清洁煤技术：将“低碳”还给地球
- 来源:投资者报
- 关键字:低碳
- 发布时间:2010-05-04 11:19
“从现在到2015 年，人类还剩下5年时间拯救地球”，英国气候学家比尔？麦克古尔说。发展资源节约、环境良好的低碳经济是未来的必然之路。按中国现阶段的能源要素禀赋和消费结构，清洁煤使用将成为发展的重点。
有学者指出，到2020年中国年需用煤量为40亿吨。而目前已探明的煤炭储量为1145亿吨，按照目前能源的消耗速度，中国已探明的煤炭储量仅能维持30年的消耗。
另外，随着煤炭价格的持续飙升，国内外的研究人员加快了清洁能源的研究步伐，努力寻找将煤炭转化为绿色清洁燃料的方法。因为煤炭燃烧产生的二氧化碳是最重要的温室气体，被认为是气候变暖的最主要因素。研究人员正在探索解决之道，将煤转化电能的同时，实现二氧化碳零排放。
IGCC：面向未来的计划
2005年2月，旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效，该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家，但它提出将按照自己的方式解决排放限制问题，拒绝加入该条约。美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。这个计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元，在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体可以达到零排放的水平，排放出的二氧化碳气体，通过技术手段将其“存储”于地下。
这是一项面向未来的重要计划。
美国最大的燃煤电力公司（AEP）已经选好厂址，计划建造一座新型超净洁发电厂，即集成气化综合循环（IGCC）发电厂。人们往往把IGCC看作是新技术，但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成，而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种是煤炭气化技术，在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤，使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体，其中的杂质如二氧化硫等很容易被除去。第二种技术是循环，这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用，涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。更为重要的是从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比现今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特？鲍威尔斯表示：“我们已经对这种技术进行了深入研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术，这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用多年。此外，我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此这两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外，美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾夕法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂，从南非能源业巨头萨索尔集团引进煤炭液化技术，工厂的设计产能为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺依州建一个工厂，利用煤来生产天然气。在美国之外，一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂，主要使用纯净氧气来燃烧煤，以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计，拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15%~20%。但是，一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施，这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带，有足够的空间可以存储自身排放出来的二氧化碳，在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司，获得利润。根据估算，IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高50%，前者的效率也高于后者，在形成一定规模时其成本还将会进一步下降，同时，随着设计水平和所用材料的改进，效率也将会进一步提升。此外，由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高产量，其废弃物的市场前景也被逐渐看好。
