美国人认为，煤炭成为21世纪的世界能源是 不可避免的。煤炭是丰富的，相对廉价的。 我们的任 务是保证无论何时使用煤炭都是洁净的和安全的。事实上，近30年来，美国都在进行对煤炭 的洁净利用研究。本文介绍相关情况。
1 洁净煤技术示范计划
美国洁净煤技术示范计划(Clean Coal Technology Demonstration Program， CCTDP)是由 美国能源部和有关企业界分摊费用的技术开发项目，主要是示范新一代先进用煤技术。CCTD P从1986年开始实施，先后经过5轮项目征询和优选，共有60个项目入选。到1997年，共有39 个示范项目得以实施，其中： 22项已完成运行，9项正在运行中，1项在建，6项处于设计阶 段。CCTDP投入的总费用超过 72亿美元，其中美国政府的投入占33％。在 投入的总费用中，约有74％是直接针对煤发电技术的。
2 洁净煤发电计划和蓝天计划
布什总统提出了洁净煤发电计划（（CCPI, Clean Coal Power Initiative），致力于 开发 、试验便于商业化的先进技术，洁净、可靠而经济地利用煤炭发电。项目实 施由政府、企业共同完成，企业投入不少于50%。目前，能源部进行了两轮 CCPI筛选。
蓝天计划(Clean Sky Initiative)的主要内容，是在2018年前将硫、氮、汞污染物的排放 减少70%。
2.1 洁净煤发电计划的第一阶段项目
2002年8月27日,能源部公布了第一轮36个建议项目。2003年1月15日,公议完成后，能源部选 定了8个项目作为第一阶段项目，能源部提供3.16亿美元，私营机构提供超过10亿美元。
3个项目用于蓝天计划。The City of Colorado Springs, CO 公司研制先进燃烧系统——循 环流化床锅炉，充分应用集成排放控制技术，预计硫排放减少98%，煤炭中的汞减少90%。位 于Colorado Springs 的150MW的Ray D. Nixon电厂，将成为世界上最洁净的电厂之一。 能源部为此将投入3000万美元，项目总投资3.01亿美元。LG&E能源公司计划在524MW的发 电机组上安装先进的空气污染控制系统——空运工艺（Airbone Process）。这一工艺能减 少9 9.5% 的SO2、90%的NOX、90%的汞排放，副产品用于制造优质化肥。项目总投资1.2亿 美元，能源部投入3100万美元。Wisconxin Electric 电厂将安装名为TOXECON的高科 技工艺，用于吸收汞和其他有毒气体。这一技术有望成为燃涌西部煤炭的电厂控制汞的最有 效方案。项目总投资2500万美元，能源部投入一半。
3个项目用于环境变化计划，以减少温室气体。借助提高利用效率的手段，两个减少电厂的CO2,另外的用于水泥厂CO2减排。Great River Energy 公司与电力研究所合作，在燃料 进入 锅炉之前，利用余热加热燃料中的水分，以提高发电效率。该公司Coal Creek Station 项目需要2200万美元, 能源部预计投入1100万美元。NeuCo 公司申请了系列复杂计算技术项目， 包括神经网络算法、高级算法和模糊逻辑算法。这些算法将用于一家电厂的锅炉，除烟系统 和排放控制系统，优化系统性能。模型已经集成到电算网络。项目需要1900万美元，能源部 预计投入800万美元。Kentuchy Reseach Foundation 大学联合LG&E能源公司，着手研究粉 煤灰中未燃碳的复用技术，同时使煤灰适于生产pozzolan水泥的高强替代物。用这种工艺生 产pozzolan水泥可以大大减少CO2排放。项目需要900万美元，能源部预计投入400万美元 。 另外2个项目用于减少煤矸石的空气污染。 Waste Management and Processors 公司将研 究煤矸石气化工艺，气体部分转化为柴油，其余燃烧发电、制汽。这是8个项目投入最大的 ，共需6.12亿美元，能源部预计投入1亿美元。
2.2 洁净煤发电计划的第二阶段项目接受公议
2003年11月 26日,洁净煤发电计划第二轮项目资助草案(DE-PS26-04NT42061)由能源部国家 能源技术实验室（NETL）起草完成并被公布，公议截止到2003年12月26日，2004年1月16 日前后，资助的最终结果揭晓。美国能源部预计投入3～4亿美元资助第二轮项目。
3 煤基零排放电-氢工厂(FutureGen)
由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元，设计、建造和运行一座煤基零排放电-氢工厂（coal-based, zero-emissions electricity and hydrogen power plant）是 由美国能源部长S·亚伯拉罕2003年 2月27 日对外宣布的。该厂被称作FutureGen(图1)。
图1 煤基零排放电-氢工厂(FutureGen)示意图（略）
预计，FutureGen将在5年内完成设计和建造，10年内开始运作。和传统的燃煤电 站不同，装机275MW的FutureGen将首先将煤变为富氢煤气而不是直接烧掉，其产品可以用于 清洁发电，或者供给炼油厂提升石油产品标号。采用的新技术几乎全部去除污染空气的混合 物——SOx、NOx和汞。碳捕获和存贮技术将用来把COx从其他气体中分离出来。至少能 够捕获90%的CO2。CO2一经捕获，即被注入并永久封存在很深的地下空间，例如废油井 、废气井、没有开采过的煤层和深盐井中。碳封存技术的发展对于世界上固定温室气体在 大气中浓度的努力是重要的。FutureGen是碳封存技术的先锋，是决定对于21世纪碳管理是 否可行的和用得起的技术标尺。
从设计和建造FutureGen中获得的知识和经验，将使煤炭从挑战环境（enviromen tally challenging）的能源变为有益环境（enviromentally benign）的能源。FutureGen 是美国朝着无污染能源迈出的最大胆的一步。实际上，这个工厂的每一方面都将基于尖端科 技。FutureGen将是一个生动的示范，一个世界性的模型——以试验和评价科学 家通过研发得到的这项新技术。
在FutureGen上实验的这项技术可以使得将未来的燃煤电站获得前所未有的高效率 ，将电站效率提高到60%或更高，几乎是目前传统燃煤电站效率的2倍。电站效率的提高意义 重大。如果将现有燃煤电站的效率增加7个百分点，即将电站效率提到33%，美国就将减 少约186座燃煤电站。
布什总统在国情咨文中宣布了一个背景计划，将美国未来的能源从依赖外国的石油变为 依靠国内的能源，利用宇宙间最丰富的元素——氢。目前氢燃料电池这项意义深远的发明， 已经驱动着汽车、家庭和企业的操作系统。布什总统提出，“由今天出生的婴儿驾驶第一部 氢动力和零污染汽车”。为了实现这个目标，必须首先找到性价比合适的制氢方法。现 在的制氢费用是常规能源的4倍。2010年的目标是将能量相当于每加仑汽油的 氢气降至1.5美元。美国大多数的氢气是从空气中获得的。但是氢气是煤炭气化过程中的副 产 品，FutureGen可以没有有害泄漏地从煤中生产氢气，从而在布什总统预言的“ 氢经济”中扮演重要角色，引导美国走向未来的氢时代。
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