第1章 绪论能源v

第1章绪论1.1能源概况世界能源中国能源一二三煤炭开发利用与环境一、世界能源能源：亦称能量资源或能源资源，是指可产生各种能量或可作功的物质的统称。按能源的产生方式，可分为一次能源和二次能源。一次能源指天然能源，二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品。能源是人类生存与经济发展的物质基础。据BP公司统计，2011年世界一次能源消耗总计12274.6百万吨油当量。虽然在一次能源消费结构中占的比例大于煤炭（表1-1），但由于石油分布的不均匀性和消费比重高于储量的状态，储量占绝对优势的煤炭仍然受到重视。二、中国能源据IEA报告分析，2010年到2035年全球能源需求将增长1/3，中国将继续巩固其全球最大能源消费国位置；到2035年，其能源消费将比美国高出将近70%。我国是一个缺油，少气的国家，目前我国煤炭资源占一次能源消费总量70%左右。煤炭提供了80%的电力能源，70%的工业燃料，60%化工原料和80%的民用燃料。尽管随着我国能源结构的调整，煤炭的比重会逐渐下降，但因其资源的丰富和价格的相对稳定，仍将是动力生产的首选燃料，其主导地位不会变。三、煤炭开发利用与环境煤炭在能源结构中占有相当高的比例，煤炭也是制造污染最多的能源资源。煤炭的组成分为有机组分和无机组分。其中，有机组分主要是由C、H、O、N、S等元素组成的高分子有机化合物；无机组分则主要是矿物质和水分。煤炭的燃烧过程中形成TSP、SO2、NOx、CO2和微量重金属等。这也是造成我国煤烟型大气污染的最根本原因。中国科学院专家曾测算：预计到2020年，中国的SO2排放量将达4056万-5738万t，NOx排放量将达3521万-4982万t，污染气体减排压力十分巨大，形成对我国可持续发展的重大威胁。从社会发展和客观需要出发，如何在煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术上减少污染并提高效率，已经成为世界各国亟待解决的重要问题。1.2洁净煤技术洁净煤技术的概念与分类中国洁净煤一二三世界主要经济体洁净煤发展战略四发展洁净煤技术的意义一、洁净煤技术的概念与分类洁净煤技术（CCT）：指煤炭从开发到利用的全过程中，旨在减少污染排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧和污染控制等高新技术的总称；它是使煤炭作为一种能源应达到最大限度潜能的利用，而释放出的污染控制在最低水平，达到煤炭的清洁利用的技术。洁净煤技术由洁净开采技术、燃前加工与转化技术、燃中处理及集成技术和燃后处理技术构成（表1-3）。二、中国洁净煤“中国洁净煤”的构想是以实现煤作为燃料的洁净化为最终目的，在煤炭燃烧或利用之前对可能排放的所有污染物（CO2除外）进行有效控制，即“中国洁净煤”的核心是煤的燃烧或利用前的加工与转化。选煤、水煤浆、型煤与动力配煤都属于煤炭加工技术的范畴。选煤是指煤炭经过加工方法去除成煤和开采时混入的无机矿物杂质，脱除大部分灰分和硫分，对不同质量的产品分别利用，对脱除的尾矿集中治理。水煤浆是由煤、水和添加剂按一定比例制成的一种低污染、高效率的代油煤基流体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧。该技术在中国已经步入商业化阶段。型煤加工是用粉煤或低品质煤制成具有一定强度和形状的煤制品的煤炭加工技术。在加工过程中，由于煤的物理和化学特性同时发生变化，克服了原煤存在的一些缺陷，而使煤的性质得到改善。动力配煤技术是根据用户燃煤设备所需的煤质指标，将不同类别、不同性质的煤经过筛选、破碎和按比例配合等过程（必要时加入添加剂），实现煤质互补，优化产品结构，满足用户所需煤质指标的技术。煤炭转化是煤炭经过热加工或化学加工转变成新的物质（或热能）的各种工艺过程。我国从20世纪90年代初提出发展洁净煤技术，国家陆续出台了一系列促进洁净煤技术发展的法规和政策，已有不少技术得到产业化应用，同时一些技术也正处于工业示范或研究开发阶段。三、世界主要经济体洁净煤发展战略1、美国的洁净煤战略与对华合作自奥巴马总统上台以来，美国制定了一系列应对气候变化和清洁能源方面的政策。美国的碳捕集与封存技术（CCS）对碳捕集在煤炭燃烧前和燃烧后都有进行，然后利用管道运输系统把捕集到的CO2运往储存地。美国Flour公司对燃煤电厂进行的CCS技术具有典型的代表性，迄今为止，该公司在全球拥有35个重量级生产许可证和多项专利技术。中美两国合作共建了中美清洁能源研究中心，双方各拿出1500万美元启动资金，在各自国内建立总部。2、欧盟的洁净煤战略与中欧合作欧盟计划在2020年完成单位GDP降低20%的能源消耗。长期来看，欧盟计划在2020年以后，对所有化石能源发电厂使用和推广CCS技术。欧盟与中国在研究和发展欧盟框架计划项目（FP7）以及气态燃料制氢技术方面一直进行着卓有成效的合作。3、日本的新洁净煤政策日本把能源利用的3E作为能源政策的基础，即经济性（Economy）、供应稳定性（EnergySecurity）和环境适宜性（Environment）。日本推行的CoolGen计划，通过IGCC和CCS技术实现燃煤发电的零排放。日本将立足于实现环保清洁的燃煤发电技术，面向亚洲乃至世界，进行技术的推广和普及。4、俄罗斯煤炭产业的发展自1954年起，前苏联就开始了煤制液体燃料的研究，主要是Kansk-Achinsk盆地生产合成液体燃料。煤制液体燃料技术在1960-1980年间发展迅速，以固体加热转化为基础的煤液化技术成为世界最先进的技术之一。俄罗斯科学院西伯利亚分院建有煤炭及煤炭燃料化工研究所，他们探索的合成液体燃料和发电联合的基本模式为：煤气化生产合成气+合成气催化合成液体燃料+合成液体燃料发电。5、印度的煤炭可持续发展战略印度经济的快速增长对能源的需求缺口越来越大，在印度“十一五”规划（2007-2012年）期间，印度新增电力装机容量的68%用煤作为燃料，长远预计要求印度最低产煤能力达到16亿t/a。印度对煤炭的洁净利用主要体现在煤层气的开发和煤炭的气化。印度与美国政府合作，为中央矿山规划设计研究院有限公司建立矿井瓦斯和煤层气数据库，用以促进洁净煤技术的发展。四、发展洁净煤技术的意义我国能源资源条件和现有经济条件还不足以支撑大规模用油、气作为一次能源，如何能高效、节能和清洁的把煤炭利用好是我国能源史上的大问题。由煤炭而引发的环境问题、资源问题和能源问题三者交互影响，已成为限制我国经济和社会发展的关键因素，出路之一即是实施中国洁净煤战略。发展洁净煤技术对于改善终端能源结构，形成循环经济的产业链，实现能源、经济、环境协调发展将起到积极的促进