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綠煤誘惑

2012-02-08 09:06:15 國家財經周刊   作者: 劉麗麗  

“煤炭是最便宜和最安全的發電方法,坦率地說,如果我們說自己不愿意接觸煤,這就是不道德”,世界銀行世界發展報告2010氣候變化主管Marianne Fay如是說。

長期以來,潔凈、綠色和煤炭,似乎從不搭界。

沿用已久的粗放采掘和燃燒模式,使世人產生一個誤區,認為挖煤燃煤造成的環境難題根本無解;人類要拯救環境,必須在未來徹底放棄煤炭經濟。事實上,煤炭的采掘、選洗、運輸、轉化和利用,每一環節,都孕育著巨大的綠色商機。

早在1985年,美國和加拿大為了解決兩國跨境酸雨問題,率先提出了“潔凈煤”概念。此后,人們將旨在減少污染、提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術,統稱為潔凈煤技術(Clean Coal Technology,簡稱CCT)。

按照中國工程院院士、能源專家倪維斗的說法,“社會節能、總量控制、發展可再生能源都是實現低碳經濟的道路,但最后必須要落實到煤的清潔利用上”,倪維斗院士認為,“煤的清潔利用也屬于新能源”。

資料顯示,CCT主要涉及4個領域,即煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭轉化、污染排放控制與廢棄物處理,其中包含水煤漿技術、煤炭氣化技術、脫硫技術等14項專業技術。

中國的CCT研究,起步得并不晚。

早在1995年8月,中國就成立了以國家計委為組長單位,國家科委、國家經貿委為副組長單位,煤炭部、電力部、內貿部、機械部、化工部、建設部、冶金部、中科院、國家教委和國家環保局等為成員單位的“國家潔凈煤技術推廣規劃領導小組”;

1997年,國務院還批準了《中國潔凈煤技術九五計劃和2010年發展綱要》(以下簡稱《綱要》),成為中國發展潔凈煤產業的綱領性文件;

2006年,煤的高效潔凈利用技術作為先進能源技術,進入了《我國應掌握自主知識產權的關鍵技術和產品目錄》;

2009年3月,推進潔凈煤技術產業化和核電、風電、光伏等清潔能源一道,被列為多個部委負責落實《政府工作報告》的重點工作……

但是,業內人士指出,國家煤炭工業部1998年被撤銷之后,諸多相關職能被分解到多個部門,這造成CCT推廣應用沒有一個統一的領導機構,致使《綱要》等多年被懸空;而且,這些政策表述都過于粗泛,缺乏細則配套。

于是,《綱要》發布了15年,中國煤炭消耗從每年10億噸狂增至34億噸,而煤炭產業的諸多環節卻依然令人難堪:

經過多輪關停和資源整合,采掘落后的房柱式采煤依然和技術先進的綜采并存,導致煤炭整體回采率在30%~40%間,大大低于國家規定的75%,六七成的寶貴資源被廢棄在地下;發達國家原煤洗選率100%,中國則一直不足一半,中國鐵路每天用寶貴的運力,拉著大量矸石和中煤奔跑……

直至2009年年底,潔凈煤的概念,卻突然在中國開始炙手可熱。彼時,密集出臺的產業振興規劃,才開始涉及該領域。

目前,CCT已成為世界各國解決未來環境問題的主導技術之一,技術制高點爭奪十分激烈,業界大佬GE、殼牌、西門子、三菱等全球巨頭,在煤化工和清潔煤發電領域,占盡風騷。

榜樣的孤獨

在中國屈指可數的CCT成績單上,位于天津濱海新區的華能綠色煤電示范電站工程,算是不多的亮點之一。

全世界生產的煤炭,多數用來發電,中國發電用煤亦占煤炭總產量的53%。在全球應對氣候變化、大力推行節能減排的背景下,發電行業均在探索綠色煤電之路。

最近幾年,我國在火電行業實行“上大壓小”,2011年全國平均煤耗降低為330克標準煤/度,已低于美國350克/度電的標準;但依然高于日德。

華能集團提供的資料稱,天津綠色煤電示范電站建成后,發電煤耗僅為255.19克/度;全廠熱效率為48%,供電效率為41%,排放接近天然氣電站水平,將成為“國內最環保的煤基電站”。

