◎本刊記者 葉曉婷 季天也

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倪維斗院士談煤炭清潔利用 資源決定：中國“去煤化”行不通

◎本刊記者 葉曉婷 季天也

《2016年國務(wù)院政府工作報(bào)告》強(qiáng)調(diào)，要加強(qiáng)“煤炭清潔高效利用”。

“煤炭清潔高效利用”，被“十三五”規(guī)劃列為國家100個(gè)重大工程及項(xiàng)目之一；《2016年國務(wù)院政府工作報(bào)告》也強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，減少散煤使用。目前，我國的煤炭主要用于火力發(fā)電，該如何實(shí)現(xiàn)清潔高效利用呢？3月22日，《環(huán)境與生活》雜志記者就此采訪了中國工程院院士、中國能源學(xué)會(huì)會(huì)長、清華大學(xué)熱能工程系教授倪維斗。倪院士長期從事熱力渦輪機(jī)系統(tǒng)和熱動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)學(xué)方面的研究，多次發(fā)聲呼吁“煤炭清潔高效利用”，指出燒散煤才是污染主因而非火電，并且直言“不太贊成煤制氣”。

“我不太贊成煤制氣”

3月22日上午，北京已經(jīng)結(jié)束供暖一周，當(dāng)天的空氣質(zhì)量在中度污染中徘徊，《環(huán)境與生活》記者來到清華大學(xué)家屬區(qū)的一棟公寓，見到了倪維斗院士。84歲高齡的倪院士精神矍鑠，右腿因?yàn)楣琴|(zhì)疏松不太靈便，拄著一支拐杖。家里的客廳也是他的書房，書柜里、桌子上、凳子上擺滿了書籍和打印材料，記者看了幾眼封面，發(fā)現(xiàn)盡是能源、煤炭、煤化工等字眼。

說起“煤炭的清潔高效利用”這個(gè)話題，倪老的眼睛里似乎閃著光。“煤在相當(dāng)長一個(gè)時(shí)期，過去、現(xiàn)在、未來都是我國的主力能源，過去50年的發(fā)展都是靠煤撐起來的，現(xiàn)在把煤貶得一無是處，把它看作污染的‘重刑犯’，一巴掌打死，感覺有點(diǎn)忘本，像‘飛鳥盡良弓藏，狡兔死走狗烹’。”

倪維斗院士說，我國散煤燃燒帶來的污染比煤電所產(chǎn)生的污染多得多。

他說，在環(huán)保要求越來越高的情況下，中國解決能源問題主要還是把煤的事情辦好，而不是完全“去煤化”?！叭ゲ涣耍覈F(xiàn)在平均每年消費(fèi)煤炭約38億噸，在這種情況下，很多人倡導(dǎo)‘以氣代煤’，我們也希望多用天然氣以改變能源結(jié)構(gòu)，但氣源在哪里？氣的儲(chǔ)量有多少？我國提出一個(gè)目標(biāo)——到2020年當(dāng)年，要消費(fèi)利用3500億立方米的天然氣，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量，才兩三億噸標(biāo)準(zhǔn)煤?！?/p>

倪維斗院士認(rèn)為，如果完全依賴天然氣，海上運(yùn)輸出問題，對能源安全影響巨大；另外，和周邊關(guān)系要注意協(xié)調(diào)，萬一發(fā)生戰(zhàn)爭，可能對運(yùn)輸管線轟炸、破壞，所以引進(jìn)天然氣要有限度?！暗蕉焯烊粴饪赡懿粔蛴?，很多人就想讓大量的‘煤制氣’上馬，我不太贊成。煤通過化學(xué)方式制取天然氣，但天然氣里的碳比較少，很多碳都白白變成二氧化碳釋放掉。大家都以用天然氣為榮，所以有大量企業(yè)做煤制氣，國家也批了不少項(xiàng)目，很多都沒做成，做成的也多是虧本，成本太高?！?/p>

煤在相當(dāng)長一個(gè)時(shí)期，過去、現(xiàn)在、未來都是我國的主力能源，過去50年的發(fā)展都是靠煤撐起來的，現(xiàn)在把煤貶得一無是處，把它看作污染的‘重刑犯’，一巴掌打死，感覺有點(diǎn)忘本。

資源稟賦決定不能“去煤化”

