图1.1 中国的酸雨分布情况
1.1.2 我国燃煤电站锅炉目前存在的主要问题
我国已经形成并将持续以煤为主的电力生产格局，火力发电的原煤产消耗量占我国原煤产量的百分数在2007年接近50%，某些工业化的国家的这一比例已达到85%左右。随着我国国民经济的迅速发展与人民生活水平的提高，以及不断采用先进的能源利用技术，增大发电用煤的比例是必然的趋势，预计在2010年将达到60%～70%。2001～2020年中国电力装机容量发展趋势见表1.1。
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表1.1 2001～2020年中国电力装机容量发展趋势 年份 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2010 2020 装机容量（万千瓦） 33.849 35.300 39.140 44.070 50.841 62.200 71.329 79.253 预8万～8.5万（火电6.29万） 预计11万～12万 增长率 6% 4% 11% 13% 15% 22% 14% 10.34 数据来源：国家统计局
目前我国火电厂煤粉锅炉燃烧主要存在五方面的问题：锅炉燃烧不稳定、炉膛结渣、四管爆破、燃烧效率低和环境污染。燃烧效率低和污染严重已经引起社会各界的高度关注和重视。
随着电力工业不断发展，燃煤发电装机容量增长迅速，大容量、高参数、高自动化机组增加，对能源的需求增加迅速，环境污染严重。据国家发改委能源局2008年统计资料，我国优质资源日渐减少和短缺，煤炭剩余储量的保证程度不足100年；石油剩余储量的保证程度不足15年；天然气剩余储量的保证程度不足30年。若按照2020年我国的能源需求预测量估算的话，煤炭、石油和天然气的资源保证程度，则分别下降到30年、5年和10年。这样的需求总量，将使中国的能源安全和保障能源资源供应面临严峻的挑战，发展洁净、高效的燃煤发电技术，节约能源，降低能耗已迫在眉睫。
根据国家环保总局的测算，我国环境容量限制为二氧化硫 1620万t，氮氧化物 1880万t，（是否是每年的量？）如不采取有效措施，预计到2020年，两者的排放量将分别达到4000万t和3500万t，大大超出环境容量。2005年电力工业SO2排放量为1328万t，占全国SO2排放总量的52%，比2000年增加58%；投运脱硫设备机组53000MW，占火电装机13.8%；2005年烟气脱硫机组仅占煤电装机14%，超标SO2排放机组多，脱硝刚刚起步，CO2、重金属、可吸入颗粒物等问题需要解决。
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1.1.3 我国煤化工用煤目前存在的主要问题
煤化工是指以煤为原料经化学加工转化成气体、液体和固体并进一步加工成一系列化工产品的工业过程。传统的煤化工泛指煤的气化、液化、焦化及焦油加工、电石乙炔化工等, 也包括利用煤的性质通过氧化、溶剂处理制化学品以及以煤为原料制取碳素材料和煤基高分子材料等。
煤化工中各单项技术与多联产技术相比，整体效率不高、建设投资较高、生产成本较高、环境污染不能得到综合治理。 1.2 煤炭利用产生的二氧化碳排放量研究
表1.2显示能源增长速度和2002～2030年期间CO2排放情况及预测。全球每年能源消费增长的速度约2%，我国能源消费和燃煤CO2排放量的增长速度每年约为4.2%，是全球能源消费和CO2排放总量增长速度的2倍。在本世纪早期，燃煤捐献的CO2量约占总量的37%，到2030年，这一比例会超过40%。
Table 1.2 Average Annual Percentage Growth 2002～2030
注：OECD是指比较富裕的国家和地区，主要包括美国、加拿大、墨西哥、英国、韩国、日本、澳大利亚和新西兰。NON-OECD包括俄罗斯、欧洲和亚洲（中国和印度等）的NON-OECD的国家、中东、非洲及美国中部和南部。
图1.3 二氧化碳排放趋势
CO2的排放量增多是导致温室效应加重的主要原因，我国人均CO2排放量接
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近世界平均水平，但是排放量占世界总排放量的七分之一，是世界第二大CO2排放国，而且增速居全球第一。IEA预测：由于中国强劲的经济增长，发电行业以及工业对煤炭的依赖，中国CO2排放总量在2004～2030年期间会增加一倍多，由图1.3可知，可能在2010年之前超过美国，成为世界上最大的CO2排放国。到2050年煤炭消费和有CCS和没有CCS的二氧化碳排放预测趋势见表1.3。
Table1.3 Coal Consumption(EJ) and Global Emissions(Gt/yr) in
2000 and 2050 with and without Carbon Capture and Storage
由表1.3预测可知，到2050年，全球CO2排放量是2000年的2.6倍，由燃煤引起的CO2排放量占总量的51.6%。如果到2050年，大力发展核电并采用CCS技术，CO2排放量明显减少，比2050年不采用任何洁净煤技术排放量减少约60%。
2 煤炭高效洁净化利用技术发展路线
在过去的30年，我国洁净煤发电技术在能源转换效率、减排常规污染物方面取得了显著的成就。但是，适合当前能源资源与环境约束条件的洁净煤发电技术，在未来的资源与环境制约下未必就是最优的选择。由于矿物燃料燃烧而排放的大量CO2，已经并将持续对全球的气候环境造成前所未有的影响，使人类社会面临着巨大的生存环境恶化的威胁。预测到2050年，全球煤炭消费量将达到450EJ（什么单位？），如果没有环境制约政策且CCS技术使用得较少，那么会导致每年CO2排放量增加到62Gt，环境污染治理费用进一步增加。
因此，在未来的洁净煤发电技术的发展中，既要提高能源的转换效率、减排常规污染物，也必须整合CO2的减排、捕集与封存，需要考虑减排污染物、汞与CO2的经济性协调配合，有望形成以控制CO2排放为基本出发点的未来洁净煤发电技术，以此为特征的新一代洁净煤发电技术意味着将来拥有巨大的技术与商业市场。新建或已建传统燃烧煤粉电厂的改进与改造也均面临巨大的挑战。
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