洁净煤技术的发展与展望

[作者：范维唐 （中国工程院院士）]
[摘自：哈尔滨工业大学燃烧工程研究所网站]
中国有丰富的煤炭资源和悠久的开采历史；当前煤炭在我国一次能源的生产和消费中占75％以上，是我国的主要能源；煤炭在开发利用中严重地污染了赖以生存的环境，带来严重的社会经济后果。为实现中国能源工业的可持续发展，摆在我们面前的一个紧迫问题是煤炭产生的污染能不能显著减少？煤炭也能成为洁净的燃料吗？答案是能，靠洁净煤技术。
一、洁净煤技术的由来
环境和资源是人类生存和发展的基本条件。能源作为基本资源对社会、经济的发展和人民生活水平的提高具有极其重要的作用，是人们每日每时不可或缺的。历史发展表明，自产业革命以来，世界范围内，作为矿物燃料的煤炭逐渐取代人力、畜力和生物质能等可再生能源，成为主要能源。到本世纪中叶，由于石油、天然气是更洁净、更高效、更方便的能源，并具有经济上的竞争性，又逐渐取代煤炭成为世界范围内的主要能源。对当今世界而言，矿物燃料提供世界91％的一次商品能源，其中煤炭占28％，石油超过40％。在亚澳地区能源消费结构中，矿物燃料占93.5％，其中煤炭占48.3％，石油占37.3％，天然气占7.9％。
煤炭在能源结构中的重要地位是由资源条件决定的，在世界范围内，煤炭资源相对于其它化石能源要丰富得多。
中国一次商品能源以煤为主。煤炭提供了75％的工业燃料、76％的发电能源、80％的民用商品能源和60％的化工原料。在一次能源探明储量中煤炭占90％。可见，在相当长的时期内，煤炭在中国一次能源结构中将占据不可替代的重要地位。
毋庸讳言，传统的煤炭开发和利用技术以及不加限制的消耗矿物能源确实极大地污染了人类赖以生存的环境，诱发温室效应、酸雨，引起疾病、农业减产甚至带来更加严重的经济、社会问题。中国煤炭84％用于燃烧，目前居主导地位的、相对落后的燃烧方式对大气造成了严重的污染。全国SO2和烟尘的80％为燃煤产生；同时在煤炭开采中造成地面塌陷、污染和流失了大量的地下水、向大气排放CH4等。为了解决出现的问题，出路就在发展洁净煤技术。
洁净煤（英文Clean Coal）一词是80年代初期美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使德鲁•刘易斯（Drew Lewis，美国）和威廉姆•戴维斯（ William Davis，加拿大）提出的。洁净煤技术（英文 Clean Coal Technology，简称为CCT）的含义是：旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制新技术的总称。
1986年3月美国率先推出“洁净煤技术示范计划（CCTP）”，到1994年9月已进行五轮竞争性项目征集。共优选出45个商业性示范项目，项目总投资71.4亿美元。投资由政府和企业共同承担（政府资助比例平均约为35％左右）。
欧共体推出的未来能源计划的主旨是促进欧洲能源利用新技术的开发，减少对石油的依赖和煤炭利用造成的环境污染。欧共体能源研究、技术开发示范（RTD）计划行动主要涉及下列领域：改善能源转换利用；可再生能源；核安全；核聚变。目前在改善能源转换和利用的研究开发中优先考虑的是减少污染排放及提高能源转换和利用效率。正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电；煤与生物质及工业、城市或农业废弃物联合气化（或燃烧）；固体燃料气化燃料电池联合循环；循环流化床燃烧技术等。主要目标是使燃煤发电更加高效、洁净，减少CO2和其它温室气体排放。
