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煤炭能源的清潔高效利用分論壇現場。
中國工程院院士 謝克昌
俄羅斯科學院通訊院士 Zinfer Ismagilov
石油和化學工業規劃院副院長、教授級高工 李志堅
美國氣體技術研究院（GTI）全球高級副總裁 Michael Rutkowski
澳大利亞聯邦科學與工業研究組織高級研究員 Ilyushechkin Alexander
德國弗萊貝格工業大學高級科學家 Markus Reinm?ller
自然資源保護協會（NRDC）高級顧問 楊富強
新疆大學高層次人才學術帶頭人、中國礦業大學教授 魏賢勇
“煤炭能源的清潔高效利用”分論壇舉行
專家學者發表煤炭能源清潔高效利用前沿科技
山西日報訊 2019年太原能源低碳發展論壇分論壇之一“煤炭能源的清潔高效利用”論壇10月23日舉行。多名國內外知名專家學者圍繞煤炭能源的清潔高效利用，分別作了主題演講，發表了在該領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，俄羅斯科學院通訊院士Zinfer Ismagilov、石油和化學工業規劃院副院長李志堅、美國氣體技術研究院全球高級副總裁Michael Rutkowski、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織高級研究員llyushechkin Alexander、德國弗萊貝格工業大學能源過程工程與化學工程研究所高級科學家Markus Reinm?ller、自然資源保護協會高級顧問楊富強、新疆大學高層次人才學術帶頭人、中國礦業大學教授魏賢勇圍繞煤炭清潔高效利用政策、產業及技術發展現狀與趨勢、成果應用等展開深入交流與討論。
目前，國際能源發展整體進入深度轉型期，世界主要國家均加速調整能源結構和轉變能源開發利用模式，加快向綠色、多元、高效的可持續能源系統轉型。轉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、核能的規模化開發利用，提高能源結構中新能源的占比，以滿足日益嚴苛的環保要求。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，已經導致了能源和環境矛盾的激化，建立獨立自主、適合我國國情的可持續、安全、經濟、大規模能源發展體系迫在眉睫。未來一段時間，甚至更長遠看，煤炭仍將是我國主體和基礎能源，能源轉型的立足點和首要任務就是推動煤炭清潔高效利用，必須加快推進煤炭產業發展由資金和資源推動向以技術創新驅動為主的方式轉變。能源安全可持續發展必須多元化，應從科技驅動、綠色開發、全面提質，以及運輸優化、先進發電轉化升級和節能降耗等方面，在整個產業鏈上實現煤炭清潔高效利用。
此次分論壇的舉辦，將搭建煤炭能源領域產學研用平臺，推動我省能源技術創新和產業快速發展。
推進煤炭產業向技術創新驅動轉變
中國工程院院士 謝克昌
我國的能源結構與供需關系決定了我國必須大力推進煤炭清潔高效可持續開發利用，并以此作為能源轉型發展的立足點和首要任務。
未來20年，煤炭在我國能源消費結構中仍將長期占據主體地位，煤的清潔高效利用是唯一出路，應加快推進煤炭產業由資金和資源推動向以技術創新驅動為主的方式轉變。就整體而言，我國當前的技術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型和結構優化，防范不切實際的能源轉型對經濟發展和能源供應構成的傷害。能源革命的關鍵是能源技術革命，只有顛覆性技術才能有效促進能源低碳轉型。突破煤炭資源勘查、安全高效綠色開發、煤炭提質、先進煤炭燃燒和氣化、煤炭清潔高效轉化、先進輸電、煤炭污染控制、煤炭節能等一批核心技術和關鍵技術，建立煤炭清潔高效可持續發展支撐體系，引領世界煤炭清潔高效可持續開發利用技術發展。
開發利用二氧化碳 實現低碳未來
俄羅斯科學院通訊院士 Zinfer Ismagilov
二氧化碳具有安全無毒、廉價易得、可再生等優點，直接排放會對大氣造成污染，形成溫室效應。
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%得到了工業應用。開發經濟價值高的二氧化碳利用新技術，對于推動全社會關注二氧化碳，建設具有綠色碳循環特征的可持續發展社會具有重要意義。
對二氧化碳進行化學利用，首先要對它進行捕捉，否則很難進入下一步化學反應環節，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反應當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換，而且能減少消耗。我們生產出一種比較穩定的納米級催化劑，穩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域，在未來能夠和煤炭大省山西的相關機構合作。
