和相對的豐富性，使其在未來相當(dāng)長一段時期仍將是我國不可替代的戰(zhàn)略性能源.

1 煤炭工業(yè)面臨的節(jié)能減排形勢

與石油、天然氣等其他能源相比，煤炭是一種低利用率、高污染、高排放的能源.我國煤炭資源的特點是難選煤多，高灰、高硫煤比重大，大部分原煤灰分在25%左右，原煤中約12.8%的煤含硫量高于2%.20世紀(jì)發(fā)生的大氣環(huán)境污染事件，如酸雨、氣候變暖、臭氧空洞、城市煤煙霧以及光化學(xué)煙霧污染等，都與燃煤有關(guān).大氣中的主要污染物，如SO2、NOx、CO、顆粒物、有機污染物、煙塵、汞等重金屬，主要源自燃煤.這些排放物對人類健康和生態(tài)環(huán)境都造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害.國家環(huán)境保護(hù)部《2013年中國環(huán)境狀況公報》[3]顯示，全國監(jiān)測PM2.5的74個重點城市中，只有3個城市空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)，占比僅4.1%；年平均霾天數(shù)為36天，為1961年以來之最；酸雨面積約占國土面積的10.6%；SO2和NOx排放量分別達(dá)2 043.9萬t和2 227.3萬t，我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)形勢十分嚴(yán)峻.世界衛(wèi)生組織調(diào)查報告顯示，世界每8個死亡人口中就有1人死于糟糕的空氣質(zhì)量.

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，人們深刻認(rèn)識到能源消費量不斷增長導(dǎo)致能源資源緊缺的同時，對生態(tài)環(huán)境的訴求更是越發(fā)強烈.2010年以來，國家將節(jié)能環(huán)保和新能源產(chǎn)業(yè)放在七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度進(jìn)行培育.雖然近年來非化石能源消費比重有所增長，但至2013年僅占比9.8%.國務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》[4]和國家發(fā)展與改革委員會《煤炭工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》[5]要求，2015年全國能源消費總量控制在40億t標(biāo)準(zhǔn)煤，單位GDP（國內(nèi)生產(chǎn)總值）能耗下降16%，SO2和NOx排放量分別控制在2 086.4萬t和2 046.2萬t.因此，當(dāng)前煤炭工業(yè)節(jié)能減排面臨著十分嚴(yán)峻的形勢和挑戰(zhàn)，煤炭工業(yè)節(jié)能減排是煤炭工業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展的必由之路.

2 煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國是世界最大的煤炭生產(chǎn)與消費國，并且在相當(dāng)長時期內(nèi)以煤為主要能源的生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變，因此我國也成為受燃煤污染最為嚴(yán)重的國家.長期以來，煤炭集約開采程度低、粗放式的生產(chǎn)經(jīng)營、資源浪費等問題仍然比較突出，煤炭平均回采率只有40%左右，僅為發(fā)達(dá)國家的一半；同時，與煤炭共生的資源損耗很大，每開采1 t煤約損耗與煤炭資源共生、伴生的鋁礬土、硫鐵礦、高嶺土、耐火粘土、鐵礬土等達(dá)8 t[6]；煤炭產(chǎn)業(yè)整體性差，開發(fā)粗放，淺加工，利用低，廢物利用少，未從開采、加工和利用的全生命周期，以系統(tǒng)工程的高度，從經(jīng)濟(jì)社會環(huán)境多維度考慮煤炭資源的集成優(yōu)化利用；環(huán)境污染嚴(yán)重，在開采、洗選、加工、儲運、利用等過程中產(chǎn)生大量廢水、廢氣、固體廢棄物等，對大氣、水、土壤、地質(zhì)地貌等生態(tài)環(huán)境造成破壞.

煤炭高效清潔利用技術(shù)是解決當(dāng)前能源資源緊缺和環(huán)境污染困境的重要途徑，也是世界各國煤炭工業(yè)節(jié)能減排的主導(dǎo)技術(shù)之一.20世紀(jì)90年代以來，我國一直高度重視發(fā)展煤炭高效清潔利用技術(shù)，經(jīng)過多方多年的努力，我國在煤炭節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)、推廣和應(yīng)用等方面取得了顯著的成效.

