解密燃煤近零排放之謎

一樣的是藍天下高高聳立的冷卻塔，不一樣的是塔后由管道盤(pán)根交錯所形成的氣化爐。在我國第一座整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電站內，沒(méi)有煤灰色的空氣，沒(méi)有陰沉的天空，通透的陽(yáng)光、蔚藍的天空，是這里永恒的色彩。——題記

如何減少燃煤發(fā)電所產(chǎn)生的污染物和二氧化碳排放？對于我國這樣一個(gè)一次能源以煤炭為主，且擁有超過(guò)7.5億千瓦煤電裝機的耗煤大國來(lái)說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題從來(lái)都是個(gè)“燙手的山芋”，但又迫切需要答案。

近年來(lái)，外有發(fā)達國家的“咄咄逼人”，內有“霧霾壓境”的危險信號，而電力發(fā)展主要依賴(lài)煤炭的格局似乎在短期內難以得到改變……看似一個(gè)無(wú)解的命題卻隨著(zhù)一座電站的產(chǎn)生而露出希望的曙光。隨著(zhù)我國首座整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）電站——華能天津IGCC示范電站在去年完成“72+　 24”小時(shí)試運行后，這座具有我國自主知識產(chǎn)權、代表世界清潔煤技術(shù)前沿水平的“綠色煤電”，掀開(kāi)了我國清潔煤發(fā)電技術(shù)的新篇章。

煤：輕輕地我走了……

將煤炭“吃干榨盡”？對于任意一座常規燃煤電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，完成這項任務(wù)好比“給蚊子帶口罩”，聽(tīng)起來(lái)似乎也違反化學(xué)規律。二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、粉塵、灰渣……這些都是煤炭燃燒后所必須產(chǎn)生的物質(zhì)。究竟誰(shuí)能夠將煤炭“吃干榨盡”呢？距離天津市濱海新區核心區僅10千米的臨港經(jīng)濟區內，裝機26.5萬(wàn)千瓦的華能天津IGCC電站就坐落在這里。說(shuō)是燃煤電站，可碩大的廠(chǎng)區卻不見(jiàn)燃煤電站的標志性建筑——煙囪。然而就是在這里，煤炭可以“重重地來(lái)，輕輕地走”。

華能清潔能源研究院院長(cháng)許世森解釋說(shuō)：“IGCC電站更像是一座燒煤的燃氣　 電站。”“它的環(huán)保性能非常好，污染物的排放量約為常規燃煤電站的10%，脫硫效率可達99%，氮氧化物排放只有常規電站的15%~20%。IGCC能夠同二氧化碳捕集與封存相結合，以較低成本大幅度削減二氧化碳排放，相對最容易實(shí)現二氧化碳近零排放。”許世森告訴記者。

同樣是燃煤，為什么能有如此大的不同呢？事實(shí)上，華能IGCC電站的核心部分正是由兩部分組成，即煤氣化裝置和燃氣—整齊聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置。在這里，煤經(jīng)過(guò)氣化產(chǎn)生合成煤氣，經(jīng)除塵、水洗、脫硫等凈化處理后，凈煤氣到燃氣輪機燃燒驅動(dòng)燃氣輪機發(fā)電，燃機的高溫排氣在余熱鍋爐中產(chǎn)生蒸汽，驅動(dòng)汽輪機發(fā)電。

值得注意的是，它在轉化過(guò)程中便治理污染物。而轉化過(guò)程中的治理，相對容易，且提高了脫除效率，污染物排放量較低，比常規燃煤電廠(chǎng)少六分之一到十分之一，基本實(shí)現固體、氣體、液體等污染物的近零排放。

“IGCC電站基本達到了天然氣發(fā)電的排放水平，是我國最環(huán)保的燃煤電站。”許世森興奮地說(shuō)。IGCC技術(shù)是國內外公認的未來(lái)最具發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一，也是世界上公認的清潔、高效煤基發(fā)電的主要技術(shù)途徑之一。

