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火电厂烟气的深度节水与深度减排
中国能源资源利用中有两个特别突出的矛盾，就是富煤、缺水。电厂是煤和水的两大重要用户，而且也是重要的污染源单位，所以深度的减排和深度的节水是电厂面临的革命性的任务和挑战。
通过多年研究实验，我们发现循环浆液的温度在50℃的时候，脱硫塔当中节水的效果最明显。在常规烟气含水量情况下，至少可以节省补水75%～80%。对于高水分褐煤，完全可以实现脱硫塔的零补水目标。这个结果在2013年首次在国际期刊上发表，这是在脱硫塔进行的内试验研究。脱硫塔排出的烟气，要进行深度节水和深度减排。所以我们设计了一套一体化的深度节水和深度减排的实验，这个实验设备叫做凝聚器。通过理论探索和研究，我们认为要实现双深，即深度节水和深度减排。其基本机理，就是相变凝聚和热泳立凝聚。
根据这些实验，我们提出了一套标准的一体化工艺原则性总体技术路线。这套技术路线收水率是85%，而国外的收水率是74%。国外的技术在某些方面还停留在实验室的阶段，没有进入工程试验的阶段。我们试验验证了这个脱硫系统有实现零水耗的可能性，特别是对褐煤。我们还证实了热泳力凝聚和相变凝聚一体化的双深技术有良好的除掉亚微米颗粒的除尘作用，拥有深度节水的效果。
碳的捕获、利用与封存技术
这个研究项目有两个目的，首先，要能够证明可以安全地封存大量的二氧化碳;其次，找到利用二氧化碳的方法。二氧化碳可以为我们提高石油采收率提供一个非常有效的途径。另外，在二氧化碳封存的过程当中会产生大量的水，给我们提供了丰富的水资源。
在封存二氧化碳的时候，压力升得非常快，但是一旦二氧化碳注入停止以后，会很快地恢复到原有的压力。我们得到一个结论：二氧化碳封存的风险，只是在植入期。封存以后风险谁来承担？你要保证风险可控，这个保证期要多长？通过这个结构，它的风险只在植入期，10年后这个风险降的比较低，通过模拟以后可以计算出来。
二氧化碳可以作为资源利用，在怀俄明州可以提高二氧化碳的利用率，这是一项非常成熟的技术。这个低碳综合发展的方案正在催生一个工业链，煤化工、电厂等经过压缩、运输、进行二氧化碳去硫，整个过程正在形成一个新的工业链。
通过分析，中国的地质构造有空间，可以捕集二氧化碳，封存过程当中有大量的水可以作为一个新的水的来源。还有一些区域，像中国的一些盆地，低碳经济的综合发展，可以形成新的产业链，为经济能源的发展找到一个新的突破。
低碳能源面临的环境挑战
中国是一个缺油少气的国家，所以我们在未来相当长的时间将依赖煤，这是没法改变的现实。美国与欧洲开始推动低碳经济低碳发展，大量降低碳排放。对中国而言，我们会竭尽全力开发一些风能、太阳能。由于我们自己的特点，我们不可能在未来的10年当中完全抛弃煤，我们一次能源耗费中大约70%依赖于煤。煤的燃烧会产生一系列的问题，现在基本上所有的污染都是由煤引起的，已经成为制约我国经济发展的一个瓶颈。
煤炭作为主要的能源供给现状，在短期内没法改变，但是煤炭的利用必须以经济、健康、环境共赢为前提，走低碳发展之路;煤炭资源应加以利用，而不仅仅是能源，煤炭清洁利用不应以“煤化”为主导，应有所为有所不为。只有针对区域特点和资源禀赋，通过技术创新和产业链的合理构筑，才可以实现煤炭资源的清洁利用。实现资源的循环利用和零排放是未来煤炭利用的目标。
DOE碳捕集及存储项目进展