IGCC是一种成熟技术，所带来的效益也是显著的，而且可以有效降低二氧化碳的排放。那么，为什么这种先进的技术不能够被广泛地采纳呢？霍华德？赫尔州戈是麻省理工大学的化工专家，他管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为：“技术本身并不是一个限制性因素，关键因素是经济方面的激励。从技术角度来看，我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策，在这方面将不会有太大的作为。”
清洁关键：捕捉与处理二氧化碳
清洁煤技术关键的步骤是捕获煤燃烧后产生的二氧化碳。只有这样才能阻止温室气体的排放。妥善处理或者利用被捕获的二氧化碳，则成为研究人员探索的另一个技术课题。
将二氧化碳注入地表以下已成为现今增加油气开采量的一种常用方法，但其主要目的并不是永久性地存储二氧化碳。亟待解决的一个关键问题是：我们能否把二氧化碳安全地存储在我们想存放的任何地方？
科学家认为，最安全的办法是将捕获的二氧化碳永久地存储于地表以下的某一个地方。主要方法是将二氧化碳“注入”到地表以下并对其进行矿物化后再埋藏。这种方式的潜在威胁是，一旦这些二氧化碳最终通过其他途径被排放到大气层中，将会导致全球变暖进一步加剧。
另一个问题是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同时，人类依然不断增加化石燃料的消费量，那么减排的任务会异常艰巨，这是因为对二氧化碳液化后再存储的庞大投入，相当于人类开采原始化石燃料的投入！
美国地质学家最近的一项研究成果，给人们提出了这方面的警示。50年前，为了增加石油产量，得克萨斯州一个古油井曾被注满二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地质学家乔治？古斯瑞获得了其中一块加固水泥，发现其中的一部分已经出现了斑点，科学家推断这是由50年前存储的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蚀所致。这一结果提醒人们，海底存储的二氧化碳可能会对起加固作用的水泥产生腐蚀，利用这种方法存储的二氧化碳最终仍然有可能会被释放到大气层中。果真如此，削减二氧化碳排量所带来的暂时性好处将会消失殆尽。
然而，多数人依然对这种方法保持谨慎的乐观态度，认为人类已基本掌握了正确处理这一问题的大部分技术。截至目前，采用这种存储方法，挪威国家石油公司和达科他煤气化厂都已分别存储了2000万吨二氧化碳；阿尔及利亚的一个天然气田也存储了1700万吨二氧化碳；荷兰的一个项目则存储了800万吨二氧化碳。 联合国政府间气候变迁专家小组估计，采用适当的技术可以将所存储二氧化碳总量的99%保留100年以上，随着技术的进步，这一年限有可能增加到1000年。
除了对二氧化碳捕获后进行存储、出售给石油公司，用以增加油气产量之外，另外一种方案是利用二氧化碳生产甲醇，它是比氢气更实用的燃料。 目前，人类已经吹响了向“氢能经济”迈进的号角。但在这个过程中，除了氢气生产之外，氢气的输送和储藏都需要全新的设施，并且燃料电池技术也必须有实质性的进展。相比之下，“甲醇经济”则相对容易实现。因为利用二氧化碳和氢气生产的甲醇是一种液态能源形式，可以使用目前的设施来输送甲醇，并且甲醇经过改进后就可以作为汽车燃烧使用。
美国南加州大学洛克尔碳氢研究所所长、诺贝尔化学奖获得者乔治？奥拉赫教授是“甲醇经济”的积极倡导者，他对此充满信心。他说：“从以碳为基础的经济向‘氢能经济’过渡是一种美好的设想，但真正实现这一目标并不容易，而我们拥有大量可以循环利用的二氧化碳。”
目前，随着国际上IGCC机组从示范到商业化的运行，国内也开始大力发展IGCC技术。华能天津IGCC绿色煤电工程示范项目已经于2009年5月批复，现正在建设过程中。目前国内已经报批和进行可行性研究的IGCC项目还有：华电杭州半山IGCC工程示范项目、中国烟台发电厂IGCC项目、中广核东莞电化太阳洲4×200MW IGCC示范工程项目等。由于IGCC项目符合国家的节能减排政策，国家发改委已经开始重视并对IGCC项目采取很宽松的政策，以前没有审批，主要是考虑初期投资非常大。
……
有学者指出，到2020年中国年需用煤量为40亿吨。而目前已探明的煤炭储量为1145亿吨，按照目前能源的消耗速度，中国已探明的煤炭储量仅能维持30年的消耗。
另外，随着煤炭价格的持续飙升，国内外的研究人员加快了清洁能源的研究步伐，努力寻找将煤炭转化为绿色清洁燃料的方法。因为煤炭燃烧产生的二氧化碳是最重要的温室气体，被认为是气候变暖的最主要因素。研究人员正在探索解决之道，将煤转化电能的同时，实现二氧化碳零排放。
IGCC：面向未来的计划
2005年2月，旨在限定全球温室气体排量的《京都议定书》正式生效，该条约的签署国已经达到140个。尽管美国是温室气体排放量最大的国家，但它提出将按照自己的方式解决排放限制问题，拒绝加入该条约。美国政府宣布将实施一项名为“未来发电”的计划。这个计划由美国能源部、私人投资者和国际组织共同投资10亿美元，在5年内完成设计和建造一座煤基零排放电-氢发电厂。这种发电厂的温室气体可以达到零排放的水平，排放出的二氧化碳气体，通过技术手段将其“存储”于地下。
这是一项面向未来的重要计划。
美国最大的燃煤电力公司（AEP）已经选好厂址，计划建造一座新型超净洁发电厂，即集成气化综合循环（IGCC）发电厂。人们往往把IGCC看作是新技术，但其实它是由两种著名的现有实用技术集合而成，而这两种技术都可以用来实现“未来发电”计划的最终目标。
第一种是煤炭气化技术，在严格控制温度和压力的条件下部分燃烧煤，使其变为主要是由一氧化碳和氢气组成的浓缩合成气体，其中的杂质如二氧化硫等很容易被除去。第二种技术是循环，这种技术已经在天然气发电厂得到普遍采用，涡轮的驱动力来自于天然气流和废热所产生的气流。更为重要的是从气流中捕获二氧化碳比从传统发电厂的烟囱中捕获二氧化碳要容易实现得多。
