作者：陈鹏 编著
出版社：化学工业出版社
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中国煤炭性质、分类和利用试读：
前言
本书第一版经数次重印后，出版社就酝酿再版。对作者来说，再版需要增添新的内容，收集最近的资料和更新数据，要在4～5个月内完成，时间和精力是完成再版的最大障碍，承诺这本书的再版是几经踌躇后才做出的决定。
从本书首版到现在，只有短短5年。期间，国内煤化工产业出现一派大好形势，迎来煤化工利用又一个春天，这激发起再版的欲望；一些洁净煤关键技术的突破，在内容上也使我感到有再版的必要；本书第一版面世后，蒙读者垂青，咨询要求和鼓励不断，也敦促我对内容做与时俱进的增补；2006年初，中国创建的煤质国家标准被投票通过成为国际标准，书的再版也将为介绍中国人自己的国际标准提供一个平台；本书荣获2004年中国石油和化学工业协会科技进步二等奖也成为化学工业出版社说服自己将书再版的一个理由。
因为是再版，原版的总体结构保持不变，还是按原来的顺序分10章来撰写，但每一章内容都有所增补，一些章目随章节内容稍有变动。第一版中的前言和后语，作为一段历史记忆而继续留存。原附录不变，附录中新增ISO 15585∶2006硬煤-黏结指数测定方法（第一版）的中译本。
第1章中除因年代更迭需要更新统计数据之外，还增补了“煤化工的发展机遇”和“煤基多联产”两节。
第2章章目修改成“中国煤炭资源的特点、分级及13个大型煤炭基地”，内容除新增1999年“固体矿产资源/储量分类”国家标准外，还增添了最近公布的国内13个大型煤炭基地，可惜由于资料收集方面的原因，煤质部分数据有的煤炭基地数据相对较多，有的就显得很少，未能相互配套，不能不说是一个遗憾。
第3章增加了应用X射线光电能谱研究煤还原程度的结果，增补了镜质组等显微组分荧光性质的数据，为解释焦化过程中的一些煤质异常，提供了一种方法。
第4章内容基本保持不变，增加了煤炭分析方法的一些国际动态，诸如对原国家标准“烟煤黏结指数测定方法”升格为国际标准ISO 15585 Hard Coal-Determination of Caking Index（公布日期2006-01-15）的叙述；同时提及罗加指数ISO 335已于2004年10月被投票废除。
第5章增补了最新的国际煤分类标准 ISO 11760 Classification of Coals（公布日期2005-02-15），并做了较为详细的介绍。
第6章增加了煤燃烧后排放物中飞灰的特征及迁移以及矿物质中的重金属在不同粒径飞灰上的担载情况。
第7章章目修改成“气化工艺与煤质”，跳出原来“气化工艺及对煤质的要求”的框框，增补对现代气化工艺特点的介绍及对煤质的要求，报道了一些煤种在各种类型气化炉上的小试结果；同时在影响煤成浆性煤质因素方面也增多了篇幅。此外，增添了“煤炭地下气化”一节。
第8章除增补焦炭热性质预测部分外，还增添了“烟煤黏结现象的化学解释”和“炼焦技术的未来和当前面临的问题”两节。
第9章章目修改成“液化工艺与煤质”，这样内容范围就不仅仅限于液化工艺对煤质的要求，除增添“煤炼油和煤提油”小节外，在液化和煤化工、化学制品方面也增加了篇幅，特别对煤液化衍生物的芳烃特性和作为高聚物的原料做了较详细的阐述，在“岩相组成和性质”一节中也做了一些增补。
第10章增添了“概述”一节，列举了煤热解转化工艺的主要排放物危害和与燃烧排放物的比较，以及增补“致癌作用与实例”小节；对煤转化工艺中排放二氧化碳的封存和利用专门增添一节进行讨论。“再版前言”写到这里，可以告一段落。至于再版后能否让读者得到更多的收获和启迪，能否像本书第一版那样受人欢迎，实在无从知晓。但愿书的新版能在大搞煤炭转化的热潮中对读者有所裨益。作 者2007年1月，北京第一版前言
本书主要取材于作者的科研成果及其所引文献。作者的科研内容涉及中国煤炭性质及分类、煤岩相分离及其应用、炼焦用煤评价方法、成型焦化、煤加氢、煤中孔结构及其吸附性能、动力煤合理利用和洗选、无烟煤粉煤的利用、由煤制取化学品、沥青中间相应用、煤中硫和有机硫的鉴定与分布及其对环境的影响，以及褐煤炼焦工程。作者研究试验的煤种范围广泛，涵盖我国所有成煤时代的各煤田和矿区，积累了丰富的煤质资料，为读者提供了中国煤炭资源特征及利用的大量信息。本书内容共分五部分，书后附有煤质结果作为附录。
第一部分：写作背景。通过对煤化学进展的回顾，介绍煤化学和煤化工在20世纪中的成就，集中在煤分类及煤的热解、燃烧、气化、液化等领域，并指出煤炭研究随着政治形势的变化而兴衰。当今，迫于环境的压力，国际上对煤炭研究与投入又进入低谷。而我国是一个煤炭大国，在相当长的一段时期内，以煤为主要能源和原料的情形将不会改变。面对国际煤炭不景气的形势，我国煤化学科技工作者肩负着更重大的创新责任。我国煤炭利用中存在的低效和污染严重等问题，作者认为，除技术和装备水平等原因外，也由于煤炭供需双方缺乏对煤性质与分类的深入了解，这说明了煤性质和分类在煤利用过程及环境保护中的重要意义。这些就是本书的写作背景和意图。
第二部分：介绍中国煤炭资源及其性质与煤岩特征，以便读者从多方位来认识煤炭。谈及煤的储量和分级；从地质的角度介绍煤岩特性，并与国际上的煤岩性质和组成做比较；介绍煤的组成性质和检测；通过对煤中的有机质、无机物和孔结构的分析，描述了煤的化学性质、物理性质及工艺特性；以及近代测试技术在煤组成、性质与结构方面的最新成果及其应用。
第三部分：煤炭分类体系。介绍了制定中国煤炭分类完整体系的方法和过程，通过分类指标的选择及分类方法学研究，完成了煤的技术分类，使先前的经验分类提升到科学分类；随着国内市场经济的发展，为满足煤炭利用和贸易的需要，制定了煤的编码系统，以提供煤质的重要信息；鉴于近期我国将加入世贸组织及煤炭国际贸易量的增大，在评价煤炭储量、类别和煤质方面都有与国际接轨的迫切要求，制定了中国煤层煤分类，构成中国煤分类的完整体系。此外，还扼要介绍了主要产煤国的煤分类，以及新的国际煤分类的起草过程。
