1.3　煤制氫國內外發展現狀

1.3.1　國外煤制氫發展狀況

煤制氫技術主要以煤氣化制氫為主，此技術發展已經有200年歷史。煤氣化工藝大多為德國人所研發，德國于20世紀30年代至50年代初，完成了所謂的第一代氣化工藝的研究與開發，有固定床的碎煤加壓氣化Lurgi爐、流化床的常壓Winkler爐和氣流床的常壓K-T爐。這些爐型都以純氧為氣化劑，實行連續操作，大大提高了氣化強度和冷煤氣效率。德國、美國等國于70年代開始又研發了所謂的第二代爐型如BGL、HTW、Texaco、Shell、KRW等。第二代爐型的顯著特點是加壓操作。第三代仍處于實驗室研究階段，如煤的催化氣化、煤的等離子體氣化、煤的太陽能氣化和煤的核能余熱氣化等。

目前，美國已啟動“Vision21”計劃，其基本思路是，燃料通過吹氧氣化，然后變換，并分離出CO2和H2，以燃煤發電效率達到60%、天然氣發電效率達75%、煤制氫效率達75%為目標。其中的重大關鍵技術包括適應各種燃料的新型氣化技術，高效分離O2與N2、CO2與H2的膜技術等。在此計劃中，提出了一些新的概念和技術，如Las Alalnos國家實驗室的厭氧煤制氫概念、GE能源和環境研究公司提出的制備H2和純CO2的靈活燃料氣化-燃料技術等。

美國能源部參與了綜合碳吸收和氫能的研究計劃。該計劃由政府和工業界共同投資10億美元，用來設計、建設和運轉一套幾乎無污染物排放的燃煤電力和氫能工廠。這座275MW的示范工廠將采用煤氣化技術，而不是傳統的煤燃燒技術生產合成氣，粗產品為H2和CO2，CO2可采用膜工藝分離出來，分離出的CO2將永久封存在地層中。碳吸收和膜分離是煤制氫的兩項關鍵技術。

煤氣化制氫過程中，也不可避免地會產生CO2，但這種高壓、高純度CO2（接近100%）完全區別于化石燃料普通燃燒過程產生的常壓、低濃度CO2（含量僅為12%左右），可以更經濟地實現CO2的“封存”。隨著CO2“埋藏”技術的迅速發展，煤氣化制氫系統完全可以實現零排放。

在日本新能源和工業技術發展組織（NEDO）支持下，日本川崎重工正著手利用澳大利亞褐煤制氫，然后就地將氫氣液化，再用船運回日本作為燃氣輪機發電廠的原料。該項目的目標是證明大規模運輸液化氫的可行性。

1.3.2　國內煤制氫發展狀況

中國的化石能資源主要是煤，天然氣資源稀缺，因此，煤氣化便成為中國的主要制氫形式。煤焦化所得的煤氣，也是很好的氫源，目前大多作為城市煤氣使用。煤氣化技術在中國的應用已有100多年的歷史，它是煤炭潔凈轉化的核心技術和關鍵技術。在中國，每年約5000萬噸煤炭用于氣化，使用了固定床、流化床和氣流床氣化技術，生產的煤氣廣泛用作工業燃料氣、化工合成氣和城市煤氣等。煤氣化制氫在我國主要作為生產原料氣用于合成氨的生產。從最近國內煤化工發展趨勢看，煤氣化的原料氣朝合成甲醇、二甲醚、醋酐和醋酸等方向發展。隨著中國神華集團煤炭直接液化項目和其他集團的煤間接液化項目以及大規模煤氣化多聯產項目的陸續投產，煤炭氣化制氫將會大發展。

近年，我國氫燃料電池技術逐步成熟，將逐漸商業化并推廣使用，也將推動煤氣化制氫的發展。作者相信，以大型清潔煤制氫為核心的多聯產技術將成為煤炭清潔高效利用的重要發展方向，能為未來氫能大規模發展提供大量、穩定的清潔氫氣。