潔凈煤技術現狀分析論文

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中國是世界第一大煤炭生產與消費國，2001年煤炭在一次能源的生產和消費中分別占68和67。在相當長時期內中國以煤為主要能源的生產和消費結構不會發生改變。煤炭在為國民經濟作出巨大貢獻的同時,其開發利用過程也產生了很嚴重的污染。中國是典型的煤煙型大氣污染國家。據2000年《中國環境狀況公報》資料顯示，全國廢氣中SO2、煙塵排放總量分別為1995萬噸、1165萬噸，導致酸雨的覆蓋面積已達國土面積的30。據粗略統計，SO2等大氣污染造成的經濟損失總量達到GDP的2以上。燃煤造成的二氧化硫及總懸浮顆粒物的排放量分別約占85和70，造成的經濟損失年高達1000億元以上。由于中國落后的燃煤技術及裝備，導致中國主要工業產品能耗比先進國家高出20～60，能源效率為34，比先進國家低10個百分點。因此，發展潔凈煤技術是提高中國能源效率、減少環境污染的重要途徑。

（一）中國潔凈煤技術框架體系

潔凈煤技術是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一，也是高技術國際競爭的重要領域之一。我國圍繞提高煤炭開發利用效率、減輕對環境污染開展了大量的研究開發和推廣工作。隨著國家宏觀發展戰略的轉變，中國政府把潔凈煤技術作為可持續發展和實現兩個根本轉變的戰略措施之一。我國于1994年成立了煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心，1995年成立了國家潔凈煤技術推廣應用領導小組，1997年國務院批準了《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展綱要》。在中國國民經濟第十個五年計劃和煤炭工業“十五”規劃中，都強調要加大潔凈煤技術研究開發力度，擴大潔凈煤領域的對外開放，推進潔凈煤技術的產業化。

潔凈煤技術涉及多行業、多領域、多學科，是一項龐大的系統工程。中國發展潔凈煤技術的目標：一是減少環境污染,如SO2、NOX、煤矸石、粉塵、煤泥水等；二是提高煤炭利用效率,減少煤炭消費；三是通過加大轉化，改善終端能源結構。目前，中國已成了世界上最大的潔凈煤市場。

中國已將發展潔凈煤技術列入《中國21世紀議程》，并根據中國煤炭消費呈現多元化格局的特點，本著環境與發展的協調統一環境效益與經濟效益并重以及發展潔凈煤技術要覆蓋煤炭開發利用的全過程等原則，提出了符合中國國情，具有中國特色的潔凈煤技術框架體系。中國潔凈煤技術計劃框架涉及四個領域（煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭轉化、污染排放控制與廢棄物處理），包括十四項技術。

1、煤炭加工領域

包括選煤、型煤、配煤、水煤漿技術。

2、煤炭的高效潔凈燃燒技術領域

先進的燃燒器、流化床燃燒（FBC）技術、整體煤氣化聯合循環發電技術。

3、煤炭轉化領域

包括煤炭氣化、煤炭液化、燃料電池。

4、污染排放控制與廢棄物處理領域

包括煙氣凈化、煤層氣的開發利用、煤矸石、粉煤灰和煤泥的綜合利用、工業鍋爐和窯爐等技術。

重點針對電廠、工業爐窯和民用3個領域，注重經濟與環境協調發展，重點開發社會效益、環境效益與經濟效益明顯、實用而可靠的先進技術。在組織實施上采取優先推廣一批技術成熟、在近期能夠顯著減少煙煤污染的技術，如選煤、型煤、配煤、煙氣脫硫等；示范一批能在21世紀初實現商業化的技術，如增壓循環流化床發電、大型循環流化床、工業型煤等；研究開發一批起點高、對長遠發展有影響的技術，如煤炭液化、燃料電池等。

（二）潔凈煤技術國內發展概況及趨勢

在有關部門的配合與支持下，我國潔凈煤技術開發、應用、推廣方面有顯著的進展。主要表現在：煤炭的深加工有所進步，煤炭入洗比重逐年提高；工業型煤和水煤漿技術開發和應用開始起步，已有示范性項目投入使用；煤炭氣化技術已比較成熟，煤氣已成為城市民用燃料的重要組成部分；正在進行煤炭液化的性能和工藝條件試驗，以及煤炭液化商業性示范廠的可行性研究。但是，我國在潔凈煤技術研究和產業化方面還存在許多問題，主要是我國潔凈煤技術層次不高，還沒有形成推進潔凈煤技術產業化的有效機制，推進潔凈煤技術產業化的法規不健全，政策不配套，措施不具體，力量不集中，資金籌集渠道不暢。

1、煤炭洗選

煤炭洗選加工，是根據原煤（毛煤）、礦物雜質和煤矸石的粒度、密度、硬度、潤濕性等物理化學性質的差別，采用人工揀矸、機械篩分、物理選煤、物理化學選煤、化學選煤和微生物選煤等處理方法，清除原煤中的有害雜質，排除矸石，降低灰分、硫分、水分，提高回收率，回收伴生物礦，改善煤炭質量，按照市場所需求的產品分選加工生產出不同規格品種及不同用途的煤炭產品，以供不同用戶的過程，是煤炭達潔凈、高效利用的目的及后續深加工的必要前提。