2.1 煤炭加工技術(shù)

煤炭加工技術(shù)是指采用物理、物理化學(xué)、化學(xué)或微生物等方法將原煤脫灰、降硫，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的分品種的潔凈煤，是實現(xiàn)煤炭高效、潔凈利用的源頭技術(shù)，主要包括煤炭洗選、型煤、水煤漿技術(shù)等.發(fā)達(dá)國家煤炭洗選始于20世紀(jì)30年代，到90年代已實現(xiàn)高灰高硫原煤100%入洗，平均洗選率達(dá)50%以上，近年來已達(dá)到100%.在工藝和方法上，美、澳等發(fā)達(dá)國家普遍采用塊煤重介和跳汰分選、細(xì)粒煤螺旋分選、煤泥浮選、精煤脫水、干燥工藝等，應(yīng)用重介質(zhì)旋流器、螺旋分選機、搖床等設(shè)備，自動化程度高，選煤廠處理能力大，效率達(dá)95%以上[7-8].我國煤炭洗選晚于發(fā)達(dá)國家20多年.改革開放以來，我國煤炭洗選有了長足的發(fā)展，20世紀(jì)末全國原煤入洗率為22%，近年來煤炭洗選率達(dá)到60%左右.重介選煤、跳汰選煤等工藝有了較大提高，自主研發(fā)的跳汰機、重介質(zhì)分選機旋流器、浮選機等已接近國際先進(jìn)水平，無壓重介質(zhì)旋流器、旋流靜態(tài)微泡浮選柱的研制使提升分選技術(shù)得到了發(fā)展，XJMS型機械攪拌式浮選機達(dá)到國際先進(jìn)水平.但整體選煤廠自動化程度不高，處理能力不大，平均洗選率為85%左右，與發(fā)達(dá)國家有較大差距.

型煤是由粉煤或低品位煤加工制成的具有一定強度和形狀的煤制品.20世紀(jì)初，德國開始利用年輕褐煤采用高壓無粘結(jié)劑成型工藝生產(chǎn)褐煤磚后，陸續(xù)有熱壓成型工藝、褐煤成型兩段煉焦工藝、弱粘結(jié)煤或不粘結(jié)煤生產(chǎn)型焦工藝等，并迅速普及推廣，而且從未停止對型煤技術(shù)的研究.目前，生物質(zhì)環(huán)保型煤技術(shù)已日趨成熟.我國從20世紀(jì)中葉開始型煤研究，工業(yè)燃料型煤研究還處在起步階段，尚未形成規(guī)模.目前工業(yè)和民用型煤開發(fā)已經(jīng)形成了具有我國特點的粘結(jié)劑、低壓集中成型工藝和集中配爐前成型工藝，其中民用型煤技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國際水平，但尚需普及推廣.生物質(zhì)型煤、環(huán)保固硫型煤、型煤粘結(jié)劑及煙煤型煤技術(shù)等方面也取得了進(jìn)展，民用型煤、動力型煤、氣化型煤等已形成一定規(guī)模[9-10].當(dāng)前，我國正重點圍繞環(huán)保型煤、生物質(zhì)型煤、低變質(zhì)程度煙煤型煤技術(shù)等方面開展研究.

水煤漿是20世紀(jì)70年代爆發(fā)石油危機時興起的代油新型煤基液體燃料.80年代美、澳、日、法等發(fā)達(dá)國家已開發(fā)超低灰煤、化學(xué)煤、精細(xì)水煤漿等技術(shù).我國于20世紀(jì)80年代初開始研究水煤漿技術(shù)，經(jīng)過近30年的科技攻關(guān)，已研發(fā)出高性能水煤漿添加劑，一磨機高濃度制漿工藝，低階煤環(huán)保型水煤漿、貧煤貧瘦煤石油焦制備低揮發(fā)分煤漿、褐煤制備氣化煤漿、精細(xì)油水煤漿，以及水煤漿液態(tài)化懸浮燃燒、壓縮空氣霧化精細(xì)水煤漿燃燒、流化-懸浮燃燒、多重配風(fēng)旋風(fēng)燃燒、催化燃燒及水煤漿低溫低氧燃燒等技術(shù)，整體技術(shù)水平已達(dá)到國際先進(jìn)水平[11].針對我國低階煤儲量豐富的特點，經(jīng)過多年的努力，研發(fā)出高效節(jié)能的低階煤制備高濃度水煤漿技術(shù).該技術(shù)將多破少磨、分級研磨和優(yōu)化級配的理念成功融入到制漿工藝中，將選擇性磨機和超細(xì)磨機結(jié)合，提高了煤漿堆積效率，擴大了制漿原料煤的范圍，成漿濃度進(jìn)一步提高.該技術(shù)在國內(nèi)成功推廣，已形成年產(chǎn)1 000萬t的規(guī)模[12].

