中国工程院院士金涌：煤化工发展应着眼于解决能源短缺与空气污染问题

“我们国家在能源方面面临以下两个问题：一是能源短缺。通常我们说我国化石资源是少油、缺气、富煤，但实际上我们的煤只占世界储量的12%，而我国人口占到世界的22%左右。所以按人口平均来算，我们煤炭资源的人均储量只是世界人均储量的一半左右，这样看来，我们的煤碳资源也必须节约利用;石油储量只占全世界的2%多一点;天然气储量就更少了，只有1%多一点。这就决定了我国主要依靠煤炭做主要能源的情况长期不会改变。二是我们的能源利用率不高。以爱辉-腾冲线为例，我国东南这片区域的陆地面积占全球陆地面积的1/30，但消耗了全世界40%的煤，单位面积消耗的煤比世界平均每个面积消耗的煤大12倍。就全国而言，我们现在消耗世界上21.9%的能源产生了11.6%的GDP，这么大的能源消耗，本身就存在问题。”中国工程院院士金涌开门见山，对记者介绍了我国能源的禀赋及利用效率情况。能源方面面临的问题必须通过生产方式的变革来解决。在金涌看来，能源生产的变革包涵两层含义，“一是从长远来看，就是大力发展可再生能源，少用甚至不用化石能源;二是从当前看，化石能源是一个焦点——如何高效、清洁利用，也即我们如何一石二鸟地解决当前能源短缺与空气污染的矛盾问题。在目前的情况下，煤化工如何发展必须以高效、清洁利用为核心”。

尽量把煤的价值充分体现出来

我国煤价进入下行周期后，煤炭企业迫切希望拉动煤价，为了安抚煤炭企业，同时考虑到石油进口比例也确实很大，国家能源局在2014年年初的内部咨询会上通报的关于煤制油、煤制气的初步规划是，到2020年规划建设3000万吨的煤制油，500亿立方米的煤制气。此消息一出，业界一片沸腾，政策大门进一步打开似乎触手可及。“现在几乎凡是有煤的地方就有煤化工。中国煤化工现在是处在爆发期、井喷期”。“我们的煤也要节约用，因为我们的煤也不是多得不得了”，金涌认为，搞煤化工的第一个指导思想，就是要尽量把煤的价值充分体现出来。

记者：如何才能把煤的价值充分体现出来?

金涌：一定要想到，煤不只是碳，煤是有机与无机的复合物，里面有机的成分有十几种，煤里面还有氢，碳氢比在煤的组成里是1：0.8，就是1个原子的碳对应有0.8个氢存在。如果煤炭只是烧掉，就把氢也烧掉了。氢实际上是很珍贵的，烧掉很不合算。要把煤的价值充分体现出来，就要高价高用，实现煤的综合利用。煤的综合利用应该配合煤加工的多项联产：煤先热解，变成半焦，半焦拿来作燃料，产生蒸汽发电，蒸汽轮机的背压还有十几公斤的压力，可以用来供热。半焦热解产出的东西，焦炉气可以拿来作燃料，也可以做合成气，液体焦油分离出粗苯、轻焦油、重焦油等等，这样对煤的利用就是全价的、综合的。

记者：的确，现在煤化工呈现井喷之势。据悉，这个情况引起了工程院很多院士的关注。请问，包括您在内的院士们关注的焦点是什么问题?

金涌：煤化工最明显的问题是，二氧化碳的排放量大、水耗大、投资大、而且煤炭转化也会损失很多能量，所以要对产品和用途作仔细分析，选择如用煤制气后再发电就很不合算。虽然城市清洁了，但是全国总的二氧化碳排放却增加了。

记者：能用能源效率来说明煤制气大规模发展的不经济性吗?