選煤工藝可分為四類：篩分、物理選煤、化學選煤、細菌脫硫。理選煤、化學選煤、細菌脫硫。篩分是把煤分成不同的粒度。物理選煤目前普遍使用的方法有跳汰、重介質選煤和浮選三種。跳汰選煤是在上下波動的變速脈沖水流中，使相對密度不同的煤和矸石分開。重介質選煤是用磷鐵礦粉等配制的重介質懸浮液（其相對密度介于煤與矸石之間），將煤與矸石等雜質分開。浮選是利用煤和矸石表面濕潤性的差異，洗選粒度小于0.5mm的煤。

煤炭經洗選后可顯著降低灰分和硫分的含量，減少煙塵、二氧化硫等污染物的排放。目前發達國家需要洗選的原煤已100入洗，重介質旋流器、跳汰機、浮選機等成熟的選煤技術己被廣泛采用，洗煤廠處理能力大，洗選效率高。

1）中國煤炭洗選技術的發展。

中國是世界上最早采用選煤技術的國家。早在宋代（公元960-1279年），已經采用人工揀矸和篩分技術進行選煤排除雜物。從20世紀30年代開始發展機械煤炭洗選加工，到90年代，其洗選工藝已基本與世界同步發展。目前，我國已經具有很成熟的煤炭加工技術，如洗選、動力配煤、型煤及水煤漿等。

在國務院批準的《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展規劃》中，選煤和型煤被列為我國潔凈煤技術的首選項目。與此同時，國家經貿委目前也正在積極推進洗選煤在各個行業特別是電力行業的應用，這為加工和使用洗選煤提出了更高的要求。

現階段，煤炭洗選加工在技術上已經較為成熟，發展的重點已由過去煉焦煤轉為動力煤，由過去單純注重降灰轉為降灰與脫硫并舉以及回收洗矸中的黃鐵礦。在產量上，也由1995年的1.9億噸增至2.8億噸,提高了47.3。盡管如此，目前中國原煤入洗比例還是很低，僅為30，在主要產煤國中是最低的，這為煤面料行業的洗選煤加工技術及水平的發展帶來了較大的空間。

但是，在洗選技術日趨成熟的今天，煤炭的洗選加工仍面臨著諸如實際入洗比例不高、選煤廠利用率低等許多新情況、新問題。在實際應用中也只有少數幾個電廠在使用，市場推廣舉步維艱。造成洗選煤市場化推廣難的主要障礙不外乎這樣幾點，一是認識上的原因。二是歷史的原因。三是體制不順、行業分割，不利于洗選煤的發展。四是較為敏感的價格問題。五是沒有與之配套的政策法規。

1998年末我國選煤廠1581座，選煤能力494.33Mt，入選量327.63Mt，入選率25.66％。最大煉焦煤選廠設計能力400萬t/a，最大動力煤選廠設計能力1900萬t/a。國內自行研制的設備已基本滿足400萬t/a以下各類選煤廠建設和改造需要，有些工藝指標已達到或接近世界先進水平。國有大中型選煤廠技術改造的主要內容，已由過去單純的注重降灰轉為降灰與脫硫并舉及回收洗矸中的黃鐵礦。無壓重介質旋流器（3NWX1200/850）研制成功并投入生產使用，旋流靜態微泡浮選柱研制成功，分選技術取得若干重要成果。

煤炭洗選加工技術是潔凈煤技術發展的源頭技術，是提高煤炭質量的有效技術。根據預測，到2010年，中國將使總入洗原煤量達到8.08億噸，入洗比例提高到40。選煤技術的未來發展重點將是脫硫和排矸并舉，提高選煤廠的自動化水平，發展深度降灰脫硫技術及適用于缺水地區的干法或省水選煤技術。

2）主要差距。

中國的煤炭洗選加工同發達國家相比差距很大，1996年入洗原煤3．2億噸，占全國原煤產量13．7億噸的23.3。中國的選煤廠仍屬以中小型為主的廠型體系。大型選煤廠較少。不少選煤廠煤炭洗選采用的工藝簡單，技術設備較落后，自動化水平較低，產品品種少，精煤質量差。

3）選煤發展趨勢。

（1）原煤洗選比率將不斷擴大。不僅要提高國有重點煤礦的洗選比率，而且更要大力發展地方煤礦的洗選加工。選煤規模要與洗精煤的需求結合，煉焦煤的選煤規模要與冶金、化工等對焦煤的要求相結合；動力煤的選煤規模要與電力和工業窯爐等要求相結合。

（2）廠型和設備向大型化、工藝簡化發展。中國300萬t/d以上的大型選煤廠絕大多數是80年代以來建設的，90年代建設和投產的選煤廠皆為400萬t/d、600萬和1200萬t/d的廠型和。今后也將向大型化發展。與此相適應，設備也將向高效、大型化發展，并簡化工藝系統，減少重復配置同功能設備及作業環節，盡量形成單一設備的作業系統，以降低基建投資和生產成本，提高處理能力和功效，并向著定型設計、標準設計方向發展。