倪教授還點(diǎn)評(píng)了另一種主張——大力發(fā)展核能。他說，核電約占我國發(fā)電量的1%，這些能折合的標(biāo)準(zhǔn)煤也是有限的，而且我國核燃料不豐富，也要大量依賴進(jìn)口，還是得被人掐著脖子?！斑M(jìn)口核燃料相對容易，因?yàn)榱啃?，不像煤、天然氣的進(jìn)口需要投入大量的資金建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，但進(jìn)口總要受到他國牽制。核能雖然是干凈的能源，但總量有限，進(jìn)口量和安全問題都需要解決?！?/p>

“我們總說法國核電比例大，但它國家小，電量總量需求不像我們這么高，我國目前年需求電量約5萬億度，將來若需要千萬億度，要靠核電很難滿足這些需求。當(dāng)下煤電占總發(fā)電量的比例約80%，水電約百分之十幾，風(fēng)電就百分之二三。水電是比例最大的可再生能源，但可開發(fā)資源在逐步減少。當(dāng)下能替代煤炭的能源是有限的?！?/p>

倪維斗強(qiáng)調(diào)，煤在相當(dāng)長的一段時(shí)期，仍然是我國的主力能源，關(guān)鍵是怎么用好，中國的資源稟賦決定了不可能完全去除煤的使用。

在倪維斗看來，煤炭的清潔高效利用就是針對大部分散煤進(jìn)行整治，以電能來替代散煤燃燒。

該打屁股的是散煤利用

倪教授說，煤確實(shí)產(chǎn)生污染，不僅有二氧化碳，還有二氧化硫、氮氧化物、PM2.5，還有汞，但真正造成污染的原因不在于煤電，煤電在整個(gè)污染成分里所占比例很小，煤電所消耗的煤炭約占總消耗量的50%，屬于集中使用煤炭，污染控制近幾年取得不小的進(jìn)展，“打屁股得打在散煤的利用上”。

他用數(shù)據(jù)加以闡釋：全國約有70萬臺(tái)工業(yè)小鍋爐，還有各種窯爐，加上農(nóng)村普遍的炊事和采暖用煤，散煤利用量約50%，而這50%所引起的污染，要比煤電所產(chǎn)生的污染多得多。“中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)的統(tǒng)計(jì)是，大電廠燒煤發(fā)電所引起的污染占煤利用產(chǎn)生污染的2%，主要是散燒煤這部分要下大力氣。中國有那么多農(nóng)村人口，什么便宜用什么，煤很便宜，所以絕大多數(shù)農(nóng)戶燒煤，且多是次煤、高含硫煤等?！?/p>

他說，政府在想辦法管制，但牽涉農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)問題，比如買散煤是300塊錢一噸，而好的煤炭得800塊錢一噸，買不起。“國家準(zhǔn)備貼錢給農(nóng)民搞好煤炭的利用，污染可能有所減少，但這需要大量資金投入，還在計(jì)算中。如果解決不好這個(gè)問題，將來的污染就是農(nóng)村包圍城市。”

2006年，我國燃煤發(fā)電效率超過美國。

他描述，當(dāng)前的形勢就像怪圈：廉價(jià)的污染高，想清潔利用就多出很多成本，完全靠國家資助的話，國家的負(fù)擔(dān)也很重，怎么破局呢？“就得靠再生能源成本再低一些。風(fēng)電、太陽能發(fā)電都是靠國家補(bǔ)貼在撐著，亟需技術(shù)發(fā)展，以使成本下降?！?/p>

終極之道：用電能替代燒散煤

在倪維斗院士看來，煤炭的清潔利用就是針對大部分散煤進(jìn)行整治，終極之道是“大力發(fā)展清潔煤發(fā)電，以電能來替代散煤燃燒。”雖然電價(jià)不那么高，但大面積替代使用后總價(jià)比燒散煤高，“所以需要降低電價(jià)，鼓勵(lì)大量燒散煤的地方以電替代燒散煤，如燒飯用電不用灶、采暖用電不燒炕?！?/p>

他強(qiáng)調(diào)，這些亟需技術(shù)進(jìn)步?！袄?，燒電爐子取暖，從能量轉(zhuǎn)化來說并不合理，1度電用于燒電爐子，滿打滿算差不多是發(fā)出860大卡的熱量，而這860大卡是前面花了2000多大卡的熱量換來的。把煤炭變成高級(jí)能源電能，再把它簡單轉(zhuǎn)化成低級(jí)的熱來采暖肯定不行的，得靠熱泵技術(shù)來提高能效，而熱泵需要一定技術(shù)水平，如需要壓縮機(jī)、膨脹機(jī)等，目前這方面的研究也在進(jìn)行中?！?/p>