發電行業有句行話,叫“10克煤耗,一代技術”,即度電每降10克煤耗,簡直堪比登天。根據規劃,我國準備在2020年將平均煤耗降低至320克/度。該項目采取的CCT是“整體煤氣化聯合循環”(Integrated Gasif ication Combined Cycle,簡稱IGCC),其在1997年的《綱要》中早有表述。

所謂IGCC,就是先將煤炭氣化后燃燒,驅動燃氣輪機發電,其尾氣通過余熱鍋爐生產蒸汽驅動汽輪機發電,使燃氣發電與蒸汽發電聯合起來,其發電效率可達到45%以上;配套相關設備后,IGCC除可更有效脫硫和脫氮外,還可高效捕捉二氧化碳(即CCS)。

華能的天津IGCC,是國家“十一五”863計劃重大項目,于2009年5月通過核準,同年7月開工建設,是國內首臺25萬千瓦級的IGCC機組,采用了華能自主研發的2000噸/天級兩段式干煤粉氣化爐。

好事多磨,該電站的首臺機組原計劃2011年內建成;但據知情人士透露,該示范項目2011年12月調試期間發生不明爆炸,未有人員傷亡。

記者從其它渠道獲悉,該事故是由空分裝置壓縮機質量問題所引發,并非電廠核心設備氣化爐的故障。“還在調試,估計今年三、四月份可能會試運行”,華能集團一高管向《財經國家周刊》記者透露。

“任何化工廠都會經過一段時間的調試,調試過程會發現并處理遇到的一些問題”,煤科總院煤化工分院潔凈煤技術研究所所長吳立新認為,“一些波折都是正常的”。

然而,IGCC技術的成熟度,并非受到質疑最多的地方。資料顯示,IGCC電廠的造價高達16000元/kw,約為普通燃煤電廠的4倍。

“投資大,經濟性較差”,中電聯一位專家人士告訴《財經國家周刊》記者,IGCC雖然具有較高效率和環境友好的優點,但“在運營、維護經濟性及可靠性等方面還具有許多不確定性”,“沒有國家支持和電價政策傾斜,注定是賠錢買賣”。

2007年時,全世界曾規劃建設2500萬千瓦的IGCC電廠,但后來大多偃旗息鼓;目前,全世界以煤為原料的IGCC電廠只有6座。 “具體還要看技術發展情況,現在只有這一個項目”,華能天津項目一負責人稱,“IGCC的成本,現在還不好說,未來難以預期;目前只有一邊摸索一邊解決問題”。

吳立新認為,隨著全球氣候變化壓力及技術進步,IGCC和常規粉煤電站的競爭力會逐漸顯現,“如果把碳排放政策考慮進去的話,普遍認為IGCC還是很有前途”。

業界認為,“IGCC+CCS”組合的綜合效率、經濟性、環境排放都要優于“粉煤電站+CCS”。吳立新稱,各國也都在做這方面的規劃和研究。IGCC要想在經濟上有競爭力,需要進一步優化技術、嚴格排放法規和出臺激勵政策。

“IGCC電站應該是作為技術儲備來發展的”,華能一內部人士告訴《財經國家周刊》記者,這是“基于對未來中國發電技術的整體展望”。

吳立新等人認為,目前正在推廣的“超超臨界”等先進火電技術,才是代表著中國火電的主流發展方向,“不管是溫室氣體還是常規的污染物,提高了效率,用的煤少了,自然就減排了”。

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煤化工熱潮

盡管中國在CCT高端研發上建樹不多,但相關的一種項目卻是鱗次櫛比,這就是著名的煤化工產業——潔凈煤技術的第三部分“轉化”,近幾年因一哄而上,導致國家發改委不得不數次對其緊急叫停。

早在2006年,《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006~2020年)》發布,把煤的液化及多聯產技術列入“能源領域需要優先發展的技術主題”。此后,諸多煤炭資源省份以此為名,紛紛把煤化工作為煤炭深加工、實現高附加值的手段;有的地方政府甚至明確要求,原煤必須在省內進行“轉化”。

