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| 院士倪維斗：有時(shí)，技術(shù)的一小步更新就可推動(dòng)煤炭清潔高效利用 | |||
| 煤炭資訊網(wǎng) | 2018/2/3 10:31:15 頭條 | ||
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近年來(lái)，受能源轉(zhuǎn)型及環(huán)保壓力等諸多因素影響，“減煤”已成潮流，多地甚至出現(xiàn)了“一刀切”的“去煤運(yùn)動(dòng)”。 煤炭產(chǎn)業(yè)是否真的已完成使命成為“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”？清潔高效用煤能否真正實(shí)現(xiàn)？用好煤炭對(duì)我國(guó)能源革命意味著什么？ 帶著這些問(wèn)題，記者近日專(zhuān)訪了中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授倪維斗，他從能源戰(zhàn)略角度對(duì)煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的地位及利用方式進(jìn)行解讀。
當(dāng)前發(fā)展離不開(kāi)煤炭 中國(guó)能源報(bào)：煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中處于何種地位？ 倪維斗：從資源稟賦來(lái)看，我國(guó)“富煤貧油少氣”，以煤為主。30多年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展取得了巨大進(jìn)步，GDP位列世界第二。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背后，能源消費(fèi)總量也持續(xù)攀升，2016年達(dá)到了43.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，總量十分巨大。 在這一過(guò)程中，煤炭做出了極其重要的貢獻(xiàn)?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有煤炭作為主體能源的支持，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展就沒(méi)有如此大的動(dòng)力。煤炭是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的功臣?，F(xiàn)在，因?yàn)橐恍┍究梢越鉀Q的問(wèn)題而將煤炭“妖魔化”，如“過(guò)街老鼠”般“人人喊打”，是很不公平的。 中國(guó)能源報(bào)：其它能源能否替代煤炭？ 倪維斗：其它能源，尤其是可再生能源的發(fā)展是未來(lái)的大趨勢(shì)，但是現(xiàn)階段看來(lái)，它們尚不具備成為我國(guó)主體能源的實(shí)力。 以天然氣為例，國(guó)產(chǎn)天然氣加國(guó)外進(jìn)口天然氣，總量折合僅約7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。而且，目前天然氣對(duì)外依存度已經(jīng)很高，超過(guò)30%，關(guān)系我國(guó)能源安全。核能方面，首先是安全問(wèn)題不容忽視，尤其是內(nèi)陸地區(qū)的擴(kuò)張很不現(xiàn)實(shí)。同時(shí)核原料本身也需要進(jìn)口，且當(dāng)前進(jìn)口依存度已達(dá)90%以上。核能折合為約1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。此外，水電約相當(dāng)于3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 而風(fēng)電因其對(duì)生態(tài)如植被、動(dòng)物生存環(huán)境、氣流循環(huán)的影響尚未有深入研究，盲目無(wú)節(jié)制的發(fā)展是有問(wèn)題的。風(fēng)電和光伏發(fā)電無(wú)疑是要繼續(xù)發(fā)展，但要堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展。目前，新能源發(fā)電的價(jià)格較高，國(guó)家補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)沉重。這幾種新能源發(fā)電量只有幾億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的體量。 可以看出，上述幾種能源折算共計(jì)10幾億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。