燃煤發(fā)電是大氣中CO2、SO2和NOx排放的重要來(lái)源。在重大能源技術(shù)變革和新的主體能源出現(xiàn)之前，我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)將難以根本改變。要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，必須實(shí)現(xiàn)煤的現(xiàn)代化利用，集中力量攻克煤炭潔凈發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。

一、IGCC和CCS技術(shù)是潔凈煤利用的關(guān)鍵

煤炭是廉價(jià)但帶來(lái)污染的能源。燃燒煤炭所帶來(lái)的污染，根子不在煤炭本身，而在于燃燒技術(shù)不過(guò)關(guān)，以及對(duì)燃燒過(guò)程治理不力。潔凈煤技術(shù)是高效、潔凈的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)化和污染控制技術(shù)。在中短期內(nèi)發(fā)展高效的潔凈燃煤發(fā)電技術(shù)，遠(yuǎn)期使碳埋藏在技術(shù)和商業(yè)上達(dá)到成熟，是世界潔凈煤技術(shù)的發(fā)展方向。目前，碳捕獲及封存技術(shù)（CCS）和整體煤氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC）是世界公認(rèn)的最具發(fā)展前景的技術(shù)，通過(guò)二者結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)CO2的零排放，提高燃煤效率，大大降低SO2和NOx排放。

（一）IGCC是世界上最先進(jìn)的節(jié)能環(huán)保發(fā)電技術(shù)

整體煤氣化蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC）是當(dāng)今國(guó)際上正在興起的一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)；具有高效、低污染、節(jié)水、綜合利用好等優(yōu)點(diǎn)。IGCC系統(tǒng)是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由煤的氣化與凈化和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電兩大部分組成。第一部分的主要設(shè)備包括氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設(shè)備包括燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝流程為：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過(guò)凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶龉?，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)做功。

IGCC發(fā)電既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保效能。該技術(shù)最有希望實(shí)現(xiàn)零排放，能滿足各種嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。在目前技術(shù)水平下，其發(fā)電效率可達(dá)45%以上，今后可望達(dá)到75％以上。而污染物的排放量?jī)H為常規(guī)燃煤電站的1／10，脫硫效率可達(dá)99%，對(duì)高硫煤有獨(dú)特的適應(yīng)性，氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%～20%，耗水只有常規(guī)電站的1／2～1／3，利于環(huán)境保護(hù)。IGCC技術(shù)還能同時(shí)生產(chǎn)甲醇、汽油、尿素、硫磺或硫酸以及灰渣建材等產(chǎn)品，更好的實(shí)現(xiàn)煤炭資源的綜合利用。

（二）CCS技術(shù)能有效緩解溫室效應(yīng)

碳捕捉和封存技術(shù)（CCS）是全球公認(rèn)的降低二氧化碳排放方法。該技術(shù)要求首先對(duì)燃煤發(fā)電中產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)行捕捉和收集。二氧化碳的收集有3種方式：后燃燒系統(tǒng)、預(yù)燃燒系統(tǒng)和加氧燃燒。

后燃燒收集碳的技術(shù)同現(xiàn)已大規(guī)模用于天然氣分離二氧化碳的技術(shù)相似；預(yù)燃燒收集碳技術(shù)現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)氫氣；加氧燃燒收集二氧化碳的技術(shù)還處于示范階段。

收集到的二氧化碳可以使用管線或者船舶運(yùn)送，最具潛力的二氧化碳存儲(chǔ)方式為注入地下巖層，向衰竭或?qū)⒁ソ叩挠蜌鈱幼⑷攵趸伎商岣卟墒章?。利用二氧化碳提高采油技術(shù)已廣泛應(yīng)用于美國(guó)二疊紀(jì)盆地、加拿大的韋伯恩油田和挪威的斯雷普納等油田。CCS技術(shù)用于燃煤電站的主要基礎(chǔ)設(shè)備也能夠在工業(yè)上進(jìn)行生產(chǎn)，但完整的技術(shù)系統(tǒng)還沒(méi)有，現(xiàn)在需要的是大型CCS示范項(xiàng)目為未來(lái)發(fā)展鋪平道路。在IGCC中利用CCS方法，可使IGCC成為未來(lái)極低排放發(fā)電系統(tǒng)的最佳方法，是科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)努力攻克的技術(shù)方向。

二、我國(guó)潔凈煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)期待突破

國(guó)際上對(duì)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用始于上世紀(jì)70年代，但進(jìn)展迅猛，很多技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用，煤炭燃燒發(fā)電熱效率得到較大提升，SO2、NOx和煙塵排放量顯著降低，環(huán)境狀況日益改善。目前IGCC發(fā)電技術(shù)正處于第二代技術(shù)的成熟階段，燃?xì)廨啓C(jī)初溫達(dá)到1288℃，單機(jī)容量大幅度提長(zhǎng)。IGCC正由商用化示范進(jìn)入實(shí)用推廣?，F(xiàn)在，全世界己建、在建和擬建的IGCC電站近30套，最大的為美國(guó)44萬(wàn)千瓦機(jī)組，可研的有德國(guó)90萬(wàn)千瓦機(jī)組。