（3）生產自動化程度將越來越高。目前，中國選煤廠的自動化屬于局部生產系統自動化的較多，如跳汰機床層自動控制、重懸浮液密度自動測量與調控、浮選工藝參數自動檢測與控制等，只有少數廠實現了全廠主要生產系統計算機、自動化和全廠設備集中控制、數據采集和工業電視監視。因此，進一步推廣選煤廠自動化成果，發展全廠生產系統自動化，是今后的發展方向。

（4）主要方向是發展深度加上，開發潔凈煤技術。潔凈煤技術是包括開采、加工、燃燒、利用和環保等全系統的綜合技術的總稱，旨在提高煤炭利用效率，杜絕環境污染，煤炭洗選加工是開發潔凈煤技術的重要和首要環節，其重點在于主攻細粒級和極細材級煤的精選，開發生產超純煤技術和脫除雜質、脫硫技術，特別是脫除有機硫的技術，更是當前開發潔凈煤技術曠關鍵。

4）世界煤炭洗選技術的發展。

（1）發展現狀。

18世紀后期，到19世紀初期，歐美一些國家隨著產業革命發展，煤炭產量不斷增加，煤炭篩選從原始的手工操作發展到利用機械設備。到20世紀初期，又研制應用了風力選煤、浮游選煤、重介質選煤、水介質旋流器等洗選技術設備并逐步研究、改進，這些煤炭洗選技術，我國在50年代也先后研制成功，并推廣應用于一些大型篩分廠和選煤廠。現代的洗選技術主要是機械化選煤，有多種方法。按照分選原理，除人工揀選外，又劃分為重力選、離心力選、浮游選、濕法選和特殊選等幾大類。其中，跳汰選、重介質選、泡沫浮選在選煤廠應用最廣。有的大型選煤廠也利用跳汰、重介、浮選混合工藝。

跳汰、重介、浮選等傳統的選煤方法經過研究改進，向著大型、高效、自動化發展。近幾年，美國、日本、德國及澳大利亞等國對煤炭的深度降灰脫硫開展了大量工作，如微細磁鐵礦重介旋流器、靜電選、高梯度磁選、浮選柱、油團選、選擇性絮凝等。美國在微泡浮選柱和油團選方面已投入工業應用。在化學選煤和微生物脫硫方面，美國、澳大利亞、日本也取得進展，但大多處于研究開發階段。英國、美國已開發廠了處理20mm粉煤的洗選新工藝，可脫除70％～90％的黃鐵礦硫和90％的灰粉，使用這種洗選工藝洗精煤的鍋爐可以不用安裝脫硫裝置即可達到排放標準的要求，可以降低電站的投資。

（2）發展趨勢。

近幾年來，隨著科學技術進步和環境保護嚴格要求，許多國家的煤炭洗選加工有了很大發展，主要表現在：

①煤炭洗選比率不斷提高。目前，工業發達國家如英、德、日等國的硬煤幾乎全部洗選；俄羅斯、波蘭、美國和澳大利亞洗選比率也在42-76。

②采用標準工藝設計。使選煤廠向大型化方向發展，例如，波蘭采用新的標準設計的巴德賴克煉焦煤選煤廠，處理能力達2800t/h；加拿大的昆太特選煤廠處理能力達1550t/h，南非的格魯特格勒克選煤廠處理能力達3000t/h。

③設備大型化。例如，德國研制出42m巴達克跳汰機，英國生產出46.5m2鮑姆跳汰SM,英國開發出Larccdems新型重介旋流器,處理100-0.5粒級原煤可達250t/h,是當代處理能力最大和入選上限最高的重介質旋流器。

④開發細粒煤分選技術和潔凈煤技術。細粒煤分選技術是隨著采煤機械化的發展，粉煤量大幅度增加而相應發展起來的。例如，采用重介旋流器洗選下限到零。美國新開發的微泡浮選柱可獲得灰分小于3、硫分小于0.5的精煤；靜態浮選管可獲得灰分為0.9～1.2的精煤。奧梯斯卡工業公司利用選擇性絮凝工藝在紐約詹姆斯維勒建成了一座15t/h的選煤廠，生產的產品可供燃氣輪機和內燃機作燃料。

⑤開發潔凈煤技術。當前在國際上已形成熱潮。開發潔凈煤技術，特別是超純煤技術，其關鍵在于攻克脫除有機硫的脫硫技術。美國、日本、德同、澳大利亞等國對脫硫、脫灰進行了大量研究，并取得相當的成果。除物理方法外，還采用化學凈化法，主要有堿熔融法（TRW）、苛性堿熔法、異辛烷萃取法、微波輻射法、生物化學法等。其中堿熔融法和苛性堿熔法可脫除有機硫80～90。

