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中国工程院院士倪维斗:有时,技术的一小步更新就可推动煤炭清洁高效利用

发布时间:2019-4-3 8:53:54

近年来,受能源转?#22270;?#29615;保压力等诸多因素影响,“减煤”已成潮流,多地甚至出现了“一刀?#23567;?#30340;“去煤运动”。
煤炭产业是否真的已完成使命成为“夕阳产业?#20445;?#28165;洁高效用煤能否真正实现??#29028;?#29028;炭对我国能源革命意味着什么?
带着这些问题,记者近日专访了中国工程院院士、清华大学教授倪维斗,他从能源战略角度对煤炭在我国能源结构中的地位及利用方式进行解读。
当前发展离不开煤炭
中国能源报:煤炭在我国能源结构中处于何种地位?
倪维斗:从资源禀赋来看,我国“富煤贫油少气?#20445;?#20197;煤为主。30多年来,我国经济发展取得?#21496;?#22823;进步,GDP位列世界第二。经济发展的背后,能源消费总量也?#20013;?#25856;升,2016年达到了43.6亿吨标准煤,总量十分巨大。
在这一过程中,煤炭做出了极其重要的贡献。可以说,没有煤炭作为主体能源的支持,我国的经济发展就没有如此大的动力。煤炭是我国国民经济发展的功臣。现在,因为一些本可以解决的问题而将煤炭“妖魔化?#20445;?#22914;“过街老鼠”般“人人喊打?#20445;?#26159;很不公平的。
中国能源报:其它能源能否替代煤炭?
倪维斗:其它能源,尤其是可再生能源的发展是未来的大趋势,但是现阶段看来,它们尚不具备成为我国主体能源的实力。
以天然气为例,国产天然气加国外进口天然气,总量折合仅约7亿吨标准煤。而且,目前天然气对外?#26469;?#24230;已经很高,超过30%,关系我国能源安全。核能方面,首先是安全问题不容忽视,尤其是内陆地区的扩张很不?#36136;怠?#21516;时核原料本身也需要进口,?#19994;?#21069;进口?#26469;?#24230;已达90%以上。核能折合为约1亿吨标准煤。此外,水电约相当于3亿吨标准煤。
而风电因其对生态如植被、动物生存环境、气流循环的影响尚未有深入研究,盲目无节制的发展是有问题的。风电和光伏发电无疑是要继续发展,但要坚持科学发展。目前,新能源发电的价格较高,国?#20063;?#36148;负担沉重。这几?#20013;?#33021;源发电量只有几亿吨标准煤的体量。
可以看出,上述几种能源折算?#24067;?0几亿吨标准煤。这与煤炭对经济发展的贡献相比,并不具备优势。经济发展已经需要超过40亿吨标准煤的能耗,如果仅靠天然气及新能源等,而不?#29028;?#29028;炭,显然是不?#36136;?#30340;。
中国能源报:您如何看待大规模“煤改气”工作?
倪维斗:近期比较流?#23567;?#20197;气代煤?#20445;?#37096;分地区甚至提出“气化”的雄心,比如河南就提出了“气化河南”的口号。
减少能源使用带来的污染是正确的,但?#24433;?#20840;性、经济性及热力学的角度来说,大规模的“煤改气”非常浪费。以热力学角度为例,天然气是一种高品质能源,但“好钢要用在刀刃上”。如果简单地采用“一刀?#23567;?#24335;的、不加区别地用天然气供热,难免出现偏差。所以,究竟要如何使用天然气,还需认真研究,从长计议。
中国能源报?#21898;?#29028;?#29028;?#24847;味着什么?
倪维斗:天然气及新能源在一段时间内不能担当主体能源的大任,意味着目前我国主力能源只能是煤炭,地位无可替代。同时,长期以来,我们对煤炭的使用方式比较粗放,导致污染产生。但是如果因为使用方式不?#20445;?#23601;将问题推到煤?#21487;?#19978;,一味“去煤?#20445;?#32780;去集中力量发展其它能源也不正确。
减煤是一个长期趋势,但要在当前“革煤炭的命”不?#36136;担?#36825;是由我国能源禀赋决定。从能源战略角度来说,把资源丰富的煤炭利?#29028;茫?#25165;是解决我国当前能源问题的核心。如果能把煤?#29028;茫?#23601;在很大程度上解决了我国能源的问题。
技术已可行,政策需加码
中国能源报:燃煤电厂清洁用煤目前技术怎样?
倪维斗:从国内技术发展水平以及国际发展趋势来看,利?#29028;?#29028;炭是完全可以实现的。当然,这也需要努力去做。
我国燃煤发电总体水平已处于世界先进行列,平均煤耗基本达到318克/千瓦时,上海外高桥第三发电有限公司已经可?#28304;?#21040;277克/千瓦时,同时,还可以将煤耗再进一步降低,如他们目前正推动的“251工程?#20445;?#35774;计供电煤耗251克/千瓦时)。在排放方面,如果不考虑二氧化碳,燃煤电厂其他污染物的排放基本可?#28304;锏接?#22825;然气发电相当的水平。