“我國用50%的煤發(fā)電，而德國、美國這方面的比例比我們高得多，德國大約80%，美國約90%，它們的煤主要是用來發(fā)電，再把電高效利用到生活中，有效控制污染。我們將來要將煤高效低污染轉(zhuǎn)化成電的比例提高，使電在各方面替代其他能源?！蹦呃险f，電能占終端能源消費(fèi)的比重代表電力替代煤炭、石油、天然氣等其他能源的程度，是衡量一個(gè)國家終端能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和電氣化程度的重要指標(biāo)。電目前在全國終端能源消費(fèi)中的利用比例只有22%，至少應(yīng)該增加到30%或50%。

中國燃煤發(fā)電效率超過美國

倪教授指出，我國的燃煤發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)是領(lǐng)先的，發(fā)電效率在2006年就已經(jīng)超過美國，而且前沿技術(shù)還在不斷取得突破。發(fā)電效率的兩個(gè)指標(biāo)——單位煤耗與污染控制都比美國先進(jìn)。當(dāng)前中國發(fā)電平均每度電消耗318克標(biāo)準(zhǔn)煤，而美國的數(shù)據(jù)是375克標(biāo)準(zhǔn)煤。

他還以上海外高橋第三發(fā)電廠為例，說明我國的發(fā)電效率之高。“該電廠發(fā)電過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)都仔細(xì)琢磨，從鍋爐、汽機(jī)、輔機(jī)等各個(gè)環(huán)節(jié)，能挖潛力的地方都挖透了”，發(fā)電煤耗已經(jīng)達(dá)到276克/度，每立方米廢氣中只含有二氧化硫18毫克、氮氧化物17毫克、煙塵8毫克，被國際能源署贊為“全球最清潔的火電廠”。現(xiàn)在，該廠又提出一個(gè)新的方案：希望煤耗達(dá)到251克/度的水平。

3月22日，中國工程院院士、中國能源學(xué)會(huì)會(huì)長倪維斗教授在家接受《環(huán)境與生活》雜志記者采訪。季天也/攝

倪院士說，煤直接燃燒雖然有污染產(chǎn)生，但還是不得不用，降低煤耗就能降低二氧化碳排放。我國“十三五”規(guī)劃對全國發(fā)電平均煤耗提出的目標(biāo)是從318克/度降到300克/度，全國每年38億噸的標(biāo)準(zhǔn)煤有50%用于發(fā)電，相當(dāng)于每年可以節(jié)省34200噸標(biāo)準(zhǔn)煤。“美國的電廠都已經(jīng)有40年了，屬于老電廠，而我們的大電廠基本是2005年之后建的，100萬千瓦1臺(tái)機(jī)組，一般一個(gè)電廠是2臺(tái)機(jī)組。美國可以拆掉大量舊的，建造新的，而我們不行，當(dāng)下主要靠大量新近的電廠供電，不能把這些新的又拆了建更新的，它們可挖掘的潛力還比較多?！?/p>

在倪維斗看來，煤化工可以適度發(fā)展。

上海外高橋第三發(fā)電廠被國際能源署稱為“世界上最清潔的火電廠”，發(fā)電煤耗為276克/千瓦時(shí)。

小鍋爐也有辦法燒好

另外，倪老談到，市面上關(guān)于煤炭“近零排放”“超低排放”的說法很多，但并不確切，這只是相對以前粗放的燒煤情況而言，并非絕對的不排放?！爱?dāng)下，集中用煤排放的二氧化硫、氧化氮、細(xì)顆粒物，靠排放尾氣的收集處理，經(jīng)過脫硫、脫硝、除塵裝置，已經(jīng)能控制為和燒天然氣排放的水平相當(dāng)，但最大挑戰(zhàn)是二氧化碳排放量，這是燃料的天性決定的。煤的主要成分是碳，排出的二氧化碳也多，燒一噸煤能產(chǎn)生2.7噸的二氧化碳，燒天然氣（CH4）排放的碳就相對少得多?！钡麖?qiáng)調(diào)，當(dāng)前的清潔煤技術(shù)可以使其傳統(tǒng)污染物的排放量，低于目前天然氣燃燒排放量的國家標(biāo)準(zhǔn)。