2.2 燃煤發(fā)電技術(shù)

在超超臨界發(fā)電技術(shù)方面，我國已經(jīng)投運的600℃超超臨界燃煤機組達(dá)100臺，超過8 000萬kW，數(shù)量和總?cè)萘烤邮澜绲谝?截至目前，我國在超超臨界發(fā)電方面，已經(jīng)具備制造100萬kW、25 MPa、600℃等級發(fā)電機組的基礎(chǔ)和能力，但600℃超超臨界機組核心元件材料全部依賴進(jìn)口，同時我國在耐高溫材料基礎(chǔ)方面的研究與發(fā)達(dá)國家有較大差距[13].2010年起，我國成立了“國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”，設(shè)立了“國家700℃超超臨界燃煤發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研發(fā)及應(yīng)用示范”項目，旨在對700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)進(jìn)行研究，攻克技術(shù)難關(guān)，實現(xiàn)700℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)的自主化.這標(biāo)志著中國加入了世界開發(fā)700℃超超臨界火電技術(shù)的行列.由華能集團(tuán)等單位共同組織600 MW 700℃超超臨界燃煤示范電站的方案研究.該示范項目采用燃煤空冷機組，汽機側(cè)的蒸汽參數(shù)為35 MPa/700℃/720℃.2013年已完成了鍋爐爐膛的初步選型和特性參數(shù)選取，同時完成了汽水流程設(shè)計、受熱面布置以及煙氣余熱設(shè)備的設(shè)計等工作，部分取得了階段性成果[13].

在大型循環(huán)流化床方面，自2007年國產(chǎn)首臺300 MW循環(huán)流化床機組投入運行以來，我國大型循環(huán)流化床燃煤鍋爐技術(shù)取得了迅速發(fā)展.目前，我國突破了600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐啟動調(diào)試、機組合理運行、性能及其測試等關(guān)鍵技術(shù)，掌握了超臨界循環(huán)流化床升負(fù)荷過程濕干態(tài)轉(zhuǎn)換及超臨界轉(zhuǎn)換點的特殊性.2013年我國自主研發(fā)的世界首臺最大容量600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐成功投入運行.該鍋爐可使用價格低廉的劣質(zhì)煤，無需加裝額外煙氣處理裝置，性能優(yōu)于國外相關(guān)技術(shù)，發(fā)電效率比亞臨界循環(huán)流化床鍋爐約高4%，標(biāo)志著我國在循環(huán)流化床燃燒及工程技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到了世界領(lǐng)先水平.另外，針對燃用劣質(zhì)燃料、大型超臨界循環(huán)流化床（CFB）鍋爐系列、節(jié)能型CFB鍋爐技術(shù)也在進(jìn)行研發(fā)[14-15].

目前，在潔凈煤發(fā)電領(lǐng)域中整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）發(fā)電技術(shù)被普遍認(rèn)為是最具競爭力和發(fā)展前景的燃煤發(fā)電技術(shù)之一.自20世紀(jì)80年代中期第一臺整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)電站投運以來，經(jīng)過近40年的發(fā)展，全世界已建、在建IGCC電站近30座，在役純發(fā)電IGCC電站為5座.目前投入運行的單機容量最大的IGCC機組為300 MW，位于西班牙.現(xiàn)在IGCC發(fā)電技術(shù)正處于第二代技術(shù)的成熟階段.20世紀(jì)80年代初期，我國開始跟蹤IGCC技術(shù)的發(fā)展，90年代開始啟動IGCC示范項目的可行性研究，2007年將其列為潔凈煤發(fā)電示范工程，2009年正式開工建設(shè)，2012年265 MW機組建成投產(chǎn)發(fā)電，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的兩段式干煤粉加壓純氧燃燒氣化爐技術(shù)等多項新技術(shù)、新工藝.該技術(shù)比國外的水煤漿氣化技術(shù)和干煤粉氣化技術(shù)有著更高的轉(zhuǎn)化效率，并將該項自主技術(shù)出口[15].