第四部分：煤性质与分类对煤转化工艺过程的影响。阐述了煤分类对焦化、燃烧、气化及液化的指导作用。煤性质及分类的研究是为煤利用工程服务的，针对不同种类煤的特性，分析了煤对各种转化利用的适应性。以焦化工程为例，依据煤分类的主要分类指标：煤阶和黏结指数所构成的炼焦用煤评价方法，用来指导炼焦配煤、预测焦炭质量和选择经济配煤比，使配煤技术产生了重大变革。这一方法已在国内多数焦化厂得到广泛应用，并取得很大经济效益，也扩大了炼焦用煤资源。由此阐明煤性质与分类对煤转化的工程意义。
第五部分：煤炭和环境问题。阐述煤及煤炭利用过程中的有害物质及其防治，中国煤中有害微量元素的分布、迁移；煤利用过程中的致癌化合物的形成、结构及致癌活性；以及中国煤中硫的分布、燃煤后生成二氧化硫的危害和减排措施。这些对煤的洁净利用和环境保护都有重要意义。
附录部分将煤分类研究过程中所采集煤样的测试结果，汇集整理贡献给读者。这些煤样采集自全国各地区，几乎涵盖了不同成煤时代和地层，包括不同煤阶的近千个煤样，如此丰富的煤质数据与素材，犹如给读者一把打开中国煤炭资源数据宝库的钥匙。
本书是一本从煤炭性质入手，以煤炭分类为主线，阐述煤炭利用过程中如何选择和开发洁净、有效利用途径的专著，希望能为读者在中国煤炭资源、性质及分类到有效和洁净利用工程之间架起一座桥梁。它的出版将填补这方面的空白。但是希望与现实之间总有一段距离，这本书能否达到作者的期望和效果，只能有待读者去评价。因而在写作过程中，时时感受到自我挑战的压力。如果它能对从事煤炭事业的科技工作者、教育界的同行、环境保护工作者、管理和外贸人员，哪怕有一点帮助和贡献，作者也将感到莫大欣慰。本书出版过程中得到了国家科学技术学术著作出版基金委员会的资助，作者在此表示衷心的感谢。作 者2001年5月1 绪 论
2000多年以前，我国劳动人民就已经知道利用煤炭。到汉代，煤已被用于冶炼。对煤的科学研究大体上是与煤的工业利用，即1780年左右的工业革命初期同步的，到现在已有220年的历史。与煤化学同期发展的煤岩学，诞生于1830年前后，从那时起煤化学与煤岩学一直成为煤炭科学研究的两大研究支柱。
就煤化学的发展而言，可以分为四个阶段。在萌芽阶段(1780～1830年)人们优先考虑的问题是煤的起源。到1830年左右，人们基本接受了煤是由植物质，特别是陆生植物群形成的看法。但究竟是原地形成还是漂流物质迁移形成则还悬而未决。对解决这个问题，地质学和岩石学起着重要作用。
在1830～1912年的启蒙阶段，煤炭研究中首次应用显微镜，1887年辨认出煤中四种主要煤岩类型，为1919年斯托普斯(Stopes)的镜煤、亮煤、暗煤和丝炭煤岩相分类奠定了基础，开辟了通向经典煤岩学之路。与此同时，法国也开展了对煤的系统研究，率先提出了以元素组成为基础的第一个煤分类系统，开始对煤的热分解、溶剂抽提和煤的氧化进行一系列研究。
经典阶段(1913～1963年)可以说是煤化学发展的黄金时期。在这一时期，煤作为热源和能源处在实际垄断地位，在铁路运输、航海以及炼焦和电力生产中的使用取得了重要突破，人们对煤化学和煤岩学的研究，产生了极大的兴趣。这些将在“20世纪煤化学进展回顾”中详细论述。
从1963年到现在，对煤炭的研究经历了从衰落、复兴到陷入低谷和再振兴的变动期。20世纪60年代初期，大量的廉价石油和天然气动摇了煤炭经济，煤炭工业逐渐衰落，同时也削弱了煤炭科学研究，使之处在停滞不前的状况。几次石油危机又重新唤起人们对煤炭的兴趣，又一次改变了燃料结构的面貌，石油价格的惊人上涨，恢复了煤在能源结构中的地位。到70～80年代，环境保护的呼声，再一次冲击煤炭利用及煤化学研究的进程，最近十年有关地球气温变暖的问题，温室气体CO的排放，构成对煤炭利用及研究的又一次冲击，使煤炭2研究重新陷入低谷。但是，廉价的油、气时代总有终结的时候，从全球观点看，煤炭始终是最主要的能源资源和化工原料，随着洁净煤技术的进展，在进入新世纪之时，煤炭生产将持续增长，它将恢复和保持最具竞争力的地位。
进入21世纪，随着全球经济一体化的加快和经济复苏，世界石油价格不断上涨并屡创新高但很不稳定，石油资源显得日益紧缺，我国经济持续快速发展对进口石油的依赖程度也在逐年提升。在缓解能源瓶颈的举措中，煤制油、煤制甲醇和二甲醚等替代能源的技术研究和产业化业已启动，新型煤化工在我国正面临新的发展机遇和长远的发展前景，中国将成为世界最大的煤化工业国家。我国作为煤炭大国，别无选择地要接受种种挑战，在世界煤炭科研和新型煤化工技术开发中担当重任，为煤炭的再度振兴和未来的发展做出艰巨而重大的努力。1.1 20世纪煤化学进展回顾
经过前述四个阶段的发展，煤化学作为煤炭科学的一门学科，它有了确切的研究对象——褐煤、烟煤与无烟煤及其他，有明确的研究目的——煤的转化、转化产物的用途以及有害物生成和防治等，使煤化学成为煤炭科学中一个重要分支。近百年来的科学进展，使人们对煤炭有了更全面、深刻的认知；同时人们也深切地体会到，千变万化的政治、经济形势，强烈影响着煤化学研究的兴衰。
回顾20世纪煤化学的进展，令人高兴地看到，在岩相学、煤分类学、煤的液化与气化及煤加工工艺反应机理和动力学理论方面，都取得了巨大进步；同时也看到，在科研成果向工业应用转化过程中，给我们留下了诸多遗憾。下面，先来看看百年来煤化学学科中具有里程碑意义的贡献。1.1.1 20世纪煤利用研究的重大贡献