這與煤炭對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的貢獻(xiàn)相比，并不具備優(yōu)勢(shì)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)需要超過(guò)40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能耗，如果僅靠天然氣及新能源等，而不用好煤炭，顯然是不現(xiàn)實(shí)的。 中國(guó)能源報(bào)：您如何看待大規(guī)模“煤改氣”工作？ 倪維斗：近期比較流行“以氣代煤”，部分地區(qū)甚至提出“氣化”的雄心，比如河南就提出了“氣化河南”的口號(hào)。 減少能源使用帶來(lái)的污染是正確的，但從安全性、經(jīng)濟(jì)性及熱力學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，大規(guī)模的“煤改氣”非常浪費(fèi)。以熱力學(xué)角度為例，天然氣是一種高品質(zhì)能源，但“好鋼要用在刀刃上”。如果簡(jiǎn)單地采用“一刀切”式的、不加區(qū)別地用天然氣供熱，難免出現(xiàn)偏差。所以，究竟要如何使用天然氣，還需認(rèn)真研究，從長(zhǎng)計(jì)議。 中國(guó)能源報(bào)：把煤用好意味著什么？ 倪維斗：天然氣及新能源在一段時(shí)間內(nèi)不能擔(dān)當(dāng)主體能源的大任，意味著目前我國(guó)主力能源只能是煤炭，地位無(wú)可替代。同時(shí)，長(zhǎng)期以來(lái)，我們對(duì)煤炭的使用方式比較粗放，導(dǎo)致污染產(chǎn)生。但是如果因?yàn)槭褂梅绞讲划?dāng)，就將問(wèn)題推到煤炭身上，一味“去煤”，而去集中力量發(fā)展其它能源也不正確。 減煤是一個(gè)長(zhǎng)期趨勢(shì)，但要在當(dāng)前“革煤炭的命”不現(xiàn)實(shí)，這是由我國(guó)能源稟賦決定。從能源戰(zhàn)略角度來(lái)說(shuō)，把資源豐富的煤炭利用好，才是解決我國(guó)當(dāng)前能源問(wèn)題的核心。如果能把煤用好，就在很大程度上解決了我國(guó)能源的問(wèn)題。 技術(shù)已可行，政策需加碼 中國(guó)能源報(bào)：燃煤電廠清潔用煤目前技術(shù)怎樣？ 倪維斗：從國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展水平以及國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，利用好煤炭是完全可以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，這也需要努力去做。 我國(guó)燃煤發(fā)電總體水平已處于世界先進(jìn)行列，平均煤耗基本達(dá)到318克/千瓦時(shí)，上海外高橋第三發(fā)電有限公司已經(jīng)可以達(dá)到277克/千瓦時(shí)，同時(shí)，還可以將煤耗再進(jìn)一步降低，如他們目前正推動(dòng)的“251工程”（設(shè)計(jì)供電煤耗251克/千瓦時(shí)）。在排放方面，如果不考慮二氧化碳，燃煤電廠其他污染物的排放基本可以達(dá)到與天然氣發(fā)電相當(dāng)?shù)乃?/strong>。 中國(guó)能源報(bào)：您如何看待煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳問(wèn)題？ 倪維斗：二氧化碳是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，煤炭中的含量大于石油，石油中的含量又大于天然氣，這是由它們自身的構(gòu)成成分決定的。因?yàn)槊禾康闹饕獦?gòu)成成分是碳，石油主要是碳和氫，天然氣主要是氫。要解決煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳問(wèn)題，是一個(gè)系統(tǒng)工程，不是短期內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的。 目前已有一些碳捕捉技術(shù)，但這些技術(shù)本身耗能太大。如燃煤電廠現(xiàn)在的轉(zhuǎn)化效率超過(guò)40%，但若要同時(shí)去除二氧化碳，效率就會(huì)降低11個(gè)百分點(diǎn)。這就意味著，發(fā)同樣多的電要用更多的煤，這一成本的增加，目前我們還承擔(dān)不起。 如何處理分離捕捉后的二氧化碳，當(dāng)前也是一個(gè)難題。將其埋存到地下并不是很好的辦法。一是目前我們尚沒(méi)有充分研究清楚究竟會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生怎樣的影響，二是如果遇到地殼變動(dòng)，被高壓埋藏的二氧化碳釋放出來(lái)后，就會(huì)像鍋蓋一樣罩在城市上方，帶來(lái)災(zāi)難。 所以，目前二氧化碳的處理在全世界范圍內(nèi)都是難題。但從煤的角度來(lái)說(shuō)，利用新技術(shù)仍可大幅減少二氧化碳排放。 