吳立新告訴記者,一方面前幾年諸多煤炭企業積累了一些資金,但投資渠道缺乏,進入發電領域審批嚴格,“煤化工有一個口子,大家都想把錢往里面砸”。

縱覽中國的煤化工項目,無非仍是液化和氣化兩種路徑,依然是1997年《綱要》的內容。

其中的煤炭液化,即所謂的煤制油,又分直接液化和間接液化兩種。直接液化好理解,其以神華集團在鄂爾多斯的煤直接液化項目為代表,其技術擁有完全自主知識產權;

間接液化即先將煤炭氣化、后再液化。中科院山西煤化所開發了具有自主產權的間接液化(煤基合成油)成套技術,并與內蒙古伊泰集團、神華集團、山西潞安、徐礦集團和連順能源等共同投資組成了“中科合成油技術有限公司”。

在鄂爾多斯市準格爾旗大路煤化工基地,中科院山西煤化所和伊泰集團合作建設了16~18萬噸/年的煤間接液化工業示范項目,主要產品為柴油、石腦油、LPG及少量硫磺。據稱,其所產油品既可直接加入柴油車油箱中,也可作為調和油,使普通柴油變為優質柴油。

“煤相當于粗糧,油相當于精加工的細糧。社會進步了,不能只吃粗糧了,要吃細糧,所以就把煤變成油和氣”,煤科總院煤化工分院副院長陳亞飛說,“現在電廠燒煤,是因為缺少油和氣”。

有媒體稱,“十二五”期間,神華集團在清潔煤技術開發和產業化方面的總投資,將會超過2000億元。

但是,2008年國家發改委一紙命令,除神華直接液化項目以及神華與南非沙索合作的寧東煤炭間接液化項目外,其余的所有煤制油項目均被叫停,煤制油自此處于一種被壓制狀態。

事實上,對于煤制油,反對聲一直不斷。諸多專家認為,其不過是“更多的能源換取更少的能源”。

煤制油的單耗,為3-5噸煤出1噸油,采用直接法工藝,煤的熱能利用率為47.6%,而間接法的熱能利用率僅為28.6%,已經大大低于普通火電能量利用率,即有 70%以上的熱能在煤變油過程中白白消耗掉,這還不含煤在開采、運輸以及煤制油過程的各種成本消耗。

“煤制油經不經濟,和國際油價密切相關”,一名能源分析師告訴《財經國家周刊》記者,“假設5噸煤出1噸油,500元一噸煤,煤才2500元;而1噸油價值六七千元”,“據說神華的直接液化項目,是3噸多煤出1噸油”。

“現在煤制油的主要目標,還是做石油的替代”,能源界有關人士對《財經國家周刊》記者表示,煤制油主要是做技術儲備,中國少油富煤,石油對外依賴度高達近六成,如果波斯灣形勢有變,能源保障就成問題,“成本不是第一考慮因素,更多的是戰略考慮”。

相對于煤制油的高損耗,業界人士更加看好煤制氣。業界公認,其技術上沒有任何障礙,比煤制油成熟,是煤炭利用中能效利用率較高的方式之一,可達60%左右。

相較對煤制油的謹慎,國家對煤制氣的態度則是“優先發展”。

然而在2010年,國家發改委也收緊了煤制氣項目的審批權,要求各級地方政府在國家出臺明確的產業政策前,“不得擅自核準或備案煤制氣及配套項目”。

記者了解到,高層收緊煤制氣的原因,是某些煤炭資源地區在上馬項目時,技術路線參差不齊,普遍忽視水資源配套和相關管線建設,副產品二氧化碳、硫化物和含酚廢水處理措施缺乏。

2011年4月12日,國家發改委又發布《關于規范煤化工產業有序發展的通知》,對煤化工領域各細分行業做出嚴格限制,表明項目審批將更加收緊。

道道緊箍咒,卻未讓有關企業和地方政府的煤化工熱情消退,特別是在天然氣價改的漲價利好刺激下。

據不完全統計,截至2010年12月,共有近30個煤制天然氣項目處于計劃、前期工作或建設階段,這些項目若全部建成,到2015年和2020年,將先后實現每年440.5億和1268億立方米的產能。須知,我國2011年天然氣表觀消費量僅為1300億立方米.

