洁净煤技术科技发展基本原则

　　一、 国家需求、服务产业

　　二、 世界一流、国际领先

　　三、 承先启后、统筹发展

　　四、 强化管理、培养能力

　　技术赛跑中的中国速度

　　让煤由“黑”变“绿”，对于世界第一大煤炭生产与消费国——中国而言，意义非常。在未来几十年内，我国以煤为主的能源生产和消费结构很难改变。伴随着经济发展方式的转变与环境保护需求及压力的增强，我国逐渐开辟出了一条极具特色的洁净煤技术发展之路。《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》的出台，对于我国洁净煤技术而言，无疑既是一次成就和经验的总结，也是对未来发展趋向的科学谋划。

　　洁净煤技术是指煤炭在开发和利用过程中旨在减少污染与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等技术。这项技术既是我国能源可持续发展的重要领域，更是世界各国解决环境问题的一种主导性技术。

　　《“十二五”规划纲要》提出，“培育发展战略性新兴产业”，“推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。加快新能源开发，推进传统能源清洁高效利用”，“积极应对全球气候变化。把大幅降低能源消耗强度和二氧化碳排放强度作为约束性指标，有效控制温室气体排放”。这些赋予了我国洁净煤技术发展的新目标和新要求。

　　清华大学低碳能源实验室常务副主任姚强介绍，我国的洁净煤技术主要包括：先进燃煤发电技术、煤基清洁燃料技术、燃气轮机技术、燃煤污染物控制和治理技术、高效燃煤与工业节能、二氧化碳分离、储存及利用等。“我国是在上世纪70年代末开始洁净煤技术的相关探索的。通过多年的积累尤其是近十年比较快的发展，目前我国洁净煤技术整体上已达到国际先进水平，少量甚至处于领先地位。比如煤的直接液化技术等。”姚强说。

　　在代表着先进燃煤发电技术的“超超临界发电”方面，国内目前已经具备了制造1000MW、25MPa、600℃等级发电机组的基础和能力，预测到2020年，新建机组市场容量将达500GW。在“大型循环流化床”方面，“十一五”科技支撑计划项目“600MWe超临界循环流化床”已完成设计、制造技术研究，有待于通过工业示范集成单项成果，完成工业装备技术和运行考核；另外，针对燃用劣质燃料、大型超临界循环流化床锅炉系列、节能型循环流化床锅炉也在开展大量新技术研发。而在燃气轮机技术上，“十一五”863计划重点项目中“100KW级微型燃气轮机及其供能系统”课题已完成总体方案设计，开始核心部件的设计与制造，并完成微型燃机整机、燃烧室和永磁电机等工程设计。

　　当然，还有一些技术仍需进一步加强攻关。例如，在“十一五”期间，国家以“专题”给予支持的污染物控制技术还较难形成大规模开发和工程应用示范。因此，急需开发结合过程控制与末端治理、可以实现污染物资源化利用和多种污染物联合脱除的先进技术。再如，目前煤气化技术在某些核心技术及装备制造方面与发达国家相比仍然存在一定差距，尚有大量基础理论和科学问题有待深入研究，自主开发和优化提高的潜力很大。

　　能源结构下的现实思考

　　“在洁净煤技术研究上，企业的动力非常大。这是因为他们越来越清晰地认识到，掌握了技术也就掌握了先机，解决了技术问题也就解决了市场问题。”姚强说，“我国洁净煤技术的大型重点项目都是由企业牵头的。”

　　在这方面，大型国企承担了重要的责任。以神华集团为例，其承担的“绿色高效新型煤基能源系统”重大项目，研发和示范以煤为基础、符合现代生态环境要求、可实现高效转化和获得高等级二次能源和含碳材料的新型工业技术系统，突破近零排放先进煤电、煤制气体燃料、煤油共炼制特种油品、煤炭开采的水资源和生态保护、二氧化碳捕集、利用与封存等七大工业化技术，并建立综合集成示范系统，为保障我国能源安全和可持续发展、推动煤炭清洁高效利用技术进步和产业发展作出贡献。项目预计总投资将超过500亿元。

