文章简介：洁净煤技术力促节能降耗
酸雨、光化学烟雾、粉尘污染是国内一些中小城市大气的“多发病”；能源利用率低、单位GDP能耗高等问题已成为中国实现可持续发展的障碍。在这些污染与耗能背后隐含的信息是，我国对能源尤其是煤炭的利用还是属于粗放式的，因此，洁净煤技术未来大有前途。
什么是洁净煤技术？上海交通大学热能工程研究所的罗永浩教授告诉记者，目前这还是一个比较宽泛的概念，但总体目标是提高燃煤使用效率，降低污染物的排放。据统计，煤炭在我国能源生产和消费中的比例占65%以上，而其中一半以上的煤炭都用来发电。截至2005年底，我国发电装机总量达到5.08亿千瓦，其中，煤电机组占71%，燃煤发电量占79%。洁净煤技术在燃煤发电企业中的应用，对提高环境质量，实现节能降耗的目标有着不可估量的作用。
脱硫、除硝、降尘——将黑煤洗“白”
二氧化硫、氮氧化物和粉尘是我国大气的主要污染物，据统计，90%的二氧化硫、60%的氮氧化物和部分粉尘，都是由于燃烧煤炭造成的。而通过洁净煤技术，一般可以除去尾气中92%以上的二氧化硫，90%以上的氮氧化物和99%以上的粉尘颗粒。因此，脱硫、除硝和降尘技术可以说是把乌黑肮脏的黑煤洗“白”。
“煮八宝粥”和“洗衣服”，是罗永浩教授对目前两种脱硫技术的形象描述。所谓“煮八宝粥”，其实是循环流化床燃烧技术的一种通俗说法。具体来说，就是把生石灰磨成细粉，与炉膛中的煤粒按照一定比例混合，当锅炉工作时，炉膛内的煤粒和石灰粉上下翻滚，就像在煮一锅“八宝粥”。据介绍，在温度为800度左右的循环流化床锅炉内，这种技术可以除去煤炭中80%左右的硫，效果十分显著。另外，这种技术的成本也相对较低。
而“洗衣服”其实是湿法脱硫技术。在锅炉排放尾气端，安装一个特别的脱硫装置。在这个装置里，水雾状碱性的熟石灰水由上往下喷出，与尾气中的二氧化硫发生反应达到脱硫的目的。据了解，湿法脱硫不仅是一种高效的脱硫方式，可以除去尾气中95%的二氧化硫，而且生成的硫酸钙也能收集提纯，成为有用的化工原料。
不过，这两种技术都有一定局限性。前者目前还不能适用大型电站锅炉，脱硫效率相对较低。而后者成本较大，不仅需要专门建设一个“洗涤器”，整个装置的运行还需要消耗大量的石灰和电能。
在除硝方面，空气分段燃烧技术在国内已成功运用。简单来说，它就是在燃烧初期阶段通过缺氧燃烧，煤炭中的氮元素会转化为无害的氮气，而不会变成氮氧化物。然后才在炉膛内冲入氧气，使煤炭得到充分燃烧，藉此可以降低尾气中30%至40%的氮氧化物含量。目前这种方法已在苏州望亭电厂和镇江谏壁电厂成功应用，降低了40%的氮氧化物排放。上海外高桥电厂一台30万千瓦燃煤发电机组还将在空气分段的基础上实现智能化控制。
与空气分段燃烧技术有着异曲同工之妙的是燃料再燃技术。在炉膛上部注入天然气、石油气、超细煤粉甚至生物质，也可将氮氧化物分解成无害的氮气。这种方法正处于实验阶段，可以减少尾气中近70%的氮氧化物含量。
脱硝的最后一道“防线”是选择性催化还原脱硝技术。利用具有还原性的氨气与具有氧化性的氮氧化物发生反应，最后得到无害的氮气。这种技术可以降低90%以上的氮氧化物含量，但非常昂贵。据罗教授介绍，运用这种技术脱硝需要专门建造设备，尤其是采用昂贵的催化剂，投资成本大。而且催化装置一般3年内就要更换一次，维护费用也相当高。
静电除尘是目前利用最为广泛的除尘方式，据介绍，这种方式可以除去尾气中95%的粉尘颗粒，但它对直径小于2.5微米的颗粒就无能为力了。“湿法脱硫可以对付这些细小粉尘，对于静电除尘来说是一个很好的补充。”罗教授告诉记者。
超超临界燃煤技术——提高煤的利用效率
“超超临界燃煤技术”，一个让外行人摸不到头脑的名词，在洁净煤行业内却越来越流行。这种技术可以显著提高煤炭的使用效率，减少使用量，由此产生的污染物也相对减少，从而达到了煤的高效洁净利用。
据相关专家介绍，通过对锅炉中“锅”的设计，使其中的压力达到一个临界点。在这个临界点上，“锅”中的水加热到临界温度，将一下子全部转化成高温高压的水蒸气。亚临界锅炉内产生的水蒸气温度是540度左右，而目前超超临界燃煤技术产生的水蒸气温度可以达到600度，在这种温度和压力下的水蒸气通过蒸气轮机，可以显著提高转换效率。
亚临界煤电转换效率一般达到36%至38%，超临界可提高近10%。专家预期，未来的10至15年内，通过更优化的设计和新材料的运用，转换效率将达到近58%。只需对“锅”加以改造，“炉子”却不需要进行大手术，是超超临界燃煤技术改造的重要优势。然而，目前国内的技术瓶颈在于耐高温高压的合金钢制造还未达到超超临界燃煤技术的要求。
“加大对超超临界燃煤技术研究的投入，特别是对基础科学、材料科学的长期投入，是发展这项技术的核心所在。”罗教授说。在这方面，上海走在了全国前列。据了解，在上海科委的支持下，外高桥电厂去年引进了2台90万千瓦的超超临界发电机组，上海电气集团明年还将建造2台100万千瓦的机组。据测算，按照目前火电机组装机容量，如果全国燃煤电厂都采用该技术发电，每年可节约原煤2亿多吨。
煤气化多联产——先治理后利用
相对于传统的洁净煤技术，煤气化多联产是目前世界前沿的煤炭利用方法。通过对原煤的气化处理，形成了一种“先治理后利用”的模式。
煤炭通过气化炉等装置，制成主要成分是氢气、一氧化碳及其它杂质气体的煤化气。然后通过对煤化气的分离、提纯可以得到氢气和一氧化碳，这两种气体一方面可以进行发电，另一方面，也可以按照一定比例合成有用的化工产品，如甲醇、二甲醚等。最后产生的二氧化碳通过特殊装置收集并埋存在地下，实现近零排放。煤气化多联产尤其适合利用高硫煤等资源，并可将煤炭中的硫元素回收再利用。
另外，国内外的研究表明，这项技术在应对今后的二氧化碳减排问题时，比传统的燃烧发电技术具有更多的优势。许多国家都对此给予了高度重视。在美国，政府耗资10亿美元，计划投资一个37.6万千瓦的煤气化联合循环发电站。英国政府也计划投资12亿英镑建设80万千瓦的同类电站。
而我国有些企业也已开始进行这方面的工作，2005年华能集团公司提出发展以发电为主的煤基多联产系统——绿色煤电，并成立了“绿色煤电有限公司”，吸纳中国神华集团公司、中煤能源集团公司等5大电力公司，其目标是研究开发、示范推广以煤气化制氢和氢能发电为主，并进行二氧化碳分离和处理的煤基能源系统。
责任编辑：JJSKT
