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【专访】岑可法院士:煤炭利用革命之我见

北极星大气网  来源:《基石》杂志  作者:李兴  2015/8/10 8:32:03  我要投稿  

北极星大气网讯:岑可法院士在化石燃料、废弃物能源高效清洁、资源化、能源化利用,可再生能源开发与利用、生物质能利用与制氢技术、洁净煤燃烧与气化技术、水煤浆燃烧技术、流化床燃烧发电技术、能源利用过程中多种污染物协同脱除技术、工程气固多相流动和电站锅炉计算机辅助试验(CAT)以及先进激光诊断技术等领域都取得了开拓性成就。因此,记者就燃煤电厂如何降低排放和煤炭分级利用对岑可法院士进行了专访。

问:煤炭是中国的主体能源,支撑了中国经济近几十年的高速增长。然而,煤炭利用被认为是引发大气污染的重要因素之一。要降低煤炭利用的环境污染问题,必须改变煤炭粗放的利用方式。中共十八大报告提出要进行“能源生产和消费革命”,您认为如何实现煤炭利用革命?

答:中国2013年消费煤炭约36亿吨,其中火电是煤炭消费的最大行业,消耗的煤炭占总量的58%。目前中国主要发展的煤炭高效清洁发电技术包括超超临界发电技术、燃煤电厂超低排放技术、整体煤气化联合循环发电(IGCC)技术等。由于中国油气严重短缺,因此发展以煤完全气化为核心的煤炭清洁高效转化技术,如煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制芳烃、甲醇制汽油等,可生产出煤基清洁燃料或化工品。作为煤炭利用革命性方案应该考虑到煤炭作为能源和资源的两种属性,改变中国现有的产业结构,同时实现节能减排。

煤炭分级转化清洁发电技术是根据中国国情提出的煤炭利用革命性方案之一。该项技术是基于煤炭各组分不同性质和转化特性,以煤炭同时作为资源和能源,将煤的热解和燃烧等过程有机结合,实现煤炭分级转化梯级利用。煤炭先在热解炉热解提取挥发份产生煤气和焦油,半焦再送锅炉燃烧产生蒸汽,煤气和烟气经净化可实现低污染排放控制和低碳排放,所生产的煤气可用于制天然气等燃料气,焦油可经加氢制得汽油、柴油等产品,蒸汽则用于电力生产和供热,灰渣根据其赋存形态进行有价元素提取和制水泥、建材等综合利用。

煤炭分级转化清洁发电技术紧密结合中国产业结构调整、循环经济、节能减排需求,催生了全新的产业模式,推动煤电相关产业转型升级。其核心是集中源和分散源污染物协同治理的创新思路:将分散源使用的煤炭集中到煤炭分级转化清洁发电厂;发电厂在发电同时联产合成天然气,且无需高压和纯(富)氧,使油、气转化成本大为降低;节省了宝贵的水资源;同时发电厂本身实现污染物超低排放;联产的合成天然气或电力、蒸汽供应周边工业窑炉、民用锅炉等分散源,实现分散源的清洁生产。

问:2015年以来,中国对新建燃煤机组提出了更为严格的污染物排放控制要求。国内部分燃煤机组通过超低排放改造,达到了燃气机组的排放标准。您认为燃煤电厂污染物超低排放对中国治理大气污染会起到多大的作用;如何评价燃煤电厂超低排放的经济效益和环境效益?

答:2012年,全国二氧化硫(SO2)排放总量为2117.6万吨,其中电力行业SO2排放量为883万吨,占全国SO2排放量的41.7%;全国氮氧化物(NOx)排放总量为2337.8万吨,其中电力行业的NOx排放量约为948万吨,占全国NOx排放量的40.6%;电力行业烟尘排放总量约为151万吨。经测算,若超低排放技术在全国燃煤机组全部推广应用,将有效削减燃煤烟气污染物的排放,燃煤发电机组的SO2、NOx、烟尘的排放量将分别减少到53万吨、76万吨、8万吨;与2012年火电行业SO2、NOx、烟尘排放相比,均可减少90%以上,将显著改善空气质量。

针对不同容量、不同污染物排放水平及新建/改造的燃煤机组,新建/改造的投资成本及运行成本有所差别:超低排放改造增加的发电成本为0.01~0.02元/kWh,新建超低排放机组增加的发电成本更低,为0.005~0.01元/kWh。

在过去一段时间,发电“煤改气”的呼声很高,但如果将现有燃煤电厂改为燃气电厂,发电成本将大幅度增加。以燃气蒸汽联合循环发电为例,当天然气价格由2.0元/Nm3增加到5.0元/Nm3时,单位发电成本由0.59元/kWh增加到1.23元/kWh,而燃煤电厂的单位发电成本约为0.4元/kWh。因此,燃煤电厂实现超低排放投资不大,而环保效益显著。

延伸阅读:

【专题】:火电企业该不该追求超低排放?

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