　　民营企业的积极性和作用也日益凸显。作为一家致力于清洁能源创新的民营企业，新奥集团的“洁净煤气化技术在玻璃熔窑行业应用”技术，被专家评价为“将对沙河千亿元玻璃产业基地建设，乃至全国玻璃产业转变发展方式产生重要影响”。新奥集团目前正在大力探索煤催化气化、煤超临界气化等多项能够显著提高煤炭利用效率的洁净煤技术。该企业对于洁净煤技术的“热忱”源自于对于清洁能源概念的认知。正如新奥集团董事局主席王玉锁所认为，在中国如果说到清洁能源，如果忽略了对煤的清洁利用，就会脱离国情，这样的清洁能源概念也是有缺陷和不完整的。

　　我国的洁净煤技术之所以能够取得快速发展，很大程度上取决于各研发主体对洁净煤技术发展趋势的深刻判断，以及在此基础上形成的集体共识。“有赖于企业界、科技界和政府管理人员对国家发展、企业需求和科技规律所达成的共识，所以有如此之大的投入和如此之快的进步。当然，这也有赖于我们国家近年来经济和社会快速发展所提供的良好环境和条件，大环境的不断优化是一个很重要的因素。”“863计划”专家委员会专家杜铭华说。

　　让杜铭华感动是，在他参与的洁净煤相关技术的研发过程中，科研人员全身心投入于研发的精神状态。“可以说是一种亢奋的状态。”杜铭华说，“洁净煤技术大工程的组织工作也非常不易，背后需要有一个甘于奉献的、强有力的组织团队。”

　　姚强认为，通过国家相关扶持、激励政策的进一步落实，以及继续加强洁净煤技术知识产权保护，相关技术将会取得进一步突破，各创新主体的热情也将被充分调动，从而形成不可估量的创新合力，具有我国特色的洁净煤技术发展之路将会形成独特优势。

    煤基清洁燃料技术：看煤如何“变身”

    我国能源结构的特征为“富煤、贫油、少气”。既然三者从本质上讲都属于碳氢化合物，何不将煤转化成油和气？这一科学思路，无疑既富有创意，又合乎逻辑。

    “十二五”863计划专家委员会专家杜铭华介绍，煤基清洁转化技术作为洁净煤技术的重要组成，主要包括煤制油（直接液化、煤基费托合成、煤基甲醇转制汽油）、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇、大型煤制醇醚等。

    我国煤基清洁转化技术的探索之路起于上世纪70年代，“十五”期间，得到国家973、863、科技支撑等科技发展计划专门立项支持，得到快速发展，于“十一五”期间普遍进入工业示范阶段，建成一批示范工厂，进行了示范运行。

    目前，国内已投入示范运行的煤制油总规模达到188万吨油当量/年、煤制烯烃115万吨/年、煤制乙二醇20万吨/年；大型气流床煤气化、浆态床费托合成、煤加氢液化、甲醇制烯烃等一批工业技术达到国际领先或先进水平。“在国家支持和科研人员的努力下，经过大约10年时间，我国煤基清洁转化技术就从以跟踪国外为主，发展到整体进入工业示范、部分技术国际领先，这一成绩使世人刮目，也使国人为之振奋。”杜铭华说。

    在工业示范方面，我国煤基清洁转化技术发展的特点是：核心技术以自主创新为主、建设规模大、技术集成度高、发展跨度大。杜铭华认为：该类技术之所以在我国取得快速发展，在于人们对中国能源资源禀赋和消费现实，以及未来市场需求所做的分析和判断。“这是一个实实在在的、尊重客观现实的分析和判断。”杜铭华说。

    很多人可能会产生这样的疑问：煤制油和煤制天然气与石油和天然气在功用上会有差别吗？对此，杜铭华解释，煤制油和煤制天然气与原本的石油和天然气几乎没有区别。不仅如此，在某些方面甚至还会有突出的优点，比如煤制油产品中的有害成分会降到很低，因为在加工过程中这些有害成分已经被去除。因此，这些产品常常会被用来满足一些特殊需求，比如用其调兑一些质量欠佳的油品，以达到提升质量的目的。

    《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》指出，“十二五”时期，我国将开发3至5项具有国际先进水平的煤基清洁转化新技术，完成一批煤制清洁燃料及化工品发明专利，推动建设大规模煤基多联产工业示范，使我国煤基清洁燃气、煤制油、煤制烯烃等工业技术达到国际领先水平。

