第24卷第4期能_源環(huán)境保護(hù)2010年8月Vol.24,No.4Energy Environmental ProtectionAug, 2010綜述與專論低碳經(jīng)濟(jì)下煤氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力張洪偉,沈鴻鵠(中國五環(huán)工程有限公司,湖北武漢430223)摘要;煤炭在我因能源結(jié)構(gòu)中占有著舉足輕重的地位，我國的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式必須在高碳經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)下去探尋。只有從我國實(shí)際出發(fā)，立足于煤炭，大力發(fā)展新型煤氣化技術(shù)，進(jìn)一步拓寬其應(yīng)用范圍，通過政府的積極引導(dǎo)和支持創(chuàng)新國有新型煤氣化技術(shù),走出一條適合我國國情的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)保之路。關(guān)鍵詞:低碳經(jīng)濟(jì);煤氣化;動(dòng)力;節(jié)能;減排中圖分類號(hào):TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006- -8759(2010)04- 0001-030引言在我國能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占68.7 9%(煤炭消堅(jiān)持資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)的基本國策，事關(guān)費(fèi)量中電力用煤約占50 %),石油占18%,天然人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展。為此,我氣占3.4 %,可再生能源占9.9 %,而世界平均能國政府先后作出了一系列重大部署,各地區(qū)、各部源結(jié)構(gòu)中,煤炭占28.4 %,石油占35.8%,天然氣門開展了卓有成效的工作,"+- -五”前四年全國占23.7 %,可再生能源占12.1 %。這一方面說明.單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗累計(jì)下降14.38%，但完我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源消費(fèi)、外延式發(fā)展的依賴成“十一五”降低20 %左右的目標(biāo)仍然十分艱巨。很強(qiáng),另-方面說明我國化石能源,尤其是煤炭消特別是2010年一季度,電力、鋼鐵、有色、建材、石費(fèi)比重過大。2003 年至2009年,我國GDP平均油化工、化工等6大高耗能行業(yè)加快增長,全國單增長率約為10.62 %，此間一次能源消費(fèi)平均增位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗不降反升,上漲了3.2%。長率為10.25 %,其中煤炭為10.34 %,與GDP的雖然通過淘汰落后產(chǎn)能等舉措的實(shí)施，為我增長率基本相當(dāng)。國實(shí)現(xiàn)“十一五”節(jié) 能減排目標(biāo)發(fā)揮了積極的作用。中國作為全球最大的煤炭生產(chǎn)國，煤炭年產(chǎn)但是由于我國經(jīng)濟(jì)在未來可以預(yù)見的二三十年里,量超過30億t，但中國同時(shí)也是煤炭凈進(jìn)口國,仍將高速發(fā)展，對(duì)能源資源的需求將與日俱增,因2009年煤炭凈進(jìn)口量增至1億t。據(jù)國際能源機(jī)此,我們必須尋求-種更加具有 永續(xù)發(fā)展理念的經(jīng)構(gòu)預(yù)測(cè)，如中國持續(xù)大量消耗能源, 2010年煤炭濟(jì)發(fā)展模式,力求經(jīng)濟(jì)發(fā)展水續(xù),節(jié)能減排永續(xù),環(huán).進(jìn)口量將可能增長70%~ 100%，達(dá)到1.7億1境保護(hù)永續(xù)。這-點(diǎn)就要求我們必須從現(xiàn)在做起，至2億t。