美国对煤炭洁净利用的研究

★世界煤炭★美国对煤炭洁净利用的研究何国家师自平张大鹏(煤炭信息研究院,北京市朝阳区芍药居35号, 10029)摘要介绍了近30年来美国对煤炭洁净利用的研究情况，包括洁净煤技术示范计划、洁净煤发电计划和蓝天计划、煤基零排放电-氢工厂(FutureGen)。关键词洁净煤技术 煤炭利用美国美国人认为,煤炭成为21世纪的世界能源是不2002年8月27日,能源部公布了第一轮36个可避免的。煤炭是丰富的，相对廉价的。我们的任建议项目。2003年1月15日,公议完成后,能源部务是保证无论何时使用煤炭都是洁净的和安全的。选定了8个项目作为第- -阶段项目 ,能源部提供3.事实上,近30年来,美国都在进行对煤炭的洁净利16亿美元，私营机构提供超过10亿美元。用研究。本文介绍相关情况。3个项目用于蓝天计划。The City of Colorado1洁净煤技术示范计划[1]Springs, Co公司研制先进燃烧系统--循环流 化床锅炉,充分应用集成排放控制技术,预计硫排放减美国洁净煤技术示范计划(Clean Coal少98%，煤炭中的汞减少90%。位于ColoradoTechnology Demonstration Program, CCTDP) 是由Springs的150MW的Ray D. Nixon 电厂,将成为世美国能源部和有关企业界分摊费用的技术开发项界上最洁净的电厂之一。能源部为此将投入3000目,主要是示范新一代先进用煤技术。CCTDP从万美元,项目总投资3. 01亿美元。LG&E能源公.1986年开始实施,先后经过5轮项目征询和优选,司计划在524MW的发电机组上安装先进的空气污共有60个项目人选。到1997年,共有39个示范项染控制系统一- 空运工艺(Airbone Process)。 这一目得以实施其中: 22项已完成运行,9项正在运行工艺能减少99.5%的SO2、90%的NOx、90%的汞中,1项在建,6项处于设计阶段。CCTDP 投入的总排放,副产品用于制造优质化肥。项目总投资1.2费用超过72亿美元,其中美国政府的投入占33%。亿美元,能源部投入3100万美元。Wisconxin在投入的总费用中,约有74%是直接针对煤发电技Electric电厂将安装名为TOXECON的高科技工术的。艺,用于吸收汞和其他有毒气体。这一技术有望成为燃涌西部煤炭的电厂控制汞的最有效方案。项目2洁净煤发 电计划和蓝天计划总投资2500万美元,能源部投入一半。布什总统提出了洁净煤发电计划((CCPI,3个项目用于环境变化计划,以减少温室气体。Clean Coal Power lnitiative) ,致力于开发、试验便于借助提高利用效率的手段,两个减少电厂的002,另商业化的先进技术,洁净、可靠而经济地利用煤炭发外的用于水泥厂0O2 减排。Great River Energy公电。项目实施由政府、企业共同完成,企业投人不少司与电力研究所合作,在燃料进入锅炉之前,利用余于50%。目前,能源部进行了两轮CCPI筛选。蓝热加热燃料中的水分,以提高发电效率。该公司天计划(Clean Sky Initiative)的主要内容,是在2018Coal Creek Station 项目需要2200万美元，能源部年前将硫氮、汞污染物的排放减少70%。预计投入1100 万美元。NeuCo 公司申请了系列复2.1洁净煤发电计 划的第一阶段项目中国煤化工络算法、高级算法和模58CN MH G30检第6期2004年6月糊逻辑算法。这些算法将用于一家电厂的锅炉,除275MW的FutureGen将首先将煤变为富氢煤气而烟系统和排放控制系统,优化系统性能。模型已经不是直接烧掉,其产品可以用于清洁发电,或者供给集成到电算网络。项目需要1900 万美元,能源部预炼油厂提升石油产品标号。采用的新技术几乎全部计投入800 万美元。Kentuchy Reseach Foundation去除污染空气的混合物一SO,NO. 和汞。碳捕大学联合LG&E能源公司,着手研究粉煤灰中未燃获和存贮技术将用来把COx从其他气体中分离出碳的复用技术,同时使煤灰适于生产pazzolan水泥来。至少能够捕获90%的0O2。CO2 -经捕获,即的高强替代物。用这种工艺生产pozzolan水泥可以被注人并永久封存在很深的地下空间,例如废油井、大大减少C2排放。项目需要900万美元,能源部废气井、没有开采过的煤层和深盐井中。碳封存技预计投入400万美元。术的发展对于世界上固定温室气体在大气中浓度的另外2个项目用于减少煤矸石的空气污染。努力是重要的。FutureGen是碳封存技术的先锋,Waste Management and Processors公司将研究煤矸是决定对于21世纪碳管理是否可行的和用得起的气化工艺气体部分转化为柴油，其余燃烧发电、技术标尺。制汽。这是8个项目投人最大的,共需6.12亿美从设计和建造FutureGen中获得的知识和经元,能源部预计投入1亿美元。验，将使煤炭从挑战环境(enviromentally2.2 洁净煤发电计划的第二阶段项目接受公议challenging)的能源变为有益环境( enviromentally2003年11月26日,洁净煤发电计划第二轮项benign)的能源。FutureGen 是美国朝着无污染能源目资助草案(DE - PS26 - 04NT42061)由能源部国迈出的最大胆的一步。实际上,这个工厂的每- -方家能源技术实验室(NETL)起草完成并被公布,公面都将基于尖端科技。FutureGen 将是一个生动的议截止到2003年12月26日，2004年1月16日前示范，一个世界性的模型一以试验 和评价科学家后,资助的最终结果揭晓。美国能源部预计投入3通过研发得到的这项新技术。~4亿美元资助第二轮项目。在FutureGen上实验的这项技术可以使得将未来的燃煤电站获得前所未有的高效率,将电站效率3煤基零排放电- 氢工厂(FutureGen)提高到60%或更高,几乎是目前传统燃煤电站效率由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投的2倍。电站效率的提高意义重大。如果将现有燃资10亿美元,设计、建造和运行一座煤基零排放电煤电站的效率增加7个百分点,即将电站效率提到-氢工厂(coal - based, zero - emissions eletricity33% ,美国就将减少约186座燃煤电站。and hydrogen power plant)是由美国能源部长S.亚布什总统在国情咨文中宣布了一个背景计划,伯拉罕2003年2月27日对外宣布的。该厂被称作将美国未来的能源从依赖外国的石油变为依靠国内FutureGen(图1)。的能源，利用宇宙间最丰富的元素一氢。 目前氢燃料电池这项意义深远的发明,已经驱动着汽车、家庭和企业的操作系统。布什总统提出,“由今天出生的婴儿驾驶第-部氢动力和零污染汽车”。为了实现这个目标,必须首先找到性价比合适的制氢方法。现在的制氢费用是常规能源的4倍。2010年的目标是将能量相当于每加仑汽油的氢气降至1.5美元。美国大多数的氢气是从空气中获得的。但是氢气是煤炭气化过程中的副产品,FutureGen可以没有有害泄漏地从煤中生产氢气,从而在布什总统预言的“氢经济"中扮演重要角色,引导美国走向未来的氢时代。图1煤基零排放电 -氢工厂(FutureGen)示意图参考文献预计,FutureGen将在5年内完成设计和建造，1徐振刚.美国洁净煤技术示范计划实施现状.中国煤10年内开始运作。和传统的燃煤电站不同,装机中国煤化工美国对煤炭洁净利用的研究MYHCNMHG59