第1章 緒論能源v

第1章緒論1.1能源概況世界能源中國(guó)能源一二三煤炭開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境一、世界能源能源：亦稱能量資源或能源資源，是指可產(chǎn)生各種能量或可作功的物質(zhì)的統(tǒng)稱。按能源的產(chǎn)生方式，可分為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轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品。能源是人類生存與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)BP公司統(tǒng)計(jì)，2011年世界一次能源消耗總計(jì)12274.6百萬(wàn)噸油當(dāng)量。雖然在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占的比例大于煤炭（表1-1），但由于石油分布的不均勻性和消費(fèi)比重高于儲(chǔ)量的狀態(tài)，儲(chǔ)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的煤炭仍然受到重視。二、中國(guó)能源據(jù)IEA報(bào)告分析，2010年到2035年全球能源需求將增長(zhǎng)1/3，中國(guó)將繼續(xù)鞏固其全球最大能源消費(fèi)國(guó)位置；到2035年，其能源消費(fèi)將比美國(guó)高出將近70%。我國(guó)是一個(gè)缺油，少氣的國(guó)家，目前我國(guó)煤炭資源占一次能源消費(fèi)總量70%左右。煤炭提供了80%的電力能源，70%的工業(yè)燃料，60%化工原料和80%的民用燃料。盡管隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤炭的比重會(huì)逐漸下降，但因其資源的豐富和價(jià)格的相對(duì)穩(wěn)定，仍將是動(dòng)力生產(chǎn)的首選燃料，其主導(dǎo)地位不會(huì)變。三、煤炭開(kāi)發(fā)利用與環(huán)境煤炭在能源結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)高的比例，煤炭也是制造污染最多的能源資源。煤炭的組成分為有機(jī)組分和無(wú)機(jī)組分。其中，有機(jī)組分主要是由C、H、O、N、S等元素組成的高分子有機(jī)化合物；無(wú)機(jī)組分則主要是礦物質(zhì)和水分。煤炭的燃燒過(guò)程中形成TSP、SO2、NOx、CO2和微量重金屬等。這也是造成我國(guó)煤煙型大氣污染的最根本原因。中國(guó)科學(xué)院專家曾測(cè)算：預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)的SO2排放量將達(dá)4056萬(wàn)-5738萬(wàn)t，NOx排放量將達(dá)3521萬(wàn)-4982萬(wàn)t，污染氣體減排壓力十分巨大，形成對(duì)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重大威脅。從社會(huì)發(fā)展和客觀需要出發(fā)，如何在煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制等新技術(shù)上減少污染并提高效率，已經(jīng)成為世界各國(guó)亟待解決的重要問(wèn)題。1.2潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)的概念與分類中國(guó)潔凈煤一二三世界主要經(jīng)濟(jì)體潔凈煤發(fā)展戰(zhàn)略四發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的意義一、潔凈煤技術(shù)的概念與分類潔凈煤技術(shù)（CCT）：指煤炭從開(kāi)發(fā)到利用的全過(guò)程中，旨在減少污染排放和提高利用效率的加工、轉(zhuǎn)化、燃燒和污染控制等高新技術(shù)的總稱；它是使煤炭作為一種能源應(yīng)達(dá)到最大限度潛能的利用，而釋放出的污染控制在最低水平，達(dá)到煤炭的清潔利用的技術(shù)。潔凈煤技術(shù)由潔凈開(kāi)采技術(shù)、燃前加工與轉(zhuǎn)化技術(shù)、燃中處理及集成技術(shù)和燃后處理技術(shù)構(gòu)成（表1-3）。二、中國(guó)潔凈煤“中國(guó)潔凈煤”的構(gòu)想是以實(shí)現(xiàn)煤作為燃料的潔凈化為最終目的，在煤炭燃燒或利用之前對(duì)可能排放的所有污染物（CO2除外）進(jìn)行有效控制，即“中國(guó)潔凈煤”的核心是煤的燃燒或利用前的加工與轉(zhuǎn)化。選煤、水煤漿、型煤與動(dòng)力配煤都屬于煤炭加工技術(shù)的范疇。選煤是指煤炭經(jīng)過(guò)加工方法去除成煤和開(kāi)采時(shí)混入的無(wú)機(jī)礦物雜質(zhì)，脫除大部分灰分和硫分，對(duì)不同質(zhì)量的產(chǎn)品分別利用，對(duì)脫除的尾礦集中治理。水煤漿是由煤、水和添加劑按一定比例制成的一種低污染、高效率的代油煤基流體燃料，可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩(wěn)定燃燒。該技術(shù)在中國(guó)已經(jīng)步入商業(yè)化階段。型煤加工是用粉煤或低品質(zhì)煤制成具有一定強(qiáng)度和形狀的煤制品的煤炭加工技術(shù)。在加工過(guò)程中，由于煤的物理和化學(xué)特性同時(shí)發(fā)生變化，克服了原煤存在的一些缺陷，而使煤的性質(zhì)得到改善。