UCG技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包括幾個(gè)方面:一是環(huán)境污染小,以發(fā)電為例,對(duì)避免地面燃煤發(fā)電帶來(lái)的空氣污染、廢水污染和煤粉灰污染以及由此引發(fā)的霧霾、酸雨的效果明顯;UCG技術(shù)直接將大量煤開(kāi)采帶來(lái)的煤矸石等廢棄物留在地下。二是資源利用效率高,傳統(tǒng)的采煤方式有“采一丟二”乃至“采一丟四”的說(shuō)法,而煤的地下氣化能夠使以往無(wú)法或難以開(kāi)采的煤和質(zhì)量較低的煤充分利用,還能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄礦井的再利用。三是碳減排效果顯著,通過(guò)UCG與碳的俘獲與儲(chǔ)存(CCS)等技術(shù)結(jié)合,可使二氧化碳排放量顯著減少。英國(guó)、歐盟、加拿大、澳大利亞等都把UC
原標(biāo)題:加快推進(jìn)煤地下氣化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化
我國(guó)正面臨嚴(yán)峻的大氣環(huán)境污染的挑戰(zhàn)。治理霧霾要下大力、出真招,真招必須是能夠有效解決污染主要原因、有深遠(yuǎn)戰(zhàn)略意義的舉措。大力推進(jìn)煤炭地下氣化(UCG)技術(shù)在中國(guó)的產(chǎn)業(yè)化,應(yīng)可算是一個(gè)真招。
控制燃煤污染是治霾的關(guān)鍵所在
去年國(guó)務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,提出大氣污染防治的10條措施,包括降低煤在一次能源中的比重、壓縮鋼鐵高耗能高污染的產(chǎn)能等。應(yīng)該講,這些措施是有益的也是必要的,但受制于國(guó)情以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,這些措施減排的潛力有限。特別是對(duì)于解決“煤老大”這一大氣主要污染源缺乏有效辦法。
2000—2013年,我國(guó)煤產(chǎn)量由12.99億噸增加到36.89億噸,加上煤炭?jī)暨M(jìn)口,煤消耗年均增長(zhǎng)2億多噸。雖然近三年煤在一次能源中的比重以每年約1%的速度緩慢下降,但2013年煤在我國(guó)一次能源中仍占66%。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),很難有低成本的新能源實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭的大規(guī)模替代,這是我國(guó)的現(xiàn)實(shí)國(guó)情。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,可再生能源無(wú)疑是世界能源的發(fā)展趨勢(shì),但可再生能源存在的高成本、性能不穩(wěn)定等弱點(diǎn)短期內(nèi)難以克服。不論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,可再生能源的發(fā)展目前都離不開(kāi)政府補(bǔ)貼。推進(jìn)可再生能源的戰(zhàn)略,是用高成本能源替代低成本能源,實(shí)質(zhì)上是用化石能源的盈利去補(bǔ)貼可再生能源的虧損。發(fā)展可再生能源應(yīng)量力而行,過(guò)多的投入并不合算;改變傳統(tǒng)采煤、燒煤的用煤方式,對(duì)于解決我國(guó)能源、環(huán)境問(wèn)題是更為迫切和現(xiàn)實(shí)的選擇。
煤地下氣化(UCG)技術(shù)的發(fā)展及優(yōu)勢(shì)
在采煤、燒煤的清潔方式中,目前可供選擇的有煤制油,煤地面氣化、煤地下氣化(UCG)三種,其中后者的效果最為理想。
1888年俄國(guó)的門捷列夫提出通過(guò)地下不充分燃燒的化學(xué)反應(yīng)使煤變?yōu)槊簹獾南敕。前蘇聯(lián)自1930年代開(kāi)始成功實(shí)現(xiàn)UCG技術(shù)應(yīng)用,到1960年代有5個(gè)工業(yè)化的氣化站,后因西伯利亞找到油氣而大多中斷,僅有烏茲別克的安哥連氣化站延續(xù)生產(chǎn)至今。新世紀(jì)以來(lái),隨著油氣資源日趨枯竭,UCG技術(shù)再次受到重視。英國(guó)迄今已批準(zhǔn)24個(gè)近海UCG項(xiàng)目,在UCG與碳俘獲和儲(chǔ)存、堿性燃料電池的結(jié)合方面走在前列;澳大利亞已有12個(gè)以上的UCG商業(yè)化項(xiàng)目正在運(yùn)行;歐盟組織的煤地下氣化制氫項(xiàng)目和帶有CO2俘獲和儲(chǔ)存的煤地下氣化項(xiàng)目也在積極開(kāi)展中;計(jì)劃于2020年建成的南非2100MW的馬久巴電站是當(dāng)前世界上與UCG有關(guān)的規(guī)模最大的電站。截至2010年,國(guó)際上已正常商業(yè)化或正準(zhǔn)備建立的UCG站大約有52個(gè)。