在2012年1月11日召開的山西省十一屆人代會六次會議上,山西省省長王君在《政府工作報告》中稱,山西將大力發展煤基多聯產、煤制烯烴、煤制天然氣等現代煤化工項目,潞安集團180萬噸煤基多聯產、同煤集團40億立方米煤制天然氣、山西焦煤集團60萬噸烯烴等是山西新興產業的代表。

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當概念照進現實

“國外不景氣、國內過熱;國外小試、中試,國內引進、放大;國內外基本都是項目規劃多、落實少,產能大、產量小;國內現階段以技術儲備為重,工業示范為主”,針對國內外煤化工現狀,中國工程院副院長、煤化學工程專家謝克昌撰文稱。

潔凈煤概念,看起來很美;但現實卻遠比想象更復雜和殘酷。

“一名推銷員笑容滿面地向觀眾推薦一款標有‘清潔煤炭’字樣的‘空氣清新劑’,隨后畫面一轉,當位于郊區的一戶人家使用這款清新劑時,瓶子里噴出的全是黑煙,熏得全家人不停地咳嗽”。

這是以黑色幽默著稱的奧斯卡獲獎導演喬爾?科恩(Joel Coen)和伊桑?科恩(Ethan Coen)兄弟執導的一個電視廣告片,在這輯廣告的結尾出現了一行字:“現實生活中,根本就沒什么清潔煤”。

有人認為,這則廣告,可以看做是煤炭行業與環保主義者就化石燃料在能源未來中的角色問題的爭辯。

“現在主要是為了上項目,沒有新意的話很難批,而不是真正從經濟和技術上考慮”。一位煤炭業內人士指出,現在的清潔煤項目多是打著“循環經濟”、“多聯產”、“節能減排”之類的噱頭,“99%都是包裝出來的,沒有幾個能真正做到”。

比如目前“紅得發紫”的CCS,“為了埋二氧化碳,又產生了很多二氧化碳”,陳亞飛這樣評價。

“做這項工程,先需要把二氧化碳提純到96%~99%,提純成本巨大;埋入地下前,要打鉆孔,還要遠程輸送……”陳亞飛反問,“你算一算,把二氧化碳埋下去,要消耗多少能源?這些耗能也要產生二氧化碳的”,“搞來搞去,在經濟的角度來講,就只是增加了一些投資”。

“潔凈煤肯定是發展方向。這個是毫無疑問的。政府倡導是對的,但是不要強行倡導,反而會出問題”。

全球某環保NGO的氣候與能源項目主任孫慶偉告訴《財經國家周刊》記者:“現有技術條件下,CCS會帶來30%左右的額外能量消耗,相應地增加了煤炭消耗,使得單位能耗提高,煤的開采和運輸上也增加了排放”。因此,孫慶偉認為,建立在高能耗和高成本基礎上的CCS技術,在

中國大范圍推廣與應用是不可取的,“二氧化碳封存的安全性還沒有解決,我國尚無法律法規規范碳封存的實施以及進行安全性監測”。

其它的清潔煤技術,也多多少少存在著“曲高和寡”的尷尬。

2002年,美國政府建立了“清潔煤能源計劃”,大力推進清潔煤技術。但迄今為止,這一總共18個項目的計劃,僅完成了3個,另有7個已經中止。

“給相關技術冠以一個綠色的名字,并不一定會減少環境問題”,孫慶偉認為,只要用煤,相關污染和二氧化碳排放等環境問題就無法解決,“規模越大,污染就越大”。只有減少對煤炭的依賴,才是解決問題的根本出路。

一些業內人士也認為,目前可再生能源技術,如風能和光伏已經成熟,應用可再生能源大規模替代化石能源;亦有專家認為,只有核能和水電,才是中國可以依賴的發電主力。

尤其是,目前中國已經成為世界上最大的二氧化碳排放國,在國際氣候談判中面臨著巨大壓力。

“未來是減少對煤炭依賴更有實際意義?還是維持現狀,繼續走潔凈煤技術路線?抑或雙管齊下?”中國電監會一官員稱,“這確實是個大問題”。




責任編輯: 張磊

標簽:潔凈煤 IGCC CCS