唐元:集中力量攻克洁净煤发电关键技术

选择字号:   本文共阅读 35 次 更新时间:2021-01-23 10:19:18

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唐元 (进入专栏)  

  

  

煤炭在我国一次能源消费中占70%左右,而发电用煤又占煤炭消费总量的50%以上。受技术水平限制,我国燃煤发电排放的二氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物已经成为大气污染的重要来源。攻克洁净煤发电关键技术,实现煤炭洁净发电,是降低大气污染排放的根本措施,必须采取切实有效措施,集中力量尽快取得突破。

   一、洁净煤发电技术及其发展状况

   开发和利用洁净煤发电技术,可以提高燃煤效率,最大限度地降低二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳排放。目前世界公认的最具发展前景的洁净煤发电关键技术包括整体煤气化蒸汽联合循环发电技术(IGCC)和碳捕获及封存技术(CCS)。

   (一)IGCC是目前最先进的节能环保发电技术。IGCC技术是降低燃煤硫化物、氮化物和粉尘等污染物排放的技术,由煤的气化与净化和燃气——蒸汽联合循环发电两大部分组成,是当今国际正在兴起的一种先进的洁净煤发电技术,具有高效、节水、低污染、综合利用等优点。通过IGCC技术,发电二氧化硫和氮氧化合物等污染物排放量仅为常规燃煤电站的1/10,脱硫效率可达99%,对高硫煤有独特的适应性,氮氧化物排放只有常规电站的15%~20%,耗水只有常规电站的1/2~1/3。IGCC技术与煤基多联产技术结合还能生产甲醇、汽油、尿素、硫磺或硫酸以及灰渣建材等产品,实现煤炭资源的综合利用。

   (二)CCS技术能有效缓解温室效应。碳捕获和封存技术(CCS)是全球公认的降低二氧化碳排放的方法。该技术要求首先对燃煤发电中产生的二氧化碳进行捕捉和收集。二氧化碳的收集方式有3种:燃烧后、燃烧前和纯氧燃烧捕集。收集到的二氧化碳可以使用管线或者船舶运送,最具潜力的二氧化碳存储方式为注入地下岩层,向衰竭或将要衰竭的油气层注入二氧化碳,目前该技术已应用于美国二叠纪盆地、加拿大的韦伯恩油田和挪威的斯雷普纳等油田,不仅解决了二氧化碳封存问题,还提高了油田采收率。

   (三)洁净煤发电技术的开发和应用状况。国际上对洁净煤发电技术的研发和应用始于上世纪70年代,其进展迅猛,很多技术已经商业化应用。在IGCC中采用燃烧前CCS技术,形成极低污染排放发电系统,是世界洁净煤发电技术的发展方向。目前IGCC发电技术处于第二代技术的成熟阶段,正由商用化示范进入实用推广。现在,全世界己建、在建和拟建的IGCC电站近30套,最大的为美国44万千瓦机组,可研的有德国90万千瓦机组。在CCS技术研发应用上,CCS技术用于燃煤电站的主要设备已经能够进行工业生产,但完整的CCS技术系统还没有,缺乏大型示范项目。

   二、我国洁净煤发电技术研发工作亟待支持

   我国对CCS技术越来越重视,2003年签署了世界16个主要煤炭生产和消费国家参与的碳封存领导论坛(CSLF)宪章;对IGCC的研究始于上世纪80年代初,近年来进展较快。华能集团从2004年开始,联合其他发电企业,制定并实施了以清洁发电为目的的“绿色煤电”计划,取得了积极进展。单机容量25万千瓦的华能天津IGCC项目已经开始建设。但总体来看,我国对IGCC和CCS技术的研发水平与世界先进水平相比差距较大,与我国以煤为主的能源结构不相适应。主要原因有以下三点:

   (一)管理体制不畅,科研力量薄弱。国家缺乏对洁净煤发电技术的统一布局和协调。洁净煤发电技术难度大,我国虽有多个洁净煤技术研究机构,但人员分散,专门技术人才匮乏,科研经费有限,设备落后,特别是政府多部门管理,相互之间缺乏协调,各项技术缺乏统一的规划和布局,难以形成高水平、可持续的洁净煤发电技术研发基地。

   (二)IGCC关键技术尚未取得突破性进展。我国仅掌握了B级燃机的低热值燃烧技术,E级已列入863项目实施攻关,对F级的燃机还没有研究。由于国内没有一台真正意义上的IGCC投运,使得我们没有配套控制软件和相应实用的仿真系统。另外,气化炉配套的喷嘴、电磁阀、排渣阀、过滤元件、控制元件等部件,目前国内的制造技术还不过关。

   (三)缺少相应的政策支持。IGCC突出的特点是清洁,但成本比常规燃煤发电高。在传统燃煤发电中采用IGCC示范电站的单位工程造价比常规燃煤机组高50%,运行成本比常规燃煤机组高35%,IGCC发电中采用CCS技术后发电效率又将降低约5~10%。由于洁净煤发电项目投资大、运行成本高,在起步阶段须得到国家政策和资金的支持。发达国家政府不仅从政策上予以支持,而且还投入大量资金,推进洁净煤技术的示范与应用。如美国的洁净煤发电技术计划己投资71.4亿美元,其中政府资助比例约为35%。日本政府每年为“新阳光计划”拨款570多亿日元。目前我国既没有鼓励清洁煤发电项目的政策,也没有资金支持。目前,清洁煤发电工业示范项目均以企业投入为主,由于缺乏政策支持,多数企业没有足够的能力承担示范风险。

   三、几点建议

   (一)高度重视洁净煤发电技术开发。我国应当从战略高度重视洁净煤发电技术的开发工作。建议尽快制定和实施国家洁净煤发电技术发展规划和标准,将洁净煤发电技术纳入国家科技重大专项计划,组织科技攻关,走自主创新之路,提高核心竞争力。鼓励企业开发洁净煤发电装备,实现核心技术设备国产化。

   (二)建立洁净煤发电技术国家实验室。为了搞好洁净煤重大技术攻关,必须尽快建立以政府为主导、企业为主体、产学研相结合的国家洁净煤实验室,成为IGCC和CCS示范项目的技术研发平台和实验基地,加快洁净煤技术的创新,实现科研成果向企业转化。

   (三)支持洁净煤发电技术的示范与应用。IGCC电站的建设是洁净煤发电的基础,应当集中力量加快建设一两座IGCC示范电站。尽快核准并加快建设华能天津IGCC电站项目。在示范技术完成的基础上,促进先进技术的工程化、产业化。

   (四)用财税政策鼓励洁净煤发电技术的产业化和市场化。在中央财政设立专项资金,支持洁净煤发电技术的示范与应用。充分运用税收政策,对应用洁净煤发电技术的示范项目给予关税、增值税和所得税减免等优惠。对商业化的洁净煤发电技术项目提供低利率贷款和税收优惠,促进洁净煤发电技术的推广应用。

   (五)加强国际合作。积极开展与外国政府、科研机构和企业合作,利用各种研讨会、产品展示活动,引进、消化吸收国际洁净煤研发新成果,加快自主创新步伐。(2009年)

  

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