2019年太原能源低碳發(fā)展論壇分論壇之一“煤炭能源的清潔高效利用”論壇10月23日舉行。多名國內(nèi)外知名專家學(xué)者圍繞煤炭能源的清潔高效利用，分別作了主題演講，發(fā)表了在該領(lǐng)域的科研成果與前沿觀點。副省長賀天才出席論壇并致歡迎辭。


中國工程院院士謝克昌、岳光溪，俄羅斯科學(xué)院通訊院士Zinfer Ismagilov、石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院副院長李志堅、美國氣體技術(shù)研究院全球高級副總裁Michael Rutkowski、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織高級研究員llyushechkin Alexander、德國弗萊貝格工業(yè)大學(xué)能源過程工程與化學(xué)工程研究所高級科學(xué)家Markus Reinm?ller、自然資源保護協(xié)會高級顧問楊富強、新疆大學(xué)高層次人才學(xué)術(shù)帶頭人、中國礦業(yè)大學(xué)教授魏賢勇圍繞煤炭清潔高效利用政策、產(chǎn)業(yè)及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢、成果應(yīng)用等展開深入交流與討論。

目前，國際能源發(fā)展整體進入深度轉(zhuǎn)型期，世界主要國家均加速調(diào)整能源結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)變能源開發(fā)利用模式，加快向綠色、多元、高效的可持續(xù)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。轉(zhuǎn)型的主要途徑就是在推動化石燃料高效清潔利用的同時，大力推動可再生能源、核能的規(guī)模化開發(fā)利用，提高能源結(jié)構(gòu)中新能源的占比，以滿足日益嚴苛的環(huán)保要求。我國是世界上最大的能源消費國，且對外依存度高，“富煤、少油、貧氣”的資源稟賦和相對落后的能源利用方式，已經(jīng)導(dǎo)致了能源和環(huán)境矛盾的激化，建立獨立自主、適合我國國情的可持續(xù)、安全、經(jīng)濟、大規(guī)模能源發(fā)展體系迫在眉睫。未來一段時間，甚至更長遠看，煤炭仍將是我國主體和基礎(chǔ)能源，能源轉(zhuǎn)型的立足點和首要任務(wù)就是推動煤炭清潔高效利用，必須加快推進煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展由資金和資源推動向以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動為主的方式轉(zhuǎn)變。能源安全可持續(xù)發(fā)展必須多元化，應(yīng)從科技驅(qū)動、綠色開發(fā)、全面提質(zhì)，以及運輸優(yōu)化、先進發(fā)電轉(zhuǎn)化升級和節(jié)能降耗等方面，在整個產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)煤炭清潔高效利用。

此次分論壇的舉辦，將搭建煤炭能源領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用平臺，推動我省能源技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

推進煤炭產(chǎn)業(yè)向技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變
中國工程院院士 謝克昌

我國的能源結(jié)構(gòu)與供需關(guān)系決定了我國必須大力推進煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用，并以此作為能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的立足點和首要任務(wù)。

未來20年，煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中仍將長期占據(jù)主體地位，煤的清潔高效利用是唯一出路，應(yīng)加快推進煤炭產(chǎn)業(yè)由資金和資源推動向以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動為主的方式轉(zhuǎn)變。就整體而言，我國當(dāng)前的技術(shù)水平還不足以支撐煤炭的清潔高效利用。為此，我們認為，要在能源體系框架下進行能源轉(zhuǎn)型和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，防范不切實際的能源轉(zhuǎn)型對經(jīng)濟發(fā)展和能源供應(yīng)構(gòu)成的傷害。能源革命的關(guān)鍵是能源技術(shù)革命，只有顛覆性技術(shù)才能有效促進能源低碳轉(zhuǎn)型。突破煤炭資源勘查、安全高效綠色開發(fā)、煤炭提質(zhì)、先進煤炭燃燒和氣化、煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化、先進輸電、煤炭污染控制、煤炭節(jié)能等一批核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，建立煤炭清潔高效可持續(xù)發(fā)展支撐體系，引領(lǐng)世界煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展。

開發(fā)利用二氧化碳 實現(xiàn)低碳未來
俄羅斯科學(xué)院通訊院士Zinfer Ismagilov

二氧化碳具有安全無毒、廉價易得、可再生等優(yōu)點，直接排放會對大氣造成污染，形成溫室效應(yīng)。

目前，全球被回收和利用的二氧化碳資源占比極低，所有人為的二氧化碳排放中，只有0.5%得到了工業(yè)應(yīng)用。開發(fā)經(jīng)濟價值高的二氧化碳利用新技術(shù)，對于推動全社會關(guān)注二氧化碳，建設(shè)具有綠色碳循環(huán)特征的可持續(xù)發(fā)展社會具有重要意義。