第一位应该载入史册的煤化学科学家，是德国的贝吉乌斯，他年仅27岁时就研究开发了煤在高温高压下的直接液化技术。研究最初是为阐明煤化过程的纯学术性研究，很快发展为煤的液化加工工艺。通过煤加氢，得到了与石油高压加氢所得产物相似的油品(富氢的烷烃)。1914年建成每天处理1t煤的中试厂，到1945年已建成18座工厂投入工业运转，年生产能力为410万吨。1931年贝吉乌斯获得了煤化学科技史上惟一的一个诺贝尔奖，以表彰他和鲍斯基在化学学科中应用高压技术所做出的杰出贡献。煤的直接液化技术一直到现在还在美国、日本、德国和中国继续得到新的开发、研究与验证。
第二个做出杰出贡献的是温克勒，他在1921年(时年33岁)，研究用褐煤以蒸汽部分活化、气化制备活性炭时，发现了“流化现象”，从而开发了流化床反应器，后来称之为温克勒炉。这一技术原理的应用，引起固体物料加工工艺的革命，人们先后开发出煤的流化床气化、流化床燃烧、流化床碳物料的活化等工艺，这些成果成为煤化学领域应用流化床技术的成功范例。事实上，流化技术的工业应用，远远超出了煤炭领域，在不同工业领域中均获得了巨大成功。
第三个重大技术成果当推1921年开发的“煤间接液化”技术，即F-T(费-托)合成液烃技术。通过煤的气化生产合成气，再经费-托合成生产液体燃料。到1945年，德国已建成了9座间接液化厂，日本有4座，继后法国、马来西亚各建1座；这一技术在南非取得更大的成功，三个沙索尔投产厂每年用25Mt煤生产出约5Mt液体燃料，一直生产至今。
另一项科技前沿成果是在对煤燃烧过程的研究中，提出的气-固宏观反应动力学原理，之后发展成著名的多孔固体的气-固相反应理论。今天非均相气固反应理论已成为化学工程的经典内容，广泛应用于模拟煤气化、燃烧反应，以及各种反应器结构的设计，也成为了解多孔材料，包括催化剂构成的理论基础。1.1.2 20世纪煤利用研究的兴衰
20世纪上半叶，煤化学研究硕果累累，欣欣向荣，出现了煤化学的黄金时代。许多工业国家相继成立煤炭科研中心，推动了日后几十年的科研进程。从1955年到1968年，共召开两年一度的国际煤化学会议7次，成为世界煤化学家交换科研成果的论坛。我国在20世纪50年代也先后成立了几个煤炭科研机构，1962年在太原召开了第一次全国煤化学利用会议，相关的学报也相继问世。
石油、天然气的迅速崛起，对煤在能源中的首要地位发起了挑战，核能似乎也打开了洁净能源的另一个空间，使煤化学的繁荣形势发生了短时间的逆转。自1968年布拉格国际煤科学会议后，会议活动暂停，并沉寂了相当长的时间，出版了47年的德国煤化学主要刊物也于1969年停刊，这些都标志着煤化学研究开始陷入了低谷。
到20世纪70年代初，面对石油、天然气资源有限的现实，使人们重新回到煤炭的开发利用上来。1973年的石油危机，使新一轮煤化学研究全面复苏。同时，随着近代物理化学技术的进展，一批现代化大型仪器问世，如红外、核磁、质谱、X射线仪等，也使煤化学研究深入到分子级水平，对煤结构有了更为深入的了解。中断多年的国际煤科学会议于1981年重新召开。一批新的著名煤化学国际学术刊物相继出版：1977年《燃料加工技术》在美国创刊；1987年《能源和燃料》刊物问世；《燃料》杂志改版成月刊，并扩充出版篇幅。这些都有力地推动了煤化学研究的进程。
国内煤化学及利用的研究也出现了蓬勃发展的景象：一些院校恢复了煤炭加工利用专业的招生；先后建成一些与煤化学利用相关的重点实验室或工程研究中心，涌现出大批实用性的科技成果；出版了许多有关煤化学及利用的书刊；人们对煤炭科研的兴趣也迅速复苏。在国际学术舞台上，从20世纪80年代末开始，连续召开了6届中日煤化学学术会议；先后有多人被邀担任国际著名学术刊物的编委，本书作者亦被邀担任《燃料加工技术》刊物的远东地区主编；1999年在中国第一次举办了国际煤科学会议。所有这些，都为向世界介绍我国有关煤化学的科研成果打开了重要通道，有助于扩大我国科学家在国际学术界的影响，提高我国煤炭科学在国际上的学术地位。
到20世纪80年代，环境保护问题冲击着煤化学和利用研究的进程，促使煤化学家特别关注煤在燃烧利用过程中产生的各种有害物质，尤其是SO、NO对生态环境造成的危害，加快了对煤中氮、硫化合2x物结构特性，以及矿物质及其飞灰、灰渣的研究，强化了对煤作为污染排放源的防治的研究及废弃物进一步利用的研究。最近十年造成地球气候变暖的温室效应引起各国的广泛重视，燃煤生成的二氧化碳，以及采煤过程中逸出的甲烷问题深受关注，对煤炭利用构成又一次冲击，迫使工业发达国家对新能源的开发增加投入，同时对煤炭科研的投入又一次走向低谷。与发达国家相比，我国的能源科技发展计划的基本指导方针，仍然是以煤炭为基础，以电力为中心，加强石油天然气的资源勘探和开发，积极发展新能源。随着国家加大对能源领域的科技投入，以及洁净煤技术越来越受到国家和社会群体的高度重视，21世纪初将进入一个对煤进行更有效、更洁净利用的时代。
除前面讲到的一些里程碑式的贡献之外，20世纪煤化科研前进的道路上也留下了诸多遗憾。特别是加氢气化和催化气化，以及加氢热解与等离子体热解工艺，没有能在工业上得到推广应用。这些都需要在技术、经济上加以总结。加氢气化的目的是解决煤制代用天然气，但是煤在气化反应过程中，反应性迅速下降、恶化，严重阻碍碳的转化；加钾化合物通蒸汽的催化气化，也由于气化过程中活性化合物失活以及活性物与煤中矿物质的相互作用，形成两个无法逾越的障碍而未能工业化。以制取芳烃为目的加氢热解和制备乙炔为目的的等离子热解技术，也由于过程中反应选择性和诸多副反应的问题，没有能达到预期目的，使得这两种热解工艺至今在商业化中未获最后成功。
这些今天尚未工业化的工艺，使我们积累了不少知识、经验和教训，总有一天，我们会感到这些经验有多么宝贵，我们会在前人工作的基础上认真总结教训，使煤化学研究更快地前进，同时将使煤炭在能源结构中更具竞争力，从而使煤科学的研究经久不衰。1.2 煤炭在社会发展过程中的地位和作用
人类文明的进步主要依靠生产力的发展，包括能源的开拓和工具的发明创造与使用。煤炭作为重要的能源和工业原材料，在人类文明发展史上，起过无法估量的作用，预计在21世纪，还会继续写下光辉的篇章。1.2.1 煤炭在一次能源中的地位