2、型煤

型煤又稱人造煤塊。型煤是一種或數種煤與一定比例的粘結固硫劑等經加工成一定形狀尺寸和有一定理代性能的塊狀燃料或原料。當今型煤也可以是粉煤及一定比例的煤泥等其它低熱值燃料或廢棄物加上粘結劑、添加劑加工成型煤的，有的燃燒特性還超過了原煤的燃燒特性。型煤技術是一種潔凈煤技術，是煤炭潔凈利用的重要途徑之一。

型煤分為民用型煤和工業型煤兩類。燃用鍋爐型煤比燒散煤，可提高鍋爐熱熱效率，節煤可達15～25，減少煙塵排放量80～90以上，固硫率可達52～73，還可降低其他污染物排放。民用型煤與燒散煤相比，熱效率可達65-72，排煙黑度降到<1/2格林曼級，節煤20-30，煙塵和SO2排放可減少40-60。所以燃用型煤，安全系數、高效潔凈、使用方便，具有明顯的經濟、環境和社會效益。型煤的節能、環保、經濟性和技術成熟性，早已被國內外所公認。

1）中國型煤的開發利用。

中國是世界上制作和使用型煤最早的國家。我國古代勞動人民早在16世紀以前，已以末煤為主，用黃土做粘結劑加水，用手工工具制作型煤。至今仍有部分城鎮、農村還延用這一傳統做法制作“煤球”、“煤棒”、“煤糕”等型煤，用于做飯、取暖和一些飲食業、手工業爐灶使用。

型煤技術已作為中國潔凈煤技術的重要組成部分和優先發展的領域，在今后相當長時期內具有十分廣闊的發展前景，對提高煤炭利用效率，減輕用煤造成的環境污染，滿足部分工業生產和不斷提高城鄉人民的生活需要具有重要意義。至1996年底，我國生活用煤約1.44億噸。煤炭占全部生活用能的58.1。為克服傳統蜂窩煤的缺點，我國已開發出可用純煙煤或煙煤與無煙煤的混料為原料的上燃式煙煤蜂窩煤及其爐具技術。煙煤蜂窩煤開發成功。徹底解決了困感業界多年的難題，使我國的型煤技術向前跨越了一大步。

我國民用型煤技術處于國際領先水平，1997年底全國民用型煤產量達7000萬t，民用型煤中80以上是蜂窩煤，其余為煤球、和其他成型煤。民用型煤普及率65，其中浙江、江蘇、廣東、廣西、四川等省的一些城市75左右，北京、天津和沈陽等城市基本上達到100。工業型煤有鍋爐、型焦、化肥、城市煤氣、機車、燃料氣型煤等，種類有很多。工業型煤分為化肥造氣型煤和鍋爐燃料型煤，目前全國工業型煤年產能力量約3000萬t以上，主要是中小型化肥廠和小高爐型焦。全國約有60的中小化肥廠用型煤做原料，替代了相應數量的焦炭或塊煤，具有較好的經濟效益和環境效益。其他型煤則處于示范或商業性示范階段。由于技術、價格、市場等原因，鍋爐燃料型煤工業化推廣較慢。開發防水、免烘干粘結劑取得了進展，煤炭行業組織了“晉城無煙粉煤制氣化用工業型煤技術的研究”。今后的發展重點是，到2010年，約需增加能力6000萬噸，技術上以發展高固硫率工業燃料型煤和氣化型煤為主。

2）世界型煤發展動態。

（1）發展及趨勢。型煤工業是伴隨著歐洲資本主義工業革命而產生和發展的，距今已有百余年歷史。型煤主要用于工業鍋爐、窯爐、氣化和民用燃料。20世紀中葉，出現了大規模生產褐煤型煤和民用、工業用無煙塊狀燃料工廠。美國、德國、英國、日本、韓國、俄羅斯等生產大量的工業和民用型煤，包括工業鍋爐、工業窯爐、固硫床氣化爐型煤、機車用型煤等，已有成熟技術。在粘結劑技術研究開發上，各國普遍采用了與煤結構、性質相近的煤系高芳烴的煤焦油、瀝青作為煤粘結劑，并取得了良好的效果。但是，隨著環保要求的日趨嚴格，加之受到焦油、瀝青產量的限制，使得煤焦油、瀝青類粘結劑的進一步應用和發展受到制約。因此近20年來，國外又不斷開發出了改質石油瀝青、高分子聚合物、工業廢棄物（包括生物質）、無機物等單一或復合型的型煤粘結劑。

目前，世界上發達國家工業化型煤技術的發展趨勢是：規模化的型煤生產廠，一個型煤聯合企業生產量少則幾百萬噸，多則上千萬噸，型煤清潔、高效地燃燒；繼續開發新的粘結劑及大型高壓成型設備，生產具有節能和環保雙重效益的型煤，主要供氣化和煉焦使用或冶金用。

