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北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:近來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了用發(fā)展煤制天然氣(甲烷)來(lái)保證“壓煤”所需天然氣的勢(shì)頭，引起了有識(shí)之士的憂慮。我想通過(guò)對(duì)比國(guó)際的情況和分析煤制氣的利弊，試圖探討我國(guó)煤潔凈利用的正確途徑。
要知道煤制氣是怎么回事，首先需了解煤制油(ctl)。該技術(shù)源自費(fèi)托合成技術(shù)，于上世紀(jì)20年代在德國(guó)問(wèn)世。
擁有豐富的煤礦藏而無(wú)石油資源的德國(guó)，在第一、二次世界大戰(zhàn)期間為應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)封鎖(石油禁運(yùn))而研發(fā)出了ctl技術(shù)。此后由于水耗高(1：10)和大量排放co2，加上成本問(wèn)題，一直未能在世界各國(guó)全面推廣。只有在曾長(zhǎng)期推行種族隔離而受到國(guó)際制裁的南非，由于面臨與一、二戰(zhàn)時(shí)期德國(guó)同樣的處境，一直堅(jiān)持采用。
雖然煤制氣比煤制油單位熱值的水耗少了約一半，co2排放量也有所減少，但成本仍缺乏與常規(guī)天然氣的競(jìng)爭(zhēng)力。只有在利用低、劣質(zhì)的褐煤制甲烷的情況下，才有一定的經(jīng)濟(jì)可行性，因此也未被各國(guó)廣泛采用。
然而在中國(guó)，由于種種原因，包括煤制氣與煤制油在內(nèi)的“煤化工”熱卻始終未有減退。雖然在前些年，國(guó)家發(fā)改委曾因能量效率、環(huán)保等方面的考量而嚴(yán)令控制煤制油/氣項(xiàng)目上馬，但在近一二年來(lái)迅速惡化的空氣污染形勢(shì)下，一些地方和能源主管部門欲力推“煤改氣”和“壓煤”卻遇到供氣瓶頸的窘境，于是想到了對(duì)煤制氣“開閘”的對(duì)策。
據(jù)媒體報(bào)道，以前多年積壓未批和新申報(bào)的大型煤制氣項(xiàng)目，在剛過(guò)去的幾個(gè)月里就被批準(zhǔn)了十余個(gè)。國(guó)家能源局更是公布了在未來(lái)五六年里，使全國(guó)煤制氣的年產(chǎn)能增達(dá)500億立方米的宏大計(jì)劃。
以北京市為例，盡管它一直是國(guó)家天然氣供應(yīng)的“重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象”(陜京1-3線天然氣管道專供北京)，天然氣的使用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于上海、天津等特大城市，但由于城市生活便利特別是環(huán)境保護(hù)的需要，對(duì)天然氣需求的增長(zhǎng)速度極快，1996年來(lái)平均年增率高達(dá)34%，預(yù)計(jì)到2015年和2020年，北京市天然氣的年消費(fèi)量將分別達(dá)180億立方米和306億立方米。
而僅靠陜京線，北京市的年供氣能力只能在80億立方米以內(nèi)。因此，這幾年每當(dāng)冬季用氣高峰時(shí)，往往不得不采取限供甚至停供企業(yè)、商貿(mào)用氣的措施，以確保民用。特別是在2013年春嚴(yán)重霧霾襲擾下，迫不得已出臺(tái)了采取針對(duì)發(fā)電、鍋爐和農(nóng)村生活用煤為對(duì)象的“壓煤”2500萬(wàn)噸的計(jì)劃。
在這種情況下，北京市尋找和擴(kuò)大氣源勢(shì)在必行。然而，令人困惑的是，在嚴(yán)重缺水的內(nèi)蒙古等地開發(fā)煤制氣再運(yùn)到北京，居然被列為首選項(xiàng)。2014年初，曾被人為延誤了幾年的大唐克什克騰煤制氣一舉進(jìn)京成功，就是一個(gè)標(biāo)志。緊接著，內(nèi)蒙古鄂爾多斯40億立方米煤制天然氣項(xiàng)目、山西大同煤制天然氣項(xiàng)目也陸續(xù)上馬。
