“從現(xiàn)在到2015 年，人類還剩下5年時(shí)間拯救地球”，英國(guó)氣候?qū)W家比爾?麥克古爾說(shuō)。發(fā)展資源節(jié)約、環(huán)境良好的低碳經(jīng)濟(jì)是未來(lái)的必然之路。按中國(guó)現(xiàn)階段的能源要素稟賦和消費(fèi)結(jié)構(gòu)，清潔煤使用將成為發(fā)展的重點(diǎn)。

有學(xué)者指出，到2020年中國(guó)年需用煤量為40億噸。而目前已探明的煤炭?jī)?chǔ)量為1145億噸，按照目前能源的消耗速度，中國(guó)已探明的煤炭?jī)?chǔ)量?jī)H能維持30年的消耗。

另外，隨著煤炭?jī)r(jià)格的持續(xù)飆升，國(guó)內(nèi)外的研究人員加快了清潔能源的研究步伐，努力尋找將煤炭轉(zhuǎn)化為綠色清潔燃料的方法。因?yàn)槊禾咳紵a(chǎn)生的二氧化碳是最重要的溫室氣體，被認(rèn)為是氣候變暖的最主要因素。研究人員正在探索解決之道，將煤轉(zhuǎn)化電能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳零排放。

IGCC：面向未來(lái)的計(jì)劃

2005年2月，旨在限定全球溫室氣體排量的《京都議定書》正式生效，該條約的簽署國(guó)已經(jīng)達(dá)到140個(gè)。盡管美國(guó)是溫室氣體排放量最大的國(guó)家，但它提出將按照自己的方式解決排放限制問(wèn)題，拒絕加入該條約。美國(guó)政府宣布將實(shí)施一項(xiàng)名為“未來(lái)發(fā)電”的計(jì)劃。這個(gè)計(jì)劃由美國(guó)能源部、私人投資者和國(guó)際組織共同投資10億美元，在5年內(nèi)完成設(shè)計(jì)和建造一座煤基零排放電-氫發(fā)電廠。這種發(fā)電廠的溫室氣體可以達(dá)到零排放的水平，排放出的二氧化碳?xì)怏w，通過(guò)技術(shù)手段將其“存儲(chǔ)”于地下。

這是一項(xiàng)面向未來(lái)的重要計(jì)劃。

美國(guó)最大的燃煤電力公司(AEP)已經(jīng)選好廠址，計(jì)劃建造一座新型超凈潔發(fā)電廠，即集成氣化綜合循環(huán)(IGCC)發(fā)電廠。人們往往把IGCC看作是新技術(shù)，但其實(shí)它是由兩種著名的現(xiàn)有實(shí)用技術(shù)集合而成，而這兩種技術(shù)都可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)“未來(lái)發(fā)電”計(jì)劃的最終目標(biāo)。

第一種是煤炭氣化技術(shù)，在嚴(yán)格控制溫度和壓力的條件下部分燃燒煤，使其變?yōu)橹饕怯梢谎趸己蜌錃饨M成的濃縮合成氣體，其中的雜質(zhì)如二氧化硫等很容易被除去。第二種技術(shù)是循環(huán)，這種技術(shù)已經(jīng)在天然氣發(fā)電廠得到普遍采用，渦輪的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于天然氣流和廢熱所產(chǎn)生的氣流。更為重要的是從氣流中捕獲二氧化碳比從傳統(tǒng)發(fā)電廠的煙囪中捕獲二氧化碳要容易實(shí)現(xiàn)得多。

IGCC發(fā)電技術(shù)比現(xiàn)今普遍采用的燃煤發(fā)電技術(shù)先進(jìn)很多。APE電力部門執(zhí)行副董事長(zhǎng)羅伯特?鮑威爾斯表示：“我們已經(jīng)對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行了深入研究。人類從上世紀(jì)初已經(jīng)開(kāi)始使用煤炭氣化技術(shù)，這種技術(shù)在石油化學(xué)工業(yè)和石油冶煉工業(yè)已經(jīng)使用多年。此外，我們現(xiàn)在就擁有自己的循環(huán)燃燒發(fā)電廠。因此這兩種技術(shù)都是成熟的和先進(jìn)的。”