中國(guó)能源報(bào)：除燃煤發(fā)電，還有哪些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用？ 倪維斗：我認(rèn)為前景可期的還有電化共軌多聯(lián)產(chǎn)。這種技術(shù)不僅可以把煤作為一種能量，也能將其作為一種物質(zhì)充分利用起來(lái)。其原理是先將煤氣化，變成一氧化碳和氫氣，然后做成化工產(chǎn)品或用于發(fā)電。將這些過(guò)程耦合起來(lái)，可以最大程度地利用煤炭中的能量和物質(zhì)。 經(jīng)過(guò)多年努力，目前這種技術(shù)已開(kāi)始試點(diǎn)。這種技術(shù)可降低每度電產(chǎn)生的二氧化碳。一部分二氧化碳會(huì)進(jìn)入化工產(chǎn)品甲醇中，甲醇可用作汽車(chē)燃料，與目前汽車(chē)以油為燃料產(chǎn)生的二氧化碳排放差不多。這一技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了綜合考慮、循環(huán)利用。 值得一提的是甲醇的應(yīng)用。2017年，我國(guó)原油進(jìn)口已達(dá)4.2億噸，大規(guī)模的原油進(jìn)口威脅我國(guó)能源安全。推廣甲醇替代石油是一條重要思路。因?yàn)樯a(chǎn)甲醇的原料就是煤炭，而我國(guó)煤炭資源豐富，而且目前技術(shù)完全成熟，電化共軌多聯(lián)產(chǎn)的一個(gè)重要產(chǎn)出就是甲醇。甲醇可用于汽車(chē)、船舶、工程機(jī)械，也可用于供暖。 所以，從戰(zhàn)略高度來(lái)說(shuō)，以豐富的煤炭資源，通過(guò)電化共軌多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)甲醇替代石油，對(duì)我國(guó)能源安全、能源儲(chǔ)備、煤炭資源利用、空氣質(zhì)量改善等都意義重大。 但是，因?yàn)楦鞣N利益交織，關(guān)于電化共軌多聯(lián)產(chǎn)和大規(guī)模甲醇替代的相關(guān)政策推動(dòng)十分困難。 煤不僅是能源，也是一種材料 中國(guó)能源報(bào)：實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用是否就意味著復(fù)雜的技術(shù)更新？ 倪維斗：除燃煤發(fā)電和電化共軌多聯(lián)產(chǎn)，有時(shí)，技術(shù)的一小步更新就可以推動(dòng)煤炭的清潔高效利用。 如循環(huán)流化床、鍋爐的技術(shù)進(jìn)步對(duì)硫化物減排的貢獻(xiàn)，目前已實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫、脫硝；煤的氣化也已研發(fā)出多種技術(shù)，其中華東理工大學(xué)研發(fā)的多噴嘴氣化爐處于世界先進(jìn)水平，出口很多國(guó)家，現(xiàn)在已經(jīng)可以做到每臺(tái)氣化爐每天氣化煤3000—4000噸； 又如，將煤進(jìn)行小的改造，加一點(diǎn)添加劑做成水煤漿，就可降低污染物排放，更加方便的用罐車(chē)而非卡車(chē)配煤，同時(shí)水煤漿在循環(huán)流化床中燃燒使用時(shí)，可有效控制可揮發(fā)性有機(jī)物的排放。這些并不復(fù)雜的技術(shù)改進(jìn)就可以給煤炭的使用方式帶來(lái)很大改進(jìn)。 中國(guó)能源報(bào)：除了作為能源，煤炭還可以怎樣發(fā)揮價(jià)值？ 倪維斗：在煤的利用方面，目前還有新發(fā)展。因?yàn)槊翰粌H是能源，也是一種材料。煤的同位素如碳60、石墨烯等都是很好的材料?，F(xiàn)在用煤做成的泡沫碳是非常好的保溫材料，不僅可以用于建筑保溫，也可在衛(wèi)星回收時(shí)防止燒蝕。 而石墨烯是重要的隱形材料，將會(huì)在軍事上發(fā)揮重大作用。同時(shí)，石墨烯也是一種很好的電磁材料，充放電較快，對(duì)于儲(chǔ)能意義重大。此外，還有碳纖維，對(duì)結(jié)構(gòu)輕量化，如新型汽車(chē)外殼研發(fā)等都有重要意義。 中國(guó)能源報(bào)：如何有效推動(dòng)煤炭清潔高效利用？ 倪維斗：我認(rèn)為，從技術(shù)上說(shuō)，利用好煤炭是完全可以實(shí)現(xiàn)的，雖然現(xiàn)在還不能徹底解決二氧化碳的問(wèn)題，但可以部分解決，而且隨著技術(shù)進(jìn)步，終會(huì)徹底解決。我們要鼓勵(lì)技術(shù)進(jìn)步。 同時(shí)，對(duì)于煤炭的綜合利用、清潔高效利用，還需要政策制定者從戰(zhàn)略高度統(tǒng)籌我國(guó)的能源開(kāi)發(fā)利用，在充分認(rèn)識(shí)煤炭對(duì)于國(guó)家發(fā)展的重要意義的前提下，充分評(píng)估各種能源的發(fā)展前景，做好統(tǒng)籌部署。
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