對二氧化碳進行化學(xué)利用，首先要對它進行捕捉，否則很難進入下一步化學(xué)反應(yīng)環(huán)節(jié)，這是一個重要步驟。捕捉之后要利用它，就要加催化劑了，使用的催化劑就是加入到化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中所需要消耗的能量，通過加入催化劑之后可以進一步提高二氧化碳能量的轉(zhuǎn)換，而且能減少消耗。我們生產(chǎn)出一種比較穩(wěn)定的納米級催化劑，穩(wěn)定性和性能都比較好。

希望通過這次論壇，我們能夠進一步擴大合作領(lǐng)域，在未來能夠和煤炭大省山西的相關(guān)機構(gòu)合作。

加快發(fā)展煤化工下游產(chǎn)品
石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院副院長、教授級高工 李志堅

大規(guī)模發(fā)展的煤化工是我國特有產(chǎn)業(yè)，我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展已具相當(dāng)規(guī)模，煤炭年轉(zhuǎn)化能力已達2.5億噸以上。

傳統(tǒng)煤化工包括煤制合成氨、煤制甲醇、煤制電石，已成為行業(yè)主體�，F(xiàn)代煤化工包括煤制油、煤制天然氣、煤（甲醇）制烯烴、煤制乙二醇。這些是煤炭清潔高效利用重要方式，成為石油化工的重要補充。

煤炭清潔高效利用，不僅要關(guān)注將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔能源，更應(yīng)關(guān)注煤炭轉(zhuǎn)化為材料的發(fā)展路徑。特別是對于煤炭價格較高的山西省，煤基新材料是實現(xiàn)煤炭高效、高值轉(zhuǎn)化，提升競爭力的重要途徑。在煤化工初級產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，發(fā)展以合成材料和精細化工為主導(dǎo)產(chǎn)品的煤化工深加工，符合山西省煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點和產(chǎn)業(yè)升級的要求，應(yīng)予以重點關(guān)注和研究。

合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、工程塑料的領(lǐng)域產(chǎn)品門類眾多，產(chǎn)品更新?lián)Q代和產(chǎn)品升級的潛力很大，隨著新技術(shù)的突破，煤化工深加工產(chǎn)業(yè)競爭力不斷提升，具有廣闊的發(fā)展空間。

為高灰熔點煤氣化提供全新技術(shù)
美國氣體技術(shù)研究院（GTI）全球高級副總裁 Michael Rutkowski

GTI是一家從事燃氣研究、技術(shù)開發(fā)的非盈利性機構(gòu)，致力于運用高新技術(shù)對煤炭清潔利用和天然氣進行研發(fā)創(chuàng)新。

R-GAS煤氣化技術(shù)是一種新型煤氣化技術(shù)，借鑒航天領(lǐng)域噴射器的設(shè)計經(jīng)驗，氣化區(qū)域最高溫度可達2500攝氏度，可氣化高灰熔點劣質(zhì)煤等原料。該技術(shù)以山西當(dāng)?shù)馗呋胰埸c劣質(zhì)煤為原料，經(jīng)測算合成氣成本約可降低0.2元/Nm，合成氨成本約可降低420元/噸，尿素生產(chǎn)成本約可降低246元/噸。

開展R-GAS氣化新技術(shù)的研究推廣，是為了給高灰熔點煤的清潔利用尋找更好的途徑。陽煤集團此前運送的高灰熔點煤到美國GTI公司進行中試裝置試燒，各項參數(shù)達到預(yù)期值，試驗效果理想。

氣化是煤炭清潔轉(zhuǎn)化利用的重要過程之一。新型煤氣化技術(shù)不僅可在不添加任何添加劑和配煤的情況下，完全氣化高灰熔點煤，而且可使造氣成本整體降低1/4，可為山西乃至全國高灰熔點煤的氣化提供一種全新的氣化技術(shù)。

氣化在工業(yè)中發(fā)揮重要作用
澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織高級研究員 Ilyushechkin Alexander

澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織在煤炭、生物質(zhì)和其他含碳原料氣化過程和現(xiàn)象等方面進行了研究。

以氣化為基礎(chǔ)的系統(tǒng)在規(guī)模和產(chǎn)品方面提供了靈活性，并在澳大利亞的多元化能源資源工業(yè)中發(fā)揮重要作用。

生物質(zhì)氣化是在一定的熱力學(xué)條件下，借助于空氣部分（或者氧氣）、水蒸氣的作用，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為一氧化碳、氫氣和低分子烴類等可燃氣體的過程，是一種靈活的技術(shù)。