日本长期以来一直以石油为主要一次能源，但消费的石油全部依靠进口。为摆脱对石油的过分依赖，近年来日本开始较大幅度地增加煤炭的消费量，将以煤代油作为日本能源的基本政策之一。但是，日本的环保要求十分严格，增加煤炭消费量的关键是控制燃煤污染。因此，日本在1992年制定的第9次煤炭政策中规定，洁净煤技术是日本煤炭科研的重点。1995年在新能源综合开发机构（NEDO）内组建了一个“洁净煤技术中心”，专门负责开发下个世纪的煤炭利用技术。其目标是在下个世纪大幅度提高燃煤发电的比重，又不使排污超标。日本的洁净煤技术开发从内容上分为两部分：
一是提高热效率，降低废气排放。如流化床燃烧、煤气化联合循环发电及煤气化燃料电池联合发电技术等。
二是进行煤炭燃烧前后净化，包括燃前处理、燃烧过程中及燃后烟道气的脱硫脱氮、煤炭的有效利用等。
中国是煤炭生产和消费大国。多年来围绕提高煤炭开发利用效率，减轻燃煤引发的环境污染，开展了大量的研究开发和推广工作，具有一定的基础。但总体上起点较低，与发达国家相比有明显的差距。
随着国家宏观发展战略的转变，洁净煤技术作为实现可持续发展和实现两个根本转变的战略措施之一得到党、政府和有关部门的高度重视，洁净煤技术在中国出现强劲的发展势头。人类社会的发展模式正面临着根本性的转变，靠牺牲资源和环境、通过高消耗和先污染后治理来追求经济数量增长的传统发展模式，已导致当今世界面临着各式各样的环境威胁，使人类在逐渐滑向环境灾难的境地。因此，应以可持续发展模式代替传统的发展模式，将人口、资源、环境与发展协调起来，从而做到既满足当代人的需要，又不损害子孙后代满足其自身需要的能力。
未来能源应以可再生能源为基础，生物能、太阳能、水能、风能、地热能、海洋能及开发中的可控核聚变能等新能源。但以化石能为主的能源格局相当时期内不会改变。据某些国外能源专家预测，在世界范围内煤炭还有可能再次成为主要一次能源。因此，发展洁净煤技术正是在通往未来能源的过渡时期内切实有效的现实选择。
二、中国洁净煤技术的主要特点和基本框架
（一）背景
中国一次能源以煤为主的格局相当时期内不会改变；中国煤炭地域分布不均衡（资源集中在中西部和北部，主要用户在东部和南部）；煤炭开采对环境的影响不容忽视；中国高灰高硫煤占相当比重，难选煤多，而目前原煤入选率低，仅22％；中国煤炭消费呈多元化格局（发电占32％，其它工业超过40％，民用18％）；中国能源利用效率低，平均为30％。[page]
（二）特点
中国煤炭消费量大，入选比重低，能源利用效率低，单位能耗产生的污染大等因素，决定了开发和应用洁净煤技术的紧迫性。中国是一个发展中的国家，国力有限，中国洁净煤技术的特点可以概括为：
1.发展是前提，应注重经济与环境协调发展，重点放在社会效益、环境效益与经济效益明显的实用而可靠的先进技术。
2.发展洁净煤技术应覆盖煤炭开发与利用的全过程。
3.针对多终端用户，重点是电厂、工业炉窑和民用三个领域；并应把矿区环境污染治理放在重要的位置。
（三）中国洁净煤技术的基本框架
中国洁净煤技术是指在煤炭开发和利用中旨在减少污染和提高效率的加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。其核心是提高效率和减少污染，从而使煤炭成为洁净、高效、可靠的能源。
中国洁净煤技术是以煤炭洗选为源头、以煤炭气化为先导、以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心、以煤炭转化和污染控制为重要内容的技术体系。其基本框架为：煤炭加工（选煤、型煤、水煤浆等）；煤炭燃烧（流化床锅炉、高效低污染粉煤燃烧、燃煤联合循环发电等）；煤炭转化（气化、液化、燃料电池等）；污染控制（烟气脱硫、粉煤灰综合利用、煤矿区污染控制，包括煤矸石、煤层气、矿井水与煤泥水的治理等）。