    比如，在煤制清洁燃气关键核心技术方面：将开发出合成气完全甲烷化催化剂制备、甲烷化反应器等关键技术和成套工艺；开发出煤低温催化气化、煤加氢气化两种制天然气新工艺关键技术及气化炉等核心装备；突破地下气化关键技术瓶颈，形成煤炭地下气化过程稳定控制技术和地下水环境监控技术，开发煤地下气化大型成套技术工艺软件包及适于现代化工业生产的大规模合成气净化技术以及污水处理技术等。

    在煤制清洁液体燃料及化工品核心关键技术方面，科技工作者们将开发出大型化工业成套技术、初级产品加工精制技术、节能节水技术和一批重要装备。

    同时，还将建成适用于煤制清洁转化技术通用能效测定与评价平台，研究测定方法标准。针对示范工程，进行工艺优化并确定出合理的工序能耗标准参考值，为节能减排关键技术提供技术方案。（记者 董碧娟）

    访清华大学低碳能源实验室常务副主任姚强：我国洁净煤技术有了系统规划

    备受关注的《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》（以下简称《规划》的出台背景、过程是什么，对企业的指导意义何在……记者近日就这些问题采访了清华大学低碳能源实验室常务副主任姚强。

    记者：《规划》编制的背景是什么？

    姚强：煤炭占我国一次能源生产量的75%，消费量的70%。作为温室气体中二氧化碳的主要来源，煤炭带来的环境问题还没有得到有效控制。以煤为主，石油和天然气短缺的能源结构在短期内是不会改变的，因此，适应和改变这一能源结构现状必然成为能源科技的核心任务之一。洁净煤技术在促进能源结构优化与安全、推动战略性新兴产业发展、实现煤炭高效清洁利用、推动低碳经济社会发展等方面具有十分重要的意义，是我国能源可持续发展的重要领域，是“十二五”期间发展先进能源技术的重要方向。在这一综合背景下，我国洁净煤技术领域的第一个系统规划出台。

    记者：请介绍一下《规划》的编制过程。

    姚强：2009年8月，科技部高新司启动了能源领域“十二五”技术发展的战略研究，将洁净煤技术列为重要研究方向；2010年5月正式启动了《规划》编制工作，成立由863能源领域专家、大学、科研院所、企业等同行专家组成的规划起草小组；2010年8月，通过广泛开展专题调研和座谈，讨论并形成《规划》（框架），并征求产业同行意见；2010年12月，在《规划》和《实施方案》（讨论稿）基础上，召开专项规划咨询论证会并向专项领导小组办公室作了专题汇报，形成《专项规划》（征求意见稿）；2011年6月，完成《专项规划》（送审稿），经进一步修改完善后，形成了现《规划》。

    记者：《规划》具有哪些特点?

    姚强：《规划》在总体设计上是相当不错的，既切实地服务于现实，又有很强的前瞻性。《规划》根据近年来重点发展方向，结合立项和运行管理机制改革，以依托示范工程为牵头、关键核心技术开发为基础、技术凝练和集成创新为重点，对重点技术方向进行梳理。包含了发展现状与形势、指导思想和发展原则、重点方向、重点任务、保障措施五个部分的主要内容，部署了高效洁净燃煤发电、先进煤转化、先进节能技术、污染物控制及二氧化碳捕集与封存和资源化利用技术等四个洁净煤的重点方向。重点任务划分为重点基础研究、关键核心技术研发、重大技术集成及工业示范等三类。

    记者：《规划》都有哪些保障措施？

    姚强：主要有3个方面的保障措施。一是加强能源科技战略研究。“十二五”期间，一则需要将能源科技战略研究作为一项重点科研工作，专项启动实施；同时还要建成客观有效的能源科技评价体系，为及时调整和校正项目部署方向、客观准确检验成果提供保障。

    二是积极建设能源公共科技平台。“十二五”期间，需要在以下技术领域加大公共科技研发平台建设：高参数超超临界发电技术研发平台，重型燃气轮机开发与整机测试平台，煤基清洁燃料新技术研发、系统能效评估平台，高效燃煤工业锅炉岛成套技术研发与集成示范平台等。

    三是关于体制、机制创新及保障。根据科技部有关科技管理改革的精神和部署，加快先进能源技术领域科技计划项目管理改革。针对“十二五”洁净煤技术快速发展和科技需求大的特点，积极组织有代表性、综合性和显示度的重大或重点项目，为“十二五”或其后的持续发展提供支持。在“十二五”项目部署和实施中，要突出项目内容的可操作性，加强部委间沟通和协调，项目实施采取分步推进的方法。（记者 任意）