2.3 煤基清潔燃料技術(shù)

煤基清潔燃料技術(shù)指煤制清潔氣體燃料、煤制油和化工品技術(shù).“十五”以來，國家專門立題支持了多項技術(shù)內(nèi)容的開發(fā)，在煤制天然氣、漿態(tài)床費托合成、煤加氫液化、煤制烯烴等方面進(jìn)行了工業(yè)示范及產(chǎn)業(yè)化，并且煤制烯烴、漿態(tài)床費托合成、煤加氫液化等工業(yè)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先或先進(jìn)水平.我國從20世紀(jì)70年代末開始進(jìn)行煤炭直接液化技術(shù)的研究和攻關(guān)，在日本NEDOL工藝、美國HTI工藝和德國IGOR工藝的基礎(chǔ)上，我國開發(fā)出煤直接液化工藝技術(shù)，并建成世界唯一的百萬噸級煤直接液化裝置，經(jīng)過了工業(yè)化規(guī)模和長周期運行的驗證，代表了世界煤直接液化技術(shù)的領(lǐng)先水平.我國煤炭間接液化技術(shù)的研究始于20世紀(jì)50年代初，重啟于80年代，目前已具備建設(shè)萬噸級規(guī)模生產(chǎn)裝置的技術(shù)，在關(guān)鍵技術(shù)、催化劑的研究開發(fā)方面已擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)，自主研發(fā)的煤炭液化技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平.國內(nèi)首個采用煤間接液化制油項目（16萬t·a-1）實現(xiàn)年產(chǎn)油18萬t，噸油煤耗、水耗及催化劑產(chǎn)油能力、產(chǎn)品選擇性等指標(biāo)優(yōu)異，處于國際前列.目前國內(nèi)已投入示范運行的煤制油項目有5個，總規(guī)模近200萬t.煤制油技術(shù)成熟度和經(jīng)濟(jì)可行性已經(jīng)得到驗證，正式進(jìn)入了商業(yè)化開發(fā)階段.目前，我國共有煤制油在建、擬建商業(yè)化或示范項目10個，全部15個項目投入運行后，預(yù)計將實現(xiàn)煤制油總產(chǎn)能年產(chǎn)1 800萬t.另外，我國已經(jīng)開發(fā)出kW級燃料電池堆技術(shù)，煤炭氣化與燃料電池聯(lián)合的相關(guān)研究正在進(jìn)行中.

煤制烯烴即煤基甲醇制烯烴，是比較公認(rèn)的第二個新型煤化工路徑.目前國際上使用的煤制烯烴技術(shù)主要包括美國及挪威開發(fā)的MTO技術(shù)和德國開發(fā)的MTP技術(shù).我國在吸收借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制出甲醇制取低碳烯烴DMTO、DMTOⅡ工業(yè)化技術(shù)[16].對MTP技術(shù)的研發(fā)也取得了進(jìn)展，“流化床甲醇制丙烯FMTP”技術(shù)研發(fā)運行成功，產(chǎn)生了具有世界先進(jìn)水平和自主知識產(chǎn)權(quán)的新型煤化工技術(shù).目前，我國已投入運行7個煤（甲醇）制烯烴裝置，總產(chǎn)能達(dá)326萬t·a-1.

我國對乙二醇的進(jìn)口依賴一直在70%以上.無論是國內(nèi)還是國外，都在采用煤制乙二醇技術(shù).國外乙二醇生產(chǎn)的技術(shù)主要是利用合成氣草酸酯乙二醇的生產(chǎn)工藝.我國煤制乙二醇的研究始于20世紀(jì)80年代，2009年20萬t·a-1煤制乙二醇項目投產(chǎn)結(jié)束了只能采用石油技術(shù)路線生產(chǎn)乙二醇的歷史.目前草酸酯合成法是比較成熟的煤制乙二醇間接合成技術(shù)，很多科研機構(gòu)也在不斷研制新型設(shè)備[17].目前正在研發(fā)的高壓生產(chǎn)草酸二甲酯工藝同與之配套的第三代羰化、加氫催化劑將在合成氣制乙二醇大型工業(yè)化和工程放大中進(jìn)行示范應(yīng)用，有望突破煤制乙二醇大型規(guī)模化的瓶頸，還可用于草酸及草酸酯的大型化改造中.目前，我國已建成7套合成氣經(jīng)草酸酯路線制乙二醇項目，產(chǎn)能共計110萬t·a-1.預(yù)計2014年煤制乙二醇產(chǎn)能將達(dá)208萬t·a-1.此外，還有30多個項目處于建設(shè)、前期工作和計劃中，預(yù)計2017年煤（合成氣）制乙二醇產(chǎn)能將達(dá)到672萬t·a-1.

