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创新驱动,让煤清洁起来

来源:人民日报 浏览次数: 日期:2014-06-10 09:40

作为18世纪以来人类能源的主力军和重要的工业原料,煤炭素有“乌金”的美誉。然而,随着能源的日益多元化,特别是煤炭开采利用中出现的环境污染和安全事故,“乌金”的魅力逐渐褪色。许多人甚至提出:为什么不用更清洁的天然气和石油代替煤炭?从我国的实际国情出发,在可预见的未来,煤炭依然是我国能源的主力军,煤炭的清洁高效利用是一道绕不过去的坎儿。煤炭的开发利用能否实现清洁高效?靠什么来实现?围绕这些问题,我们从今天开始推出“创新引领点煤成金”系列报道,敬请关注。

——编者

到2020年,煤炭科学开发模式基本形成,清洁高效的煤炭消费模式初步建立,煤炭清洁高效开发利用水平明显提高,与煤炭相关的环境污染问题得到明显控制,煤矿矿区生态环境基本改善,煤炭清洁高效利用技术支撑体系得到明显加强,初步形成煤炭可持续发展的局面;到2030年,全面形成煤炭科学开发模式和清洁高效的煤炭消费模式,煤炭清洁高效利用技术达到国际先进水平,形成我国特色的煤炭清洁高效利用体系,全面形成煤炭可持续发展的局面。

——摘自《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》报告

未来20年,我国仍将处于重化工业阶段,作为支撑我国经济社会发展的基础能源,煤炭消费量还将增长。

但是,作为天生的高碳能源,煤炭大规模开发利用与绿色低碳发展的国际潮流和我国建设生态文明的战略存在尖锐矛盾。怎样才能破解这一矛盾,实现煤炭开发利用的清洁化、高效化?

本报记者就此专访了中国工程院院士、中国工程院重大咨询项目《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》主持人、著名煤化工专家谢克昌。

未来20年,没有其他能源可取代煤炭的基础性地位

记者:我国是世界上最大的煤炭生产国,煤炭开发利用面临哪些挑战?

谢克昌:煤炭是我国工业化进程中的基础性能源,长期以来,煤炭在我国一次能源生产与消费结构中占70%左右。2012年,煤炭提供了电力燃料的75%、钢铁用能的85%、建材用能的71%、化工用能的40%。从消费结构上看,电力用煤占52.9%,钢铁用煤占15.3%,建材用煤占16.1%,化工用煤占6.6%,其他用煤占9.1%。

煤炭长期大规模开发利用也带来了一系列问题。一是煤炭资源开发条件变差。我国53%的煤炭资源埋深在1000米以下,褐煤和低变质程度烟煤占55%,优质煤炭资源逐年减少,开发重心逐步向西部转移;二是煤炭科学产能比重较低。满足安全、高效、绿色开采条件的科学产能仅占1/3,这也是煤矿事故频发的主要原因;三是煤炭输配不合理,煤炭调运形势紧张。四是,煤炭利用效率低。发电及供热平均综合利用效率仅为40%左右,比发达国家低10个百分点。

尤为紧迫的是,煤炭属于高碳能源,我国又以碳排放系数最高的煤炭为主,污染十分严重。有统计显示,在主要污染物排放中,燃煤排放的二氧化硫占90%,碳氧化物占75%,总悬浮颗粒物占60%,二氧化碳占75%。同时,每年还要排放数吨渣尘,重金属超过2万吨,对人体危害很大。燃煤带来的严重环境污染,必须引起重视。

记者:在未来20年,我国能源结构会不会有大的变化?

谢克昌:对我国来说,现实的问题在于,什么能源替代煤炭?煤以外的其他能源,从长远看都可以用,但就近、中期看,难以担当起主体重任。石油和天然气受储量短缺和引进的困扰,风能、太阳能缺乏持续有效性和实用性,水能的地域和生态局限性明显,核能面临着原料供应和废料处理问题……因此,未来一段时间,甚至更长远看,煤炭仍将是我国主体和基础能源,虽然比例会有所下降。

我们预计,未来20年,煤炭在我国能源消费结构中仍将长期占据主体地位,在石油、天然气、核电充分开发的情况下,2030年煤炭占一次能源消费比重仍在50%以上,消费量将达45亿吨左右。

特别指出的是,现在我国60%—70%的能源消费是生产性消费,发达国家60%—70%用于非生产性消费。因此,2009年哥本哈根会议提出的全球碳减排目标,对于我国这样一个以煤为主要能源并正处于工业化中期的国家来说是不公平的。但作为负责任的大国,我国提出了明确的减排目标,任务之艰巨,压力之巨大,显而易见。

煤的清洁高效利用是唯一出路,应加快推进煤炭产业由资金和资源推动转向以技术创新驱动为主

记者:煤炭既是能源资源的主要提供者,又是环境生态的主要污染源,我们该如何应对这一难题?

