洁煤技术与酸雨控制

武夷山

发表于《全球科技经济瞭望》 1989年03期

（博主注：这是我在驻美使馆科技处工作期间编译的报告之一）

    最近，美国国会专门讨论了洁煤技术发展的问题。酸雨会给环境和人类健康造成很大危害，这已成公论。而按照目前的认识，主要通过燃煤途径产生的二氧化硫(SO₂)和氮氧化合物（NOx）是导致酸雨的罪魁。现在，新建一个采用传统技术的大型燃煤电厂约耗资l5亿美元，其中环境保护涉及的费用就要占30%以上。因此，洁煤技术理所当然地备受重视。

—、传统煤净化技术的缺陷

    目前使用的控制SO₂的方法无非是从选煤、改换原料煤和烟道气清洗三方面入手，但它们各自都存在一些问题。选煤过程只能去除20-40％的黄铁矿硫，总硫分只能去除10-30%。现在，密西西比河以东地区出产的煤炭的约2／3经过选煤处理。只选择低硫分煤作发电原料，放弃使用高硫分煤，会导致一批煤矿工人失业。烟道气清洗的问题在于，从费用和能源利用效率两方面看，它都不很合算。清洗器的成本可能超过锅炉的成本。采用清洗器后，发电厂的煤电转化率可能降低5-8％。

    相形之下，新兴的洁媒技术不仅能大大降低SO₂排放量，还有可能减少NOx 的排放量。

二、新洁煤技术的优势

    洁煤技术是一整套技术，包括燃烧前的净化处理、新的燃煤技术、燃烧后的气流处理，也包括将固体煤转化为较清洁的液体煤和气体煤的技术，还包括将固体煤转化为较清洁的液体煤和气体煤的技术，还包括一些改造性技术(指在原设备的基础上增添一些新东西以获得更好的性能，而不是完全更换原设备），例如高级燃烧室、煤水混合燃烧、管道内注入吸着剂、再次燃烧、石灰岩注入多级燃烧炉，等等。

    在新洁煤技术中，已崭露头角的是一体化气化联合循环方法和加压气体流化床燃烧方法。它们有可能获得45-50%的热电转换效率，而传统的煤粉燃烧发电方法只能获得36％的转换效率（在采用烟道气清洗器的情况下) 。IGCC方法能去除99%的SO_2。，流化床燃烧法不仅能去除9O-95％的SO₂，还能将NOx排放量减少到比联邦政府的新能源性能标准规定的指标低50%。采用洁煤技术的一些新型发电厂能采用任何品位的煤矿石，在某些情况下，甚至还能以废料、木头及其他燃料为原料。洁煤技术的理想目标是，根本不产生废料，还要在净化过程中萃取化工原料、燃料、战略金属及其他副产品。

    这些技术不仅适用于新建的发电厂，也适用于已有的发电厂。采用洁煤技术进行改造后，老发电厂可增加发电量，减少排放量，延长运行寿命。例如，用IGCC技术改造现有燃煤锅炉，可增加发电量150-17O%,将SO₂排放量降低99%，还能使发电厂运行寿命延长30年。

三、洁煤技术计划及洁煤技术的潜在经济性

    能源部的洁煤技术计划由研究与开发同示范推广两部分组成。研究与开发部分涉及难以短期见效的、高风险的基础研究和应用研究。示范项目的目的是获得私营部门进行商业化决策时所必须考虑的技术方面、经济方面、环境方面等等的信息。据估计，如果现时正在进行的推广示范项目获得成功，那么，在1995至2000年期问较大规模地商业性应用洁煤技术应当是不成问题的。

    洁煤技术计划的第一阶段，能源部已就7个项目同一些单位签订了合作协议，联邦政府将向这些项目初步提供2．275亿美元的资金，非联邦部门将提供5．298亿美元的资金。但是，这些资助能否兑现，目前还不能充分保证。

    洁煤技术的经挤性，现在还无法作出精确估计。总的说来，洁煤技术在生命周期内的总成本可能会低于传统技术。例如，安有烟道气清洗器、有效输出功率为l000兆瓦的燃煤电厂的发电成本一般估计为每千瓦1500美元，而加州Daggett地方的一个示范项目采用了IGCC技术，其发电成本估计为每千瓦1300至1500美元。有人估计，商业化以后，采用热气净化的高级IGCC系统的成本可降低至每千瓦1000美元。与现有技术相比，以洁煤技术为基础的发电厂的基建成本可望节省10-8O%，年度运行费用可望节省20-30%。

    今后20年，美国至少还要增加15万兆瓦的燃煤发电能力(这个数字超过目前日本、西德与英国发电能力的总和)。那么，若采用洁煤技术，仅美国全国发电设施基建成本的节约量就可超过600亿美元。

四、美国电力工业公司的努力

    设在加州帕洛阿尔托的电力研究所是热衷于洁煤技术研究的公司之一。该公司和其他电力公司已在洁煤技术上投资10亿多美元，它们打算至少再投入20亿美元以推动其商业性应用。现在，电力研究所等公司在近20个州中进行着各种洁煤技术开发工作，俄亥俄州和伊利诺州的项目最多。

五、美国洁煤技术发展面临的政策问题

    第一，由于美国电力工业受到较严的政府管制，电力公司一般不愿冒风险采用新技术。因此，需要采取各种措施鼓励更多的电力公司采用洁煤技术，分担风险。

    第二，如果在近期内制定酸雨控制法，实施严格得多的排放标准，那么，对尚处于研制或示范阶段的各种洁煤技术势必形成扼杀之势。因此，很多人提议暂缓有关酸雨控制的立法，给洁煤技术一定的发展时间。一旦洁煤技术发展成熟，它本身就将是杜绝酸雨源的极好手段。

    不过，也有人反对发展洁煤技术。第一种人认为减轻酸雨危害是头等大事。在他们看来，既然洁煤技术尚未成熟，谁也不能保证它今后一定能大大降低S0₂排放量，因此，应尽快制定酸雨控制法，尽早实施更严格的排放标准。第二种人主要来自从事烟道气清洗器制造的公司，他们认为烟道气清洗技术已经够好的了，不必再劳民伤财去搞什么新洁煤技术。