对于化石能源的生产，重要一点就是对二氧化碳的捕集，这是我们要考虑的一个环节。其中包括对粉煤燃烧后二氧化碳的捕集、PC氧燃烧的捕集、气化的捕集、燃烧前的捕集，我们都有一些不同的选项。其中有不同的环节因素，都可以进行考虑。它要求我们开发不同的技术，应用不同的功能学科，包括在燃烧前进行捕集，在氧燃烧的过程当中进行捕集，还有一些关键的技术，包括溶剂、吸附剂、薄膜等，还有一些混合等新的概念加入其中来整体地推进先进二氧化碳捕集技术的发展，同时降低这个技术的成本。
我们也在应用一些新的现代技术、新的工具提供基础条件来进行二氧化碳的存储。我们也进行一些支撑研究来应对具体的有关二氧化碳捕集风险。我们还在一些关键的研发领域寻找研发的路径，重点技术的研发路径，包括地质、存储、技术领域，同时还要对风险进行评估认定和监督。我们还会关注二氧化碳的利用问题，再循环利用二氧化碳的技术，对其中的化学产生物质各种水泥等半生产品进行处理。
循环流化床发电节能与污染物控制
到现在为止，我国的循环流化床技术发展主要经历了四个阶段，现在进入了一个新的时代，开始进入了煤电市场，最后一个领域就是超临界时代，就是以超临界为代表。尽管到现在为止，中国已经成为世界上最大的循环流化床发展国家，但对它的燃烧温度，因为发电效率要略低于正常，影响锅炉可用率;第二是循环流化床锅炉发电效率低于煤粉炉;第三，国家新的环保排放标准使循环流化床低成本污染控制的优点丧失。应对挑战的途径，第一是开发大容量超临界循环流化床的锅炉，提高发电效率;第二是基于循环流化床流态图谱，开发节能型、低磨损的流态重构循环流化床锅炉;第三是提高中小型循环流化床锅炉蒸汽参数;第四是开发满足新环保标准的循环流化床污染控制技术。
最后我们可以得到结论，中国循环流化床发电技术已经取得了举世瞩目的成绩，未来仍将在火力发电技术领域占据重要地位;超临界、超超临界的普及和应用是CFB的下一个发展方向;发展节能降低排放技术是维持CFB的竞争力的保证;床温控制是控制污染物排放的前提，入炉煤粒度、分离器效率及回料阀的结构优化是床温控制的保证;氧量优化及炉膛内氧气还原气体优化是手段。这是我们应对国家新环保标准的技术策略。
怀俄明与山西：成为清洁能源合作伙伴
怀俄明州和山西省是世界碳排放量最大产煤省。煤是碳最密集的化石能源，所以在接下来几分钟内讲讲怀俄明州和山西如何应对目前的这个问题，而我会给大家描述这个愿景。 首先是经济伙伴关系的美好愿景，而我将向大家介绍这样一个美景如何来运作，如何打造这样一个美景。事实上，煤炭是可预见的未来，煤炭对产业经济来说是不可替代的能源，所以说，我们在这个过程当中，找到高位清洁煤燃烧方式过程意味着一个巨大的挑战。从废弃物当中进行二氧化碳捕集加以利用，这是我们考虑的一个事情。
山西与怀俄明州享有一个天然的合作关系。在可再生能源方面，我们知道风能是不稳定的，怀俄明州的研究正在弥补这种不稳定性，通过混合系统，比如煤气发电机组来弥补这种不稳定性。还有煤层气，我们也在应用煤层气来为这些发电机组提供动力，这样在没有自然风的条件下也可以进行发电，这就是一个可持续的过程。
山西和怀俄明的合作，是一种振奋人心的合作，是一个积极的信号，让大家能够对彼此的成功有所了解，并有所汲取，能够建立联系，在企业之间建立联系，在其他的组织机构之间建立联系，能够完善互相学习的过程。让企业、企业家之间能够深化关系，能够分享彼此的经验，同时打造一种互信的伙伴关系。
燃煤电厂超低排放的技术展望