UCG技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要包括幾個(gè)方面:一是環(huán)境污染小,以發(fā)電為例,對(duì)避免地面燃煤發(fā)電帶來(lái)的空氣污染、廢水污染和煤粉灰污染以及由此引發(fā)的霧霾、酸雨的效果明顯;UCG技術(shù)直接將大量煤開(kāi)采帶來(lái)的煤矸石等廢棄物留在地下。二是資源利用效率高,傳統(tǒng)的采煤方式有“采一丟二”乃至“采一丟四”的說(shuō)法,而煤的地下氣化能夠使以往無(wú)法或難以開(kāi)采的煤和質(zhì)量較低的煤充分利用,還能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄礦井的再利用。三是碳減排效果顯著,通過(guò)UCG與碳的俘獲與儲(chǔ)存(CCS)等技術(shù)結(jié)合,可使二氧化碳排放量顯著減少。英國(guó)、歐盟、加拿大、澳大利亞等都把UCG和CCS、制氫相結(jié)合,作為煤炭使用的未來(lái)方向。四是方式安全,UCG可實(shí)現(xiàn)井下無(wú)人、無(wú)大型設(shè)備生產(chǎn),大大減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度,徹底消除了礦難。五是應(yīng)用范圍更廣泛,UCG產(chǎn)出的合成氣除可直接作為能源用于發(fā)電外,還可以分餾為氫氣、一氧化碳、甲烷等,成為更清潔的能源或化工原料。它還將顯著降低氫燃料電池的成本,促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展。此外,UCG生產(chǎn)的合成氣運(yùn)輸方便,將大大減少煤炭運(yùn)輸隊(duì)運(yùn)力的占用,降低運(yùn)輸成本,減少運(yùn)輸中的碳排放。
UCG技術(shù)在我國(guó)仍處于邊緣化的狀況
我國(guó)正式開(kāi)展UCG的研究與開(kāi)發(fā)是在改革開(kāi)放之后。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)先后在徐州、唐山等地進(jìn)行“煤地下氣化”試生產(chǎn)并獲得成功,自主開(kāi)發(fā)出了“長(zhǎng)通道、大斷面、兩階段”UCG新工藝,可生產(chǎn)出氫含量高達(dá)60%—65%的水煤氣。2010年中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(徐州)在華亭針對(duì)難采煤采取有井式綜合導(dǎo)控法的地下氣化新工藝,安全運(yùn)行了12個(gè)月,實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)煤氣16萬(wàn)立方米,水煤氣熱值超過(guò)1200千卡。30多年來(lái)經(jīng)過(guò)專家和工程技術(shù)人員的努力,UCG技術(shù)在中國(guó)取得了顯著進(jìn)展,但是,研究開(kāi)發(fā)的進(jìn)展距國(guó)際先進(jìn)水平仍有較大差距,至今尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
造成這種狀況的根本原因在于缺乏國(guó)家的支持和扶植。政府在規(guī)劃計(jì)劃、產(chǎn)業(yè)政策制定時(shí)都沒(méi)有給發(fā)展UCG應(yīng)有的位置。中國(guó)工程院發(fā)布的《中國(guó)能源中長(zhǎng)期(2030、2050)發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》以及關(guān)于《中國(guó)煤炭清潔高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略研究》中,對(duì)如何高效、清潔地利用煤炭提出了很多很好的意見(jiàn),但卻都忽略了煤地下氣化技術(shù)的推廣與應(yīng)用。UCG技術(shù)的應(yīng)用是一個(gè)跨學(xué)科的綜合項(xiàng)目,需要多學(xué)科多專業(yè)的專家協(xié)同作戰(zhàn)及產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān),有關(guān)部門發(fā)揮的組織、協(xié)調(diào)作用不夠。此外,對(duì)于UCG研發(fā)及工業(yè)性試驗(yàn)的投入不足。國(guó)家對(duì)UCG研發(fā)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持力度僅在千萬(wàn)級(jí)的水平。對(duì)于工業(yè)性試驗(yàn)更缺乏必要的政策支持,基本上要由企業(yè)自己來(lái)承擔(dān)各種成本和風(fēng)險(xiǎn)。