中国能源报:您如何看待煤炭燃烧产生的二氧化碳问题?
倪维斗:二氧化碳是一个比?#32454;?#26434;的问题,煤炭中的含量大于石油,石油中的含量又大于天然气,这是由它们自身的构成成分决定的。因为煤炭的主要构成成分是碳,石油主要是碳和氢,天然气主要是氢。要解决煤炭燃烧产生的二氧化碳问题,是一个系统工程,不是短期内能实现的。
目前已有一些碳捕捉技术,但这些技术本身耗能太大。如燃煤电厂现在的转化效率超过40%,但若要同时去除二氧化碳,效率就会降低11个百分点。这就意味着,发同样多的电要用更多的煤,这一成本的增加,目前我们还承担不起。
如何处理分离捕捉后的二氧化碳,当前也是一个难题。将其埋存到地下并不是很好的办法。一是目前我们尚没有充分研究清楚究竟会对土壤环境产生怎样的影响,二是如果遇到地壳变动,被高压埋藏的二氧化?#38469;?#25918;出来后,就会像锅盖一样罩在城市上方,带来灾难。
所以,目前二氧化碳的处理在全世界?#27573;?#20869;都是难题。但从煤的角度来说,利用新技术仍可大幅减少二氧化碳排放。
中国能源报:除燃煤发电,还有哪些技术可实现煤炭清洁高效利用?
倪维斗:我认为前景可期的还有电化?#34917;?#22810;联产。这种技术不仅可以把煤作为一种能量,也能将其作为一种物质充分利用起来。其原理是先将煤气化,变成一氧化碳和氢气,然后做成化工产品或用于发电。将这些过程耦合起来,可以最大程度地利用煤炭中的能量和物质。
经过多年努力,目前这种技术已开?#38469;?#28857;。这种技术可降低每度电产生的二氧化碳。一部分二氧化碳会进入化工产品甲醇中,甲醇可用作汽?#31561;?#26009;,与目前汽车以油为燃料产生的二氧化碳排放差不多。这一技术已实现了综合考虑、循环利用。
值得一提的是甲醇的应用。2017年,我国原油进口已达4.2亿吨,大规模的原油进口威胁我国能源安全。推广甲醇替代石油是一条重要思路。因为生产甲醇的原料就是煤炭,而我国煤炭资源丰富,而且目前技术完全成熟,电化?#34917;?#22810;联产的一个重要产出就是甲醇。甲醇可用于汽车、船舶、工程机?#25285;?#20063;可用于供暖。
所以,从战略高度来说,以丰富的煤炭资源,通过电化?#34917;?#22810;联产生产甲醇替代石油,对我国能源安全、能源储备、煤炭资源利用、空气质量改善等都意义重大。
但是,因为各种利益交织,关于电化?#34917;?#22810;联产和大规模甲醇替代的相关政策推动十分困难。
煤不仅是能源,也是一种材料
中国能源报:实现煤炭清洁高效利用是否就意味着复杂的技术更新?
倪维斗:除燃煤发电和电化?#34917;?#22810;联产,有时,技术的一小步更新就可以推动煤炭的清洁高效利用。
如循环流化床、锅炉的技术进步对硫化物减排的贡献,目前已实现炉内脱硫、脱硝;煤的气化也已研发出多种技术,其中华东理工大学研发的多喷嘴气化炉处于世界先进水平,出口很多国家,现在已经可以做到每台气化炉每天气化煤3000—4000吨;
又如,将煤进行小的改造,加一点添加剂做成水煤浆,就可降低污染物排放,更加方便的用罐?#20992;?#38750;卡车配煤,同时水煤浆在循环流化床中燃烧使用时,可有效控制可挥发性有机物的排放。这些并不复杂的技术改进就可以给煤炭的使用方式带来很大改进。
中国能源报:除了作为能源,煤炭还可以怎样发挥价?#25285;?
倪维斗:在煤的利用方面,目前还有新发展。因为煤不仅是能源,也是一种材料。煤的同位素如碳60、石墨烯等都是很好的材料。现在用煤做成的泡沫碳是非常好的保温材料,不仅可以用于建筑保温,也可在卫星回收时防止烧蚀。
而石墨烯是重要的隐形材料,将会在军事上发挥重大作用。同时,石墨烯也是一种很好的电磁材料,充放电较快,对于储能意义重大。此外,还有碳纤维,对结构轻量化,如新?#25512;?#36710;外壳研发等都有重要意义。
中国能源报:如何有效推动煤炭清洁高效利用?
倪维斗:我认为,从技术上说,利?#29028;?#29028;炭是完全可以实现的,虽然现在还不能彻底解决二氧化碳的问题,但可以部分解决,而且随着技术进步,终会彻底解决。我们要鼓励技术进步。
同时,对于煤炭的综合利用、清洁高效利用,还需要政策?#36139;?#32773;从战略高度统筹我国的能源开发利用,在充分认识煤炭对于国家发展的重要意义的前提下,充分评估各种能源的发展前景,做好统筹部署。

来源:中国能源网
 

 

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