中国洁净煤技术“九五”计划
和2010年发展纲要
国家经贸委、国家科委、国家教委、煤炭部、电力部、中科院、机械
部、化工部、建设部、冶金部、国内贸易部、国家环保局:
《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要》(以下简称《计划和
纲要》)已经国务院批准,现印发给你们。请根据《计划和纲要》的原
则考虑和安排本行业洁净煤技术的发展计划。
附:中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展纲要
根据国务院国阅[1994]50号文件精神,国务院有关部委经协商,于
1995年8月份成立了以国家计委为组长单位,国家科委和国家经贸委为
副组长单位,煤炭部、电力部。内贸部、机械部、化工部、建设部、冶
金部、中科院、国家教委和国家环保局等为成员单位的国家洁净煤技术
推广规划领导小组。领导小组成立后,国家计委即开始了洁净煤技
术“九五”计划和2010年发展规划纲要的编制工作。在此期间,国家计委
征求了领导小组各成员单位和国内洁净煤方面专家的意见。经过半年多
的工作,形成了本纲要。
一、洁净煤技术在中国能源发展中的战略地位
1.1 煤炭是中国能源的主体
我国的煤炭资源丰富,探明程度较高,约占我国化石能源资源探明储
量总量的90%。同时由于水能和其它可再生能源资源的开发受到诸多条
件的制约,我国的水能开发强度还很低,因此在相当长的时期内还不能
动摇化石能源在能源生产和消费总量中的主体地位。
长期以来在我国能源生产与消费结构中煤炭一直占主导地位,建国初期煤炭占能源生产量的96%,占消费量的94%。1995年全国原煤产量
13.6亿吨,煤炭仍占一次能源总产量的75.5%,占一次能源总消费量的
75%。煤炭提供了75%的工业燃料和动力,76%的电力,80%的民用商
品能源及60%的化工原料。据预测,2010年中国能源构成中煤仍将占三
分之二。在今后相当长的时期内,煤炭还将是中国的主要能源,煤炭在
能源结构中的主导地位不会改变。
1.2 目前煤炭的开发与利用对环境产生巨大压力
(1)煤炭开采对环境的影响
截止1990年,因煤炭开采全国约有30万公顷土地塌陷,其中1/3在平
原地区,且每年新增塌陷地1.33-2.0万公顷;矸石积存达30亿吨,占地
1.2万公顷,且仍以年1.3亿吨外排,利用率仅为36.2%,矸石自燃排出大
量烟尘、及SO2、CO、H2S等有害气体,严重污染大气环境。全国年排
出矿井水22亿吨,其中1/6超标外排;煤炭开采过程中每年排放煤层气
60亿立方米,也对环境造成了污染。
(2)燃煤排放大量污染物造成对环境的严重污染
中国煤炭资源特点是难选煤多,高灰、高硫煤比重大。大部分原煤灰
分在25%左右,1994年国有重点煤矿的商品煤平均灰分19.8%;原煤中
约12.8%的煤含硫高于2%,且高硫煤产量将逐年增加,原煤入洗率仅
21.9%。煤炭直接燃用也是造成烟尘和二氧化硫污染的主要原因。
1995年,全国烟尘排放量1720万吨,二氧化硫排放量2362万吨。90%
的二氧化硫和80%的烟尘排放与燃煤有关。目前我国长江以南已出现大
面积酸雨区,且正在向北漫延,北京、西安、沈阳已名列世界环境污染
十大城市的前列。
(3)煤炭利用效率低,造成了能源浪费,增加了环境污染
我国目前煤炭消费结构与发达国家的以发电为主的消费结构有较大不
同,用户多元化、利用效率低是我国煤炭消费的主要特点。1994年煤炭
的消费中,发电占32.4%、工业和取暖锅炉占30%、民用煤占20%、冶
金占8%。有84%的煤炭直接燃烧。 我国目前煤炭的平均利用效率低,与发达国家相比工业窑炉平均效率
