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煤炭的未來在于清潔高效轉化
來源:中國能源報 時間:2020-06-03 字體:[ ]

全國人大常委會委員、中國科學院院士、中國科學技術大學校長 包信和

■本報記者 朱妍 《 中國能源報 》( 2020年06月01日   第 04 版)

煤炭是我國的主體能源和重要工業原料。今年的政府工作報告再次強調“推進煤炭清潔高效利用”。對此,全國人大常委會委員、中國科學院院士、中國科學技術大學校長包信和認為,在未來能源體系中,煤炭應盡量少用于燃燒發電、多實施高效轉化。解決碳排放、高水耗及廢水、廢氣、廢渣處理處置,是其中的關鍵問題。

中國能源報:隨著能源轉型進程加速,當前不乏“去煤化”呼聲。對此,您怎么看?

包信和:我國能源結構長期以煤為主,但不少地方現在提到煤炭就打怵。這主要是因為,煤在使用過程中排放大量二氧化碳,消耗大量水資源,對環境產生大量污染。

受多重因素影響,今年國際能源市場充滿變數,給保障能源安全敲響警鐘。2019年,我國原油和石油對外依存度雙破72%,天然氣對外依存度突破46%。從已探明的開采量來看,我國石油大概可采12年,天然氣大概可采30年,煤炭還可以采50年以上。在一定時期內,真正靠得住的主體能源還是煤,煤炭是我國能源安全的“壓艙石”。

中國能源報:圍繞“清潔高效”,如何充分挖掘煤的潛力?

包信和:煤炭在我國有兩種主流利用方式。一是作為能源,燃燒發電;二是作為原料,制備化學品。

煤電在我國電力供應結構中占比一直超50%,但隨著可再生能源技術發展、成本降低,煤炭應該不再是發電的唯一選擇。風電、光伏及核電等新能源逐步替代煤電,是我國經濟社會發展的愿景和必然趨勢。未來,煤到底還要不要大比例用于發電,是一個值得探討的問題。

另一方面,我國對化學品的需求量非常大,現有獲得途徑主要依賴原油。在“貧油、少氣、相對富煤”的資源稟賦下,我們很難完全依賴石油化工,利用煤炭制備化學品是符合國情的現實之選。在可再生能源發展日漸成熟的基礎上,發電用煤能少盡少。把煤用作碳資源制備更多化學品,即發展現代煤化工,是未來清潔高效利用的主要途徑。

中國能源報:既然是主流途徑,現代煤化工為何長期存在爭議?

包信和:除了經濟性考量外,目前對煤化工的詬病主要集中在三個方面,也是煤炭實現清潔高效利用必須徹底解決的三個問題。

一是二氧化碳排放。煤的結構及反應過程決定其燃燒一定會產生二氧化碳,燃燒1噸煤排放3噸以上二氧化碳。碳減排是現實需求,也是我國應對氣候變化的國際承諾。但目前,真正的碳減排技術成本很高,一般企業難以承受。

二是耗水。煤化工項目往往是用水大戶,煤氣化、合成及后續產品純化、分離等環節均離不開水。相應地,合成轉化過程產生大量廢水。理論上,采用現代技術,煤化工過程中的廢水均可經過處理循環利用,但費用越來越高。

三是排放廢氣、廢渣。煤中雜質燃燒產生的廢氣和固廢對環境造成很大壓力,無害化處理和資源綜合利用的費用逐年攀升,企業壓力加大。

中國能源報:有沒有辦法解決上述問題?

包信和:徹底解決的根本途徑在于技術突破,其中催化技術又被寄予厚望。石油化工正是利用催化劑這把“剪刀”,把原油中的大分子“剪裁”成大小不同的分子,從而得到所需的化學品。

90多年來,煤化工一直沿襲費托合成技術,導致潔凈水進、廢水排放。能否利用催化技術,把煤中的大分子像石油煉制一樣直接“剪開”,少排二氧化碳,少用水甚至不用水,高效拿到我們需要的東西?這是催化研究的愿景和長期目標,但現在還很難達到。

我們正在研究一種新型催化技術,無需借助水循環,即可實現煤基合成氣一步轉化直接制烯烴,在保持二氧化碳排放量不變的情況下,降低水耗和能耗。該技術目前正在實施全流程開車。一旦成功,有望推廣至煤制油、制含氧化合物等工藝過程,打造一個煤化工轉化新平臺。


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