必須指出，僅一個(gè)大唐克什克騰年產(chǎn)40億立方米煤制氣的項(xiàng)目，就要每年消耗2000萬(wàn)噸(亦有說(shuō)法2500萬(wàn)噸)的煤炭，還要用掉在當(dāng)?shù)胤浅＞o缺的水資源2400萬(wàn)噸，年排放co21600萬(wàn)噸和大量廢水。這絕不僅只是個(gè)污染搬家的問(wèn)題，更是變相擴(kuò)大煤的使用。
表面上看，北京市“壓縮”掉了2500萬(wàn)噸的燃煤，而僅為了“壓”掉發(fā)電用煤的一部分，就要在幾百里之外的克旗增加年耗2000萬(wàn)~2500萬(wàn)噸的煤，豈非遠(yuǎn)遠(yuǎn)得不償失!以該項(xiàng)目的耗煤率推算，如落實(shí)國(guó)家能源局全國(guó)煤制氣的年產(chǎn)能500億立方米的目標(biāo)，就需要年新增煤消費(fèi)量2.5億~3億噸，對(duì)于面臨今后二三十年內(nèi)必須大幅度壓減煤用量以降低碳排放量緊迫形勢(shì)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，無(wú)異是雪上加霜。
值得注意的是，國(guó)際上對(duì)煤制氣的研究重點(diǎn)，近年來(lái)已轉(zhuǎn)到co2凈排放趨零的生物質(zhì)制氣之上。經(jīng)過(guò)十幾年的努力，奧地利、荷蘭和瑞典的學(xué)者先后研發(fā)成功用木質(zhì)類原料經(jīng)氣化—合成途徑制成生物天然氣的技術(shù)，并已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。
例如在瑞典的第二大城市哥德堡，哥德堡市能源公司在2008年即建成日產(chǎn)4400~8800立方米(年產(chǎn)250萬(wàn)立方米)的生物天然氣示范廠。2013年，日產(chǎn)8.8萬(wàn)立方米生物天然氣廠(ⅰ期)也投產(chǎn)、年產(chǎn)能達(dá)到8700萬(wàn)立方米的ⅱ期工程正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)將在2016年投產(chǎn)。
在同樣是煤炭?jī)?chǔ)量和用量都非常大的美國(guó)，科學(xué)家在“壓煤”上的著眼點(diǎn)卻很巧妙。所采取的對(duì)策，是充分利用全生命周期碳凈排放趨于0的生物質(zhì)沖消掉相當(dāng)一部分煤。美國(guó)科學(xué)院、美國(guó)工程院和美國(guó)國(guó)家研究會(huì)聯(lián)合組建的委員會(huì)，于2009年8月完成了大型決策咨詢報(bào)告——《美國(guó)能源的未來(lái)》。報(bào)告認(rèn)為，鑒于美國(guó)是世界少數(shù)幾個(gè)煤的開采和使用的最大國(guó)家之一，煤的儲(chǔ)量也極大，因此在未來(lái)，“第二代生物乙醇”起到的將只能是“過(guò)渡性作用”，更多的將是生物質(zhì)和煤通過(guò)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑生產(chǎn)的烴類燃油。
具體來(lái)說(shuō)，是指用生物質(zhì)與煤的混合物作原料轉(zhuǎn)化的“煤/生物質(zhì)變油”(cbtl)。由于在這種轉(zhuǎn)化途徑中，生物質(zhì)取代約45%的煤，而生物質(zhì)能全(生命)周期碳凈排放為零，因此，煤/生物質(zhì)混合基燃油——液態(tài)烴類的最終碳凈排放量，會(huì)比單用煤轉(zhuǎn)化的燃油以及石油基汽/柴油大幅減少，從而有助于實(shí)現(xiàn)大幅度減排溫室氣體特別是co2的國(guó)家目標(biāo)。
歐美國(guó)家在發(fā)展生物天然氣和煤的清潔利用方面的這些寶貴經(jīng)驗(yàn)，難道不值得我們借鑒嗎?
(作者系中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心教授)