近年來，我國以煤氣化油電聯(lián)產(chǎn)和IGCC發(fā)電工程為依托，開展了大型煤氣化、合成氣低污染重型燃?xì)廨啓C、煤基液體燃料、系統(tǒng)優(yōu)化集成、運行及控制等關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與示范；建設(shè)了IGCC綠色煤電、新型水煤漿氣化、費托合成技術(shù)、清潔能源動力技術(shù)研究基地和煤基合成油IGCC聯(lián)產(chǎn)研發(fā)基地，取得了一系列創(chuàng)新性成果.這標(biāo)志著我國在以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)及IGCC關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和工業(yè)示范方面取得了重大進(jìn)展，具備了相關(guān)技術(shù)自主研發(fā)、系統(tǒng)集成和工程成套能力.

2.4 燃煤污染物控制和治理技術(shù)

我國燃煤煙塵的治理始于20世紀(jì)70年代初，最初使用的是慣性、旋風(fēng)等機械式除塵器.目前，主要采用濕式除塵器、靜電除塵器或布袋除塵器.近年來，有學(xué)者針對燃燒后不能被捕獲的超細(xì)微顆粒物提出電袋耦合技術(shù)、團(tuán)聚技術(shù)和水汽相變脫除技術(shù).在對SO2的治理時燃燒前脫硫技術(shù)中的物理洗選技術(shù)得到大規(guī)模應(yīng)用，燃燒中包括燃用固硫型煤、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕活化脫硫和循環(huán)流化床技術(shù)等.燃燒后脫硫常見的有石灰、石灰石、氧化鎂法等脫硫工藝.國外已開發(fā)出上百種煙氣脫硫技術(shù).目前，我國對20 t·h-1及以上燃煤工業(yè)鍋爐煙氣的治理主要采用一級除塵十二級脫硫裝置，并配備脫硫除塵監(jiān)測系統(tǒng)[18].在氮氧化物治理方面，通過煙氣回流降低燃燒區(qū)局部溫度以及采用分層供風(fēng)兩段燃燒等措施降低氮氧化物排放，主要的脫硝方法為選擇性催化還原法（SCR）等，同時在鍋爐上安裝低氮燃燒器、脫氮裝置等.此外，還發(fā)展了幾種多污染物協(xié)同控制技術(shù)，如活性焦一體化技術(shù)、有機催化煙氣綜合清潔技術(shù)和氧化吸收協(xié)調(diào)控制技術(shù)等[19].在脫汞方面，有以活性炭吸附為代表的吸附法、利用現(xiàn)有脫硫除塵裝置的脫汞法、電暈放電等離子體脫汞法、電催化氧化聯(lián)合處理脫汞法以及SCR技術(shù)等[20].我國主要采用濕法脫硫裝置去除氧化態(tài)汞，利用除塵裝置除去大部分顆粒汞，但對不溶于水的氣態(tài)汞效果不顯著.

2.5 工業(yè)鍋爐高效燃煤技術(shù)