（2）型煤利用的發展變化。世界不同國家因其能源資源、經濟社會和科學技術發展狀況不同，對型煤的開發利用有很大差別。在20世紀中葉以前，世界上有不少國家，特別是西方一些工業國家煤炭是主要能源，型煤的開發利用不斷發展。20世紀中葉以后，石油和天然氣消費超過煤炭成為主要能源。1963年，世界型煤產量達到頂峰。隨著石油、天然氣、核電、水電、新能源及再生能源的產量不斷增加，工業發達國家減少了煤炭能源的用量。蒙古、韓國等重視蜂窩煤的發展，目前韓國年產民用蜂窩煤近2000萬t。

近20年來，一些發達國家為了減少和防治燃燒煤炭對環境造成的污染，煤炭在能源系統的消費結構中所占比重越來越小。1997年煤炭占本國一次能源總消費量的比重：美國占24.6，英國占18，日本占17.7，德國占25.5，加拿大占11.6，法國只占5.4。因而這些國家的工業型煤利用比過去大大減少了,主要綜合利用于冶金，建材等工業方面，民用燃料從固體燃料轉向用電力、天然氣、液化氣、煤氣等高效潔凈能源。

是，目前世界上大多數發展中國家。能源消費仍以煤仍以煤炭為主要能源，而且消費大量生物質能源，人均能源消費量和能源利用效率也普遍低于發達國家。在能源系統中，煤炭占一次能源總消費量的比重很大，如中國占75以上，印度占56以上。為了提高煤炭利用效率，降低燃煤造成的環境污染，開發利用型煤已引起了一些國際和地區組織的重視。1989年亞太經互會在菲律賓召開了主題為“型煤開發與環境效益”的煤炭利用專家會議。1992年聯合國召開環境與發展大會提出，在以煤炭為主要能源的國家，發展型煤是減少大氣污染、促進經濟發展的重要途徑。以期推動發展中國家大力開發利用工業型煤和民用型煤的發展

、動力配煤

動力配煤是將不同牌號、不同品質的煤經過篩選、破碎、按比例配合等過程，從而改變動力煤的化學組成、巖相組成、物理特性和燃燒性能，達到充分利用煤炭資源、優化產品結構、煤質互補、適應用戶燃煤設備對煤質要求、提高燃燒效率和減少污染物排放的潔凈煤技術。20世紀80年代初期，我國京、津、滬等大城市開始采用動力配煤技術，近幾年來，動力配煤技術在我國得到了廣泛應用，實踐表明，動力配煤有著投入及生產成本低，均化煤質與節煤效益顯著，產品適應面廣的特點，配煤生產線建設投入約為20元/t?年～40元/t?年，加工成本約2元/t～4元/t，使用配煤的平均節煤率約為5～10。因此，積極發展動力配煤技術，提高動力用煤的配煤比重，是一種符合當前我國技術、經濟水平和煤炭產銷狀況的行之有效的途徑。

4、水煤漿

水煤漿是70年代興起的新型煤基液體燃料，許多國家基于長期的能源戰略考慮，將其作為以煤代油的燃料技術進行研究、開發和儲備，且已實現商業化使用。水煤漿是一種良好的煤基燃料，灰分及含硫量低，燃燒時火焰中心溫度較低，燃燒效率高，煙塵、SO2及NOX排放量都低于燃油和燃煤，是新型的煤代油燃料。

1）水煤漿技術發展狀況。

我國的水煤漿研究工作起步于70年代末，80年代初，與國外同步，直接原因是國際上爆發的石油危機，使各個國家都在尋找以一種代替石油的新能源。眾所周知，中國是一個富煤、少氣、貧油的國家，因此，怎樣高效、環保地開發和利用煤炭資源幾乎成為中國惟一的也是最好的選擇。正因為如此，我國在20年的時間里沒有間斷對水煤漿的研發工作，并于1983年5月攻關研制出了第一批水煤漿試燃燒成功。近年來，我國的水煤漿制備技術和燃料技術發展很快，并達到了國際水平。截至目前，我國已有水煤漿廠10家，設計年生產能力203萬噸，實際年產80萬噸。先后完成了動力鍋爐、電廠鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥窯等爐窯燃用水煤漿的工程試驗。水煤漿是國家科委認定的高新技術，為國家重點發展新產品，也是當今世界研究熱點——潔凈煤技術中的重要分支。

2）水煤漿技術的特征。

在環保產業的高科技領域，我國的大部分技術、產品均落后于國際先進水平，而水煤漿是一個例外，中國的水煤漿技術優先于國外，這種新能源在中國的能源戰略中占有非常重要的地位。水煤漿是把低灰分的洗精煤磨成微細煤粉，用65～70的煤粉和29～34的水和適量的（1-2）化學添加劑制備而成的一種潔凈的新型煤基液體燃料。它的發熱量在4500－4800大卡/kg。這種新型代油燃料具有良好的流動性和穩定性，并且霧化性能好，可穩定著火，直接燃燒。在工業鍋爐、工業窯爐、電站鍋爐可代油燃燒。約1.8噸—2.1噸水煤漿可替代1噸重油，是一種很有前途的清潔能源。更重要的是，水煤漿技術與采用化學方法的煤炭液化技術相比具有投資少、成本低、工藝簡單等優勢，在短期內就能形成規模。據有關資料表明，水煤漿技術推廣應用條件已完全具備。水煤漿的工業成套應用技術已經成熟，已列為國家重點科技推廣項目，并在一些企業如燕山石化等得到應用。