现在世界的主要能源是煤、石油、天然气、水能和核能，此外还有太阳能、风能、地热、海洋能、生物质能和低热值矿物能源，如油页岩、泥炭和石煤等，后者在能源构成中所占的比重很小。图1-1示出了2002年世界一次能源消费的构成。随着人类对能源的需求不断增长，以及科学技术的进步和主要能源的日益消耗，煤炭将再次逐渐受到应有的重视。因为人们总是优先开发最适于利用和成本最低的能源，而其次才考虑它们天然储藏的数量。表1-1列出了中国与世界化石能源剩余探明可采储量及储采比。从所列数据可以看出，石油和天然气储量有限，且地理分布很不均衡，世界一次能源结构必将再次发生变化，煤炭在能源结构中的地位定能再次得到增强。图1-1 2002年世界一次能源消费构成（资料来源：英国石油公司世界能源统计评论，2002年）表1-1 中国与世界化石能源剩余探明可采储量及储采比（1999年1月）注：表中数据转引自《能源政策研究》，2000年No.1。
煤炭资源在地域上的分布，在21世纪将会有所改变，与20世纪的最大不同表现在欧洲，煤炭资源能列在前十名的国家，只剩下俄罗斯、乌克兰和前南斯拉夫（图1-2）。在21世纪，煤炭生产国主要将在亚洲、北美和澳洲。图1-2 世界煤炭可采资源储量（1短吨＝0.907吨）（资料来源：IEA，2005年）
世界煤炭的可采资源储量约1万亿吨，按现在的消费水平，足够有190年的供应量。在这总储量中，美国占27%，俄罗斯占17%，中国占有13%，三国资源储量占世界总储量的57%。就煤阶上看，烟煤及无烟煤（统称硬煤）占世界可采资源储量的53%，次烟煤约占30%，褐煤量占17%。
从煤炭生产情况看，20世纪世界硬煤生产一直是直线上升态势。从1975年到2000年中，增加产量约12亿吨，增长率达50%。20世纪末，煤炭贸易量也迅速增加，1998年比1980年增长了220%，而且继续呈现增长势头。欧共体15国成为煤炭进口国，进口煤炭甚至已替代了国内的煤炭生产。由于冶金用煤需求每年约6亿吨，炼焦煤国际贸易的增长，也推动了世界能源贸易的增长。2003年世界煤炭贸易总量为7.14亿吨，占世界煤炭消费量的13%，预计到2025年世界煤炭贸易总量为9.69亿吨，约占总耗煤量的12%。
从煤炭消费的情况看，亚洲和太平洋新兴经济地区国家对煤炭的需求增长加速，反映亚洲经济起飞对能源有更大的需求。图1-3示出自1970年到2025年世界煤炭按经济区域的消费量变化，可以清楚地看到亚洲新兴经济地区的发展对煤炭的巨大需求。煤炭虽然在世界上某些地区被天然气能源所替代，估计到2025年煤在总能源消耗中的比重也仅有稍微的滑落（图1-4）。在新兴的亚洲市场，特别在中国和印度，煤炭将继续成为发电和工业部门燃料的主体。图1-3 世界煤炭按经济区域的消费量（1970～2025年）（资料来源：EIA，2005年） 图1-4 世界煤炭按经济区域占总能源消费的百分数（1970～2025年）（资料来源：EIA，2005年）
在世界电力生产中，燃煤发电高居首位。以1996年为例，电力生产中燃煤发电占37%；油占9%；天然气占16%；再生能源占21%及核能占17%。具体到各国的耗煤份额，则有高有低：中国、澳大利亚和南非的电力工业中，用煤发电占主导地位，分别为80%、80%以上和90%；而日本和欧共体发电耗煤仅占15%和29%。据预测，到2020年燃煤发电仍占首位，为34.5%；天然气发电比例将有所增加，占25%。图1-5是用于电力生产的世界能源消费构成，煤炭仍将是电力生产中的主导能源。图1-5 世界电力生产中的能源消费构成［资料来源：1998年国际能源署（EIA）世界能源展望］
中国的能源消费结构长期以来一直以煤为主，这是能源消费的一大特征。由表1-2可见中国近年来的一次能源消费总量及构成，尽管煤炭消费量的比例，从20世纪50～60年代的90%以上降到2003年的67.1%，但煤炭消费的主导地位均没有改变。2004年，煤炭生产量19.56亿吨，约占能源生产总量的74%；煤炭消费量18.7亿吨，约占能源消费总量的68%。2005年的煤产量达21.1亿吨，预计2006年煤炭总需求约22.5亿吨。预测2010年能源消费中煤炭将占60%左右，到2050年不会低于50%。因此，在相当长的时期内，煤炭在我国一次能源中的主导地位将难以改变。表1-2 中国近年能源消费总量及构成注：资料来源为中国统计年鉴，2004年。
全国各行各业的主要能源仍然是煤炭，其消费大户是发电。据国际能源总署预测，即使到2025年，发电用煤仍然是煤炭的大户。图1-6示出2002年，2015年及2025年中国煤炭在各工业部门的消费量（按英热单位统计）变化。由图可见，在2002年非电工业用煤，还占47%，随时间推移，非电工业用煤仍将占有较大比例。截止2005年，我国发电装机容量已超过5亿千瓦，其中用电煤的火力发电装机容量占75.6%，水电占22.9%，核电和风力发电比重很小，加在一起不到1.5%，值得特别关注的是2005年新增发电装机6600万千瓦，其火电比重高达83%。过多的依靠煤电资源，加大了煤炭资源的压力。如果在2010年把火电的比重控制到70%左右，火电装机容量仍然是5.6亿千瓦，2020年控制在60%，即7.2亿千瓦，大量煤炭的消耗对于煤炭资源和生态环境来说仍将是不堪重负。图1-6 不同年份中国煤炭在各部门的消费量（以英热单位计算）（资料来源：EIA，2005年）
一个非常突出的问题是能源消费结构问题。中国煤炭转化为电和热的比例较低，而同期在美国发电用煤占到总煤耗量的89%，英国为76.9%。我国用于工业锅炉、窑炉、炊事和采暖的煤炭比例很高，约占47%～48%，大量煤炭是直接燃烧使用。这种高度依赖煤炭的消费结构，与工业化国家以油、气燃料为主的能源消费结构特征迥然不同；同时，中国电力占终端能源消费的比重与工业发达国家相比，明显偏低，需要努力提高一次能源转换成电能的比重。1.2.2 能源效率和洁净煤技术