目前我國正在使用的工業(yè)鍋爐總量約有57萬臺，容量達(dá)290萬蒸t·h-1，年用煤量6.0～6.5億t，占我國煤炭消費量20%以上，僅次于發(fā)電用煤[21].國內(nèi)早在20世紀(jì)70年代就曾開發(fā)過煤粉工業(yè)鍋爐應(yīng)用技術(shù)，但因煤粉制備、鍋爐自動控制、布袋除塵等配套技術(shù)不成熟或價格昂貴，專用裝備的加工工藝落后，最終放棄了對該技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用.90年代，煤粉工業(yè)鍋爐有了初步進(jìn)展，如PW型旋流式小型煤粉鍋爐.2000年，開發(fā)出0.7～7.0 MW CWNS型鍋殼式煤粉鍋爐（也稱金水鍋爐）[22].近十余年來，我國在借鑒發(fā)達(dá)國家相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，成功研發(fā)出高效、節(jié)能、清潔煤粉鍋爐技術(shù)，燃盡值達(dá)98%以上，鍋爐效率達(dá)90%以上，比傳統(tǒng)鍋爐節(jié)煤30%～50%，節(jié)電20%.利用高倍率灰鈣循環(huán)稀相煙氣凈化技術(shù)、低溫燃燒環(huán)境與均勻的溫度場分布、袋式除塵技術(shù)等，SO2排放質(zhì)量濃度≤100 mg·Nm-3，NOx排放質(zhì)量濃度≤200 mg·Nm-3，煙塵排放量≤10 mg·Nm-3甚至更低，無分散地面排放造成的二次污染問題[12].目前，單機容量最大蒸噸達(dá)64 t·h-1，該技術(shù)已經(jīng)在全國推廣應(yīng)用，已建設(shè)完成近200臺套、1 000 t·h-1的規(guī)模.

2.6 煤層氣利用技術(shù)

我國對煤層氣開發(fā)利用起步較晚，20世紀(jì)80年代后期開始進(jìn)行煤層氣勘探開發(fā)試驗，將煤層氣作為一種能源進(jìn)行研究.經(jīng)過多年努力，我國在煤層氣開發(fā)利用的理論和技術(shù)方面已取得實質(zhì)性突破與進(jìn)展，取得了一定成就，初步實現(xiàn)了煤層氣的規(guī)?；_發(fā)和利用.研發(fā)了井下水平定向鉆孔鉆進(jìn)及多分支水平井鉆完井等重大核心技術(shù)，組建了煤層氣開發(fā)利用國家工程研究中心、煤與瓦斯治理國家工程研究中心以及煤層氣產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，不斷完善煤層氣開采和利用技術(shù)[23].2011年我國實現(xiàn)煤層氣產(chǎn)量達(dá)115億m3，實際利用53億m3，預(yù)計2015年實現(xiàn)煤層氣產(chǎn)量300億m3.20世紀(jì)80年代，美國開始進(jìn)行煤層氣的勘探和開發(fā)，目前已形成世界上最成熟、最完備的煤層氣開發(fā)技術(shù)體系.加拿大、澳大利亞等在借鑒美國經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一系列新技術(shù)，如水力壓裂改造技術(shù)、煤中多元氣體驅(qū)替技術(shù)、連續(xù)油管壓裂技術(shù)、水平井分段壓裂技術(shù)、U型井技術(shù)、多層擴孔技術(shù)、大排量氮氣泡沫壓裂技術(shù)、利用二氧化碳回收煤層氣技術(shù)等，水力壓裂改造技術(shù)在我國也得到了很好的應(yīng)用[24-25].

2.7 廢物利用技術(shù)

在煤炭開采及下游加工過程中產(chǎn)生了大量的煤矸石.目前，我國煤矸石堆放量超過40億t.在所有的工業(yè)廢棄物中，煤矸石所占比例最大.因此，煤矸石的資源化利用具有重要價值.傳統(tǒng)意義的煤矸石低層次利用伴隨著煤礦的開采一直在進(jìn)行，如翻矸再次選煤、利用煤矸石鋪路筑墻等.20世紀(jì)80年代以來，對煤矸石的資源化利用創(chuàng)新出了很多途徑，例如：煤矸石作為基建材料，用于采空區(qū)回填、塌陷區(qū)復(fù)墾、路基填料及路面基層集料；煤矸石直接作為燃料發(fā)電，目前國內(nèi)煤矸石電廠裝機容量已達(dá)500萬kW，2015年將有一大批煤矸石發(fā)電項目建成投產(chǎn)，“十三五”期間全國可新增煤矸石發(fā)電裝機超過2 500萬kW；回收煤矸石中富含的礦物，如硫精礦、高嶺石等；以煤矸石為原料生產(chǎn)無機鹽類化工產(chǎn)品，生產(chǎn)結(jié)晶氧化鋁、氫氧化鋁、硫酸鋁、水玻璃、白炭黑及分子篩等[26]；利用煤矸石生產(chǎn)建筑材料技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如水泥、混凝土砌塊和陶粒輕骨料等；在農(nóng)業(yè)方面，用于有機肥、農(nóng)藥載體和改良土壤，提高產(chǎn)量；用于加工日用陶瓷產(chǎn)品、釉面磚等.從目前整體來看，煤矸石主要利用途徑是發(fā)電、生產(chǎn)水泥和燒磚，但利用總量較少，規(guī)模不大.