3）市場前景廣闊。

據有關資料顯示，水煤漿用途廣，需求量很大。如果燕山石化現有鍋爐全部改裝完畢，一年就需水煤漿120萬噸。大同匯海水煤漿有限責任公司目前年產量只有30萬噸。據初步調查，僅京、津、唐地區的石化和電力企業改用水煤漿后，年需水煤漿600萬噸以上。另外，民用燃煤采暖鍋爐因其環保要求改造后將產生巨大需求。全國90萬噸民用鍋爐，以一臺4噸鍋爐一年采暖期消費1000噸水煤漿計算，將形成一個龐大的水煤漿民用市場。而且，國家計委已發文要求取消燃油設備，嚴禁燒重油。僅急需代替重油計算，一年需水煤漿6000萬噸。

4）水煤漿技術是21世紀最有市場的潔凈煤技術。

北京燕山石化安裝了一套水煤漿鍋爐，并已開始運轉，這套設備比往年用油節支700萬元。對此，業內人士認為，北京禁止鍋爐燒煤給企業帶來較重的經濟負擔，水煤漿則給企業帶來一絲曙光。在石油價格上漲的壓力下，石油、石化和電力企業采用水煤漿代鍋爐用油的積極性較高。目前，2噸水煤漿可代替1噸重油，降低燃料成本500元至800元。山東白楊河電廠改燒水煤漿后，單位發電成本0.182元／千瓦時，北京燕化公司測算，一臺220噸／小時的燃漿鍋爐正常燃燒后，每年可代油9萬噸。許多電力企業如茂名熱電廠、汕頭萬豐熱電廠等正抓緊改造和試燒水煤漿。可以預測，不遠的將來，水煤漿產業將有一個飛躍。

目前水煤漿技術已被列為我國“十五”期間能源發展重點推廣技術，也是煤炭工業潔凈煤技術優先發展的14大重點技術之一。我國是一個富煤少油的國家，水煤漿作為新型代油環保燃料，正被越來越多的企業所認識，采用水煤漿技術進一步改善煤炭企業的產品結構，提高煤炭企業經濟效益。水煤漿技術還可以解決一些燃煤企業環保及工藝過程調節的問題。而且可以利用工廠有機廢水（如造紙黑液）制成水煤槳燃燒。因此水煤漿技術是當前較現實的，也是21世紀最有市場的潔凈煤技術。

5）經濟、社會效益顯著。

（1）發展水煤漿代油不僅僅是市場的需要，還是國民經濟發展和經濟安全的需要。石油是一種關乎國家經濟安全的戰略物資。目前，國際石油價格日趨升高，我國每年要進口石油近7000萬噸，耗資200多億美元，到2020年左右，石油缺口將超過消費總量的50％，能源安全問題日趨突出。而我國煤資源每年出口也在幾千萬噸，賣出的是原煤，價低利小。如果把煤加工成水煤漿出口賺外匯，利潤將成倍增長。

據有關資料顯示，水煤漿的熱值相當于柴油的一半，每噸水煤漿的市場價格為350－400元，其價格僅為柴油的1／8，大大低于液化氣、天然氣、煤氣和重油，運行成本僅占燃油的1／4，十分符合我國石油緊缺、煤炭資源豐富的國情，具有良好的經濟效益。每2噸水煤漿又可替代每噸價值為1500元的重油一噸，相比之下節約經費700元。目前，全國僅鍋爐燃油一項每年就約需4000萬噸以上，按保守估計50％用水煤漿代替，2000萬噸就可節約資金140億元。如我國的燃油全部用水煤漿代替，每年所帶來的經濟效益將達300億元。京、津、唐的石化和電力企業改用水煤漿以后，年需水煤漿600萬噸以上。大慶、遼河、江漢、南陽等油田的初步估計，每年取暖發電的耗油量達650萬噸以上，如果被水煤漿代替，節約和增值可達70億到80億元。

（2）據有關資料顯示，我國現有10噸以下鍋爐65萬多臺，其中因運行費用過高或不符合環保要求而將停用或更換的鍋爐達50％以上。若在現有鍋爐本體不變的情況下，改燃水煤漿，可為國家節約數百億元的固定資產投資。

（3）水煤漿儲運方便，可以利用現有的油罐車、儲油罐進行長距離、大數量的運輸，還可以修建輸漿管道。而且，建設一座年產100萬噸水煤漿的生產廠約需投資1億元左右，其附加值比原煤高出一倍。

（4）水煤漿添加脫硫劑后，大氣中的二氧化硫大大減少。水煤漿燃燒效率達99％，達到了燃油的同等水平，而污染程度比燃油還低，其環保效益也顯而易見。水煤漿的燃燒溫度比燃油和燃煤粉低約100-2000C可大大減少SO2的析出和NOX的生成，減少污染物的排放。據有關資料顯示，由萬盛承擔的工業鍋爐改燒水煤漿示范工程已經取得了成功經驗，燃燒效率提高至95以上、鍋爐效率提高至82以上、煙氣排放符合北京市環保要求。