煤氣化是一個多階段的過程，指煤或焦炭、半焦等固體燃料在高溫常壓或加壓條件下與氣化劑反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物和少量殘渣的過程。所得氣體產(chǎn)物視所用原料煤質(zhì)、氣化劑的種類和氣化過程的不同而具有不同的組成，可分為空氣煤氣、半水煤氣、水煤氣等。煤氣化過程可用于生產(chǎn)燃料煤氣，作為工業(yè)窯爐用氣和城市煤氣，也用于制造合成氣，作為合成氨、合成甲醇和合成液體燃料的原料，是煤化工的重要過程之一。

通過廢物氣化進行化學(xué)回收
德國弗萊貝格工業(yè)大學(xué)高級科學(xué)家 Markus Reinm?ller

位于德國弗萊貝格的能源過程工程與化學(xué)工程研究所是歐洲領(lǐng)先的熱轉(zhuǎn)化工藝和大規(guī)模氣化技術(shù)研發(fā)機構(gòu)之一，在促進褐煤和廢棄物等國內(nèi)碳資源的可持續(xù)利用方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。2019年，我們建立了國家循環(huán)碳經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)，其中一個關(guān)鍵目標(biāo)是利用不同類型的廢棄物作為生產(chǎn)合成材料的化學(xué)原料燃料、SNG和化學(xué)產(chǎn)品，即廢棄物的化學(xué)回收。國際電工委員會借鑒了以往示范項目的經(jīng)驗開發(fā)了創(chuàng)新技術(shù)，如施瓦茲泵，其中75%的廢棄物和25%的煤炭被共同氣化生產(chǎn)甲醇。

過去10年，我們進行了垃圾氣化研究。在廢棄物氣化上，促進不同類型廢棄物作為石油、天然氣和煤炭的替代原料用于化學(xué)生產(chǎn)方面，發(fā)揮著重要作用。遵循“減量化、再利用、循環(huán)利用、焚燒、填埋”，通過可持續(xù)的管理，特別是通過廢棄物氣化進行化學(xué)回收，將是中國發(fā)展電力生產(chǎn)、交通運輸和生產(chǎn)部門的一個重要組成部分。

各相關(guān)行業(yè)需實現(xiàn)煤控目標(biāo)
自然資源保護協(xié)會（NRDC）高級顧問楊富強

根據(jù)煤控情景，中國煤控消費2013年已達峰，石油消費將于2025年達峰，天然氣及一次能源消費將于2040年達峰。2013年-2018年能源部門的二氧化碳排放進入平臺期。“十三五”減煤三大途徑為清潔化、減量化和替代，其中，減量化占減煤的72.9%，替代占17.1%，清潔化占10%。

在各相關(guān)行業(yè)實現(xiàn)煤控目標(biāo)的關(guān)鍵政策上：電力，煤電由主角轉(zhuǎn)向配角，發(fā)展清潔能源；鋼鐵，建立和完善廢鋼資源綜合利用政策，削減高能耗鋼鐵出口，化解產(chǎn)能過剩1—1.5億噸；建筑，去庫存，到2020年建筑總量控制在700億平方米以下，新建能效水平達到國際先進水平85%，50%為綠色建筑，可再生能源在建筑總能耗的占比達到15%；水泥行業(yè)化解過剩產(chǎn)能，利用水泥窯協(xié)同處置技術(shù)承擔(dān)生活、污泥和工業(yè)廢料。

煤控研究項目在山東、山西、河南三省進行，山東重點是加強控煤力度，推動新舊動能轉(zhuǎn)換；山西重點是擺脫煤炭依賴，爭當(dāng)能源革命排頭兵；河南重點是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，催生中部經(jīng)濟新動力。

煤炭資源低碳和高值化利用
新疆大學(xué)高層次人才學(xué)術(shù)帶頭人、中國礦業(yè)大學(xué)教授 魏賢勇

目前煤的氣化、液化、熱解等轉(zhuǎn)化技術(shù)存在投資大、操作條件惡劣、原煤和水消耗量大，二氧化碳、廢水等排放量大等明顯缺點。

煤中有機質(zhì)除無煙煤和高階煙煤外，主要由富含芳香環(huán)的大分子有機物組成，特別是以不同鍵連接的稠環(huán)。

煤中有機質(zhì)定向加氫轉(zhuǎn)化的最終目的是完全裂解所有的鍵和側(cè)鏈，從而獲得相對簡單組成的可溶物種，即非取代芳烴。從可溶物質(zhì)中提取純芳烴應(yīng)易于后續(xù)分離。