煤炭加工是指在原煤投入使用之前，以物理方法为主对其进行加工，这是合理用煤的前提和减少燃煤污染的最经济的途径。主要包括煤炭洗选、型煤、水煤浆制备。常规的物理选煤可除去煤中的60％的灰分和50％-70％的黄铁矿硫。型煤是具有发展中国家特点的洁净煤技术，与烧散煤相比，可节煤20％-30％。水煤浆是新型的煤代油燃料，一般1.8-2.1t水煤浆可代替1t重油。
煤炭高效、洁净燃烧是洁净煤技术的核心，因为中国80％以上的煤炭直接用于燃烧。循环流化床锅炉，适应煤种广，燃烧效率高，且易于实施床内脱硫。高效低污染粉煤燃烧以稳燃、高效、低污染和防结渣作为开发燃煤技术与燃烧器的目标。燃煤联合循环发电包括煤气化联合循环发电（IGCC）和直接燃煤联合循环发电（PFBC-CC等）是70年代开始研究发展的洁净发电技术。
煤炭转化是指以化学方法为主将煤炭转化为洁净的燃料或化工产品，包括煤炭气化、煤炭液化和燃料电池。煤炭转化以气化为先导，以碳-化工为重点，走燃料化工和煤深加工的技术路线。作为化工原料，煤化工在芳烃生产方面有石油化工和天然气化工所不具备的优势。煤炭气化包括完全气化、温和气化（低温热解）和地下气化：煤炭液化分为直接（加氢）液化和间接（先气化）液化。
燃料电池是直接将燃料的化学能转化为电能的技术，目前国际上已经开发出数种不同类型的燃料电池，主要用于航天器的动力，使用的主要燃料为氢气和甲烷气。近年来，美国等西方国家正积极开发使用天然气的商业化电站（2MW级）。同时能燃用煤制气的燃料电池技术也正在开发中，美国和日本已经分别进行了20KW和25KW此种电池的试运转。
我国在燃料电池研究方面也做了一些工作，但尚处于起步阶段。
污染排放控制与废弃物处理：从我国的实际出发，“九五”国家环保规划把工业污染防治作为环保工作的重点。工业污染防治要提高水平，逐步从生产末端治理转到源头和生产全过程的控制，把分散治理与集中控制结合起来，把浓度控制与总量控制结合起来，并把燃煤所造成的污染放在突出位置。因此，对煤炭开发利用中产生的污染和废弃物进行控制和处理是实现国家环保目标使煤炭成为高效、洁净、可靠能源的重要环节。
三、洁净煤技术的几个领域介绍
（一）以煤炭洗选为源头的煤炭加工技术，主要包括煤炭洗选、型煤、配煤和水煤浆技术
1.煤炭洗选技术
（1）传统的选煤技术
传统的选煤技术主要有跳汰选、重介选和浮选。
跳汰选是在垂直脉动水流的作用下，使原煤按密度分层。适宜于易选和中等可选性煤，有效分选粒度150-0.3mm，分选效率90％-95％。目前中国经跳汰选的煤量占选煤总量的59％。
重介选是将原煤置于密度大于水的介质中，小于该介质密度的煤浮起，而大于该介质密度的矸石下沉。重介分选效率高，适于难选煤和极难选煤。用于分选末煤的重介旋流器是用磁铁矿粉做悬浮液，并利用离心力强化重介分选。目前重介选约占23％。
浮选是利用煤和成灰物表面对水的润湿性的差别对细粒级煤（＜0.5mm＝进行分选。向煤泥中加浮选药剂后形成一定浓度的煤浆，经充气后产生气泡，煤粒向气泡粘附浮起，而矸石则留在浆液中，因而可回收优质细粒精煤。目前中国经浮选的煤量占选煤总量的14％。
（2）有发展前景的几种新型选煤技术
微细磁铁矿粉重介旋流器法：旋流器直径小（50mm），介质粒度小（＜11微米＝，入选粒度小（140-200目），可有效地脱灰和脱硫，有效分选粒度达30μm。
油团聚法：煤浆加油，使煤选择性团聚，成灰物留在悬浮物中。
选择性絮凝法：煤桨加絮凝剂和分散剂，使煤絮凝沉淀，矸石留在矿浆中。
浮选柱法：立式充气式浮选机，煤浆与气泡逆向流动，可实现粉煤的降灰脱硫，被认为是制备超纯精煤最实用的设备。
空气重介流化床选煤：气-固悬浮体做分选介质（磁铁矿粉、磁珠和石英砂通过与气体接触变成一定密度的似流体），其分选效率与湿法重介相当。
高压静电选煤技术：利用煤和磁铁矿及其它成灰矿物导电率差别，把成灰物和硫铁矿从可燃物中分离出来，这是一种能有效分选细煤的干法分选。