为实施超低排放的控制，我们要把各种单向的控制技术综合起来考虑，相互之间会有协调效应。比如烟气污染物就能除尘跟脱硫。湿法脱硫装置跟除尘也有关系，所以我们一体化协同治理，然后对整个研发系统进行优化，对通风设备进行优化，使得在正常情况下能够保持高效运转。作为一个改造工程，我们在原有的基础上增加了一些设计，对烟气超低排放的同时，能耗最低，在保证环保指标的同时，兼顾经济效益，非常可靠地达到了标准，二氧化硫和氮氧化物都是十几二十几毫克，所以这项技术是非常可靠的。
我们认为现在火电厂超低排放改造已经被大家所接受，已经制定了相应的超低排放要求，从成本上来说，增加1～2分钱，这个企业是可以承受的，我们感觉到大家也是愿意承受的，况且可以享受到政府的一些政策。
这个技术在全国已经应用得比较广泛，据我们了解已经有几十个厂矿用了这个技术，我们非常有信心，相信在中国未来，会大量地进行应用并且还会进一步进行研发，朝着进一步降低成本的方向继续研发。
燃煤电厂超低排放在山西的实践
2013年，国家能源局委托山西省政府核准低热值煤发电项目，这对山西来说既是机遇也是挑战，一方面可以消耗堆存和新增的低热值煤资源，大大减少环境污染;另一方面，低热值煤发电项目的上马会增加污染物的排放，燃煤机组超低排放改造成为解决这一矛盾最为有效的途径。山西是全国综合性能源基地之一，也是生态环境相对脆弱的地区，一直以来更是将减少排放量摆在重中之重的位置。2014年，为落实国家大气污染防治行动计划，山西率先开展了燃煤机组超低排放改造。
2014年山西电力装机6305万千瓦，其中火电装机5240万千瓦，发电燃用煤炭排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘三项污染物占全省总排量的40%左右，火电行业超低排放具有很重要的意义。
依照最低排放标准，对全省现役单机30万千瓦及以上、总量约4400万千瓦的燃煤机组分三年进行环保改造，每年改造1000万千瓦以上;对20万千瓦及以下、总量约800万千瓦的现役小火电机组实施关停淘汰。同时，对未完成改造、达不到超低排放标准的30万千瓦及以上燃煤机组也一律关停。上述改造或关停淘汰任务要在2017年年底前全部完成。
为鼓励现役机组尽快实施超低排放改造，省政府用财政预算资金对一次性改造投资给予10%～30%的资金补助。其中，2015年改造完成的补助是30%，2016年改造完成的补助是20%，2017年改造完成的补助是10%，对达到超低排放标准的燃煤机组，积极争取国家的电价补贴政策，同时由省里每年给予不低于200小时的发电量奖励。
瑞光热电的超低排放工程
山西瑞光热电有限责任公司由山西国际能源集团（格盟国际）有限公司独资建设，是太原、晋中两市集中供热主要的热源点，供热面积1500万平方米，替代两个城市分散采暖小锅炉316台，每年节约标煤32万吨，每年可减排二氧化碳84万吨、粉尘1428吨、二氧化硫7680吨、氮氧化物2240吨。
瑞光热电积极响应山西省委、省政府实现燃煤机组“超低排放”号召，2014年10月27日在全省率先实现了1号机组超低排放，系统运行稳定，通过一个采暖期即5个月大负荷长时间的运行，其中粉尘小于0.3毫克、二氧化硫小于20毫克、氮氧化物小于20毫克，优于燃气轮机排放标准。2号机组超低排放于今年7月改造完成，通过了省环保厅的检测验收。
瑞光热电一号机超低排放投运后，优于燃机排放标准，大量减少电厂大气排放指标，将进一步改善周边环境。通过瑞光热电厂运营之后，我们感觉到燃煤机组超低排放是完全可以的，同时为城市周边发展热电联产燃煤机组提供了环保空间，对改善大气环境和雾霾现象具有重要意义。