煤炭的大量用于直接燃烧，带来两个问题：一是能源效率问题，二是环境问题。前者指从开采、加工、转换、输送、分配到终端利用的能源系统的总效率十分低。其中开采效率为32%，中间环节效率为70%，终端利用效率为41%。如果以中间环节和终端利用两个效率计为能源效率，其乘积即29%。它比国际先进水平约低10个百分点，而终端利用效率低10个百分点以上。这需要采取节能优先的能源发展战略，依靠科技来提高能源效率。
从能源环境看，大量燃煤造成对城市的大气污染，在农村过度消耗生物质能引起农村生态环境的破坏。燃煤释放的SO占全国SO排22放总量的80%以上，NO占60%，烟尘占70%。据中国环境年鉴，x2002年我国SO排放量为1927万吨，使我国酸雨区域迅速扩大，已超2过国土面积的30%，燃煤排放的温室气体CO也是世界各国关注的首2要问题，燃煤排出的CO占耗能排放的CO总量的85%。目前我国能22源消耗占世界水平的8%～9%，而SO和CO的排放占世界的15.1%和2213.5%。有关SO及CO的排放和治理问题将在本书第10章详细讨22论。
为此，要使煤炭在新世纪的能源市场中站稳脚跟，必须在提高煤炭利用效率和洁净利用煤炭上狠下功夫，别无其他选择。对我国这样的耗煤大国，提高煤炭利用效率是防治污染的有效手段之一。它意味着每消耗一吨煤，产生的能量愈多，地区性污染就愈少。生产等量电力，如果煤炭燃烧效率能从30%提高到40%，就可以减少25%的CO2排放量。而我国火力发电站效率较低，2005年全国发电煤耗为374g/(kW·h)(占全国70%以上的火力发电机组)，要比世界先进水平高出60～70g/(kW·h)，全国发电耗煤每降低1g标煤/kW·h，就意味着全国少烧24.3万吨标准煤，电厂平均煤炭利用效率30%左右，与现代化国家的45%相比，相距甚远。
应用现代洁净煤技术来改善燃煤环境也是降低煤炭市场风险的有效措施。洁净煤技术指的是提高煤炭利用效率和减少环境污染的煤炭开发、燃烧、转化及污染控制等新技术群。最近美国开发的“维[1]新-21”(Vision 21)技术，按其概念设计，煤的利用率可以提高到55%，这就大大降低了温室气体的排放量，这是面向21世纪的新技术(图1-7)。随着这一新技术的实现与推广，到21世纪下半叶，可以期待煤转化为能的“零污染”技术出现。图1-7 Vision 21电厂(维新-21)由煤转化成氢和电能示意图(资料来源：普林斯顿大学能源与环境研究中心，“应用于化石燃料环境和气候友好的技术战略”世界能源委员会杂志，伦敦，7月，1998年)
洁净煤技术已经受到工业发达国家的高度重视。例如从1985年开始的十年中，美国政府已投入了69亿美元发展洁净煤技术。近年来，各工业发达国家制定了21世纪能源和能源科技新世纪战略规划或计划，旨在解决能源利用造成的环境问题。例如，美国洁净煤技术计划（CCT）已转入“维新-21”计划，制定了21世纪美国煤炭能源工厂的发展规划。
值得一提的是，Shell（壳牌）公司提出合成气园的概念，它亦以煤的气化或渣油气化为核心，所得的合成气用于整体煤气化联合循环（IGCC）发电、生产甲醇和化肥，并作为城市煤气供给用户。合成气园的概念比一般的多联产系统更为广泛，更接近工业生态科技园模式。
最近美国国家煤炭理事会提出一份报告拟推进一揽子（共八项）洁净煤深加工计划，以增加国内能源供应，满足美国未来发展的需要。这一揽子计划的实施将新增13亿短吨（约合11.8亿吨）的煤炭需求。据悉，这8项煤炭深加工计划内容主要涉及：通过煤炭液化技术生产油品醇类等液体燃料，通过煤炭气化技术生产燃气；通过洁净煤发电技术建设总装机1亿千瓦的发电厂，使煤炭转化为清洁电力；开发煤氢转化技术以及开发碳的捕集、封存技术等。
从20世纪80年代后期开始，我国各有关部门也开展了多项研究工作，但是与国外对研究开发的投入相比，则明显不足，“九五”期间科技攻关计划中能源技术领域的投入还不到美国对洁净煤技术投入的十分之一。“九五”及“十五”期间，我国洁净煤技术发展迅速，一些重点领域或关键技术的研究开发、推广应用取得突破。其中，煤炭洗选、配煤、水煤浆、循环流化床等技术已投入商业化应用；自主知识产权的超临界机组、烟气脱硫、大型煤气化技术等正在开发之中；以自主技术为主的煤炭液化、IGCC、煤层气开发等技术已开始进入工业性示范阶段；型煤、中小型燃煤工业锅炉技术、煤矸石综合利用、粉煤灰综合利用、矿井水资源化利用等技术正在提高和完善之中。但当前的洁净煤技术尚不能适应国民经济发展及市场需求，仍有待发展。下面就近年来取得的主要成就作一简要叙述。
在煤炭加工处理技术方面，已建成选煤厂的入选能力约达7亿吨，2003年全国入选原煤约5亿吨，使入选原煤占煤总量的34%上下，结束了入选比例小于20%的历史。水煤浆燃烧技术虽处于发展前期，已建成14座制浆厂，总能力达到426万吨/年（2003年）；已被6台220t/h电站锅炉用作燃料。技术上的差距主要表现在水煤浆制备、输送、储备技术和制浆药剂生产的自主知识产权方面。
在燃烧发电技术方面，有循环流化床锅炉燃烧（CFBC）、增压流化床燃煤发电技术（PFBC-CC）、超超临界发电技术和煤气化联合循环发电（IGCC）技术。
CFBC在国际上在向大型化发展。250MW循环流化床早在1997年度投入商业运行，美国已有350MW级的循环流化床锅炉电站于2003年投入运行。我国采用自有技术开发并占据了大部分75t/h级的循环床市场。1996年后在掌握国际最新水冷方型分离器紧凑式循环床技术上取得突破，并取得自主知识产权。引进300MW CFBC锅炉的工程也已经投运，并逐步实现国产化及批量生产。当前要着眼于热电煤粉炉如何改造成循环流化床锅炉或紧凑式循环锅炉，研究循环床高效脱硫技术、解决磨损以及蒸汽、煤气联产技术等。