6）國外發展情況。

歐美等發達國家水煤漿技術已進入商業化階段。美國建成440km、運量約5Mt/a的輸煤管線，供2×750MW機組；意大利50萬t/a制漿廠供電站燃燒；日本50萬t/a水煤漿廠，經11km管道運輸供600MW機組；俄羅斯建成5Mt/a的制漿廠，經250km管道運輸供6×200MW瓦的電站使用。

5、潔凈煤發電技術

受我國能源結構的影響，電力工業在煤炭消費中占有及其重要的地位。近年來，發電及供熱用煤占到我國煤炭總產量的40左右。隨著國民經濟的發展，這一比例還將進一步提高，根據目前我國的國情，在未來相當長的時間內，仍將是以燃煤發電為主的電源結構。隨著現代技術的發展，提高常規燃煤電站效率將會付出越來越大的代價，污染物排放的處理費用隨著環保標準的日益嚴格也將大大增加，電力行業正面臨著發展與環境兩方面的挑戰。在新的世紀，電力發展必須依靠科技進步來實現與環境的協調發展，潔凈煤發電技術具有對環境污染小、發電效率高、占地少等優越性。潔凈煤發電技術是指"潔凈煤技術"中與發電相關的技術項目。它的重點是為了提高發電機組的效率和控制因燃煤炭而引起的污染物的排放。

1）潔凈煤發電技術的分類。

（1）整體煤炭氣化燃氣-蒸汽聯合循環發電（IGCC）。

IGCC發電技術是煤氣化和蒸汽聯合循環的結合，是當今國際正在興起的一種先進的潔凈煤（CCT）發電技術，具有高效、低污染、節水、綜合利用好等優點。它的原理是：煤經過氣化和凈化后，除去煤氣中99以上的硫化氫和接近100的粉塵，將固體燃料轉化成燃氣輪機能燃用的清潔氣體燃料，以驅動燃氣輪機發電，再使燃氣發電與蒸汽發電聯合起來。

煤氣化聯合循環發電（IGCC）是目前世界發達國家大力開發的一項高效、低污染清潔煤發電技術，它不僅能滿足日趨嚴格的環保要求，而且發電效率可達45％以上，二氧化硫排放可達到10毫克/標準立方米左右，極有可能成為21世紀主要的潔凈煤發電方式之一。IGCC技術是目前已進入商業化運行的潔凈煤發電技術中，發電效率和環保最好的技術。現在，全世界已建、在建和擬建的IGCC電站近30套，最大的為美國44萬千瓦機組，計劃或可研中最大容量為德國90萬千瓦機組和前蘇聯100萬千瓦機組。由于IGCC有煤清潔燃燒發電特點，我國把它列入21世紀CCT計劃中。

它的主要優點是：①熱效率高，目前已達43～46，計劃2010年可達到50；②環保性能好。脫硫率98～99以上，NOx排放等同于天然氣，CO2排放也減少；③燃料適應性強，對高硫煤有獨特的適應性；④可用于對燃油聯合循環機組及老燃煤電廠改造，達到提高效率、改善環保、延長壽命的多重目的。

我國IGCC發電技術的研究開發工作經歷了約二十年，一些單項技術如氣化爐、空分設備、煤氣脫硫、余熱鍋爐等有一定的技術基礎。“八五”期間與美國德士古（Texaco）公司等合作，完成了水煤漿加壓氣化200MW和400MW等級的IGCC預可行性研究。國外發展情況。目前IGCC發電技術正處于第二代技術的成熟階段，燃氣輪機初溫達到1288℃，單機容量可望超過400MW。世界在建、擬建的IGCC電站24座，總容量8400MW，最大單機300MW。荷蘭的BAGGENUM電站（單機253MW）已于1994年投入運行，美國IGCC示范工程取得重大進展，WabashRiver電廠煤氣化電廠改造項目，系統供電能力262MW，設計供電效率38％，脫硫效率>98％。項目于1998年11月完成商業化示范運行。美國WABASHRIVER電站（單機265MW）及TAMPA電站（單機260MW）、西班牙的PUERTOLLANO電站（單機300MW），已于1997年前相繼投入試驗或試生產。

（2）循環流化床燃燒（CFBC）技術。

循環流化床燃燒（CFBC）技術系指小顆粒的煤與空氣在爐膛內處于沸騰狀態下，即高速氣流與所攜帶的稠密懸浮煤顆粒充分接觸燃燒的技術。

循環流化床鍋爐脫硫是一種爐內燃燒脫硫工藝，以石灰石為脫硫吸收劑，燃煤和石灰石自鍋爐燃燒室下部送入，一次風從布風板下部送入，二次風從燃燒室中部送入。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。氣流使燃煤、石灰顆粒在燃燒室內強烈擾動形成流化床，燃煤煙氣中的SO2與氧化鈣接觸發生化學反應被脫除。為了提高吸收劑的利用率，將未反應的氧化鈣、脫硫產物及飛灰送回燃燒室參與循環利用。鈣硫比達到2～2.5左右時，脫硫率可達90以上。