從細(xì)節(jié)做起,認(rèn)真地去關(guān)注和對(duì)待每一-件關(guān)系當(dāng)代由此可見，煤炭在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有舉足和子孫后代生存與發(fā)展的重大事宜,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)真正輕重的地位和作用,因此，筆者認(rèn)為,國民經(jīng)濟(jì)的意義上的清潔發(fā)展,為子孫后代謀福祉。發(fā)展必須從現(xiàn)實(shí)的資源能源國情出發(fā),秉承科學(xué)發(fā)展觀,立足于煤炭,從“潔凈煤技術(shù)”開始,到整1煤炭是我國經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的基石個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的每- -個(gè)環(huán)節(jié),注重細(xì)節(jié)，從一點(diǎn)一滴做近年來，社會(huì)各界對(duì)于低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給予起,不斷提升技術(shù)力量和科研水平，加大政策扶持了極大的熱情與支持,紛紛獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策,低碳概念也和導(dǎo)向力度，走出一條適合中國國情的綠色發(fā)展在社會(huì)生活中被廣泛應(yīng)用,深人人心。中國煤化工:MHcNMHq凈煤技術(shù)發(fā)展的收稿日期:2010-05-27關(guān)鍵2●張洪偉等低碳經(jīng)濟(jì)下煤氣化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力我國煤炭資源利用較為粗放，以直接燃燒為(4)脫硫脫硝-步到位。傳統(tǒng)的千法脫硫或者主的利用方式造成了巨大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污濕法脫硫技術(shù)，雖然能夠去除煙氣中大部分硫化染,這是不爭的事實(shí)。因此,改變粗放的能源消費(fèi)物(視工藝不同,脫硫率一般在70 % ~ 95 %,而.模式,提高能源的利用效率,減少二氧化碳等溫室實(shí)際--般低于這個(gè)值),但是無法實(shí)現(xiàn)硫的循環(huán)再氣體的排放,迫在眉睫。使用?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促進(jìn)了潔凈煤氣化技術(shù)而新型煤氣化技術(shù)正好能夠解決這個(gè)問題。的發(fā)展與成熟。按氣化爐進(jìn)料方式劃分,目前比較例如在煤制甲醇項(xiàng)目里,來自煤氣化裝置經(jīng)過CO先進(jìn)的新一代煤氣化技術(shù)主要有干煤粉加壓氣化變換工序出來的變換氣中二氧化碳含量為35.5技術(shù)和水煤漿加壓氣化技術(shù)兩種，其中干煤粉氣%,H2S+COS含量為0.17 %，此外還有微量的化技術(shù)包括:荷蘭Shell公司的SCGP粉煤加壓氣HCN、NH3等。在經(jīng)過酸性氣體脫除工序后,富裕化工藝、Krupp-Uhde公司的Pronflo粉煤加壓氣的二氧化碳?xì)怏w和無用的H2S等氣體被分別剝離化工藝、德國西門子CSP氣化工藝、中國五環(huán)公:出來,其中H2S等酸性氣體性經(jīng)過硫回收工序后,司的WHG氣化工藝、德國科林CCG氣化工藝生產(chǎn)出了硫磺產(chǎn)品，可為產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品提供原等;水煤漿加壓化技術(shù)包括:美國GE公司的水煤料。漿加壓氣化工藝、美國康菲公司的E-GAS加壓氣(5)二氧化碳更易于捕捉、收集。眾所周知,二化工藝、多噴嘴水煤漿加壓氣流床氣化技術(shù)等。氧化碳是導(dǎo)致全球氣候變暖的最重要的溫室氣經(jīng)過多年的實(shí)踐，新型煤氣化技術(shù)較傳統(tǒng)燃煤技體，而我國以煤炭為基礎(chǔ)能源發(fā)展經(jīng)濟(jì)的過程中,術(shù)而言,其優(yōu)勢(shì)已經(jīng)凸顯出來,具體如下:卻排放出了大量的二氧化碳，這主要是由于對(duì)于(1)煤炭利用率高。