在PFBC-CC发电技术方面，我国研建15MW的PFBC试验电站，已于2000年末在徐州贾旺电厂投入运行。国外第一代PFBC-CC机组（发电量80MW）也已投运；第二代即加压部分煤气化补燃加流化床燃烧的联合循环发电技术是国际上有发展前景，可提高发电效率、改善环境的洁净发电新技术之一，我国拟建造100MW的示范电站对该技术进行开发，这就需要国内加速第一代PFBC-CC电站国产化，完成二次开发，并研究第二代PFBC-CC的关键技术。
整体煤气化联合循环IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）发电技术在发达国家已取得技术上的成功。国内要在引进建设300～400MW IGCC装置示范工程中进行消化吸收，对关键技术和设备实现国产化，并研究开发高温煤气的净化技术和先进大型气化炉工程的关键技术以及系统集成及电站成套设计技术。据报道，2006年初，由中科院物理所和南京汽轮电机（集团）公司联合研发的IGCC发电机组（863项目）在结束168h考核运行后，正式交付用户，投入商用，说明IGCC发电技术的开发在世界煤化工行业率先取得突破。
另一个863项目“超超临界燃煤发电技术”也已经通过验收，目前已完成国内20台超超临界机组工程的设计工作，正在建设我国第一台国产1000MW级超超临界发电机组，如以2×600MW火力发电机组为例，超超临界机组发电效率可达45%，比亚临界机组提高3%～4%，发电标准煤耗小于275g/（kW·h），每年可减用标准煤16.5万吨，减排SO 2500t，减排NO 810t，减排CO 46万吨，这将大幅度2x2提升我国洁净煤发电技术水平。
此外，燃煤电站的“超细化煤粉再燃低NO燃烧技术”及“可资x源化烟气脱硫技术”也都已经完成了中试，在烟气污染排放控制技术方面取得进展。
煤炭转化成清洁燃料的技术是洁净煤技术中的重要内容，诸如液化、气化、热解技术和地下气化技术等。煤炭液化技术随着近来国际石油价格的上涨，会有一定的经济效益。鉴于我国是个富煤缺油的国家，煤液化有可能成为解决石油紧缺和建立战略储备的一条重要途径。国内经过多年的试验研究，完成了国内液化用煤的煤种评价、工艺评价等基础性工作，神华集团在对国内外煤直接液化工艺认真筛选基础上，采用众家之长和成熟的单元工艺技术，开发出自己的煤液化工艺路线和催化剂制备技术，以无水无灰基计算，C以上的油收率达57%4～58%，油品重馏分增多，更有利于柴油产品的生产；由煤炭科学研究总院等单位研发的863催化剂制备装置设备简单，操作稳定而且成本低，仅为国外催化剂价格的1/3到1/6。2004年9月和2005年10月在上海6t/d PDU装置上两次成功运行，打通工艺流程，并为今后工程放大、优化工业装置运行提供技术支持，力争在2008年前在内蒙古建成世界上第一个商业规模百万吨级的煤直接液化厂。国内煤间接液化技术也有相当突破，完成了5000t级煤炭间接液化中试，开发了可用于煤间接液化催化剂系列产品，具备进行10万吨级工业化示范能力。山东兖矿集团和中科院山西煤化所在煤间接液化费-托合成工艺研究方面已取得很大进展，解决了催化剂制备、分离以及浆态床反应器等三大技术难点，分别都已经建成年产千吨和万吨级合成油的工业装置并中试成功，在工程化和商业化方面迈上一个新的台阶。
煤炭气化技术与国外还存在较大差距，表现在目前国内大多数企业仍采用技术落后的常压固定床气化技术，而国外近年来主要发展流化床、气流床等大型气化技术。在863专项资助下，华东理工大学在新型水煤浆气化技术上取得突破，系统研究了四喷嘴对置气化炉内流动及反应规律，确定了新型水煤浆气化示范装置（1150t煤/d）的工艺路线，并已正式投入运行。西安热工研究院负责的863专项“干煤粉加压气化技术”也经验收，完成中试装置的配套研究，包括干煤粉浓相加压输送试验室研究，干煤粉加压气化小试，气化过程模拟，完成14种中国典型煤种的高温（1500℃）、高压（3.0MPa）气化反应动力学特性研究，完成了干煤粉加压气化装置连续168h运行，具备了工程放大的条件。当前在华能集团支持下，已制定出1000～2000t/d的两段式干煤粉加压气流床气化炉开发计划，完成了工艺设计。以该技术为核心的“绿色煤电”第一阶段煤气化发电示范工程（25万千瓦）将于2009年建成投运。
在甲醇制烯烃（MTO）方面，中科院大连化物所、陕西新兴煤化工公司和洛阳石化工程公司合作进行了MTO万吨级的工业化试验已在西安投入运行，并取得成功，这将打破环球石油公司（UOP）和埃克森石油公司（Exxon）等公司的技术垄断。
传统的煤热解技术是与高温焦化相联系的，在洁净煤技术领域应用热解技术，目的不是为了得到焦炭，而是为了获得液体燃料、代用天然气或化工产品。这种应用除经济成本因素外，在技术上存在残炭反应活性问题、反应的选择性以及产物的高效分离和净化利用等问题。中国对此也进行了大量研究开发工作，积累了丰富的经验，有半焦热载体干馏和粉焦流化气化工艺、多段回转炉热解工艺、分级转化、加氢热解等，但大都由于工艺应用的局限性和其他经济因素，至今尚未投入商业运行。
煤作为燃料，其使用如今受到巨大的环境压力，发展洁净煤技术，是缓解这一压力，实现我国可持续发展的必然和现实的选择。但是必须指出，煤作为冶金工业的原料——炼焦用煤，由煤生产焦炭目前仍占有不可动摇的地位。全世界钢铁工业每年用煤约6亿吨，在我国炼焦用煤量占煤炭消费构成的13.86%(1997年)。通过炼焦得到的化学产品煤焦油，更是近代新材料和特殊化学制剂的原料。煤化工产品在整个化工产品中占有很大的比重，约有60%的化工原料来自煤炭。