“洗煤”也是煤清潔利用的方式之一，就是在煤礦將粗煤經(jīng)過水洗，洗去一些灰分、硫，比較容易，但也會(huì)增加成本，“關(guān)鍵是供應(yīng)鏈下游的電廠愿不愿意買”。很多電廠寧愿采用價(jià)格便宜的粗煤，能少花點(diǎn)錢就少花點(diǎn)?！按蠹視?huì)慢慢地開始接受洗過的煤，因?yàn)閲覍θ济号欧诺臉?biāo)準(zhǔn)會(huì)越來越嚴(yán)格，后處理成本也會(huì)增加，前端的煤干凈一點(diǎn)，燃燒后處理的成本也就沒那么大壓力了。企業(yè)也在盤算，到底是用洗煤劃算，還是加強(qiáng)后處理劃算?！?/p>

大型鍋爐的效率可以達(dá)到95%以上，煤燃燒釋放的能量有95%是被利用起來的。而工業(yè)小鍋爐平均效率只有65%～70%，“燒出來的灰都黑乎乎的，其實(shí)是炭沒燃燒完全”，所以小鍋爐燒煤是空氣的主要污染源之一，但倪老認(rèn)為，“小鍋爐也是有辦法燒好的”，不能一棍子打死。他說，大家都在動(dòng)腦筋，市面上出現(xiàn)了一種“水煤漿”技術(shù)，將65%左右的煤粉與34%的水和少量添加劑混合制備成液體，可以像油一樣泵送、霧化、儲(chǔ)運(yùn)，并可直接用于各種鍋爐、窯爐的燃燒。這種技術(shù)使煤炭燃燒比較充分，污染排放也不很高，成本也可接受。

有大資金要投入“電化共軌”

在倪老看來，煤的清潔高效利用技術(shù)多種多樣，得多條腿走路，比如適度發(fā)展煤化工。煤化工其實(shí)是二戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，納粹德國打仗油源不足，坦克飛機(jī)都得用油，德國煤炭較多，就研發(fā)煤變油。倪教授說，用煤直接變油，或者用煤氣化后間接變油，這兩方面的技術(shù)我國都已經(jīng)突破，對緩解將來油短缺和能源安全有一定的作用?！暗珡哪茉葱式嵌瓤矗D(zhuǎn)化過程就要耗費(fèi)不少能源，差不多是4噸煤制成1噸油，比直接用煤或直接用油還是不合算，適當(dāng)做點(diǎn)，如有1000萬噸的產(chǎn)量維持著，搞技術(shù)進(jìn)步是可以的。煤做烯烴也可以，可再做成塑料、纖維等，也是煤化工的一條路線?！?/p>

倪維斗院士認(rèn)為，煤炭清潔高效利用最好的技術(shù)路線就是“電化共軌”——發(fā)電和煤化工一起完成：煤先氣化變成合成氣，依次通過反應(yīng)器，做一部分甲醇，把反應(yīng)器里沒有發(fā)生反應(yīng)的氣體，或者是反應(yīng)器所釋放出來的氣體（馳放氣）拿去發(fā)電，把這兩個(gè)過程耦合起來?！叭绻麑ｉT用煤制取甲醇，那經(jīng)過反應(yīng)器后未發(fā)生反應(yīng)的氣體還要再用泵抽取打回，再參與反應(yīng)，循環(huán)好幾次。而電化共軌就是經(jīng)過反應(yīng)器后，未發(fā)生反應(yīng)的氣體直接發(fā)電，這種方式經(jīng)過仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，能量整體利用效率可達(dá)60%以上（我國大電廠煤炭熱效率約45%，上海外三發(fā)電廠可達(dá)47%），煤里的一部分碳轉(zhuǎn)化成甲醇，如果甲醇不用于燃燒，就可使二氧化碳排放減少百分之二三十?！?/p>

從長遠(yuǎn)看，電化共軌是發(fā)展方向，目前在推進(jìn)，但總體比較慢，需要大企業(yè)、大投資才能做起來?！拔液停簶I(yè)巨頭）神華集團(tuán)的負(fù)責(zé)人聊過，他們也認(rèn)為電化共軌這個(gè)方向是對的，但感覺風(fēng)險(xiǎn)較大，因?yàn)橛袔讉€(gè)關(guān)鍵問題中國還沒法完全解決，還需要國外的技術(shù)介入，比如關(guān)于反應(yīng)器馳放氣的發(fā)電問題，燃?xì)廨啓C(jī)還做不起來。完全靠企業(yè)投資，企業(yè)可能自身感覺風(fēng)險(xiǎn)大，風(fēng)險(xiǎn)需要分散一下?！?/p>

倪老透露，目前有幾個(gè)基金會(huì)也募集了不少資金，準(zhǔn)備投入電化共軌技術(shù)的研發(fā)。

中美發(fā)電煤耗對比示意圖