除了APE之外，美國(guó)國(guó)內(nèi)和其他國(guó)家的大型能源公司對(duì)煤炭液化技術(shù)也十分重視。美國(guó)賓夕法尼亞州的一個(gè)工業(yè)財(cái)團(tuán)正計(jì)劃建造一個(gè)工廠，從南非能源業(yè)巨頭薩索爾集團(tuán)引進(jìn)煤炭液化技術(shù)，工廠的設(shè)計(jì)產(chǎn)能為每天生產(chǎn)5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在計(jì)劃在伊利諾依州建一個(gè)工廠，利用煤來(lái)生產(chǎn)天然氣。在美國(guó)之外，一些能源公司正在計(jì)劃建造“純氧燃燒”工廠，主要使用純凈氧氣來(lái)燃燒煤，以更易于捕獲濃縮的二氧化碳。

APE預(yù)計(jì)，擬建的IGCC發(fā)電廠總投資將比傳統(tǒng)發(fā)電廠高15%~20%。但是，一旦聯(lián)邦政府頒布實(shí)施限制二氧化碳排量的有關(guān)措施，這些投資就可以很快回收。由于發(fā)電廠一般都位于開(kāi)闊地帶，有足夠的空間可以存儲(chǔ)自身排放出來(lái)的二氧化碳，在這種背景下就可以將這些存儲(chǔ)的二氧化碳銷售給其他公司，獲得利潤(rùn)。根據(jù)估算，IGCC發(fā)電廠的收益將比傳統(tǒng)的發(fā)電廠高50%，前者的效率也高于后者，在形成一定規(guī)模時(shí)其成本還將會(huì)進(jìn)一步下降，同時(shí)，隨著設(shè)計(jì)水平和所用材料的改進(jìn)，效率也將會(huì)進(jìn)一步提升。此外，由于捕獲得的二氧化碳可以被注入油田以提高產(chǎn)量，其廢棄物的市場(chǎng)前景也被逐漸看好。

IGCC是一種成熟技術(shù)，所帶來(lái)的效益也是顯著的，而且可以有效降低二氧化碳的排放。那么，為什么這種先進(jìn)的技術(shù)不能夠被廣泛地采納呢？霍華德?赫爾州戈是麻省理工大學(xué)的化工專家，他管理一個(gè)被稱為“碳捕獲專項(xiàng)行動(dòng)”的工業(yè)財(cái)團(tuán)。赫爾州戈認(rèn)為：“技術(shù)本身并不是一個(gè)限制性因素，關(guān)鍵因素是經(jīng)濟(jì)方面的激勵(lì)。從技術(shù)角度來(lái)看，我們可以很快實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但如果政府不采取鼓勵(lì)性政策，在這方面將不會(huì)有太大的作為。”

清潔關(guān)鍵：捕捉與處理二氧化碳

清潔煤技術(shù)關(guān)鍵的步驟是捕獲煤燃燒后產(chǎn)生的二氧化碳。只有這樣才能阻止溫室氣體的排放。妥善處理或者利用被捕獲的二氧化碳，則成為研究人員探索的另一個(gè)技術(shù)課題。

將二氧化碳注入地表以下已成為現(xiàn)今增加油氣開(kāi)采量的一種常用方法，但其主要目的并不是永久性地存儲(chǔ)二氧化碳。亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是：我們能否把二氧化碳安全地存儲(chǔ)在我們想存放的任何地方？

科學(xué)家認(rèn)為，最安全的辦法是將捕獲的二氧化碳永久地存儲(chǔ)于地表以下的某一個(gè)地方。主要方法是將二氧化碳“注入”到地表以下并對(duì)其進(jìn)行礦物化后再埋藏。這種方式的潛在威脅是，一旦這些二氧化碳最終通過(guò)其他途徑被排放到大氣層中，將會(huì)導(dǎo)致全球變暖進(jìn)一步加劇。

另一個(gè)問(wèn)題是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同時(shí)，人類依然不斷增加化石燃料的消費(fèi)量，那么減排的任務(wù)會(huì)異常艱巨，這是因?yàn)閷?duì)二氧化碳液化后再存儲(chǔ)的龐大投入，相當(dāng)于人類開(kāi)采原始化石燃料的投入！