本版内容由科学导报记者 翟泽宇整理 刘俊英摄
中国能源资源利用中有两个特别突出的矛盾，就是富煤、缺水。电厂是煤和水的两大重要用户，而且也是重要的污染源单位，所以深度的减排和深度的节水是电厂面临的革命性的任务和挑战。
通过多年研究实验，我们发现循环浆液的温度在50℃的时候，脱硫塔当中节水的效果最明显。在常规烟气含水量情况下，至少可以节省补水75%～80%。对于高水分褐煤，完全可以实现脱硫塔的零补水目标。这个结果在2013年首次在国际期刊上发表，这是在脱硫塔进行的内试验研究。脱硫塔排出的烟气，要进行深度节水和深度减排。所以我们设计了一套一体化的深度节水和深度减排的实验，这个实验设备叫做凝聚器。通过理论探索和研究，我们认为要实现双深，即深度节水和深度减排。其基本机理，就是相变凝聚和热泳立凝聚。
根据这些实验，我们提出了一套标准的一体化工艺原则性总体技术路线。这套技术路线收水率是85%，而国外的收水率是74%。国外的技术在某些方面还停留在实验室的阶段，没有进入工程试验的阶段。我们试验验证了这个脱硫系统有实现零水耗的可能性，特别是对褐煤。我们还证实了热泳力凝聚和相变凝聚一体化的双深技术有良好的除掉亚微米颗粒的除尘作用，拥有深度节水的效果。
碳的捕获、利用与封存技术
这个研究项目有两个目的，首先，要能够证明可以安全地封存大量的二氧化碳;其次，找到利用二氧化碳的方法。二氧化碳可以为我们提高石油采收率提供一个非常有效的途径。另外，在二氧化碳封存的过程当中会产生大量的水，给我们提供了丰富的水资源。
在封存二氧化碳的时候，压力升得非常快，但是一旦二氧化碳注入停止以后，会很快地恢复到原有的压力。我们得到一个结论：二氧化碳封存的风险，只是在植入期。封存以后风险谁来承担？你要保证风险可控，这个保证期要多长？通过这个结构，它的风险只在植入期，10年后这个风险降的比较低，通过模拟以后可以计算出来。
二氧化碳可以作为资源利用，在怀俄明州可以提高二氧化碳的利用率，这是一项非常成熟的技术。这个低碳综合发展的方案正在催生一个工业链，煤化工、电厂等经过压缩、运输、进行二氧化碳去硫，整个过程正在形成一个新的工业链。
通过分析，中国的地质构造有空间，可以捕集二氧化碳，封存过程当中有大量的水可以作为一个新的水的来源。还有一些区域，像中国的一些盆地，低碳经济的综合发展，可以形成新的产业链，为经济能源的发展找到一个新的突破。
低碳能源面临的环境挑战
中国是一个缺油少气的国家，所以我们在未来相当长的时间将依赖煤，这是没法改变的现实。美国与欧洲开始推动低碳经济低碳发展，大量降低碳排放。对中国而言，我们会竭尽全力开发一些风能、太阳能。由于我们自己的特点，我们不可能在未来的10年当中完全抛弃煤，我们一次能源耗费中大约70%依赖于煤。煤的燃烧会产生一系列的问题，现在基本上所有的污染都是由煤引起的，已经成为制约我国经济发展的一个瓶颈。
煤炭作为主要的能源供给现状，在短期内没法改变，但是煤炭的利用必须以经济、健康、环境共赢为前提，走低碳发展之路;煤炭资源应加以利用，而不仅仅是能源，煤炭清洁利用不应以“煤化”为主导，应有所为有所不为。只有针对区域特点和资源禀赋，通过技术创新和产业链的合理构筑，才可以实现煤炭资源的清洁利用。实现资源的循环利用和零排放是未来煤炭利用的目标。
DOE碳捕集及存储项目进展
