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主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

彭苏萍院士团队展望我国洁净煤技术2035发展趋势与战略对策

2020-09-02

  燃煤发电在我国电力结构中具有重要基础地位,预计到 2030 年燃煤发电占比仍将达到约 50%。同时我国也是全球最大的 CO2 排放国,燃煤引起的 CO2 排放占我国化石燃料排放总量的 80% 左右。发展洁净煤技术,尤其是今后10~15年积极发展先进的、颠覆性的煤炭转化与利用技术,对于促进能源可持续发展,治理大气污染具有重要战略意义。

  

  洁净煤技术又称清洁煤技术(CCT),指在煤炭清洁利用过程中旨在减少污染排放与提高利用效率的燃烧、转化合成、污染控制、废物综合利用等先进技术(不包括开采部分)。根据煤炭利用过程,可简要分为前端的煤炭加工与净化技术,中端的煤炭燃烧、转化、污染物控制技术和后端的废弃物处理、碳减排及综合利用技术 3 大类。

  

  洁净煤技术分类

  

  彭苏萍院士团队根据《面向2035洁净煤工程技术发展战略》项目研究成果,在《我国洁净煤技术2035发展趋势与战略对策研究》一文中,确定了10项面向2035的洁净煤前沿技术,包括700 ℃超超临界燃煤发电技术、先进 IGCC/IGFC 技术、CCUS 技术、燃煤发电污染物深度控制技术、高灵活性智能燃煤发电技术、煤制清洁燃料和化学品技术、先进循环流化床发电技术、煤炭分级转化技术、煤转化废水处置与回用技术、共伴生稀缺资源回收利用技术。

  

  结合技术的先进性、突破难度和应用前景等具体表现,综合分析了排名前三的 700 ℃超超临界燃煤发电技术、先进 IGCC/IGFC 技术和 CCUS 技术为我国面向2035年最主要的洁净煤前沿技术。


(1)700 ℃超超临界燃煤发电技术。超超临界发电技术是通过高温、高压来提升热力效率,700 ℃超超临界发电技术指在 700 ℃/35 MPa 及以上的条件下的机组发电技术,研究表明通过增加再热次数其效率可达 50% 以上 ,其节能减排经济效益是 600 ℃超超临界技术的 6 倍 ,同时可以降低 CO2 的捕获成本,有助于推进 CCUS 技术的应用。我国是国际上投运 600 ℃超超临界机组最多的国家,在 2010 年成立 700 ℃超超临界燃煤发电技术创新联盟,2011 年设立 700 ℃超超临界燃煤发电关键设备研发及应用示范项目,2015 年12 月全国首个 700 ℃关键部件验证试验平台成功实现投运。


(2)先进 IGCC/IGFC 技术。IGCC/IGFC 发电技术被视为具有颠覆性的煤炭清洁利用技术,可实现燃煤发电近零排放的清洁利用,供电效率有望达到 60% 以上,大大降低供电煤耗,一旦取得突破将是具有革命性意义的洁净煤技术。

  

(3)CCUS 技术。CCUS 技术是把生产过程中排放的 CO2 进行提纯,继而投入到新的生产过程中进行循环再利用。CCUS 技术是 CCS 技术的升级,可实现 CO2 的再利用。前沿技术包括:先进的 CO2 捕集技术,地质、化工、生物和矿化等 CO2 利用前沿技术以及 CO2 地质封存关键技术等。


  面向2035 的洁净煤前沿技术及先进性评分

  

  洁净煤技术面向2035 的发展战略目标及技术路线图

  

  面向2035,我国洁净煤技术的发展战略任务包括:(1)持续提升燃煤发电效率,逐步实现燃煤污染物近零排放;(2)推动煤炭深加工产业升级示范;(3)积极推进CO2 捕集、利用与封存产业的发展;(4)加大对700 ℃先进超超临界发电技术、IGCC/IGFC 的煤炭清洁发电技术的基础研究与技术攻关;(5)设立IGCC/IGFC 重大工程科技专项,集中攻关重大关键技术。

  

  研究最后指出,我国在700 ℃超超临界、整体煤气化联合循环/ 整体煤气化燃料电池联合循环(IGCC/IGFC)等先进发电技术及煤炭深加工产业的技术研发、装备制造和工程示范等方面具有一定的国际竞争力,但在自主创新能力、体制机制、区域或企业间平衡发展等方面仍存在诸多问题,应当着眼于煤炭能源长远发展,前瞻规划面向2035 的洁净煤技术与产业发展方向,积极部署先进技术研发与工程示范,全面提升我国洁净煤技术发展水平,有效改善煤炭清洁高效利用的产业发展环境。

  

  这项研究得到了国家自然科学基金项目“面向2035 的洁净煤工程技术发展战略研究”;国家重点研发项目“CO2 近零排放的煤气化发电技术”的资金支持。

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  责任编辑:宫在芹
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