煤炭经洗选可显著提高燃烧效率，大大减少污染物排放。
2.型煤技术
型煤是将粉煤或低品位煤加工制成一定强度和形状的煤制品的技术。型煤技术不是简单地将粉煤压制成型，而是使其改质改性，使本来不适于使用的粉煤煤泥达到工业用煤的标准，是具有浓厚的发展中国家特点的洁净煤技术。[page]
型煤分为民用型煤和工业型煤。民用型煤与散煤相比，一般可节省20％-30％，烟尘和SO2减少40-60％，CO减少80％。工业炉窑燃烧型煤比燃原煤可节煤15％，烟尘减少50-60％，SO2减少40％-50％。
目前我国城镇和农村居民生活用煤炭量在1.3亿吨左右，其中城镇居民生活用煤约1亿吨。我国城镇居民生活用煤的型煤普及率约为30％-50％，而农村则几乎全部为烧散煤。我国目前有工业锅炉40多万台，工业窑炉16万多台，年耗煤约4亿吨，按设计要求均需供应块煤或型煤，但实际上块煤供应不足。型煤（工业燃料型煤）还在起步阶段，年产量不超过1000万吨。同时，我国化肥、冶金、建材、机械、玻璃、陶瓷等行业大量使用的煤气发生炉年需块煤4000多万吨，实际年供应量仅2200多万吨，缺口也很大。
随着机械化程度的提高，我国块煤的生产比例越来越小，粉煤的比例越来越大，最高可到80％以上。因此，发展型煤以替代块煤，不仅有广阔的市场需求，可以提高燃用效率，减少污染气体排放，而且还可以充分利用大量粉煤和煤泥，减少它们本身对环境的污染。
我国的工业和民用型煤开发已经形成了具有我国特点的粘结剂、低压集中成型工艺和集中配料炉前成型工艺，其中民用型煤技术已经达到先进水平，但需普及推广；工业型煤的技术相对落后，需进一步完善提高。
3.配煤技术
“配煤”就是根据用户对煤质的要求，将若干种不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配加工而成的混合煤。它虽具有单煤的某些特征，但其综合性能已有所改变，它实际上是人为加工的一个新“煤种”。
配煤的基本原理就是利用各种煤在性质上的差异，相互“取长补短”，最终使配出的混合煤在综合性能上达到“最佳状态”，以满足用户的要求。
配煤生产线的工艺流程一般包括：原料煤收卸、按品种堆放、分品种化验并计算配比、原料煤取料输送、筛分破碎、混合掺配、抽样检测、仓储或外运等。
4.水煤浆
水煤浆是70年代国际石油危机时兴起的新型煤基液体燃料，它是把洗选后的低灰分精煤加工研磨成微细煤粉，按煤约70％，水约30％的比例和适量（约1.0％）的化学添加剂配制而成的一种液体洁净燃料。
水煤浆的加工过程是将原煤经过洗选、破碎成小于300微米的微细颗粒，配以适量的化学添加剂（包括分散剂、稳定剂），并经过搅拌等工艺使制成的浆体具有良好的流动性和稳定性，能保持3-6个月不发生沉淀现象。
水煤浆是一种良好的煤基液体燃料，一般灰分低于8％，含硫量低，燃烧效率高，SO2、NOX排放低于燃油和散煤。它又能像原油一样具有良好的流动性和稳定性，可以泵送，易储运，有着代油、节能、环保等多种效益，受到世界各国工业界的高度重视。
水煤浆作为一种以煤代油的新型燃料，许多国家基于长期的能源战略考虑将其作为以煤代油燃料的技术储备，进行研究开发和试验，并少量用于商业化使用。日本、俄罗斯、瑞典、意大利、美国、法国等已建成不同规模的制浆厂，其中最大生产能力的厂为500万吨/年，电厂最大应用规模为60万KW。
目前全国年产煤泥约1000多万吨，严重污染矿区环境。随着选煤厂的大量发展，煤泥排放日趋增加，预计到2000年将超过2000万吨，因此利用高中灰煤泥制浆就地燃用是解决煤泥出路的有效途径，具有明显的经济效益和环境效益。
我国经过“六五”以来的研究和技术引进，在水煤浆的制备运输和燃烧方面取得了很多成果。但技术上尚存在一定问题，使得水煤浆在大型锅炉上还未能达到工业应用的水平。