对于化石能源的生产，重要一点就是对二氧化碳的捕集，这是我们要考虑的一个环节。其中包括对粉煤燃烧后二氧化碳的捕集、PC氧燃烧的捕集、气化的捕集、燃烧前的捕集，我们都有一些不同的选项。其中有不同的环节因素，都可以进行考虑。它要求我们开发不同的技术，应用不同的功能学科，包括在燃烧前进行捕集，在氧燃烧的过程当中进行捕集，还有一些关键的技术，包括溶剂、吸附剂、薄膜等，还有一些混合等新的概念加入其中来整体地推进先进二氧化碳捕集技术的发展，同时降低这个技术的成本。
我们也在应用一些新的现代技术、新的工具提供基础条件来进行二氧化碳的存储。我们也进行一些支撑研究来应对具体的有关二氧化碳捕集风险。我们还在一些关键的研发领域寻找研发的路径，重点技术的研发路径，包括地质、存储、技术领域，同时还要对风险进行评估认定和监督。我们还会关注二氧化碳的利用问题，再循环利用二氧化碳的技术，对其中的化学产生物质各种水泥等半生产品进行处理。
循环流化床发电节能与污染物控制
到现在为止，我国的循环流化床技术发展主要经历了四个阶段，现在进入了一个新的时代，开始进入了煤电市场，最后一个领域就是超临界时代，就是以超临界为代表。尽管到现在为止，中国已经成为世界上最大的循环流化床发展国家，但对它的燃烧温度，因为发电效率要略低于正常，影响锅炉可用率;第二是循环流化床锅炉发电效率低于煤粉炉;第三，国家新的环保排放标准使循环流化床低成本污染控制的优点丧失。应对挑战的途径，第一是开发大容量超临界循环流化床的锅炉，提高发电效率;第二是基于循环流化床流态图谱，开发节能型、低磨损的流态重构循环流化床锅炉;第三是提高中小型循环流化床锅炉蒸汽参数;第四是开发满足新环保标准的循环流化床污染控制技术。
最后我们可以得到结论，中国循环流化床发电技术已经取得了举世瞩目的成绩，未来仍将在火力发电技术领域占据重要地位;超临界、超超临界的普及和应用是CFB的下一个发展方向;发展节能降低排放技术是维持CFB的竞争力的保证;床温控制是控制污染物排放的前提，入炉煤粒度、分离器效率及回料阀的结构优化是床温控制的保证;氧量优化及炉膛内氧气还原气体优化是手段。这是我们应对国家新环保标准的技术策略。
怀俄明与山西：成为清洁能源合作伙伴
怀俄明州和山西省是世界碳排放量最大产煤省。煤是碳最密集的化石能源，所以在接下来几分钟内讲讲怀俄明州和山西如何应对目前的这个问题，而我会给大家描述这个愿景。 首先是经济伙伴关系的美好愿景，而我将向大家介绍这样一个美景如何来运作，如何打造这样一个美景。事实上，煤炭是可预见的未来，煤炭对产业经济来说是不可替代的能源，所以说，我们在这个过程当中，找到高位清洁煤燃烧方式过程意味着一个巨大的挑战。从废弃物当中进行二氧化碳捕集加以利用，这是我们考虑的一个事情。
山西与怀俄明州享有一个天然的合作关系。在可再生能源方面，我们知道风能是不稳定的，怀俄明州的研究正在弥补这种不稳定性，通过混合系统，比如煤气发电机组来弥补这种不稳定性。还有煤层气，我们也在应用煤层气来为这些发电机组提供动力，这样在没有自然风的条件下也可以进行发电，这就是一个可持续的过程。
山西和怀俄明的合作，是一种振奋人心的合作，是一个积极的信号，让大家能够对彼此的成功有所了解，并有所汲取，能够建立联系，在企业之间建立联系，在其他的组织机构之间建立联系，能够完善互相学习的过程。让企业、企业家之间能够深化关系，能够分享彼此的经验，同时打造一种互信的伙伴关系。
燃煤电厂超低排放的技术展望