美國(guó)地質(zhì)學(xué)家最近的一項(xiàng)研究成果，給人們提出了這方面的警示。50年前，為了增加石油產(chǎn)量，得克薩斯州一個(gè)古油井曾被注滿二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前，美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室地質(zhì)學(xué)家喬治?古斯瑞獲得了其中一塊加固水泥，發(fā)現(xiàn)其中的一部分已經(jīng)出現(xiàn)了斑點(diǎn)，科學(xué)家推斷這是由50年前存儲(chǔ)的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蝕所致。這一結(jié)果提醒人們，海底存儲(chǔ)的二氧化碳可能會(huì)對(duì)起加固作用的水泥產(chǎn)生腐蝕，利用這種方法存儲(chǔ)的二氧化碳最終仍然有可能會(huì)被釋放到大氣層中。果真如此，削減二氧化碳排量所帶來(lái)的暫時(shí)性好處將會(huì)消失殆盡。

然而，多數(shù)人依然對(duì)這種方法保持謹(jǐn)慎的樂(lè)觀態(tài)度，認(rèn)為人類已基本掌握了正確處理這一問(wèn)題的大部分技術(shù)。截至目前，采用這種存儲(chǔ)方法，挪威國(guó)家石油公司和達(dá)科他煤氣化[18.19 0.44%]廠都已分別存儲(chǔ)了2000萬(wàn)噸二氧化碳；阿爾及利亞的一個(gè)天然氣田也存儲(chǔ)了1700萬(wàn)噸二氧化碳；荷蘭的一個(gè)項(xiàng)目則存儲(chǔ)了800萬(wàn)噸二氧化碳。 聯(lián)合國(guó)政府間氣候變遷專家小組估計(jì)，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以將所存儲(chǔ)二氧化碳總量的99%保留100年以上，隨著技術(shù)的進(jìn)步，這一年限有可能增加到1000年。

除了對(duì)二氧化碳捕獲后進(jìn)行存儲(chǔ)、出售給石油公司，用以增加油氣產(chǎn)量之外，另外一種方案是利用二氧化碳生產(chǎn)甲醇，它是比氫氣更實(shí)用的燃料。 目前，人類已經(jīng)吹響了向“氫能經(jīng)濟(jì)”邁進(jìn)的號(hào)角。但在這個(gè)過(guò)程中，除了氫氣生產(chǎn)之外，氫氣的輸送和儲(chǔ)藏都需要全新的設(shè)施，并且燃料電池技術(shù)也必須有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。相比之下，“甲醇經(jīng)濟(jì)”則相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槔枚趸己蜌錃馍a(chǎn)的甲醇是一種液態(tài)能源形式，可以使用目前的設(shè)施來(lái)輸送甲醇，并且甲醇經(jīng)過(guò)改進(jìn)后就可以作為汽車燃燒使用。

美國(guó)南加州大學(xué)洛克爾碳?xì)溲芯克L(zhǎng)、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者喬治?奧拉赫教授是“甲醇經(jīng)濟(jì)”的積極倡導(dǎo)者，他對(duì)此充滿信心。他說(shuō)：“從以碳為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)向‘氫能經(jīng)濟(jì)’過(guò)渡是一種美好的設(shè)想，但真正實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并不容易，而我們擁有大量可以循環(huán)利用的二氧化碳。”

目前，隨著國(guó)際上IGCC機(jī)組從示范到商業(yè)化的運(yùn)行，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始大力發(fā)展IGCC技術(shù)。華能天津IGCC綠色煤電工程示范項(xiàng)目已經(jīng)于2009年5月批復(fù)，現(xiàn)正在建設(shè)過(guò)程中。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)報(bào)批和進(jìn)行可行性研究的IGCC項(xiàng)目還有：華電杭州半山IGCC工程示范項(xiàng)目、中國(guó)煙臺(tái)發(fā)電廠IGCC項(xiàng)目、中廣核東莞電化太陽(yáng)洲4×200MW IGCC示范工程項(xiàng)目等。由于IGCC項(xiàng)目符合國(guó)家的節(jié)能減排政策，國(guó)家發(fā)改委已經(jīng)開(kāi)始重視并對(duì)IGCC項(xiàng)目采取很寬松的政策，以前沒(méi)有審批，主要是考慮初期投資非常大。

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