（二）以气化、液化为主要内容的煤炭转化技术
1.煤炭气化技术
煤气化就是以煤为原料，以空气或氧气和蒸汽为气化介质，在一定的高温下，与煤中的可燃物质（碳、氢等）发生反应，经过不完全的氧化过程，使煤转化成为含有一氧化碳（CO）、氢（H2）和甲烷（CH4）等可燃成份的混合气体——称为煤气。
从广义上说，由煤制取煤气，一般有三种方法：煤的完全气化（产品以煤气为主），煤的温和气化（或称低温干馏，产品以半焦为主），煤的高温干馏（产品以焦炭为主）。
煤气化技术，经过近两个世纪以来的发展，方法众多，不胜枚举。煤气化分类方法也各不相同。按入炉煤的块度而分，有块煤气化、细粒煤气化和粉煤气化；依气化介质来分，有空气气化、蒸汽-空气气化、蒸汽-氧气气化；按气化过程的阶段性分，有单段、双段或多段气化；按过程的操作压力分，有常压气化、加压气化等等。但比较普遍而合理的是采用按煤在气化炉内的过程状态来分，即分为：固定床气化、沸腾床气化、气流床气化和熔渣床气化等。
因煤气化方法不同，所得煤气组成亦不同。就用途来说，有如下三类煤气：
发生炉煤气（燃气）——通常都用作冶金工业中的平炉炼钢、锻造、轧钢及耐火砖窑等的燃料气，也用作机械、建筑、纺织工业等部门的燃料气。
水煤气（原料气）——供化工部门作合成氨、甲醇、合成汽油等的原料气。
城市煤气主要为城市居民作燃气用。
2.煤炭液化技术
煤炭液化技术是将固体煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体燃料。工艺上可分为直接液化、间接液化（先气化再合成）和煤油共炼。从二次大战期间德国用煤液化生产汽油、柴油到70年代两次石油危机后的煤炭液化研究重新兴起，这一技术已日趋成熟。
直接液化：煤直接液化是通过高压加氢改变煤的分子结构，再经提质加工，获得液体燃料。
煤炭液化原理就是在高温高压下打断煤大分子中的桥键，再通过加氢，改变分子结构，增加H/C比。
煤直接液化技术已基本成熟，二战期间德国建有400万吨/年煤直接液化生产厂，反应温度470℃，反应压力70MPa；近年的发展主要是降低反应的苛刻度，将反应压力降至20-30MPa，已完成150-600t/d中间试验。由于世界石油价格较低，煤直接液化在经济上缺乏竞争能力，但美、德、日等发达国家一直把它作为战略储备项目，不断投入力量研究改进。[page]
我国从80年代初重新开展煤直接液化技术研究。煤炭科学研究总院通过科技攻关和国际合作已建成0.1t/d、0.12t/d煤炭液化装置三套；完成了中国煤液化特性评价和最佳工艺条件试验；在0.02t/d装置上，生产出了合格的汽、柴油和航空燃料产品；在催化剂的筛选和研制上也取得了很好的进展。
经过试验评价初步确定我国适于直接液化的煤炭资源十分丰富。估计在我国富煤贫油、煤价低、油价高的地区，建设示范性液化厂在经济上是可行的。
间接液化是煤先经过气化制成CO和H2，然后进一步合成得到烃类或含氧液化燃料。其特点是煤种适应性较广，可生产多种化工产品，但液化成本相对较高。
二战期间德国曾用此法生产液化燃料，二战后停产。南非由于其特殊国际环境，一直应用F-T法生产液化燃料，年产量达到500万吨。80年代初，中科院、化工部等开展了这方面的研究开发工作。中科院开发的MFT法主要产品集中在高附加值的硬蜡、高辛烷值汽油和部分甲烷化的洁净煤气，实现了产品优化。这一技术已在山西晋城完成了2000吨/年工业性试验。此外，化工部也在专用燃料添加剂方面做了不少有成效的工作。
煤油共炼和煤、油与废塑料等共炼技术是煤直接液化派生出来的新工艺。它是把石油渣油（及废塑料等有机废物）与煤一起加氢裂解，因煤与渣油的协同效应而使油收率显著提高。这项工艺还为处理城市的“白色污染”提供了可行的途径。