谢克昌:围绕煤炭资源如何持续清洁利用,2011年,中国工程院将“我国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”列为重大咨询项目,根据煤炭行业发展中的重大问题,设立了包括资源、开采、输运、燃烧、减排等10个课题。我们认为,煤的清洁高效利用是唯一出路;必须加快推进煤炭产业发展由资金和资源推动向以技术创新驱动为主的方式转变。

煤炭的清洁高效开发利用既是支撑经济社会发展的内在要求,也是走低碳发展道路的必然选择。我国不仅是最大的煤炭生产国,还是最大的煤炭消费国和进口国,煤炭在一次能源消费结构中占比高出世界平均水平40个百分点,2013年煤炭进口3.3亿吨。近几年,全球气候谈判和围绕低碳技术的竞争日趋激烈,美国、欧盟、日本凭借其油气为主的能源结构,以及领先的煤炭清洁高效利用技术,积极推行“低碳经济”。出于国家战略利益和能源安全考虑,我国必须加快培育和发展具有核心自主知识产权的煤炭清洁高效开发利用技术和产业,赢得发展的主动权。

记者:对于我国煤炭的高效清洁可持续开发利用,有没有具体的战略目标?

谢克昌:根据我们的研究,到2030年应实现以下发展目标:调控煤炭开发总量,优化煤炭开发布局,实现煤炭开发战略性西移,形成煤炭科学开发和清洁高效的煤炭消费模式。具体讲,国内煤炭开采量要控制在45亿吨以内,煤炭系统整体效率达到52%,燃煤二氧化硫排放量控制在960万吨以内,燃煤氮氧化物排放量控制在760万吨以内。当前最重要的,是要利用新技术解决煤炭清洁燃烧问题,提高热效率、减少污染物排放,特别是燃煤发电的清洁高效问题。

实现这些目标,需要煤炭供应质量、煤炭发电水平、煤炭输运以及节能减排等诸多方面的共同努力。

设立煤炭科技重大专项,争取在10至20年内使我国煤炭科技自主创新能力和技术装备达到世界先进水平

记者:煤炭清洁利用包括哪些方面?现实中有哪些可行的途径?

谢克昌:在国家能源局列出的低碳能源技术中,化石能源清洁高效利用技术排在第一位,这里主要指的就是煤炭的清洁高效利用,包括煤的安全、高效、绿色开采,煤利用前的预处理,煤利用中的污染控制与净化,煤清洁高效发电和化学转化等诸多环节。

从目前看,煤炭清洁高效转化离不开现代煤化工技术。现代煤化工与传统的煤化工路线不同,它是以煤热解、气化为基础,以一碳化学为主线,合成各种替代液体燃料及化工产品,如天然气、甲醇、二甲醚、合成油、烯烃、精细化学品等,替代问题如果解决得好,石油、天然气对外依存度就不至于太高,这也是我国煤炭利用的重要方向。

世界煤化工的主战场在中国。传统的煤化工路线,包括煤炭焦化、煤气化—合成氨—化肥等路线,布局分散、技术水平较低、能耗较高、产能过剩、污染较严重,转型势在必行。

记者:如何尽快提高煤炭清洁高效利用的科技支撑水平?

谢克昌:目前,我国已成功开发以煤制烯烃、煤制油、煤制甲烷、煤制乙二醇等为代表的现代煤化工先进工艺技术,并进行了工程示范。

但就整体而言,我国当前的技术水平还不足以支撑煤炭的清洁高效利用。为此,我们认为,应尽快设立煤炭科技重大专项,大力提升煤炭科技创新能力。

具体包括:突破煤炭资源勘查、安全高效绿色开发、煤炭提质、先进煤炭燃烧和气化、煤炭清洁高效转化、先进输电、煤炭污染控制、煤炭节能等一批核心技术和关键技术,着力突破一批重大成套装备,建立煤炭清洁高效可持续发展支撑体系,引领世界煤炭清洁高效可持续开发利用技术发展。记者喻思娈

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