燃料原料化：煤炭清洁利用根本出路

组合技术治污减霾

近年来，我国空气污染程度日益恶化，尤其是每年进入冬季采暖季后，北方地区频现重度雾霾污染天气。有专家指出，这与现有的能源消费结构不无关系。我国使用了全世界一半的煤炭,而且近80%为直接燃烧,这是雾霾问题的第一相关要素。在我国已探明的化石能源储量中，煤炭约占94%，石油和天然气约占6%。虽然近年来煤炭在一次能源消费中的比重逐步降低，但基于我国的能源资源禀赋，在相当长的时期内煤炭在主体能源的地位不会变化。要减少燃煤产生的大气雾霾，唯一出路就是坚持煤炭清洁高效绿色转化。

不同发电方式主要污染物排放对比

李大鹏说，采用燃料原料化的新技术、新模式，可应用在煤炭消费的绝大部分领域，涉及的转化煤量预计30亿吨以上，如CCSI技术主要解决燃煤机组绿色发电和燃气机组商业化应用问题，CCMI技术解决了煤基天然气替代民用散烧煤问题，低成本、智能化的流化床气化(IFG)技术解决建材领域煤基燃气工业供热问题，KSY技术解决大型化工园区(煤化工项目)合成气原料集中供给、煤焦油综合利用等问题。通过这些技术创新“组合拳”，既极大提高了能源利用效率，又可从源头治污减排，实现绿色清洁燃气发电，将增加电力企业的盈利水平，实现经济效益和环境保护协同发展，从源头上解决雾霾顽疾。

据介绍，煤炭经过CCSI装置进行热解转化后，最大限度阻滞了煤炭分子中的有机硫、有机氮向气相中转移，相当于实现了燃烧前“脱硫脱硝”，与传统的直接燃煤发电方式相比，单位发电量的污染物的减排效果非常明显。比如硫元素以不同的化学形态存在于粗合成气、灰渣及煤焦油中，其中合成气中硫元素主要以H2S的形式存在;煤焦油中硫元素主要以噻吩官能团、缩合芳基硫化物及大分子硫醇的形式存在;而在灰渣中，硫元素要以非挥发性的无机硫化物形式存在。

经测算， CCSI热解处理后粗合成气有效组分只有CO和H2，进锅炉燃烧后所产生的NOX浓度仅相当于燃煤烟气中的20%～25%。粗合成气进锅炉燃烧发电，烟气中的烟尘、SO2、NOX等污染物大幅降低，分别削减99.95%、80%、71%以上，进入燃机发电可直接达到超净环保排放标准。

此外，在煤炭燃烧过程释放出的更难治理的铅、汞、砷等重金属污染物，在高温条件下以固态化合物、单质的形式吸附在粗颗粒煤灰中。而CCSI技术的分级转化，煤炭中的重金属主要以有机络合物及凝聚态的形式分别存在于煤焦油与灰渣中。由于热解温度只有550～600℃，迁移至气相中的重金属比例非常小，燃烧烟气中颗粒物浓度非常低。

具有多项专利支撑的IFG技术也是以空气做气化剂，以末煤为原料生产工业燃气，单套气化炉每天处理煤量从几百吨到3000吨均可。相比其它气化技术，省去空分系统，不仅降低投资和操作难度，还节省了人工和能耗。可采用该技术生产低成本的工业燃气，再以气代煤进入工业窑炉、中小型工业锅炉中燃烧供热。与直接燃煤相比，基本解决了烟尘等细颗粒物，大幅减少SO2、NOX的排放量，有效缓解环保压力。

专家观点：

中国石油和化学工业联合会副秘书长兼科技装备部部长胡迁林：这些技术无一不是通过创新推动煤炭资源高效转化，将产生能源消费革命，引领产业健康发展。可促进煤化工与炼油、发电、供热等多产业深度耦合集成，形成新的化工产业集群，大幅提升油品、化工品等终端产品竞争力，增加经济效益，提升能产业整体水平。可以预见，未来这些新技术将在发电、煤基天然气民用、煤焦油综合利用等领域获得应用。

石油和化学工业规划院总工程师李君发：CCSI技术充分利用煤炭资源中的原有组成和化学结构，最大限度地提取煤中具有高附加值的富氢液体产品，实现煤炭洁净高效综合利用，可显著提高加工利用过程中的经济效益和环保效益，实现了煤炭资源由目前单一转化利用向热解气化耦合多联产转变，可极大地推进国内煤炭资源深层次利用与高效清洁转化，为国内煤化工产业发展做出了重要贡献。应用前景十分广阔，与现有甲烷化技术相结合，可联产油品及天然气，与现有煤制气比较具有良好的经济性和环境效益;与现有F-T合成技术相结合，可实现两段出油，降低投资，提高油品收率和能源转化效率;与现有燃煤电厂结合，在实现电厂燃气化发电的同时，副产大量的油品组分，有利于提高电厂经济效益。

中国石化联合会煤化工专委会专家、陕西省化工学会名誉理事长贺永德：目前我国热解和气化技术都比较成熟，但CCSI技术将二者有机结合为一体是最大的亮点，实现了煤炭资源高效转化。尤其是首创的三段式煤焦油与气化一体化反应器，针对中间过渡段物料输送及温度难以控制，停留时间长焦油分解收率降低等技术难题，延长石油实现智能化精准控制温度场、流化场，使物料互供、能量互补及反应器内热量自平衡，同时物料循环均匀，工艺流程短，气固、液固分离效率高。建议采用富氧甚至纯氧气化，增加操作压力，更好地与化工和发电配套。

陕西省决策咨询委员会委员胡海峰：榆林地区的煤炭非常适合热解，既得到了半焦(兰炭)，又可提取煤焦油后联产油品。但目前业内为了拿焦油而大量新建热解项目，导致兰炭产能大幅增长并过剩，实不可取。同时焦油收率低、焦油与粉尘分离难等技术问题还未有效解决。CCSI技术主要创新点是利用了大量的难以利用的粉煤，也解决了粉焦出路问题，同时焦油收率和能源转化效率较高，与燃煤电厂结合后经济性和环保性优势明显。