推進(jìn)煤地下氣化(UCG)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的建議
UCG技術(shù)對(duì)于我國(guó)環(huán)境治理及能源改善有著重要的戰(zhàn)略意義,亟須盡快實(shí)現(xiàn)UCG技術(shù)在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)化。
第一,對(duì)我國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。目前,我國(guó)能源發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)過(guò)多地放在控制煤的用量及新能源對(duì)煤炭的替代上,對(duì)煤的清潔、高效使用的重視明顯不夠。從中國(guó)基本國(guó)情出發(fā),能源戰(zhàn)略有必要由過(guò)度向新能源傾斜,調(diào)整為更多地向改變煤炭開(kāi)采、使用方式上傾斜,使中國(guó)盡快走上“綠煤”之路。為此,應(yīng)將推進(jìn)和推廣UCG技術(shù)的應(yīng)用上升到戰(zhàn)略高度,盡快制定UCG發(fā)展規(guī)劃,并將其列入國(guó)家相關(guān)規(guī)劃中。
第二,積極發(fā)揮政府推動(dòng)UCG產(chǎn)業(yè)化的組織協(xié)調(diào)作用。UCG是一項(xiàng)大型綜合系統(tǒng)工程,需要煤炭、石油、地質(zhì)和水文地質(zhì)、化工、環(huán)保、電力、機(jī)械、設(shè)備等多專業(yè)的綜合技術(shù)能力的支撐,這需要發(fā)揮政府協(xié)調(diào)各方面力量的作用。同時(shí),UCG產(chǎn)業(yè)化尚存在一些亟待解決的技術(shù)方面的問(wèn)題,諸如對(duì)水環(huán)境的影響,運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性等,應(yīng)由國(guó)家調(diào)動(dòng)資源、集中優(yōu)勢(shì)兵力、組織聯(lián)合攻關(guān)盡快加以解決。
第三,設(shè)立發(fā)展UCG專項(xiàng)資金。我國(guó)有可以應(yīng)用UCG技術(shù)的現(xiàn)成資源與礦山,實(shí)現(xiàn)UCG產(chǎn)業(yè)化的條件十分有利。但產(chǎn)業(yè)化需要大量的投入,僅靠企業(yè)的力量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,國(guó)家的扶植必不可少。我國(guó)煤礦分布很廣,情況復(fù)雜,而目前UCG的研究力量還比較薄弱,工業(yè)試驗(yàn)的范圍也太小。UCG的產(chǎn)業(yè)化受到人力、物力及財(cái)力等多方面的制約。建議建立專項(xiàng)資金用于支持UCG項(xiàng)目,同時(shí)通過(guò)政策優(yōu)惠引導(dǎo)民間資本的投入。最近,從中央到霧霾嚴(yán)重地區(qū)的各級(jí)政府都制定了要投巨資治理霧霾的計(jì)劃,可把這些資金盡量多地投入到UCG項(xiàng)目,以使這些資金真正發(fā)揮效益。
第四,盡快出臺(tái)一些鼓勵(lì)UCG發(fā)展的政策?梢钥紤]像當(dāng)年推動(dòng)可再生能源發(fā)展那樣出臺(tái)一些帶有一定強(qiáng)制性的政策。如,限制固體煤的產(chǎn)量,對(duì)地下氣化采煤則不加限制、限制蒸汽輪機(jī)的使用,對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)不加限制等。此外,推進(jìn)UCG必須積極而穩(wěn)妥。項(xiàng)目應(yīng)事先得到充分的論證(特別是選址尤為關(guān)鍵),防止一擁而上,保證UCG產(chǎn)業(yè)化在我國(guó)的有序加速開(kāi)展。