低10%以上,工业锅炉低15-20%,火电厂平均煤耗高20%,城镇居民生
活燃煤热效率平均仅22%左右。
与80年代国际先进水平比较,我国工业产品的能耗水平高30%以上,
按先进水平衡量,实现目前年国民生产总值的生产过程中多消耗了3亿
吨标准煤,不但浪费能源,也增加了对环境的污染。
1.3 中国发展洁净煤技术的必要性
煤炭是我国能源的主体,在今后相当长的时期内其主导地位不会有根
本性的变化。按照我国能源发展“九五”计划和到2010年的规划,2000年
和2010年我国煤炭的生产和消费将在目前的水平上有较大增长,分别达
到约14.5亿吨和18-19亿吨。因此煤炭的开发和加工利用对环境压力将越
来越大,与日趋严格的环保标准的矛盾也越来越突出。为了我国经济和
社会能实现可持续发展,必须发展符合我国国情的洁净煤技术。
洁净煤技术(CCT)是指在煤炭从开发到利用全过程中,旨在减少污
染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要
包括煤炭洗选、加工(型煤、水煤浆)、转化(煤炭气化、煤炭液
化)、先进燃烧技术(常压循环流化床、加压流化床、整体煤气化联合
循环,高效低污染燃烧器)、烟气净化(除尘、脱硫、脱氮)等方面的
内容。
由于煤炭在世界能源消费中还占有相当比重(目前约占30%左右),
而且由于煤炭资源丰富,许多国家还将其作为石油的后备替代能源进行
技术开发。因此世界各主要能源生产和消费国家都将洁净煤技术作为能
源和环境技术,给予了高度重视,作为实现能源、经济、环境协调发展
的主导技术之一。
煤炭在我国能源消费结构中所占的比重远远超过世界平均水平,如前
所述,煤炭的开发和加工利用已经成为我国环境污染物排放的主要来
源。因此,发展洁净煤技术将是我国能源发展的战略选择。
二、我国洁净煤技术的发展现状和存在的问题
2.1 我国洁净煤技术与发达国家的差距
从八十年代开始,世界上许多国家从能源发展长远考虑,相继开始洁
净煤技术的研究工作,发达国家投入了大量的人力物力,在洁净煤技术
的一些主要领域已取得重大进展,并已经处于接近商业化推广阶段。我
国虽然也开展了这方面的研究工作,但从总体上看许多方面尚处于起步
阶段,与发达国家相比尚有较大差距,在洁净煤技术几个主要领域,差
距很大。
(1)煤炭加工
煤炭加工技术是指应用物理、物理化学、化学或微生物等方法把原煤
脱灰、降硫,并加工成质量均匀、用途不同的分品种的洁净煤技术,是
实现煤炭高效、洁净利用的源头技术。主要包括煤炭洗选、型煤、水煤
浆等。
煤炭洗选(Coal Preparation)
煤炭经洗选可显著提高燃烧效率,大大减少污染物排放。入洗1亿吨
原煤可减少燃煤排放的二氧化硫100一150万吨,成本仅为烟气洗涤脱硫
的1/10。发展先进的煤炭洗选技术,实现深度降灰脱硫是世界各国竞
相发展的洁净煤技术。
目前发达国家需要洗选的原煤已100%入洗,重介质旋流器、跳汰
机、浮选机等成熟的选煤技术已被广泛采用,洗煤厂的处理能力大,洗
选效率高于95%。英美等国家开发了提高回收率和精煤质量的极细粒煤
分选的物理和化学新工艺,处理<20um粉煤,可脱除70-90%的黄铁矿
硫和90%的灰分,这种工艺投入商业运用后可代替电站脱硫装置,降低
电站的投资和运行费用。
改革开放以来,我国煤炭洗选有了长足的发展,1995年底全国洗煤厂
已达到557个,年处理能力3.93亿吨,年入洗原煤2.8亿吨,全国原煤入
洗率达到22%;国内基本能够设计、制造年处理能力400万吨以下不同
厂型、不同煤质、不同洗选工艺的选煤设备及相应的控制系统,已初步研制成功0.5-0mm煤泥重介分选工艺及三产品重介旋流器等。但是,我