要降低煤炭工业面临的压力，就必须探索其他利用煤的途径。应认识到，煤是一种最主要的碳氢化合物资源，除用于燃烧之外，也是化学制剂的原料，这是煤炭利用更具有应用潜力的一个方面。由煤制取煤基化学制品和高聚物，诸如工程塑料、高温耐热高聚物、碳/碳复合材料、液晶高聚物、高聚薄膜和碳纤维等，有着广泛而深刻的新内容，会促进化工原料的更迭。从历史上看，原料和原材料的变更总是对化学工业产生很强的冲击。回顾20世纪40年代以前，大多数有机化学工业以煤衍生物为原料；到50年代，有机原料从乙炔到乙烯的变化，造成后来由煤到石油为原料的更迭，以乙烯和丙烯为基础的石油化学工业成为一个主要的工业部门。而煤基化学制品及其芳香高聚物产品则主要立足于煤的芳香结构特性，这些是很难从石油得到而需求量又非常大的化学制品，这类化工产品的开发将要重新回到以煤为主要原料的技术路线上来。如果芳香高分子化合物从煤中开发制取，脂肪族化合物由石油馏分得到，这样就能更好地发挥物尽其用的效果，使煤的身价成百上千倍地提高，煤炭资源将越加宝贵。1.2.3 煤化工的发展机遇
我国煤化工经过几十年的发展，在化学工业中占有很重要的位置。据统计，20世纪90年代煤化工的产量占化学工业（不包括石油和石化）大约50%，合成氨、甲醇两大基础化工产品，主要以煤为原料。近年来，由于国际油价的节节攀升，煤化工越来越显示出优势。因此，目前全国各地发展煤化工的热情很高，拟上和新上的煤化工的项目很多，项目规模大小不一，几乎是有煤的地方都要发展煤化工。
煤炭焦化、煤气化——合成氨——化肥已成为我国占主要地位的煤化工业，并于近年来得到持续、快速的发展。基于国内石油消费的增长和供需矛盾的突出，煤制油、甲醇制取烯烃等技术引进、开发和产业化建设加快速度，重点项目已经启动；结合当前煤炭工业和未来发展新型煤基能源转化系统技术的需求，多联产系统及相关专属性技术研究已被列为国家中长期科技发展重点。我国煤化工业对发挥丰富的煤炭资源优势，补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求，推动煤化工清洁电力联产的发展，保障能源安全，促进经济的可持续发展，具有现实和长远的意义。新型煤化工在我国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。
2005年6月，国务院“关于促进煤炭工业健康发展的若干意见”中又明确提出，要推进洁净煤技术产业化发展。积极开展液化、气化等用煤的资源评价，稳步实施煤炭液化、气化工程。加快低品位、难采矿的地下气化等示范工程建设，带动以煤炭为基础的新型能源化工产业发展。由此可见，煤化工已成为国家能源发展战略重点之一和国家重点推进的产业，煤化工将迎来又一个春天。
先来看看炼焦工业，当前中国炼焦工业技术已进入世界先进行列，新建的大部分是技术先进、配套设施完善的大型焦炉，炭化室高6m的大容积焦炉已实现国产化，2004年机械化焦炉生产的焦炭约占焦炭总产量的70%；干熄焦、地面除尘站等环保技术已进入实用化阶段；化学产品回收能力加强；改造装备简陋、落后的小型焦炉，淘汰土焦及改良焦炉的进展加快。
注重煤焦油化学产品，集中深加工和增强焦炉煤气的有效利用，是焦化工业综合发展、提升竞争能力的重要方向。对布局较为集中的大型炼焦企业，应在焦油深加工、剩余煤气的利用方面统筹规划，以实现规模化生产和高效、经济生产。
煤制油是大家都广泛关注的项目。煤直接液化、间接液化的产品以汽油、柴油、航空煤油以及石脑油、烯烃等为主，产品市场潜力巨大，工艺、工程技术集中度高，是中国新型煤化工技术和产业发展的重要方向。正如前述，这两种技术在研究开发和大规模工程示范方面均得到发展。
煤基甲醇技术有较宽的煤种适应性，投资相对较低，工艺条件相对缓和，可以通过改变生产工艺条件调整产品结构，或以发动机燃料为主，或以化工品为主，因此将可能成为未来煤化工产业发展的重要途径。
生产甲醇等化学物质，是煤化工的又一重要方向。煤炭是国内生产甲醇的主要原料，煤基甲醇产量约占总产量的70%以上。今后甲醇消费仍然以化工需求为主，需求量稳步上升；作为汽油代用燃料，主要方式以掺烧为主，局部地区示范和发展甲醇燃料汽车，消费量均有所增加。预计不用3年时间我国国内甲醇生产、消费量将达到平衡，国内生产企业之间、国内甲醇与进口甲醇之间的竞争将日趋激烈，降低生产成本对市场竞争显得更为重要。
发展甲醇下游产品是未来发展方向。甲醇是重要的基础化工原料，其下游产品有：醋酸、甲酸等有机酸类，醚、酯等各种含氧化合物，乙烯、丙烯等烯烃类，二甲醚、合成汽油等燃料类。结合市场需求，发展国内市场紧缺、特别是可以替代石油化工产品的甲醇下游产品是未来大规模发展甲醇生产、提高市场竞争能力的重要方向。
通过煤气化-合成氨制造化肥，是煤化工的又一途径。受国内石油和天然气资源制约，以煤为原料生产合成氨是今后发展的方向，预计占到60%以上。与建设大中型合成氨建设配套，煤气化技术也取得较大进步和发展。新建煤气化技术有：水煤浆、干煤粉气流床气化，用于中小型化肥厂改造的流化床煤气化，加压固定床煤气化。中小型固定床间歇煤气化技术所占比例正在逐步减少。国内先进煤气化技术研究开发近年来的进展，已如前述，这里，不再重复。
煤制油产业进入工业示范生产阶段预示着我国已经完成煤制油技术的关键性突破。在建和拟建项目总规模已达500万吨。据公开资料显示，除列入国家规划的项目外，神华集团的规划规模已超过1000万吨/年。兖矿集团除在贵州纳雍、织金地区的100万吨/年间接液化项目外，还在陕西榆林进行投资；内蒙古伊泰和山西潞安利用中科院山西煤化所的煤制油技术生产规模16万吨/年的间接液化制油也已经启动；大唐国际发电引进日本煤直接液化技术，也已经开始前期工作，预计到2010年拥有日处理3000t煤的煤制油能力。此外，宁夏、云南、陕西、内蒙古、黑龙江、安徽、河南、贵州、甘肃、山西和新疆等大小不等的煤制油项目都在筹划中。预计到2020年将形成4000万～5000万吨/年的煤制油生产能力，如果以产油5000万吨计算，煤制油的年耗煤量将达2亿吨以上，约占2020年产煤量28亿吨的1/7；5000万吨/年的油品量约占石油年需求量4.5亿～5.0亿吨的1/8到1/9，按当时石油国内最高产量2.0亿吨计算，能使石油对外依存度控制在60%的警戒线以内。