流化床燃燒方式的特點是：①清潔燃燒，脫硫率可達80～95，NOx排放可減少50；②燃料適應性強，特別適合中、低硫煤；③燃燒效率高，可達95～99；④負荷適應性好。負荷調節范圍30～100。

循環流化床（CFBC）鍋爐煤種適應性廣，是當前世界上煤炭潔凈燃燒的首選爐型，具有氮氧化物排放低、燃料適應性廣、燃燒效率高、脫硫率可達到98％、排出灰渣易于綜合利用、負荷調節范圍大等突出的高效低污染優點，是重要的潔凈燃燒技術。我國的CFBC技術開發工作始于八十年代中期，由中科院工程熱物理所、清華大學、浙江大學和哈爾濱工業大學等單位組織開發研制的循環流化床鍋爐分別于九十年代相繼投入運行，最大容量達到了75t/h。主要技術類型有：百葉窗式、熱旋風筒式、平面流分離器式等。目前國內已具備設計、制造75t/h及以下的小型CFBC鍋爐的能力，但在工藝及輔機配套、連續運行時間、負荷、磨損、漏煙、脫硫等技術方面還有待完善。已投入運行的CFBC鍋爐大部分未實施石灰石脫硫，燃燒室運行溫度大多高于900℃。國家經貿委組織的75t/h循環流化床鍋爐完善化示范工程，先后完成兩種完善化爐型的設計、制造、安裝和試驗，于1996年初陸續投入運行。

四川內江電廠引進了芬蘭奧斯龍公司100MW循環流化床鍋爐已于1996年6月投產。50MW（220t/h）循環流化床鍋爐納入“八五”科技攻關，完成了設計和制造，1996年開始安裝調試，目前項目工作尚未結束。國內已基本具備設計、制造50MWCFBC鍋爐的能力。

1997年，通過鑒定或工程驗收的有：清華大學、四川鍋爐廠承擔的四川湔江水泥廠75t/h循環流化床鍋爐完善化工程；中科院工程熱物理所分別與杭州鍋爐廠、濟南鍋爐廠、無錫鍋爐廠聯合承擔的75t/h循環流化床鍋爐完善化或研究制造。在循環流化床燃燒技術大型化方面取得突破的“甘肅窯街煤電公司130噸/小時循環流化床鍋爐示范項目”，目前已順利通過驗收。

清華大學開發的循環流化床等潔凈煤技術能有效地解決燃煤造成的環境污染問題。循環流化床鍋爐具有在800～900℃條件下穩定運行，能燒劣質煤并能高效脫硫三大優點。燃煤電廠采用這種設備，既能節約優質煤，又能減少二氧化硫和氮氧化物排放，還能降低發電成本，具有良好的環保效益和經濟效益，非常適合我國國情。

清華大學實驗室開發的130噸/小時循環流化床鍋爐2001年初在秦皇島北山發電廠成功應用；220噸/小時循環流化床鍋爐已在山東威海熱電廠進行建設并已投入運營；425噸/小時循環流化床鍋爐的研發也被列入了科技部“十五”攻關計劃。我國在循環流化床鍋爐科技開發方面已取得了良好的成果，但是，由于缺乏資金，國產流化床鍋爐的進一步開發困難重重。

國外：CFBC技術在發達國家得到大力開發，技術成熟，正向大型化發展。目前單機容量最大的CFBC鍋爐（250MW，蒸發量700噸/時）電站已在法國投入運行，鍋爐效率90.5％，脫硫率93％，Nox排放低于250mg/Nm3按技術特點分為以下幾個技術流派：以Lurgi公司為代表的帶有外置換熱床采用熱旋風分離器的循環床；以德國B&W公司為代表的塔式布置中溫旋風分離循環床技術；美國福斯特惠勒公司發展的汽冷旋風筒分離器帶有INTREX副床的循環床技術等。鍋爐容量等級有50t/h、100t/h、400t/h，最大單機容量CFBC鍋爐（250MW，蒸發量900t/h）電站已在法國投入運行，ABB－CE也在設計1500t/h的CFBC鍋爐。目前全世界12MW以上的CFBC鍋爐運行約300臺，其中40％在美國，40％在歐洲，20％在亞洲。最長運行時間達到9萬小時，最長連續運行時數為13個月，負荷率一般可達90％以上。

（3）增壓流化床燃氣-蒸汽聯合循環發電（PFBC-CC）。

我國到“八五”末期，由東南大學等單位研究開發的PFBC－CC示范試驗裝置（15MW）在徐州賈旺電廠建設之中，容量是國外最大容量的1/25。大型商業化PFBC機組的高溫煙氣凈化技術及設備、大功率高初溫燃氣輪機技術、控制技術等還處于實驗室研究開發階段。