我國(guó)煤炭潔凈發(fā)電技術(shù)與世界先進(jìn)水平相比差距較大?，F(xiàn)階段的燃煤發(fā)電技術(shù)主要以常規(guī)亞臨界發(fā)電技術(shù)為主，平均供電煤耗為每千瓦時(shí)374克標(biāo)煤，比世界先進(jìn)水平高55克標(biāo)煤。我國(guó)對(duì)IGCC的研究始于上世紀(jì)80年代初，但項(xiàng)目研究進(jìn)展緩慢。目前正在進(jìn)行IGCC前期工作的工程主要有煙臺(tái)、華能天津、廊坊和大唐深圳，單機(jī)規(guī)模分別為40萬(wàn)千瓦和28萬(wàn)千瓦兩個(gè)類別。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)CO2捕捉和封存技術(shù)開(kāi)始重視，2003年參加了有16個(gè)產(chǎn)煤和用煤簽署的CSLF（Carbon Sequestration LeadershipForum）憲章。但總體來(lái)看，我國(guó)IGCC和CCS技術(shù)研究與國(guó)外至少有20年的差距。主要原因有以下三點(diǎn)：

（一）管理體制不暢，科研力量薄弱

國(guó)家缺乏對(duì)潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展的統(tǒng)一布局和協(xié)調(diào)。政府多部門管理，相互之間缺乏協(xié)調(diào)，各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和布局。而IGCC技術(shù)難度大，我國(guó)從事這方面研究的技術(shù)力量薄弱，經(jīng)驗(yàn)不足。氣化技術(shù)的中試基地少，使得諸如灰熔聚氣氣化爐、濃相輸送氣化爐技術(shù)得不到足夠的開(kāi)發(fā)支持?？蒲袡C(jī)構(gòu)、高校、設(shè)計(jì)院也缺乏專門的IGCC和CCS技術(shù)人才。

（二）關(guān)鍵技術(shù)尚未取得突破性進(jìn)展

目前國(guó)內(nèi)僅掌握了B級(jí)燃機(jī)的低熱值燃燒技術(shù)，E級(jí)已列入863項(xiàng)目實(shí)施攻關(guān)，對(duì)F級(jí)的燃機(jī)還沒(méi)有研究。F級(jí)的燃機(jī)引進(jìn)技術(shù)范圍不包括燃燒低中低熱值合成氣的燃?xì)廨啓C(jī)。在今后IGCC發(fā)電項(xiàng)目中，還需要與相關(guān)的國(guó)外公司合作。由于國(guó)內(nèi)沒(méi)有一臺(tái)真正意義上的IGCC投運(yùn)，使得我們沒(méi)有配套控制軟件和相應(yīng)實(shí)用的仿真系統(tǒng)。另外，氣化爐配套的噴嘴、電磁閥、排渣閥、過(guò)濾元件、控制元件等部件，目前國(guó)內(nèi)的制造技術(shù)還不過(guò)關(guān)。

（三）缺少相應(yīng)的政策支持

IGCC突出的特點(diǎn)是清潔，但成本比常規(guī)燃煤發(fā)電高，目前國(guó)家還沒(méi)有鼓勵(lì)清潔電廠的政策，使得IGCC很難和常規(guī)的燃煤電廠進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。盡管在燃煤發(fā)電中采用CCS技術(shù)生產(chǎn)一度電所消耗的煤比使用IGCC技術(shù)發(fā)電降低20%，但仍比傳統(tǒng)燃煤發(fā)電多消耗30%。由于目前IGCC投資大、發(fā)電成本高，在起步階段須得到國(guó)家政策和資金的支持。目前，新技術(shù)工業(yè)示范項(xiàng)目以企業(yè)投入為主，缺乏相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)機(jī)制，多數(shù)企業(yè)沒(méi)有足夠的能力承擔(dān)示范風(fēng)險(xiǎn)。

三、從戰(zhàn)略高度組織力量攻克潔凈煤發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)

煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源，燃煤發(fā)電是我國(guó)電力的主體。實(shí)現(xiàn)國(guó)家提出的節(jié)能減排目標(biāo)，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家間的差距，我國(guó)應(yīng)采取有力措施，加快潔凈煤發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與推廣。