除了能將煤“吃干榨盡”，華能IGCC電站對于“吃什么”一點(diǎn)都不挑剔。對于高硫煤等高硫燃料，華能IGCC電站可實(shí)現污染物的資源化回收，并與煤制油、煤制氫等先進(jìn)的發(fā)電形式，組成更先進(jìn)的能源系統。

華能集團公司副總經(jīng)理胡建民表示，IGCC技術(shù)是實(shí)現我國節能減排目標的重要路線(xiàn)。華能IGCC電站是我國電力工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，對于促進(jìn)煤炭清潔高效利用、應對氣候變化、建設美麗中國都將具有重要意義。

中國要有自己的“綠色煤電”技術(shù)

時(shí)間定格在2012年11月6日19時(shí)56分，華能天津IGCC示范電站完成72+24小時(shí)試運行。這標志著(zhù)具有我國自主知識產(chǎn)權、代表世界清潔煤技術(shù)前沿水平的“綠色煤電”計劃第一階段取得重大突破。

至此，我國已掌握了IGCC電站的關(guān)鍵技術(shù)，并具備了自助設計、建設、調試和運行IGCC電站的能力。

在全球范圍內，除美國、荷蘭、西班牙、日本等國家已建成的5座IGCC電站，華能天津IGCC示范電站是全球第6座IGCC電站。

可就在20余年前，當我國初步?jīng)Q定探索IGCC技術(shù)時(shí)，卻因基礎薄弱、造價(jià)過(guò)高、缺乏核心技術(shù)等原因而不得不擱置。

起步晚、經(jīng)驗少、差距大，我國IGCC發(fā)展歷程困難重重……經(jīng)歷了“九五”、“十五”、“十一五”三個(gè)五年的技術(shù)儲備后，2004年，華能集團從未來(lái)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展對燃煤發(fā)電在效率和環(huán)保方面的更高要求出發(fā)，率先提出了“綠色煤電”計劃，并聯(lián)合國內7家大型發(fā)電、煤炭等企業(yè)組建了綠色煤電有限公司，共同實(shí)施“綠色煤電”計劃。

自2007年起，“綠色煤電”計劃就以其獨特的環(huán)保效益和在氣候變化領(lǐng)域的影響力引起了亞洲開(kāi)發(fā)銀行的特別關(guān)注。

亞洲開(kāi)發(fā)銀行通過(guò)中國進(jìn)出口銀行向天津IGCC項目提供了總額1.35億美元的主權貸款和500萬(wàn)美元贈款。

亞洲開(kāi)發(fā)銀行東亞局局長(cháng)KlausGerhaeusser認為，這個(gè)項目將向中國的燃煤發(fā)電廠(chǎng)示范一種現有最高效、污染最少的商業(yè)化技術(shù)。作為該貸款項目的主要負責人，亞行東亞局能源處處長(cháng)AshokBhargava幾年間多次到訪(fǎng)綠色煤電公司和天津IGCC電站，他表示，對于中國以煤炭為主的能源結構來(lái)說(shuō)，IGCC是應對氣候變化的重要手段。

華能天津IGCC示范電站正式計劃第一階段的終極目標。很快，華能將在第二階段，對IGCC示范工程進(jìn)行完善和放大，同時(shí)研發(fā)綠色煤電關(guān)鍵技術(shù)。而在第三階段，將建設實(shí)現二氧化碳捕集、利用與封存的示范電站，驗證其經(jīng)濟性并進(jìn)行商業(yè)化準備。

由于涉及化工、電力兩個(gè)行業(yè)標準，運用創(chuàng )新技術(shù)相當之多，技術(shù)復雜程度高，系統集成難度可想而知。

華能天津煤氣化發(fā)電公司黨委書(shū)記劉振華介紹說(shuō)，除了燃氣輪機外，華能IGCC示范項目主要設備均采用國產(chǎn)設備，是自主研發(fā)、設計、制造、建設并運營(yíng)的“五自主”項目。特別是氣化爐設備，采用華能自主技術(shù)的兩段式干煤粉加壓氣化爐，在我國首次設計、制造。