为实施超低排放的控制，我们要把各种单向的控制技术综合起来考虑，相互之间会有协调效应。比如烟气污染物就能除尘跟脱硫。湿法脱硫装置跟除尘也有关系，所以我们一体化协同治理，然后对整个研发系统进行优化，对通风设备进行优化，使得在正常情况下能够保持高效运转。作为一个改造工程，我们在原有的基础上增加了一些设计，对烟气超低排放的同时，能耗最低，在保证环保指标的同时，兼顾经济效益，非常可靠地达到了标准，二氧化硫和氮氧化物都是十几二十几毫克，所以这项技术是非常可靠的。
我们认为现在火电厂超低排放改造已经被大家所接受，已经制定了相应的超低排放要求，从成本上来说，增加1～2分钱，这个企业是可以承受的，我们感觉到大家也是愿意承受的，况且可以享受到政府的一些政策。
这个技术在全国已经应用得比较广泛，据我们了解已经有几十个厂矿用了这个技术，我们非常有信心，相信在中国未来，会大量地进行应用并且还会进一步进行研发，朝着进一步降低成本的方向继续研发。
燃煤电厂超低排放在山西的实践
2013年，国家能源局委托山西省政府核准低热值煤发电项目，这对山西来说既是机遇也是挑战，一方面可以消耗堆存和新增的低热值煤资源，大大减少环境污染;另一方面，低热值煤发电项目的上马会增加污染物的排放，燃煤机组超低排放改造成为解决这一矛盾最为有效的途径。山西是全国综合性能源基地之一，也是生态环境相对脆弱的地区，一直以来更是将减少排放量摆在重中之重的位置。2014年，为落实国家大气污染防治行动计划，山西率先开展了燃煤机组超低排放改造。
2014年山西电力装机6305万千瓦，其中火电装机5240万千瓦，发电燃用煤炭排放的二氧化硫、氮氧化物、烟尘三项污染物占全省总排量的40%左右，火电行业超低排放具有很重要的意义。
依照最低排放标准，对全省现役单机30万千瓦及以上、总量约4400万千瓦的燃煤机组分三年进行环保改造，每年改造1000万千瓦以上;对20万千瓦及以下、总量约800万千瓦的现役小火电机组实施关停淘汰。同时，对未完成改造、达不到超低排放标准的30万千瓦及以上燃煤机组也一律关停。上述改造或关停淘汰任务要在2017年年底前全部完成。
为鼓励现役机组尽快实施超低排放改造，省政府用财政预算资金对一次性改造投资给予10%～30%的资金补助。其中，2015年改造完成的补助是30%，2016年改造完成的补助是20%，2017年改造完成的补助是10%，对达到超低排放标准的燃煤机组，积极争取国家的电价补贴政策，同时由省里每年给予不低于200小时的发电量奖励。
瑞光热电的超低排放工程
山西瑞光热电有限责任公司由山西国际能源集团（格盟国际）有限公司独资建设，是太原、晋中两市集中供热主要的热源点，供热面积1500万平方米，替代两个城市分散采暖小锅炉316台，每年节约标煤32万吨，每年可减排二氧化碳84万吨、粉尘1428吨、二氧化硫7680吨、氮氧化物2240吨。
瑞光热电积极响应山西省委、省政府实现燃煤机组“超低排放”号召，2014年10月27日在全省率先实现了1号机组超低排放，系统运行稳定，通过一个采暖期即5个月大负荷长时间的运行，其中粉尘小于0.3毫克、二氧化硫小于20毫克、氮氧化物小于20毫克，优于燃气轮机排放标准。2号机组超低排放于今年7月改造完成，通过了省环保厅的检测验收。
瑞光热电一号机超低排放投运后，优于燃机排放标准，大量减少电厂大气排放指标，将进一步改善周边环境。通过瑞光热电厂运营之后，我们感觉到燃煤机组超低排放是完全可以的，同时为城市周边发展热电联产燃煤机组提供了环保空间，对改善大气环境和雾霾现象具有重要意义。
本版内容由科学导报记者 翟泽宇整理 刘俊英摄