3 煤炭工業(yè)節(jié)能減排發(fā)展淺析

當(dāng)前，我國正處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型升級時期，這對煤炭工業(yè)的發(fā)展是機遇和挑戰(zhàn)并存.我國煤炭工業(yè)經(jīng)過十余年的快速發(fā)展，取得了一系列重大成就，為國家和社會進(jìn)步起著巨大推動作用.煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)伴隨著煤炭工業(yè)的巨大發(fā)展，取得了一系列重大進(jìn)步，某些方面獲得了突破甚至達(dá)到了國際領(lǐng)先水平.但是，從整體上看，與發(fā)達(dá)國家仍相距較遠(yuǎn).借鑒發(fā)達(dá)國家的技術(shù)和經(jīng)驗是一條重要的途徑，走吸收引進(jìn)再創(chuàng)新和自主創(chuàng)新相結(jié)合的道路是未來發(fā)展的方向.

20世紀(jì)末，美國開始制定能源及相關(guān)問題的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，提出了煤炭等相關(guān)行業(yè)2020年展望和目標(biāo)的報告.其中，就不同行業(yè)的節(jié)能目標(biāo)以及影響人類生活的各種指標(biāo)制定了比較明確的技術(shù)藍(lán)圖，對技術(shù)研發(fā)的機會和價值、關(guān)鍵技術(shù)、難點和對教育的需求都做了深入的分析[27].21世紀(jì)以來，美國啟動的一系列節(jié)能項目，就是依據(jù)這些相關(guān)技術(shù)藍(lán)圖實施.這對于我國的節(jié)能減排發(fā)展，包括煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展，均具有重要的借鑒意義.

我國制定煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)藍(lán)圖的目的在于明確煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用和未來的發(fā)展方向，清晰實現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)需要的重大關(guān)鍵技術(shù)和需要攻關(guān)的高難度問題，建立起技術(shù)與產(chǎn)品、市場之間的聯(lián)系，使煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)的發(fā)展能夠按既定的路線穩(wěn)步推進(jìn).

毋庸置疑，潔凈煤技術(shù)是當(dāng)前乃至今后影響我國煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)技術(shù)之一，也契合我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展戰(zhàn)略.雖然我國在這方面已經(jīng)取得了一些實質(zhì)性突破，并已有成熟的技術(shù)和示范應(yīng)用，但仍無法推動全面深入推廣和應(yīng)用，市場化程度不高.因此，研制煤炭工業(yè)節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展藍(lán)圖不僅包括研發(fā)，還包括設(shè)計生產(chǎn)、加工制造、推廣應(yīng)用、政府和市場協(xié)調(diào)推進(jìn)等方面，是全方位立體的架構(gòu)設(shè)想.從現(xiàn)有的情況來看，我國基本形成了以企業(yè)、院校和研究機構(gòu)三位一體的研發(fā)格局，但未來還應(yīng)加大協(xié)作力度，共同發(fā)起對重大關(guān)鍵共性技術(shù)的攻關(guān)，避免重復(fù)和人力資源的浪費；在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗和技術(shù)方面，不要盲目和急功近利，要選擇當(dāng)今國際先進(jìn)技術(shù)和引進(jìn)后對我國該領(lǐng)域有重大推動作用的相關(guān)技術(shù)，避免陷入價格營銷和發(fā)達(dá)國家過時技術(shù)的傾銷；在技術(shù)、產(chǎn)品推廣應(yīng)用方面，國家要盡快建立起推廣和應(yīng)用節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品的機制，以利于現(xiàn)有的技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)揮作用，形成良性循環(huán)，企業(yè)得以再次投入進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)和研發(fā)；在政府和市場方面，政府要為企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品搭建籌融資平臺，對于具有普遍利益和只適合財政買單的技術(shù)和產(chǎn)品，政府要加大采購以惠及民生，同時構(gòu)建靈活規(guī)范的市場機制，促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品的流動，推動其走上市場化良性機制的軌道.

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