煤中有機質(zhì)定向加氫轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)是制備高活性催化劑。例如，二硫化鐵通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)催化氫氣生成氫。而含碳材料，如活性炭和炭黑，可以均勻地將氫氣分解為H。酸性強的固體酸能有效地將氫氣雜解離為相對流動的H+和不流動的H-，而堿性強的固體堿能將氫氣雜解離為相對流動的H-和不流動的H+。H、H+和H-能在煤的有機質(zhì)中裂解某些鍵，而H被證明對不飽和部分，特別是芳香環(huán)的氫化是有效的。

專訪

推動山西煤基產(chǎn)業(yè)鏈邁上新臺階
——訪中國工程院院士、清華大學(xué)教授岳光溪

“我曾在嵐縣工作6年，在這里留下了深深的感情，就我個人而言，能多為山西的老百姓做事，就是我作為一個知識分子的應(yīng)盡責(zé)任，我希望盡己任推動山西煤基產(chǎn)業(yè)鏈邁上新臺階。”10月23日應(yīng)邀出席2019年太原能源低碳發(fā)展論壇的中國工程院院士、清華大學(xué)教授岳光溪在接受記者采訪時說。

岳光溪說，世界上所有化石燃料的核心難點在于如何清潔使用。自上世紀(jì)80年代起，針對我國急需解決的劣質(zhì)煤炭和洗煤過程產(chǎn)生的煤矸石清潔高效利用問題，他和課題組開展了循環(huán)流化床燃燒技術(shù)研發(fā)，奠定我國循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

在清華大學(xué)工作閑暇，岳光溪常�；叵肫鹪谏轿鞫冗^的愉快時光，至今難以忘懷，這也促使他的科研與山西再度結(jié)緣，他把研究課題與我省的能源需求緊緊結(jié)合起來，力爭推動山西煤基產(chǎn)業(yè)鏈邁上新臺階。針對全世界循環(huán)流化床燃燒鍋爐的風(fēng)機電耗高、可用率低的共性問題，他的團隊2007年提出了基于流態(tài)條重構(gòu)的節(jié)能型循環(huán)流化床技術(shù)。岳光溪選擇太原鍋爐集團為合作對象，完成產(chǎn)品開發(fā)，使得企業(yè)年產(chǎn)值從1億元提高到了8億元。2015年以來，國家對燃煤污染排放提出了最嚴格的標(biāo)準(zhǔn)，他再次從理論上提出調(diào)整循環(huán)流化床的內(nèi)部流化狀態(tài)，從而開發(fā)了在燃燒過程中直接達到超低排放的循環(huán)流化床技術(shù)，太原鍋爐集團的年產(chǎn)值也因此突破了10億元。

為推動我國煤化工、煤氣化技術(shù)的發(fā)展，岳光溪團隊與豐喜肥業(yè)（集團）有限公司、陽煤化機集團等單位組成產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，開展水煤漿水冷壁氣化技術(shù)的技術(shù)攻關(guān)。他說：“從2000年開始，我們選定GE-TEXACO的水煤漿氣化技術(shù)作為團隊研發(fā)起點，提出了分級給氧水煤漿氣化觀點，形成了第一代清華煤氣化技術(shù)。進而用帶有高導(dǎo)熱耐火材料層的膜式水冷壁代替原有高溫耐火熱絕緣磚，形成了水煤漿膜式壁的第二代清華煤氣化技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，團隊與陽煤集團形成產(chǎn)學(xué)研團隊，解決了GE-TEXACO氣化始終沒有成功的高溫煤氣熔渣混合氣流熱回收與積灰的難題，形成了清華第三代氣化技術(shù)，命名為晉華爐氣化技術(shù)。”2016年4月1日，晉華爐在陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司臨猗公司投入運行，實現(xiàn)了水煤漿氣化爐結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和舊爐改造，技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，至今已為企業(yè)創(chuàng)造了22億元產(chǎn)值。
岳光溪說，所謂創(chuàng)新就是每個環(huán)節(jié)的進步累積。與其天天喊創(chuàng)新口號，不如深入生產(chǎn)實際，一個環(huán)節(jié)一個環(huán)節(jié)地改進，積累進步。能源革命看山西，爭當(dāng)全國能源革命排頭兵是山西轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實要求，他希望山西發(fā)揮好自身優(yōu)勢，做好煤基產(chǎn)業(yè)鏈，爭當(dāng)清潔能源的示范者、引領(lǐng)者。