相對(duì)于傳統(tǒng)的煤炭直接燃傳統(tǒng)燃煤技術(shù)而言，二氧化碳的捕捉是最昂貴和燒而言，煤氣化技術(shù)在煤炭的利用率上有著得天復(fù)雜的環(huán)節(jié)，但新型煤氣化技術(shù)卻能輕而易舉地獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),碳的轉(zhuǎn)化率很高(視工藝的不同,一解決這個(gè)技術(shù)難題。正如前述第四條中論述,我們般在95 %~ 99 %之間),合成氣中有效氣體組分在酸性氣體系統(tǒng)脫除工序即可將富裕的二氧化碳含量高(CO+H2在90 %以上),單位體積合成氣的氣體有效剝離,為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。煤耗氧耗量低,不含重?zé)N,甲烷含量極低。目前，全世界的二氧化碳排放總量是幾十億(2)產(chǎn)品多樣,易于輸送。煤氣化作為“煤頭”，噸的數(shù)量級(jí),但在未來,如果加強(qiáng)二氧化碳利用系可以為產(chǎn)業(yè)鏈下游提供合格的合成氣(有效組分統(tǒng)的科研工作，發(fā)明新型的二氧化碳化工利用體為CO+H2),并通過產(chǎn)業(yè)鏈的延伸,生產(chǎn)出各種各系和高附加值的產(chǎn)品，將會(huì)大大增加二氧化碳減樣的化工產(chǎn)品,還可以作為居民用燃?xì)?為大城市排量。由此可見,新型煤氣化技術(shù)的環(huán)保功效是傳居民提供生活上的保障，更可以用來發(fā)展綠色發(fā)統(tǒng)燃煤技術(shù)所無法比擬的。電(IGCC)。(6)國產(chǎn)化水平高。由于煤氣化技術(shù)對(duì)設(shè)備、通過煤氣化技術(shù)將固體的煤炭轉(zhuǎn)化為氣態(tài)、管道等材質(zhì)要求較高,相對(duì)于傳統(tǒng)燃煤技術(shù)而言,液態(tài)或者電力等易于輸送介質(zhì)(可以借助于管道投資高成了煤氣化技術(shù)發(fā)展的瓶頸。但是,隨著我等載體),進(jìn)而節(jié)省了大量的人力和物力,方便快國制造業(yè)發(fā)展水平的提高，煤氣化管道設(shè)備材料捷,這不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益上,更體現(xiàn)在社會(huì)效益國產(chǎn)化明顯提高，就當(dāng)前兩個(gè)主流煤氣化技術(shù)應(yīng)和環(huán)境效益上,這是一個(gè)無法估量的效益。用情況而言,Shell工藝的設(shè)備國產(chǎn)率可以達(dá)到85(3)環(huán)保效益好。煤炭經(jīng)過高溫氣化后產(chǎn)生的%以_上,而GE工藝的國產(chǎn)化率更高,現(xiàn)已達(dá)到90爐渣經(jīng)激冷形成玻璃狀顆粒以及煤炭燃燒產(chǎn)生的%以_上。如果國產(chǎn)率進(jìn)-一步提高, 整個(gè)項(xiàng)目的投資飛灰,物性穩(wěn)定,氣化污水中含氰化物少。飛灰和就會(huì)降下來，那么就能更好地顯現(xiàn)出煤氣化項(xiàng)目爐渣都是可以利用的寶貝，如可將飛灰直接摻人的經(jīng)濟(jì)效益,從而為煤氣化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。到水泥中,或制作成環(huán)?？招拇u等,用途多樣,節(jié)中國煤化工j應(yīng)用前景能環(huán)保。這不僅解決了廢物的處理問題,更加產(chǎn)生了積極的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)環(huán)境保MH. CNMHG不僅在于其自身的護(hù)十分有利。技術(shù)優(yōu)勢(shì),更在于它在節(jié)能、環(huán)保等方面的突出優(yōu)第24卷第4期能源環(huán)境保護(hù).3.勢(shì)。當(dāng)前,二氧化碳的排放問題一直困擾著我們的現(xiàn)永久封存,只要有沉積盆地，就有地下咸水蓄水發(fā)展,如何有效處理這個(gè)問題,將是決定未來能源層,貯存容量巨大,將成為最有效的封存方式之一。發(fā)展的戰(zhàn)略性問題。四是將CO2注入無商業(yè)開采價(jià)值的深層煤(1)二氧化碳綜合利用的前提一CCS 技術(shù)。