1.3　煤制氢国内外发展现状

1.3.1　国外煤制氢发展状况

煤制氢技术主要以煤气化制氢为主，此技术发展已经有200年历史。煤气化工艺大多为德国人所研发，德国于20世纪30年代至50年代初，完成了所谓的第一代气化工艺的研究与开发，有固定床的碎煤加压气化Lurgi炉、流化床的常压Winkler炉和气流床的常压K-T炉。这些炉型都以纯氧为气化剂，实行连续操作，大大提高了气化强度和冷煤气效率。德国、美国等国于70年代开始又研发了所谓的第二代炉型如BGL、HTW、Texaco、Shell、KRW等。第二代炉型的显著特点是加压操作。第三代仍处于实验室研究阶段，如煤的催化气化、煤的等离子体气化、煤的太阳能气化和煤的核能余热气化等。

目前，美国已启动“Vision21”计划，其基本思路是，燃料通过吹氧气化，然后变换，并分离出CO2和H2，以燃煤发电效率达到60%、天然气发电效率达75%、煤制氢效率达75%为目标。其中的重大关键技术包括适应各种燃料的新型气化技术，高效分离O2与N2、CO2与H2的膜技术等。在此计划中，提出了一些新的概念和技术，如Las Alalnos国家实验室的厌氧煤制氢概念、GE能源和环境研究公司提出的制备H2和纯CO2的灵活燃料气化-燃料技术等。

美国能源部参与了综合碳吸收和氢能的研究计划。该计划由政府和工业界共同投资10亿美元，用来设计、建设和运转一套几乎无污染物排放的燃煤电力和氢能工厂。这座275MW的示范工厂将采用煤气化技术，而不是传统的煤燃烧技术生产合成气，粗产品为H2和CO2，CO2可采用膜工艺分离出来，分离出的CO2将永久封存在地层中。碳吸收和膜分离是煤制氢的两项关键技术。

煤气化制氢过程中，也不可避免地会产生CO2，但这种高压、高纯度CO2（接近100%）完全区别于化石燃料普通燃烧过程产生的常压、低浓度CO2（含量仅为12%左右），可以更经济地实现CO2的“封存”。随着CO2“埋藏”技术的迅速发展，煤气化制氢系统完全可以实现零排放。

在日本新能源和工业技术发展组织（NEDO）支持下，日本川崎重工正着手利用澳大利亚褐煤制氢，然后就地将氢气液化，再用船运回日本作为燃气轮机发电厂的原料。该项目的目标是证明大规模运输液化氢的可行性。

1.3.2　国内煤制氢发展状况

中国的化石能资源主要是煤，天然气资源稀缺，因此，煤气化便成为中国的主要制氢形式。煤焦化所得的煤气，也是很好的氢源，目前大多作为城市煤气使用。煤气化技术在中国的应用已有100多年的历史，它是煤炭洁净转化的核心技术和关键技术。在中国，每年约5000万吨煤炭用于气化，使用了固定床、流化床和气流床气化技术，生产的煤气广泛用作工业燃料气、化工合成气和城市煤气等。煤气化制氢在我国主要作为生产原料气用于合成氨的生产。从最近国内煤化工发展趋势看，煤气化的原料气朝合成甲醇、二甲醚、醋酐和醋酸等方向发展。随着中国神华集团煤炭直接液化项目和其他集团的煤间接液化项目以及大规模煤气化多联产项目的陆续投产，煤炭气化制氢将会大发展。

近年，我国氢燃料电池技术逐步成熟，将逐渐商业化并推广使用，也将推动煤气化制氢的发展。作者相信，以大型清洁煤制氢为核心的多联产技术将成为煤炭清洁高效利用的重要发展方向，能为未来氢能大规模发展提供大量、稳定的清洁氢气。