“我們更看重的是，通過(guò)建設IGCC示范工程，掌握其核心技術(shù)、支撐技術(shù)和系　 統集成技術(shù)，形成自主知識產(chǎn)權的‘綠色煤電’技術(shù)；并使其在經(jīng)濟上可接受，逐步推廣應用，實(shí)現煤炭發(fā)電的可持續發(fā)展。”胡建民說(shuō)。

美國自然資源保護委員會(huì )專(zhuān)家對中國綠色煤電的快速發(fā)展大為贊嘆：“華能天津IGCC示范電站讓我們再一次看到中國在發(fā)展低碳技術(shù)上敢為人先、力爭上游的開(kāi)拓精神。”專(zhuān)家們說(shuō)：“我們在天津的親眼所見(jiàn)讓我們對中國的減排承諾更加有信心。我們看到，中國一方面努力滿(mǎn)足其高速發(fā)展的經(jīng)濟對能源的需求，另一方面也積極解決全球變暖和環(huán)境污染問(wèn)題。”

商業(yè)化道路指日可待

從2009年7月6日開(kāi)工建設之日起，華能IGCC示范電站便成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。不僅僅是因為其對于我國煤電發(fā)展具有里程碑式的意義，更在于這樣一個(gè)開(kāi)發(fā)成本巨大的項目，如何實(shí)現有效的商業(yè)運營(yíng)模式？與全球其他清潔能源新技術(shù)一樣，天津IGCC盡管被視為未來(lái)煤炭高效清潔發(fā)電的重要方向，但其本身接近于常規燃煤電站3倍的建設成本以及偏高的運營(yíng)成本，實(shí)現經(jīng)濟性運行尚需時(shí)日。

胡建民坦言，如果能夠爭取到0.8元左右的特殊電價(jià)政策，華能IGCC項目才能夠實(shí)現盈虧平衡。

“華能IGCC示范電站絕不是中看不　 中用的花架子，我們將努力通過(guò)系統優(yōu)化，對設計、施工進(jìn)行全過(guò)程優(yōu)化，在未來(lái)降低工程造價(jià)。而且還要使其運行得更好，效率更高。”胡建民告訴記者，并對IGCC電站的商業(yè)化運營(yíng)表示樂(lè )觀(guān)的態(tài)度。

事實(shí)上，除了生產(chǎn)電能，華能IGCC電站還能實(shí)現多聯(lián)產(chǎn)和副產(chǎn)品的綜合利用，這為實(shí)現煤炭資源的綜合利用和電站的商業(yè)化經(jīng)營(yíng)挖掘了新的潛力。

中國工程院院士倪維斗表示：“煤的清潔高效利用是中國式低碳經(jīng)濟的關(guān)鍵。

與超臨界燃煤技術(shù)相比，IGCC在發(fā)電效率方面相對來(lái)說(shuō)有更大提升空間，在污染物治理、脫碳方面也有獨特優(yōu)勢，還能通過(guò)和多聯(lián)產(chǎn)耦合降低建設成本，因此具有很大的發(fā)展潛力。”后記：“污染物排放比常規燃煤電廠(chǎng)少六分之一到十分之一，基本實(shí)現固體、氣體、液體等污染物的近零排放……”除了能將煤“吃干榨盡”，還可實(shí)現污染物的資源化回收，并與煤制油、煤制氫等先進(jìn)的發(fā)電形式組成更先進(jìn)的能源系統。

這就是華能天津IGCC示范電站的“綠色煤電”理念。這座具有我國自主知識產(chǎn)權、代表世界清潔煤技術(shù)前沿水平的“綠色煤電”，掀開(kāi)了我國清潔煤發(fā)電技術(shù)的新篇章。作為全球第6座IGCC電站，再一次讓世界看到我國在發(fā)展低碳技術(shù)上敢為人先、力爭上游的開(kāi)拓精神。