作者: 泉琳综合报道 来源: 发布时间:2017-7-5 15:19:54
“黑金”的华丽转身

 
一直以来,煤炭都是世界上最为丰富的化石能源,资源总量超过100×1012吨。截至2014年底,世界煤炭探明储量为8915×108吨。其中,欧洲及欧亚大陆、亚太和北美的煤炭储量总和占比约为94.6%。
 
从煤炭资源在世界各国的分布来看,美国的煤炭储量最为丰富,总量达2373 ×108吨,居世界首位;俄罗斯以1570 ×108吨的煤炭储量位居第二;中国的煤炭储量位列世界第三,总量为1145 ×108吨。
 
作为一种燃料,煤在人类文明发展史上立下过汗马功劳。早在800年前,煤就开始被作为燃料使用。从18世纪末工业革命开始,煤被广泛用作工业生产的燃料,在带来巨大生产力的同时,也催生了煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等诸多行业,极大地推动了工业和人类文明的快速发展。
 
进入21世纪以来,随着绿色发展、可持续发展理念日益得到人们的重视,煤炭行业开始面临前所未有的发展危机,曾经的“美好时光”也开始逐渐消散。
 
污染“重刑犯”
 
“煤炭是最不清洁的化石燃料之一。它不仅污染了当地的环境,还加剧了全球变暖的趋势。”曾任世界自然基金会(WWF)全球能源与气候项目总监的萨曼塔·史密斯如是说。
 
无独有偶,欧洲气候基金旗下分析机构Carbon Brief 也认同这一观点。“煤炭是世界上污染最为严重的化石燃料。”Carbon Brief曾在一份文件中表示,“国际能源署(IEA)的统计显示,2014年,尽管全球能源需求中仅有29%是煤炭满足的,但其带来的二氧化碳排放却占到全球能源领域二氧化碳排放总量的46%。”
 
一时间,曾被称为“黑金”的煤炭似乎与污染划上了等号。煤炭成了众矢之的,“去煤化”的呼声日益高涨。
 
特别是在中国,近年来雾霾的频繁露脸,令公众既对环境现状感到焦虑,又对污染源深恶痛绝。有观点就认为,煤炭是造成中国雾霾PM2.5的罪魁祸首,应在能源结构中去掉煤炭。
 
不过,在国家“千人计划”专家、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科看来,这并非是煤炭本身的问题,而是利用煤炭的方式错了。“不能采出来就直接拿去烧,而要把煤洗选干净以后再拿去烧。”
 
由国家发改委能源研究所、环保部环境规划院、自然资源保护协会(NRDC)、北京大学、清华大学等机构专家共同参与完成的《煤炭使用对中国大气污染的贡献报告》显示,中国煤炭在使用中排放了大量的大气污染物,对于二氧化硫、氮氧化物、烟粉尘、一次PM2.5等主要的大气污染物,煤炭直接燃烧以及和煤炭使用直接相关的行业都贡献了超过60%的排放量。
 
与之相比,在煤炭储量世界排名第一的美国却没有出现类似的问题。以2013年为例,美国的煤炭消费总量为10.78亿吨,中国的煤炭消费总量为14.69亿吨,但美国的空气环境质量却比中国好很多。
 
究其原因,主要在于美国煤炭的清洁利用程度极高,99.12%的煤炭用于电煤消费,煤炭消费总量几乎全部集中在火力发电行业,转化成清洁的电能供全社会利用,从而优化了全社会的能源结构,达到保护环境的目的。
 
可见,煤炭完全可以通过“变身”来实现高碳能源的低碳化利用。特别是在当前煤炭居于能源结构的重要地位短期内难以撼动的情况下,改变传统的利用方式,高效清洁地利用煤炭,才是唯一出路。
 
开路先锋
 
在煤炭清洁开发利用的道路上,美、欧、日等发达国家和地区纷纷走在了世界的前列。
 
上世纪80年代中期,为解决美国和加拿大周边环境污染的问题,美国率先提出发展洁净煤技术,随后于1986年实施了“洁净煤技术示范计划”(CCTDP),2002年又实施了为期十年的新一轮洁净煤发电计划(CCPI)。2015年,美国发布“清洁电力计划”,根据该计划,2030年美国发电厂碳排放量将比2005年水平降低32%以上。
 
与美国相比,欧洲国家则更加积极地推动煤炭清洁利用技术的研究与开发。20世纪80年代,欧共体国家制订了“兆卡计划”,其目标之一就是减少燃煤污染物及温室气体排放,该计划的实施有效促进了欧洲能源开发利用新技术的发展。
 