加快發展煤化工下游產品
石油和化學工業規劃院副院長、教授級高工 李志堅
大規模發展的煤化工是我國特有產業，我國煤化工產業發展已具相當規模，煤炭年轉化能力已達2.5億噸以上。
傳統煤化工包括煤制合成氨、煤制甲醇、煤制電石，已成為行業主體。現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，不僅要關注將煤炭轉化為清潔能源，更應關注煤炭轉化為材料的發展路徑。特別是對于煤炭價格較高的山西省，煤基新材料是實現煤炭高效、高值轉化，提升競爭力的重要途徑。在煤化工初級產品的基礎上，發展以合成材料和精細化工為主導產品的煤化工深加工，符合山西省煤化工產業發展特點和產業升級的要求，應予以重點關注和研究。
合成樹脂、合成纖維、合成橡膠、工程塑料的領域產品門類眾多，產品更新換代和產品升級的潛力很大，隨著新技術的突破，煤化工深加工產業競爭力不斷提升，具有廣闊的發展空間。
為高灰熔點煤氣化提供全新技術
美國氣體技術研究院（GTI）全球高級副總裁 Michael Rutkowski
GTI是一家從事燃氣研究、技術開發的非盈利性機構，致力于運用高新技術對煤炭清潔利用和天然氣進行研發創新。
R-GAS煤氣化技術是一種新型煤氣化技術，借鑒航天領域噴射器的設計經驗，氣化區域最高溫度可達2500攝氏度，可氣化高灰熔點劣質煤等原料。該技術以山西當地高灰熔點劣質煤為原料，經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，尿素生產成本約可降低246元/噸。
開展R-GAS氣化新技術的研究推廣，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，各項參數達到預期值，試驗效果理想。
氣化是煤炭清潔轉化利用的重要過程之一。新型煤氣化技術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。
氣化在工業中發揮重要作用
澳大利亞聯邦科學與工業研究組織高級研究員 Ilyushechkin Alexander
澳大利亞聯邦科學與工業研究組織在煤炭、生物質和其他含碳原料氣化過程和現象等方面進行了研究。
以氣化為基礎的系統在規模和產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中發揮重要作用。
生物質氣化是在一定的熱力學條件下，借助于空氣部分（或者氧氣）、水蒸氣的作用，使生物質的高聚物發生熱解、氧化、還原重整反應，最終轉化為一氧化碳、氫氣和低分子烴類等可燃氣體的過程，是一種靈活的技術。
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，轉化為氣體產物和少量殘渣的過程。所得氣體產物視所用原料煤質、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燃料煤氣，作為工業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回收
德國弗萊貝格工業大學高級科學家 Markus Reinm?ller
位于德國弗萊貝格的能源過程工程與化學工程研究所是歐洲領先的熱轉化工藝和大規模氣化技術研發機構之一，在促進褐煤和廢棄物等國內碳資源的可持續利用方面發揮著關鍵作用。2019年，我們建立了國家循環碳經濟網絡，其中一個關鍵目標是利用不同類型的廢棄物作為生產合成材料的化學原料燃料、SNG和化學產品，即廢棄物的化學回收。國際電工委員會借鑒了以往示范項目的經驗開發了創新技術，如施瓦茲泵，其中75%的廢棄物和25%的煤炭被共同氣化生產甲醇。
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生產方面，發揮著重要作用。遵循“減量化、再利用、循環利用、焚燒、填埋”，通過可持續的管理，特別是通過廢棄物氣化進行化學回收，將是中國發展電力生產、交通運輸和生產部門的一個重要組成部分。
各相關行業需實現煤控目標
自然資源保護協會（NRDC）高級顧問 楊富強
根據煤控情景，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%。
在各相關行業實現煤控目標的關鍵政策上：電力，煤電由主角轉向配角，發展清潔能源；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%；水泥行業化解過剩產能，利用水泥窯協同處置技術承擔生活、污泥和工業廢料。