金涌：煤制气再发电的效率是30%多，而煤直接燃烧，通过超超临界发电的效率最高可以达到42%～45%。在民用方面，用天然气做饭其实热效率很低，大约70%的热量都散发在空气里浪费了，所以美国虽然天然气产业很发达，但还是有一半以上的家庭用电做饭。在这种能效下，还不如提升煤电厂技术，这样可以实现低煤耗，清洁利用。所以煤制气一定要考虑到使用是不是合理。

煤可以很好地解决机动车尾气污染问题

机动车尾气对大气的污染是不言而喻的。所不同的是，在不同的地方危害程度不同，例如在首都北京，机动车尾气便是PM2.5的首要元凶。为了治理机动车尾气对大气的污染，国家采取了油品升级的方略。在金涌看来，减少对进口石油的依赖和治理机动车尾气可以让煤化工来出力，“只要可以驱动汽车，为什么一定要是汽油或柴油呢?”金涌如是说。

记者：如何用煤替代石油作为机动车的燃料?

金涌：除了有人支持煤制油外，可以用醇醚添加。醇醚可以通过煤化工来获得。实际上，最早的醇醚路线是甲醇汽油。甲醇添加到汽油里，如果不超过14%，可直接利用。但是甲醇路线在国内一直没有进入主流。从技术角度看，还有一个选择是二甲醚。二甲醚合成也用合成气作为原料，产品是附产1份重量的水，2.5份重量的二甲醚。假如是煤变油，合成出来的产品是0.78份重量的油，附产1份重量的水。所以，二甲醚的用煤量只是煤变油的二分之一，而且1公斤二甲醚的行驶里程数和同等量的柴油一样。更重要的是，二甲醚的排放非常干净，在排气管后面放一张白纸，跑多远纸都是白的。

记者：看来使用二甲醚的确可以有效治理机动车尾气污染，但据了解，二甲醚在常温下是气态的，使用必须压缩灌装。如果用罐装的话，使用起来就不太方便。现在这个问题可以解决吗?

金涌：(二甲醚确定需要在5公斤压力下罐装才能作汽车燃料)清华大学的新技术是用煤通过合成甲醇制造聚甲氧基二甲醚。聚甲氧基二甲醚的沸点可以达到140℃，完全可以和柴油调和，提高柴油的十六烷值，成倍地减少PM2.5排放。这项技术的鉴定会已经开过，我和谢克昌、汪燮卿、杨启业、郝吉明、陈丙珍等几位院士一起，联名上书政府，建议促进聚甲氧基二甲醚在全国的推广应用。

记者：使用聚甲氧基二甲醚调和柴油、汽油与直接使用柴油、汽油相比为何会有这么明显的优点?

金涌：现在的柴油机、汽油机都需要吸进空气(主要是利用空气中的氧气)才能燃烧，但空气里还有大量氮气，氮气对燃烧不起作用，最后只是加热到高温排出去，白白走过场，浪费了很多能量。而聚甲氧基二甲醚的分子链上带着氧，如同“自带干粮”，所以虽然其燃烧的热值相对较低，但十六烷值高，出力得到补偿。这项技术尤其适合在空气稀薄、氧气不足的高原和高寒地区使用。

记者：电动汽车最为节能、环保。我国政府正大力推广电动汽车，但电动汽车的技术还在成熟前夜。这个问题您怎么看?煤电可以为电动汽车发展出力吗?

金涌：我们国家现在大力发展电动汽车，并作为战略性新兴产业来扶持。是十分明智，也是全世界公认的方向。我认为，三至五年之内电动车技术上的大多数问题基本上可以解决。国际上的共识是采用直插式电动车最节能，而且污染完全可以集中治理。以燃煤超超临界发电用于驱动电动车为例，煤电转换效率可达45%，按照电动车的电机效率75%计算。相对煤制油的能量转化效率为35%，汽油机的效率为25%，煤经电到驱动车轮的总能量转换效率，要成倍地大于煤经合成油驱动燃油汽车的总转化率，因此煤的最合理利用还要回归于发电。

记者：充电不方便的问题是制约电动汽车发展的制约因素之一。您如何看这个问题?

金涌：现在电动汽车的发展面临着地方保护、标准不统一、群雄割据等情况，我认为未来电动汽车生产厂商只需要卖裸车就可以了，标准都统一后，一些企业可以建设充换电站，形成品牌电池经营，汽车没电后只需要去换电池就可以了，既方便又快捷。更重要的是电池交换站可以在夜间为乏电池充电，利用夜间电价低，发电站的总能效也更高。