煤炭作為一種傳統(tǒng)能源，對人們生產(chǎn)和生活中的重要意義顯而易見，但是在相當長時期，煤炭的開采和利用方式粗放，以至于一提起煤炭，很多人可能立刻想到的是，黑暗幽深的礦井、滿臉煤黑的礦工、熊熊燃燒的鍋爐、冒著黑煙的煙囪……

上述景象在中國已漸漸遠去，并有望成為歷史。改革開放以來，特別是從上世紀90年代中期以來，中國能源科技工作者掀起了一場煤炭清潔利用“革命”，不斷取得以清潔燃煤為核心的技術突破，為中國這樣一個在未來相當長時間內(nèi)仍以煤炭為主要能源的經(jīng)濟體實現(xiàn)“綠色”發(fā)展開辟了廣闊道路。同時，也印證了“只有不清潔的技術，沒有不清潔的能源”，為煤炭正名。

自主創(chuàng)新構(gòu)建潔凈技術體系

據(jù)專門從事潔凈煤技術研究的煤炭科學研究總院助理研究員樊金璐介紹，潔凈煤技術的概念最早由美國學者在20世紀80年代提出，主要是為了解決美國與加拿大邊境的酸雨問題。

對中國潔凈煤技術發(fā)展的歷程，樊金璐介紹說，中國面對煤炭資源豐富而油氣資源相對不足的狀況，早在20世紀80年代初就開始加強潔凈煤技術研究工作，并于上世紀90年代中期成立了由當時的國家計委、國家科委和煤炭、電力等13個部委組成的“國家潔凈煤技術推廣領導小組”。1997年出臺的《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發(fā)展綱要》，對潔凈煤技術的內(nèi)涵，進行了符合本國煤炭資源特點的定義，指出潔凈煤技術主要應包括煤炭加工、潔凈燃煤與發(fā)電、煤炭轉(zhuǎn)化、污染物治理與資源綜合利用等4個領域的技術。2000年，根據(jù)潔凈煤技術在國內(nèi)外的發(fā)展，在“煤炭高效燃燒和發(fā)電”中增加常規(guī)超臨界與超超臨界發(fā)電技術、低氮氧化物燃燒技術；在煤炭轉(zhuǎn)化技術中增加多聯(lián)產(chǎn)技術，以及包括二氧化碳在內(nèi)的近零排放技術，由此構(gòu)建了中國潔凈煤技術體系，并一直沿用至今。

就中國“煤炭加工技術”和“煤炭高效燃燒及先進發(fā)電技術”發(fā)展狀況，樊金璐認為，目前已處于國際先進水平或領先水平。他解釋說，中國原煤洗選加工快速發(fā)展，從2005年的7億噸增長到2016年23.45億噸，原煤入選率提升到68.9%，這一比例在國際上是比較高的；近年來，中國在超（超）臨界燃煤發(fā)電技術領域迎來跨越式增長，截至2016年底，已投產(chǎn)百萬千瓦機組96臺，超過世界其他國家的總和。

在“煤炭轉(zhuǎn)化技術”方面，中國接連重大突破。2008年12月，當時世界最大的煤制油項目——神華集團鄂爾多斯煤直接液化示范工程第一條百萬噸級生產(chǎn)線投煤試車成功，產(chǎn)出合格的柴油和石腦油，使中國成為掌握百萬噸級煤直接液化關鍵技術的國家。2016年12月神華集團年產(chǎn)400萬噸的煤炭間接液化示范項目產(chǎn)油成功，這標著中國擁有了煤炭間接液化核心技術和成套大型工藝技術。值得一提的是，該項目完成國家37項重大技術、裝備及材料自主國產(chǎn)化任務，工藝技術、裝備臺套數(shù)統(tǒng)計項目國產(chǎn)化率高達98.5%。

在“污染物治理與資源綜合利用”方面，中國實現(xiàn)了包括“燃煤機組超低排放關鍵技術研發(fā)及應用”技術在內(nèi)的諸多突破，并將其應用于生產(chǎn)實踐。據(jù)統(tǒng)計，2017年6月，燃煤電站的除塵/脫硫/脫硝設備安裝率均在90%以上，火電單位發(fā)電量二氧化碳排放量比2005年下降了21.6%。

潔凈技術“走出去”造福世界

科學技術沒有國界，應該造福全人類，特別是在當前全球氣候變暖日益加劇、生態(tài)環(huán)境保護刻不容緩的大背景下，潔凈煤技術這類具有普遍需求的能源技術更應該在世界各地得到推廣和應用。事實正是如此，中國一方面加大潔凈煤技術研發(fā)力度，另一方面不遺余力地向世界各國傳播推廣取得的成果，彰顯出中國作為一個負責任的大國形象。