層,開采煤層氣,以提高煤層氣的采出率,待煤層在煤炭轉(zhuǎn)化為低碳的終端能源以及煤炭的其它轉(zhuǎn)氣開采完畢后實(shí)現(xiàn)永久封存。化過程中，與常規(guī)燃燒技術(shù)等-樣,都會(huì)排放出五是經(jīng)壓縮、凈化、液化和精餾提純后,制取CO2,只有對(duì)排放出的CO2進(jìn)行處置,才能真正實(shí)食品級(jí)液體二氧化碳?，F(xiàn)將煤由高碳能源轉(zhuǎn)為低碳終端能源。將CO2從(3)未來研究方向一--二 氧化碳的分解。CCS工業(yè)排放源捕集并永久封存的綜合技術(shù)稱為CO2技術(shù)為CO2規(guī)?；?、工業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。目的捕獲和封存，簡稱CCS (CO2 Capture and Stor-前，已有的二氧化碳分解技術(shù)都是依靠電力等高age)。CCS是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,包括將工業(yè)裝置排放品質(zhì)能源來完成的,一方面,二氧化碳被分解成為的CO2分離、捕獲、液化的工業(yè)設(shè)施,經(jīng)過輸送管了C和02,而另一方面分解二氧化碳所需要的能網(wǎng)送至封存區(qū)的管道輸送系統(tǒng)，在封存區(qū)加壓灌量卻產(chǎn)生了大量的CO2和其他污染物，此種做法注進(jìn)人地下封存庫，最后實(shí)現(xiàn)永久封存的灌注系根本不能滿足時(shí)代的需要,不僅沒有經(jīng)濟(jì)效益,更統(tǒng)和安全檢測(cè)系統(tǒng)。CCS是未來最具潛力的能實(shí).談不上社會(huì)效益和環(huán)境效益。現(xiàn)CO2大規(guī)模處置的技術(shù),是煤炭通過清潔轉(zhuǎn)化,可以想象，如果我們能夠利用太陽能將CO2實(shí)現(xiàn)煤基低碳能源供應(yīng)的重要技術(shù)組成部分,也低成本、高效分解成C和O2的話,同時(shí)利用太陽是減少溫室氣體CO2排放、緩解全球氣候變暖的能將H2O低成本、高效分解成H2和O2,那么,這最主要手段之一。將是一個(gè)劃時(shí)代的能源革命，屆時(shí)全人類的能源(2)二氧化碳的封存技術(shù)和利用。CO2的封存需求與能源安全就可以得到充分的保障。技術(shù)主要包括地質(zhì)貯存、陸地生態(tài)系統(tǒng)貯存、生物4結(jié)論貯存、海洋貯存、礦物貯存以及資源化利用等。目.前CO2資源化利用,減排量微乎其微,陸地林業(yè)和煤炭的利用效率得到大大提高，環(huán)境得到更濕地生態(tài)碳匯是一個(gè)長期的生態(tài)保護(hù)措施,將好的保護(hù)，人類需求的產(chǎn)品更加豐富多樣,二氧化CO2通過礦化、海洋封存等方法減排,因多種原因碳CCS技術(shù)可以得到更好更快地發(fā)展,這一切都受到限制,不能有效或安全地大規(guī)模使用,處于探.是基于煤氣化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。因此,筆者認(rèn)為討階段，而地質(zhì)貯存被廣泛認(rèn)為是現(xiàn)實(shí)和有效的我國政府應(yīng)該加大資金投入力度去開發(fā)具有國有固碳方法。知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型煤氣化技術(shù)，在設(shè)備材料方面力二氧化碳的地質(zhì)封存技術(shù)和利用主要包括以爭盡可能地國產(chǎn)化,減少投資,提升煤氣化項(xiàng)目的下幾種:競爭力,逐步抑制燃煤電廠的投資與建設(shè),大力發(fā).一是將CO2注人廢棄或無商業(yè)開采價(jià)值的油展綠色煤電IGCC技術(shù)、核電以及新能源產(chǎn)業(yè),逐氣田,永久封存。步使我們國家從產(chǎn)煤用煤大國向新能源利用大國.二是將CO2注入開采中的油氣田以提高采出轉(zhuǎn)變，走出一條適合我國國情的低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展之率,待完成開采后實(shí)現(xiàn)永久封存。路。三是將CO2注人沉積盆地內(nèi)的咸水蓄水層實(shí)中國煤化工MYHCNMHG