煤制油产业属技术、资金、人才密集型产业，存在较大的投资风险，它的发展是有条件的。从煤制油的立项开始就一直存在两种不同意见的争论。归纳起来，对煤制油持悲观、负面性意见有：①煤制油是一种战略，现实情况并非到实施的程度，为什么日本、美国、德国都掌握技术，但只进行示范试验？②煤制油是用一种稀缺、优质资源替代另一种优质、稀缺资源，用一种不可再生资源替代另一种不可再生资源；③我国煤炭资源量，特别是可采储量少，可直接利用的煤炭资源量仅能维持30年；④能源效率低，直接液化的吨油消耗煤约3.5～4.0t，间接液化的吨油消耗高达4.0～4.5t煤，这种负能量转化过程是对资源的极大浪费；⑤现在油价高涨，是指的期货价，实际交易价仍在每桶40美元上下，与煤制油成本相差无几；如果将先前的煤炭核算价提高，成本优势何在？国际油价变动怎么办？⑥油制品销售渠道在国内已被某些机构所垄断，自产油品很难进入销售市场；⑦煤制油产业对环境的影响，特别在西部缺水地区，如工业用水及CO排放2问题不容忽视等。
从吨油产品的新鲜水消耗来看，大凡煤化工项目，都是耗水大户，33例如每生产1吨甲醇约耗6m水，煤直接液化的吨油耗水约7m，间接33液化约12m，只有焦化的吨产品耗水较少，约1m。这不能不说是制约煤化工发展，特别在缺水地区发展煤化工的一个制约因素。与原油精炼工艺相比较，煤制油产业的CO排放是从长远来看必须解决的一2个问题，无论封存或高浓度CO的利用都应该及早筹划进行研发，减2少温室气体排放对环境的影响，确保煤炭继续成为能源的重要组成之一，用以证明煤制油是更有效、更清洁的一种煤炭利用方法。1.2.4 煤基多联产
煤基多联产是近年来提出的将多种现代能源转化技术（煤炭气化、煤制油、发电、供热等）与化工品合成技术进行优化耦合的技术体系，其基本要点是：以煤、石油焦等为原料，通过气化、气体净化等技术得到合格的原料气或燃料气，并在净化过程中解决硫等污染物的回收和资源化；煤气在其后的过程中将有可能作为发电、供热的燃料，也能合成液体燃料、代用燃料或其他化工产品等，促进煤炭可持续发展；如果将煤气转化为氢气作为新能源，则转化过程中的CO有2可能被单独分离和捕集，从而成为接近零排放的新型能源系统。即使在没有完全实现近零排放的情况下，由于多个能源、化工系统的组合，多联产系统通过能源的梯级利用和系统耦合等，得以实现技术优化和经济效益最大化。
早在50年以前，化工生产中就有“联产”的实践，最可称道的当推侯氏制碱法（联碱法），它将纯碱（NaCO）和合成氨厂相联合，23利用合成氨厂的氨和CO作为碱厂的原料，解决了氨碱法（索尔维2法）废液的排放，使碱厂只需投入洗盐或优质盐，就可以生产出纯碱和氯化铵，在产出1吨纯碱的同时，副产1吨氯化铵，使盐利用率达到95%以上。按这种“联产”的思路进行优化耦合，必将对煤基多联产概念有所创新。
先前提到的维新-21（Vision-21），见图1-7，就是洁净高效利用煤炭等化石燃料和其他碳基燃料满足能源和环境要求的多联产新途径。它以气化为龙头，合成气用于制氢，氢用于高温燃料电池发电，电池余热供热，CO或其他污染物在原料（燃料）制备阶段得到分离2和治理。美国的能源界将该系统作为21世纪未来新型能源系统的发展方向之一，并于气体分离技术、CO捕集、封存技术、高温燃料电2池技术等方面开展基础研究和技术开发。
维新-21具有以下特点：①多种先进技术的组合，可使系统的性能和成本实现“跳跃式”的改善；②可用多种燃料，包括煤、天然气、渣油、石油焦、生物质、纸浆黑液、城市垃圾等；③多联产，在发电的同时，可联产工艺用蒸汽、运输用洁净液体燃料、合成气、高价值化学品、氢等；④模块式组合，可以根据市场需求把多种技术先进的模块（或称“能源岛”）组合成能源综合体；模块可以相互交换（interchange）、连接或并置；⑤零排放，颗粒物、SO、NO和固体2x废物等污染物接近零排放；通过提高效率CO可减排40%～50%，采2取封存（sequestration CO捕集后封存在海洋、地层或陆上生态系统2中，或采用先进的生物和化学工艺处理）等办法，可实现零排放。工厂无烟囱，可建在城市附近或工业中心。
维新-21的目标与正在开发的电力和燃料新技术相比，有着更为明确的先进目标，下面来看看实施后的效率、成本及计划实施的时间表。①效率。煤炭发电系统超过60%，天然气发电系统超过70%，热电联产超过85%，用煤生产车用液体燃料和氢75%，联产运输用液体燃料和化学品超过90%。②零排放。SO、NO颗粒物、痕量元素、2x有机物接近零排放，SO、NO脱除并转化成有益环境的产品，如化2x肥等化学品；CO通过提高效率减排40%～50%，采取“碳闭路循2环”、制取工业品或封存等办法实现零排放。③成本。用煤发电的成本低于目前最好的粉煤锅炉电厂，所有商业化产品都有竞争力，低成本的能源供应将增强美国工业的竞争力。④促进能源结构改善，保障能源可靠供应。⑤用先进技术生产合成天然气，保证天然气价格长期稳定。⑥经济、环境和能源的最终目标是保持并改善美国的生活质量。⑦时间表。2006年以前完成改进的气化器、燃烧器和气体分离膜的研究开发，2012年完成子系统和模块设计，2015年完成商业厂设计。事实上，重要的时间点，还有待单项技术的成熟度和作为新型能源系统能否替代现存系统的逐步置换过程。其中捕集、封存CO、减2少温室气体排放是目前推动发展的最主要动力。
壳牌（Shell）公司提出的合成气园概念是以煤气化为核心，将
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