（三）污染排放控制和废弃物处理技术
1.烟气净化
燃煤锅炉排放的烟尘、二氧化硫、氮氧化物是空气污染的主要原因。我国是燃煤大国，发电用煤的平均含硫量为1.15％，由于排放标准要求低，加上治理资金缺乏，治理手段比较落后，致使燃煤引起的环境污染相当严重，与发达国家的差距较大。
粉尘：发达国家大型燃煤锅炉都配备高效电除尘器或多室的布袋除尘器，除尘效率高于99.9％，实际排放浓度都低于标准要求，一般为50mg/Nm3（N表示标准）。我国由于受资金不足的制约，加之国产除尘设备运行不稳定，控制性能差，实际排放浓度往往高于现有标准 400mg/Nm3。
二氧化硫：发达国家大型燃煤锅炉几乎都配备效率95％以上的湿法脱硫设备，中小锅炉也采取了经济可行的脱硫措施，包括炉内喷钙及增湿活化脱硫工艺。由于脱硫设备和运行费用昂贵，企业难以承受。因此燃煤锅炉的二氧化硫排放基本处于失控状态。
氮氧化物：发达国家目前主要采取在大型燃煤锅炉上安装低氮燃烧器，使氮氧化物排放降低40％左右。环保标准严格的日本和德国还要求装设烟气脱氮装置。
我国目前仅在新建300MW及以上锅炉装有低氮燃烧器，大量300MW以下锅炉氮氧化物无法控制。
2.废弃物处理
主要包括对煤炭开采和利用过程中所产生的矸石、煤层甲烷、煤泥、矿井水及燃煤电站所产生的粉煤灰等进行处理。这些污染物的大量排放既污染环境，又造成了资源的浪费。
国外对煤矸石的处理有比较健全的法规和管理办法，基本实现了无害化处理。主要用途是回填采空、作为建筑工程填料、筑路造地、回收有用成份及作燃料、建筑材料和改良土壤等用。我国矿区现已积存煤矸石约30亿吨，且每年新增的排放量还在1.5-2亿吨，主要利用途径是发电、生产水泥和烧砖，但利用总量较少。
煤层甲烷（又称煤层瓦斯或煤层气）与煤共生，开采煤炭时从煤体内溢出。它是一种优质能源，但同时又是煤炭开采的一种主要灾害，其大量排空对全球环境变化（温室效应）有较大影响。目前世界上主要产煤国对煤层甲烷的资源化开发利用程度较高，主要方法是地面钻井开采。美国1993煤层气的产气井有5000余口，产气量达到207亿立方米。我国煤层气的开发利用程度还很低，主要是采取井巷抽放，但气体利用价值低，地面开采尚处于探索研究阶段，正在开展示范工程并与国外进行合作勘探。
粉煤灰是燃煤电站排出的固体废弃物，欧美发达国家的大型电厂已将烟气净化、灰渣干排、干灰调湿等纳入电厂规划，达到既清洁发电又使粉煤灰资源化，粉煤灰被大量应用于筑路、生产水泥和优质混凝土、制砖及其它建材，并将粉煤灰大量用于建筑高速公路。
1992年我国的粉煤灰积存量已达近6亿吨，每年新增的排放量约1亿吨，只有少数电厂能做到灰渣排放与利用平衡。但近来由于大型电厂均采用电除尘设备，并在有条件的地方采用干出灰、灰渣分排、粗细分排、干灰调湿等设计方案，为粉煤灰的综合利用创造了条件。
3.矿井水净化技术
我国煤矿大量矿井水外排与矿区严重缺水局面并存，每年外排约2.2Gt，我国有约70％的矿区缺水甚至严重缺水，随着煤矿城市社会、经济的迅速发展，煤炭基地的战略西移，水资源的供需矛盾将日趋紧张。许多矿井水含有大量悬浮物及少量有害元素。因此，最大限度地处理和净化矿井水，使之资源化，对减少矿区环境污染、缓解干旱缺水地区用水紧张情况起到积极作用。
目前，主要的矿井水处理方法有混凝沉淀法、电渗析法、反渗透法和中和法。
混凝沉淀法主要用于处理含悬浮物矿井水；电渗析法和反渗透法用于处理高矿化度矿井水；中和法是处理酸性矿井水最常用的一种方法。
四、洁净煤技术的市场前景和环境效益
煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，占常规化石燃料储量90％以上。目前煤炭占世界一次能源消费近28％，煤电占世界总发电量44％；发展中国家一次能源消费目前占世界总消费的30％，在未来30年将显著增长。专家预测2010年石油、天然气的价格将是煤炭的8倍以上。安全、可靠、清洁、廉价的能源是世界经济发展的基础，洁净煤技术将起到重要作用。据美国预测，到2010年全世界洁净煤技术市场总值可能达到2700亿美元左右。面对巨大的全球市场，美国、日本、欧洲各国均已开始积极向第三世界国家推广洁净煤技术。
煤炭一向被称为“肮脏”能源，它是造成大气污染，酸雨，固、液态废弃物和影响全球气候变化的重要因素。发展洁净煤技术将使煤炭成为高效、洁净、安全、可靠的能源，从而使人们认识到煤炭不是未来不得已而使用的燃料，而是可以而且应该使用的燃料。[page]
评估洁净煤技术的环境与经济效益，一是从提高效率、减少污染（增效、减排）两方面进行估算；二是从资源充分利用、生产高附加值的深加工产品和带动相关产业发展的角度做进一步评估。以前面介绍的几项技术为例：
1.选煤
可除去60％的灰分和50％以上的黄铁矿硫。特别是采用了包括选硫在内的综合煤炭脱硫技术以后，黄铁矿硫脱除率可达80％以上。每入选100Mt含硫较高的原煤就可以减少SO2排放量2Mt左右。经验还说明，使用对口供应的粒级煤比使用原煤燃烧可减少烟尘40％以上。通过洗选加工增加块煤产率和产量对减少烟尘污染将是非常显著的。
2.型煤
型煤的经济环保效益也是十分明显的，实践证明，民用型煤与原煤散烧相比，CO排放量可减少70％以上，烟尘量可减少90％，添加固硫剂后，固硫率可达50％-60％，同时可节煤20％以上。工业锅炉、窑炉等用型煤代替散烧，一般可减少烟尘排放量约60％，节煤15％-27％，加固硫剂可达40％-60％。因此，发展民用和工业燃料型煤，具有明显的节能、环保效益。
3.水煤浆
我国石油资源有限，产量供不应求，为现有燃油电站锅炉、工业窑炉寻找理想的代油燃料是一个相当紧迫的问题。本世纪70年代，石油危机中开发出的高浓度水煤浆是一种液态燃料，具有可以泵送和喷燃等特点，是新型煤代油产品。使用1.8t-2.1t浆可替代1t重油。预测当燃料油与水煤浆的比价超过2.25时，水煤浆在经济上就有竞争力。使用代油水煤浆比燃烧原煤可提高燃烧效率5％-10％，节能20％。
4.煤炭气化
用煤气比燃煤方便、洁净、节约时间并减少劳动强度，能明显提高煤炭利用效率、节约能源，同时还可明显减少污染物的排放。
使用煤气作为工业燃料气，不仅可明显降低单位产品的煤耗，而且提高产品的质量和合格率，对企业有明显的经济效益。
5.煤炭液化
煤炭液化将煤转变为洁净的燃料油，同时将煤中硫加以回收，氮以NH3的形式作为副产品回收，生产废水经处理后达到工业用水标准，而实现废水的零排放，以年处理1.7Mt的褐煤直接液化厂为例，每年可回收硫10kt，氨30kt。年减少排放SO2为为20kt，N2为90kt。与直接燃烧相比每年可减少CO2排放量大约为3Mt。
6.煤层气
煤层气（瓦斯、煤层甲烷）为煤矿安全生产的最大隐患，开发煤层气不仅充分利用矿产资源、有利煤矿安全生产、减少矿井基建投资、降低煤炭生产成本，而且防止煤层气逸入大气，减缓地球的温室效应，具有全球环保意义；同时煤层甲烷作为一种洁净、高效能源，燃烧过程中不产生烟尘和SO2、所产生的CO2量为煤炭的1/2。
结束语
洁净煤技术是将煤炭转变为洁净、高效能源的技术。洁净煤技术的开发和应用将显著减少能源利用对环境的污染，提高能源利用效率，在一段时期内为社会提供经济可靠的能源，促使中国的能源既能满足当代人的需要，又不损害子孙后代满足自身需要的能力。洁净煤技术能使我国环境改观，奉献给我们一个优美整洁的生存环境。
洁净煤技术的发展需要政府加强领导、企业积极支持和社会及广大公众的积极参与；需要配套的环保法规和完善的管理与监督机制；需要制定切实可行的规划和多渠道筹措资金。