目前,欧洲国家特别是德国,在煤炭洗选、型煤加工、煤高效燃烧、煤转化、煤气化联合循环发电、烟气脱硫等方面都取得了很大的进展。2003年2月,英国贸工部发布“能源白皮书”,明确提出发展燃煤电厂的洁净煤技术。2008年,英国提出“气候变化法案”,要求新的煤炭利用要强制配套碳捕获和存储设备。2013年11月,欧盟发布第8个研发框架计划(即“地平线2020”计划),继续支持碳捕获和封存技术研发。
 
而日本早在1980年就成立了新能源产业技术综合开发机构(NEDO),专门从事洁净煤和新能源技术的研发。1995年又组建了洁净煤技术中心,全面负责日本新能源和洁净煤炭技术的规划、管理、协调和实施,其中,燃煤发电和煤炭转化是其研究的重点。1999年,日本政府制定了“21世纪煤炭技术战略计划”,提出2030年前分三个阶段开发洁净煤技术,最终实现煤作为燃料的完全洁净化。2006 年,日本出台新国家能源概要,提出促进煤炭气化联合发电技术、煤炭强化燃料电池联合发电技术的开发和普及。
 
不难看出,在能源革命浪潮涌动,环境保护成为全民诉求与理性共识的大环境下,煤炭的清洁利用及“近零排放”技术成为世界各国的重要研究课题。
 
唯一出路
 
从中国能源禀赋特点来看,煤炭是我国最重要的基础能源和原料。而且可以预见的是,在相当长一段时间内,煤在一次能源消费中的主导地位很难发生根本变化。因此,要解决燃煤带来的生态、环境、效率等问题,煤炭的清洁开发利用无疑是破题的关键。
 
自“十五”计划以来,煤炭清洁开发利用技术一直被列为我国国家科技的重点方向,国家在安全绿色开采、提质加工、燃烧发电、高效转化、污染物控制、温室气体减排等方面进行了持续支持,取得了一系列重要成果。
 
截至2015年,中国原煤入选率达到65.9%,入选总量超过24.7亿吨,选煤废水零排放已经普遍实现;当年排放的煤矸石(含洗矸、煤泥)的利用率达到64.2%,煤矸石综合利用电厂装机达到3500多万千瓦;矿井水利用率达到 67.5%。“采煤不见煤、挖煤不烧煤、沉陷不废弃”的花园式煤矿不断出现,全国有上百处大型现代化煤矿已经实现清洁生产。
 
不仅如此,各种煤炭终端用户也开展了大量燃煤清洁化工作,技术和装备得到了极大的改善。
 
比如,在神华集团国华电力公司和浙江能源集团商业化示范成功的基础上,燃煤超低排放发电已经大范围推广采用,并且已经形成国家政策,要求到2020年,中国所有燃煤电厂全部实现超低排放。
 
值得一提的是,神华集团先后建成的鄂尔多斯煤直接液化、包头煤制烯烃、宁夏煤制丙烯和宁煤间接液化等四大示范工程,均已创世界纪录。
 
2016年12月28日,神华宁煤400万吨煤间接液化项目顺利投产,习近平总书记予以高度肯定,指出神华宁煤煤制油项目的建成投产,对于增强我国能源自主保障能力,推动煤炭清洁高效利用,推进能源生产和消费革命具有重大战略意义。
 
不过,在煤炭价格持续走低的情况下,有些现实问题仍然需要煤炭行业从业者去面对。比方说,在促进煤炭清洁高效利用方面,企业往往在技术改造方面面临资金和技术的瓶颈,特别在当下行业不太景气的情况下,这一问题显得尤为突出。
 
此外,清洁煤技术在推广上也面临着巨大的障碍——成本高昂、技术尚未成熟、捕捉到的二氧化碳如何安全储存等问题仍亟待解决。对此,世界煤炭协会也承认,清洁煤炭电厂比传统电厂单元成本高出近40%,这令许多国际投资者放弃对新清洁煤炭项目的融资,转向近年来价格辗转下降的天然气和可再生能源。
 
尽管困难重重,但煤炭行业从业者没有理由不继续前进。
 
2016年11月,李克强总理在主持召开国家能源委员会会议时指出,要把推动煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务,再一次将煤炭清洁高效开发利用的地位提升到了前所未有的新高度,极大提振了煤炭行业从业者的信心。
 
毋庸置疑,清洁化是未来煤炭行业发展的不二选择。如何顺应当前及未来发展大势,创新求进,走出一条清洁化的发展之路,事关煤炭行业的未来和国家能源基石的安全,更关乎生态文明建设以及全民的福祉。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2017年6月刊 封面)
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