国洗煤能力还远远不能适应发展洁净煤事业的要求,一方面我国选煤技
术和能力都比较落后,国内目前仅能制造处理能力400万吨以下的选煤
设备,设备质量差,可靠性低,选煤厂平均洗选效率为85%左右,比国
外低10%以上,选煤厂生产效率仅为国外的1/10,精煤质量不高,分
选效果差,即使是炼焦洗精煤,其平均灰分仍达10%(国外为8%以
下);另一方面原煤入洗比例还很低,在全国动力煤的市场总供应量
中,洗后的动力煤还只占12%。
型煤(Briquettes)
型煤是将粉煤或低品位煤加工制成一定强度和形状的煤制品的技术。
型煤技术不是简单地将粉煤压制成煤球,而是使其改质改性,使本来不
适于使用的粉煤煤泥达到工业用煤的标准,是具有浓厚的发展中国家特
点的洁净煤技术。
型煤分民用型煤和工业型煤。民用型煤与散煤相比,燃烧效率提高一
倍,一般可节煤20-30%,烟尘和SO2减少40-60%,CO减少80%;工业
炉窑燃烧型煤比燃原煤可节煤15%,烟尘减少50-60%,SO2减少40-
50%。
目前我国城镇和农村居民生活用煤炭量在1.3亿吨左右,其中城镇居
民生活用煤约1亿吨。我国城镇居民生活用煤的型煤普及率约为30-
50%,而农村则几乎全部为烧散煤。我国目前有工业锅炉40多万台,工
业窑炉16万多台,年耗煤约4亿吨,按设计要求均需供应块煤或型煤,
但实际上块煤供应不足,型煤(工业燃料型煤)还在起步阶段,年产量
不超过1000万吨。同时,我国化肥、冶金、建材、机械、玻璃、陶瓷等
行业大量使用的煤气发生炉年需块煤4000多万吨,实际年供应量仅2200
多万吨,缺口也很大。
随着机械化程度的提高,我国块煤的生产比例越来越小,粉煤的比例
越来越大,最高可到80%以上。因此,发展型煤以替代块煤,不仅有广
阔的市场需求,可以提高燃用效率,减少污染气体排放,而且还可以充分利用大量粉煤和煤泥,减少它们本身对环境的污染。
我国的工业和民用型煤开发已经形成了具有我国特点的粘结剂、低压
集中成型工艺和集中配炉前成型工艺,其中民用型煤技术已经达到国际
水平,但尚需普及推广;工业型煤的技术相对落后,工艺还不很合理,
设备不配套,并且由于政策不到位,管理水平低,尚无正式运营的工业
型煤厂。
水煤浆(Coal Water Mixture)
水煤浆是七十年代兴起的新型煤基液体燃料,许多国家基于长期的能
源战略考虑将其作为以煤代油燃料的技术储备,进行研究开发和试验,
且已有少量供商业化使用。
水煤浆是一种良好的煤基燃料,其一般灰分低于8%,含硫量低,燃
烧时火焰中心温度较低,燃烧效率高,烟尘、SO2、NOX排放都低于燃
油和散煤,是新型的煤代油燃料。
水煤浆作为一种以煤代油的新型燃料,在国外已有商业应用,日本已
在600MW机组上试烧成功,并在我国山东合资建设年产25万吨水煤浆
生产厂,向日本供应水煤浆;前苏联建成年产500万吨的水煤浆厂,供
1200MW的电站使用,欧洲一些国家也在地区供热及工业锅炉上以水煤
浆作燃料。
我国经过“六五”以来的研究和技术引进,在水煤浆的制备、运输和燃
烧方面取得了许多成果。建立了一批制浆和燃烧示范厂,建成了总能力
100万吨/年的6个水煤浆生产厂,个别现场制浆生产线已连续运转4年
多。但是,技术上尚存在一定的问题,包括可靠的现场制浆技术、水煤
浆的输送和储备技术、适合不同煤种和煤质的燃烧器,以及炉内除灰技
术等,加上价格等问题,使得水煤浆在大型锅炉上还达不到工业应用水
平。
(2)煤炭的高效洁净燃烧技术
该领域主要包括燃煤锅炉的高效洁净燃烧和发电技术。我国煤炭消费
量的80%以上直接用于燃烧,因此煤炭高效洁净燃烧是洁净煤技术的核