動(dòng)力配煤技術(shù)是根據(jù)用戶燃煤設(shè)備所需的煤質(zhì)指標(biāo)，將不同類別、不同性質(zhì)的煤經(jīng)過(guò)篩選、破碎和按比例配合等過(guò)程（必要時(shí)加入添加劑），實(shí)現(xiàn)煤質(zhì)互補(bǔ)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，滿足用戶所需煤質(zhì)指標(biāo)的技術(shù)。煤炭轉(zhuǎn)化是煤炭經(jīng)過(guò)熱加工或化學(xué)加工轉(zhuǎn)變成新的物質(zhì)（或熱能）的各種工藝過(guò)程。我國(guó)從20世紀(jì)90年代初提出發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了一系列促進(jìn)潔凈煤技術(shù)發(fā)展的法規(guī)和政策，已有不少技術(shù)得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)一些技術(shù)也正處于工業(yè)示范或研究開(kāi)發(fā)階段。三、世界主要經(jīng)濟(jì)體潔凈煤發(fā)展戰(zhàn)略1、美國(guó)的潔凈煤戰(zhàn)略與對(duì)華合作自?shī)W巴馬總統(tǒng)上臺(tái)以來(lái)，美國(guó)制定了一系列應(yīng)對(duì)氣候變化和清潔能源方面的政策。美國(guó)的碳捕集與封存技術(shù)（CCS）對(duì)碳捕集在煤炭燃燒前和燃燒后都有進(jìn)行，然后利用管道運(yùn)輸系統(tǒng)把捕集到的CO2運(yùn)往儲(chǔ)存地。美國(guó)Flour公司對(duì)燃煤電廠進(jìn)行的CCS技術(shù)具有典型的代表性，迄今為止，該公司在全球擁有35個(gè)重量級(jí)生產(chǎn)許可證和多項(xiàng)專利技術(shù)。中美兩國(guó)合作共建了中美清潔能源研究中心，雙方各拿出1500萬(wàn)美元啟動(dòng)資金，在各自國(guó)內(nèi)建立總部。2、歐盟的潔凈煤戰(zhàn)略與中歐合作歐盟計(jì)劃在2020年完成單位GDP降低20%的能源消耗。長(zhǎng)期來(lái)看，歐盟計(jì)劃在2020年以后，對(duì)所有化石能源發(fā)電廠使用和推廣CCS技術(shù)。歐盟與中國(guó)在研究和發(fā)展歐盟框架計(jì)劃項(xiàng)目（FP7）以及氣態(tài)燃料制氫技術(shù)方面一直進(jìn)行著卓有成效的合作。3、日本的新潔凈煤政策日本把能源利用的3E作為能源政策的基礎(chǔ)，即經(jīng)濟(jì)性（Economy）、供應(yīng)穩(wěn)定性（EnergySecurity）和環(huán)境適宜性（Environment）。日本推行的CoolGen計(jì)劃，通過(guò)IGCC和CCS技術(shù)實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電的零排放。日本將立足于實(shí)現(xiàn)環(huán)保清潔的燃煤發(fā)電技術(shù)，面向亞洲乃至世界，進(jìn)行技術(shù)的推廣和普及。4、俄羅斯煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展自1954年起，前蘇聯(lián)就開(kāi)始了煤制液體燃料的研究，主要是Kansk-Achinsk盆地生產(chǎn)合成液體燃料。煤制液體燃料技術(shù)在1960-1980年間發(fā)展迅速，以固體加熱轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的煤液化技術(shù)成為世界最先進(jìn)的技術(shù)之一。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院建有煤炭及煤炭燃料化工研究所，他們探索的合成液體燃料和發(fā)電聯(lián)合的基本模式為：煤氣化生產(chǎn)合成氣+合成氣催化合成液體燃料+合成液體燃料發(fā)電。5、印度的煤炭可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略印度經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)對(duì)能源的需求缺口越來(lái)越大，在印度“十一五”規(guī)劃（2007-2012年）期間，印度新增電力裝機(jī)容量的68%用煤作為燃料，長(zhǎng)遠(yuǎn)預(yù)計(jì)要求印度最低產(chǎn)煤能力達(dá)到16億t/a。印度對(duì)煤炭的潔凈利用主要體現(xiàn)在煤層氣的開(kāi)發(fā)和煤炭的氣化。印度與美國(guó)政府合作，為中央礦山規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司建立礦井瓦斯和煤層氣數(shù)據(jù)庫(kù)，用以促進(jìn)潔凈煤技術(shù)的發(fā)展。四、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的意義我國(guó)能源資源條件和現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)條件還不足以支撐大規(guī)模用油、氣作為一次能源，如何能高效、節(jié)能和清潔的把煤炭利用好是我國(guó)能源史上的大問(wèn)題。由煤炭而引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題、資源問(wèn)題和能源問(wèn)題三者交互影響，已成為限制我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，出路之一即是實(shí)施中國(guó)潔凈煤戰(zhàn)略。發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)對(duì)于改善終端能源結(jié)構(gòu)，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展將起到積極的促進(jìn)