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，推動新舊動能轉換；山西重點是擺脫煤炭依賴，爭當能源革命排頭兵；河南重點是優化能源結構，催生中部經濟新動力。
煤炭資源低碳和高值化利用
新疆大學高層次人才學術帶頭人、中國礦業大學教授 魏賢勇
目前煤的氣化、液化、熱解等轉化技術存在投資大、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。
煤中有機質除無煙煤和高階煙煤外，主要由富含芳香環的大分子有機物組成，特別是以不同鍵連接的稠環。
煤中有機質定向加氫轉化的最終目的是完全裂解所有的鍵和側鏈，從而獲得相對簡單組成的可溶物種，即非取代芳烴。從可溶物質中提取純芳烴應易于后續分離。
煤中有機質定向加氫轉化的關鍵技術是制備高活性催化劑。例如，二硫化鐵通過鏈式反應催化氫氣生成氫。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-能在煤的有機質中裂解某些鍵，而H被證明對不飽和部分，特別是芳香環的氫化是有效的。
專訪
推動山西煤基產業鏈邁上新臺階
——訪中國工程院院士、清華大學教授岳光溪
“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盡責任，我希望盡己任推動山西煤基產業鏈邁上新臺階。”10月23日應邀出席2019年太原能源低碳發展論壇的中國工程院院士、清華大學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80年代起，針對我國急需解決的劣質煤炭和洗煤過程產生的煤矸石清潔高效利用問題，他和課題組開展了循環流化床燃燒技術研發，奠定我國循環流化床燃燒技術發展的基礎。
在清華大學工作閑暇，岳光溪常常回想起在山西度過的愉快時光，至今難以忘懷，這也促使他的科研與山西再度結緣，他把研究課題與我省的能源需求緊緊結合起來，力爭推動山西煤基產業鏈邁上新臺階。針對全世界循環流化床燃燒鍋爐的風機電耗高、可用率低的共性問題，他的團隊2007年提出了基于流態條重構的節能型循環流化床技術。岳光溪選擇太原鍋爐集團為合作對象，完成產品開發，使得企業年產值從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準，他再次從理論上提出調整循環流化床的內部流化狀態，從而開發了在燃燒過程中直接達到超低排放的循環流化床技術，太原鍋爐集團的年產值也因此突破了10億元。
為推動我國煤化工、煤氣化技術的發展，岳光溪團隊與豐喜肥業（集團）有限公司、陽煤化機集團等單位組成產學研用聯盟，開展水煤漿水冷壁氣化技術的技術攻關。他說：“從2000年開始，我們選定GE-TEXACO的水煤漿氣化技術作為團隊研發起點，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。進而用帶有高導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。在此基礎上，團隊與陽煤集團形成產學研團隊，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，命名為晉華爐氣化技術。”2016年4月1日，晉華爐在陽煤豐喜肥業（集團）有限責任公司臨猗公司投入運行，實現了水煤漿氣化爐結構創新和舊爐改造，技術處于國際領先水平，至今已為企業創造了22億元產值。
岳光溪說，所謂創新就是每個環節的進步累積。與其天天喊創新口號，不如深入生產實際，一個環節一個環節地改進，積累進步。能源革命看山西，爭當全國能源革命排頭兵是山西轉型的現實要求，他希望山西發揮好自身優勢，做好煤基產業鏈，爭當清潔能源的示范者、引領者。
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清潔能源
清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源。清潔能源不是對能源的簡單分類，而是指能源利用的技術體系，清潔能源不但強調清潔性同時也強調經濟性，清潔能源的清潔性指的是符合一定的排放標準。
清潔能源包含兩方面的內容：第一是可再生能源，指消耗后可得到恢復補充，不產生或極少產生污染物。中國目前是國際潔凈能源的巨頭，是世界上最大的太陽能、風力與環境科技公司的發源地。第二是非再生能源，指在生產及消費過程中盡可能減少對生態環境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然氣等）和利用清潔能源技術處理過的化石能源，如潔凈煤、潔凈油等。山西日報記者沈佳 程國媛/文 記者 孫榮祥/攝