今年7月，阿聯(lián)酋迪拜哈斯彥4臺60萬千瓦清潔燃煤電站項目隨著中國國家領導人到訪受到廣泛關注，這不僅在于這是“絲路基金”在中東的首單投資，而且將是中東首個清潔燃煤電站，成為中阿在能源領域合作的一個典范。該項目的承建單位就是來自中國的哈爾濱電氣集團有限公司。自2014年7月阿聯(lián)酋方面啟動哈斯彥清潔燃煤電站項目國際公開招標程序后，哈電集團與一家當?shù)仄髽I(yè)組成投資聯(lián)合體競標，充分展現(xiàn)了在此領域的先進技術和經(jīng)驗，從48家投標企業(yè)中脫穎而出，獲得總承包合同。在建設過程中，該項目采用最先進的燃燒、脫硝、除塵及脫硫技術，保證電廠運行期間排放的粉塵、硫化物及氮化物指標優(yōu)于世界同類型機組，最大程度減少大氣污染排放，在為迪拜提供20%的電力，大幅降低居民用電成本的同時，為當?shù)啬茉炊嘣颓鍧嵒鞒隽素暙I。

哈斯彥清潔燃煤電站項目只是中國潔凈煤技術“走出去”的一個新的案例，近年來，在此領域中國已經(jīng)形成了一批具有國際競爭力的公司，并成功打入國際市場。早在2009年4月，西安熱工研究院與一家美國公司就簽署了技術使用許可原則協(xié)議，授權(quán)其使用自己歷時15年研發(fā)的“兩段式干煤粉加壓氣化技術”。這是中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的清潔煤電關鍵技術首次進入西方發(fā)達國家和國際能源市場，標志著該項技術已經(jīng)達到國際先進水平。

四川白馬循環(huán)流化床示范電站有限責任公司近年來開發(fā)的“600兆瓦超臨界循環(huán)流化床鍋爐技術”經(jīng)受示范項目檢驗，代表目前國際循環(huán)流化床鍋爐最高水平，是世界潔凈煤燃燒技術一個里程碑。以此技術為基礎開發(fā)的超臨界CFB鍋爐系列技術陸續(xù)進入“一帶一路”參與國家和地區(qū)，如羅馬尼亞、土耳其，為當?shù)貏?chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

特別值得一提的是中國“燃煤機組超低排放關鍵技術研發(fā)及應用”技術，這是在國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）、國家科技支撐計劃等項目支持下，中國科技研發(fā)團隊經(jīng)過20余年自主創(chuàng)新和聯(lián)合攻關完成的一項重大創(chuàng)新，摘得2017年國家技術發(fā)明獎一等獎。該技術的創(chuàng)新性和帶來的社會經(jīng)濟效益引起了國際社會的高度關注，達沃斯世界經(jīng)濟論壇邀請該技術的核心團隊成員向與會嘉賓對該技術進行詳細介紹，讓國際社會更好分享燃煤污染治理的中國技術和中國方案。

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潔凈煤技術

潔凈煤技術是煤炭開采、加工、轉(zhuǎn)化、燃燒及污染控制等一系列技術的總稱，旨在減少污染物排放和提高利用效率，貫穿于從開發(fā)到利用的全過程。

作為完備的體系，煤炭清潔技術范圍很廣泛，既包括開采過程中礦區(qū)污染控制技術和對煤層氣、礦井水、煤矸石的資源化利用技術，又包括煤炭利用過程中的環(huán)保技術。就煤炭利用過程中的環(huán)保技術而言，大致劃分為兩類——煤直接清潔利用技術和煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術。

煤直接清潔利用技術具體來說包括燃燒前的凈化加工、燃燒中的清潔燃燒和燃燒后的煙氣凈化處理技術。

燃燒前，對煤炭進行脫硫處理，除去或減少灰分、矸石、硫等雜質(zhì)；在散煤中加入石灰固硫劑，將其加工成型，減少二氧化硫和煙塵排放。

燃燒過程中采用流化床燃燒技術和先進燃燒器技術。前者旨在降低燃燒溫度，從而減少氮氧化物排放，通過向煤碳添加石灰減少二氧化硫排放量。后者通過改進鍋爐、窯爐結(jié)構(gòu)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放。

燃燒后，對尾氣進一步做消煙除塵和脫硫脫氮處理，實現(xiàn)環(huán)境友好型排放。

煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術主要包括煤的氣化、液化技術以及煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術。

煤的氣化技術，是在常壓或加壓條件下，保持一定溫度，通過氣化劑與煤炭反應生成煤氣，從而實現(xiàn)脫硫、除氮、排渣，大大提高潔凈度。

液化技術則有間接液化和直接液化兩種。前者是先將煤氣化，然后再把煤氣液化，如煤制甲醇，可以替代汽油使用；后者是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，比如，直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料，或煤炭與渣油混合成油煤漿反應生成液體燃料。

煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生中低熱值煤氣，煤氣經(jīng)過凈化后成為清潔的氣體燃料，燃燒后驅(qū)動燃氣輪機發(fā)電，并且利用高溫粗煤氣余熱和煙氣余熱在廢熱鍋爐內(nèi)產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電。此項技術既提高了發(fā)電效率，又有很好的環(huán)保性能。

煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術則是在煤炭產(chǎn)業(yè)鏈的下游以煤為原料進行深度的化學加工，提高煤的利用效率，從而提升整個產(chǎn)業(yè)鏈的經(jīng)濟效益和可持續(xù)發(fā)展水平。