1．應(yīng)從節(jié)能減排戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的高度重視潔凈煤發(fā)電技術(shù)的研發(fā)。我國(guó)2006年燃煤發(fā)電裝機(jī)為4.3億千瓦，預(yù)計(jì)2010年、2020年、2030年燃煤發(fā)電裝機(jī)將分別達(dá)到6.2億千瓦、9億千瓦、11.5億千瓦。我國(guó)潔凈煤發(fā)電技術(shù)裝備市場(chǎng)是世界上最大的市場(chǎng)，是一個(gè)市值達(dá)萬(wàn)億元的“巨大蛋糕”。近年來(lái)，外國(guó)公司已顯露出壟斷潔凈煤發(fā)電技術(shù)的企圖，準(zhǔn)備攜技術(shù)大舉進(jìn)攻我國(guó)市場(chǎng)，攫取巨額利潤(rùn)。對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)以煤炭為主要能源的大國(guó)來(lái)說(shuō)，潔凈煤發(fā)電技術(shù)是一個(gè)影響國(guó)家節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性技術(shù)。因此，政府應(yīng)從抓住這一“技術(shù)窗口”的戰(zhàn)略高度，制定潔凈煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，加大支持力度，用自主創(chuàng)新技術(shù)開(kāi)發(fā)我國(guó)潔凈煤發(fā)電裝備，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和躍升，避免陷入對(duì)國(guó)外技術(shù)的依賴，實(shí)現(xiàn)潔凈煤技術(shù)的歷史性跨越。

2．建立潔凈煤發(fā)電技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。我國(guó)雖有多個(gè)潔凈煤技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，但人員分散，經(jīng)費(fèi)有限，設(shè)備落后，難以形成高水平、可持續(xù)的IGCC和CCS技術(shù)研發(fā)基地。為了搞好潔凈煤重大技術(shù)攻關(guān)，科研人員和企業(yè)強(qiáng)烈呼吁國(guó)家盡快成立國(guó)家潔凈煤實(shí)驗(yàn)室。建立政府支持、企業(yè)參與、科研機(jī)構(gòu)運(yùn)作的研發(fā)平臺(tái)，加快潔凈煤技術(shù)的創(chuàng)新，加快科研成果向企業(yè)轉(zhuǎn)化，縮小我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。

3．支持潔凈煤發(fā)電技術(shù)的示范與應(yīng)用。發(fā)達(dá)國(guó)家政府對(duì)潔凈煤發(fā)電技術(shù)開(kāi)發(fā)投入了大量資金，推進(jìn)潔凈煤技術(shù)的示范與應(yīng)用。如美國(guó)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)計(jì)劃己投資71.4億美元，其中政府資助比例約為35%。日本政府每年為“新陽(yáng)光計(jì)劃”撥款570多億日元。這一做法，既可推進(jìn)研發(fā)，又可通過(guò)示范檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量、性能，還可宣傳普及和推廣。我國(guó)可借鑒這一做法，設(shè)立專項(xiàng)資金，支持潔凈煤發(fā)電技術(shù)的示范與應(yīng)用。在示范技術(shù)完成的基礎(chǔ)上，促進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的工程化、產(chǎn)業(yè)化。要加快示范電站項(xiàng)目的核準(zhǔn)建設(shè)，用新技術(shù)改造現(xiàn)有燃煤電廠，淘汰落后生產(chǎn)能力。

4．用財(cái)稅政策鼓勵(lì)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。由于潔凈煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)本身是重要的創(chuàng)新源，并且具有溢出效應(yīng)，因此政府應(yīng)通過(guò)財(cái)稅政策鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研打破行業(yè)界限，開(kāi)展合作，利益共享，風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)。同時(shí)對(duì)研發(fā)和采用先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)給予稅收優(yōu)惠、低息貸款等激勵(lì)政策，促進(jìn)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用。充分運(yùn)用稅收政策對(duì)應(yīng)用潔凈煤發(fā)電技術(shù)的示范項(xiàng)目，給予關(guān)稅、增值稅和所得稅減免等優(yōu)惠，對(duì)商業(yè)化的潔凈煤發(fā)電技術(shù)項(xiàng)目提供低利率貸款。為購(gòu)買國(guó)產(chǎn)設(shè)備提供融資支持，扶持本國(guó)技術(shù)和裝備的研發(fā)與升級(jí)。在上網(wǎng)電價(jià)方面，綜合考慮污染物排放的折價(jià)，給予全電量上網(wǎng)的扶持政策，促進(jìn)潔凈煤發(fā)電技術(shù)發(fā)揮更大的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

5．加強(qiáng)國(guó)際合作。我國(guó)開(kāi)展IGCC和CCS技術(shù)研發(fā)的時(shí)間較晚，與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，借鑒國(guó)外的先進(jìn)做法對(duì)提高我們的技術(shù)水平很有必要。目前，我國(guó)和一些國(guó)家開(kāi)展了政府間、科研機(jī)構(gòu)間和企業(yè)間不同層次的技術(shù)交流等合作，即將與美國(guó)、日本、印度和韓國(guó)簽署IGCC技術(shù)合作協(xié)議。今后，應(yīng)把這些交流與合作納入潔凈煤發(fā)電技術(shù)這一戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軌道。積極與外國(guó)政府和科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)合作，利用各種研討會(huì)、產(chǎn)品展示活動(dòng)，了解國(guó)際潔凈煤研發(fā)新成果，消化吸收，為我所用，加快創(chuàng)新步伐。初期引入國(guó)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行再創(chuàng)新，創(chuàng)造出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的潔凈煤利用技術(shù)，趕超世界先進(jìn)水平。

（作者系國(guó)家安全監(jiān)管總局研究中心主任 中國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展研究中心主任）