IGCC发电技术比现今普遍采用的燃煤发电技术先进很多。APE电力部门执行副董事长罗伯特？鲍威尔斯表示：“我们已经对这种技术进行了深入研究。人类从上世纪初已经开始使用煤炭气化技术，这种技术在石油化学工业和石油冶炼工业已经使用多年。此外，我们现在就拥有自己的循环燃烧发电厂。因此这两种技术都是成熟的和先进的。”
除了APE之外，美国国内和其他国家的大型能源公司对煤炭液化技术也十分重视。美国宾夕法尼亚州的一个工业财团正计划建造一个工厂，从南非能源业巨头萨索尔集团引进煤炭液化技术，工厂的设计产能为每天生产5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在计划在伊利诺依州建一个工厂，利用煤来生产天然气。在美国之外，一些能源公司正在计划建造“纯氧燃烧”工厂，主要使用纯净氧气来燃烧煤，以更易于捕获浓缩的二氧化碳。
APE预计，拟建的IGCC发电厂总投资将比传统发电厂高15%~20%。但是，一旦联邦政府颁布实施限制二氧化碳排量的有关措施，这些投资就可以很快回收。由于发电厂一般都位于开阔地带，有足够的空间可以存储自身排放出来的二氧化碳，在这种背景下就可以将这些存储的二氧化碳销售给其他公司，获得利润。根据估算，IGCC发电厂的收益将比传统的发电厂高50%，前者的效率也高于后者，在形成一定规模时其成本还将会进一步下降，同时，随着设计水平和所用材料的改进，效率也将会进一步提升。此外，由于捕获得的二氧化碳可以被注入油田以提高产量，其废弃物的市场前景也被逐渐看好。
IGCC是一种成熟技术，所带来的效益也是显著的，而且可以有效降低二氧化碳的排放。那么，为什么这种先进的技术不能够被广泛地采纳呢？霍华德？赫尔州戈是麻省理工大学的化工专家，他管理一个被称为“碳捕获专项行动”的工业财团。赫尔州戈认为：“技术本身并不是一个限制性因素，关键因素是经济方面的激励。从技术角度来看，我们可以很快实现这一目标。但如果政府不采取鼓励性政策，在这方面将不会有太大的作为。”
清洁关键：捕捉与处理二氧化碳
清洁煤技术关键的步骤是捕获煤燃烧后产生的二氧化碳。只有这样才能阻止温室气体的排放。妥善处理或者利用被捕获的二氧化碳，则成为研究人员探索的另一个技术课题。
将二氧化碳注入地表以下已成为现今增加油气开采量的一种常用方法，但其主要目的并不是永久性地存储二氧化碳。亟待解决的一个关键问题是：我们能否把二氧化碳安全地存储在我们想存放的任何地方？
科学家认为，最安全的办法是将捕获的二氧化碳永久地存储于地表以下的某一个地方。主要方法是将二氧化碳“注入”到地表以下并对其进行矿物化后再埋藏。这种方式的潜在威胁是，一旦这些二氧化碳最终通过其他途径被排放到大气层中，将会导致全球变暖进一步加剧。
另一个问题是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同时，人类依然不断增加化石燃料的消费量，那么减排的任务会异常艰巨，这是因为对二氧化碳液化后再存储的庞大投入，相当于人类开采原始化石燃料的投入！
美国地质学家最近的一项研究成果，给人们提出了这方面的警示。50年前，为了增加石油产量，得克萨斯州一个古油井曾被注满二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室地质学家乔治？古斯瑞获得了其中一块加固水泥，发现其中的一部分已经出现了斑点，科学家推断这是由50年前存储的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蚀所致。这一结果提醒人们，海底存储的二氧化碳可能会对起加固作用的水泥产生腐蚀，利用这种方法存储的二氧化碳最终仍然有可能会被释放到大气层中。果真如此，削减二氧化碳排量所带来的暂时性好处将会消失殆尽。
然而，多数人依然对这种方法保持谨慎的乐观态度，认为人类已基本掌握了正确处理这一问题的大部分技术。截至目前，采用这种存储方法，挪威国家石油公司和达科他煤气化厂都已分别存储了2000万吨二氧化碳；阿尔及利亚的一个天然气田也存储了1700万吨二氧化碳；荷兰的一个项目则存储了800万吨二氧化碳。 联合国政府间气候变迁专家小组估计，采用适当的技术可以将所存储二氧化碳总量的99%保留100年以上，随着技术的进步，这一年限有可能增加到1000年。
除了对二氧化碳捕获后进行存储、出售给石油公司，用以增加油气产量之外，另外一种方案是利用二氧化碳生产甲醇，它是比氢气更实用的燃料。 目前，人类已经吹响了向“氢能经济”迈进的号角。但在这个过程中，除了氢气生产之外，氢气的输送和储藏都需要全新的设施，并且燃料电池技术也必须有实质性的进展。相比之下，“甲醇经济”则相对容易实现。因为利用二氧化碳和氢气生产的甲醇是一种液态能源形式，可以使用目前的设施来输送甲醇，并且甲醇经过改进后就可以作为汽车燃烧使用。
美国南加州大学洛克尔碳氢研究所所长、诺贝尔化学奖获得者乔治？奥拉赫教授是“甲醇经济”的积极倡导者，他对此充满信心。他说：“从以碳为基础的经济向‘氢能经济’过渡是一种美好的设想，但真正实现这一目标并不容易，而我们拥有大量可以循环利用的二氧化碳。”
目前，随着国际上IGCC机组从示范到商业化的运行，国内也开始大力发展IGCC技术。华能天津IGCC绿色煤电工程示范项目已经于2009年5月批复，现正在建设过程中。目前国内已经报批和进行可行性研究的IGCC项目还有：华电杭州半山IGCC工程示范项目、中国烟台发电厂IGCC项目、中广核东莞电化太阳洲4×200MW IGCC示范工程项目等。由于IGCC项目符合国家的节能减排政策，国家发改委已经开始重视并对IGCC项目采取很宽松的政策，以前没有审批，主要是考虑初期投资非常大。
关注读览天下微信，
100万篇深度好文，
等你来看……
