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从煤到合成气
2014年笔者探访了分布于和内蒙古交界附近的山西煤厂,在该地区,沿着长城遗址的山脊线下,有数百座污染严重的小型煤厂,仍旧在为煤燃烧工业供应能源,每年排放到大气层中的二氧化碳达到数百万吨。中央政府关闭东部和沿海地区煤厂的措施对这些内陆的小煤厂来说几乎没有影响。实际上,最近的“五年计划”文件显示,西部和北部的煤矿工业将会在下个十年迎来令人瞩目的扩张。
在中国清理煤污染的整个过程中,从2000年初开始到2012左右是脱硫技术阶段(desulfurization)——限制传统污染物和PM2.5的排放,这些都是直接致死的物质。而现在我们正处在气化技术(gasification)阶段。
这个阶段指的是将固态煤变作合成气的过程,后者由氢、一氧化碳和二氧化碳组成。合成气可以用来燃烧发电,或者生产石油化工产品。从环保角度来看,碳可以被收集并移除,尽管现在的合成气工厂普遍不会这么做。
虽然这不是什么新技术——二战中被切断了石油供应的纳粹曾经通过合成气用煤制作液体燃料,在吉普车和坦克中使用——但现在已经被视为中国煤矿工业困扰之际迫切要采取的路线。中国政府已经宣布在内蒙古、山西和新疆计划修建几十个煤气化工厂,预计将会生产用于汽车的液体燃料,用于石油化工的乙烯,以及其他工业产品。中国国家能源局表示,合成气的产量2020年将达到500亿立方米/年,这一数字是2014年的25倍。
政府的支持,外加对于合成气衍生品持续上升的需求,自2005年起在神州大地掀起了一阵风潮,大国企纷纷激进扩张,兴建“煤转气”工厂。但是在通用能源(GEPower&Water)中国区气化产品市场负责人BobbyWang看来,最初的这一轮爆发是“壮丽的失败”(epicfailure)。早先的工厂清洁程度不够高,生产的合成气几乎没有市场,主要原因是缺少管道覆盖网络。
混乱过后是一种更加稳妥的发展节奏。现在中国的能源公司,包括主要的煤产品供应商在内,已经与美国公司合作成立合资公司,建造在财务上较为可行的工厂,生产供应的合成气被用于发电和石油化工等领域。最终这些工厂中用来发电的锅炉将会加入整体煤气化联合循环技术(IGCC,integratedgasificationcombined-cycle),这是一种气化、燃烧煤的最高效的方式。
但是位于中国干旱的北部和西部省份的这些工厂当中,许多都将使用褐煤(lignite),这是一种低质的“棕色”煤,在中国和东南亚很常见。对于环保人士来说,这是一种污染重、能量低的煤,他们认为应该留在土里,放弃开采使用。而煤厂气化技术的环保效果同样遭到质疑:绿色和平组织最近发布的一份报告显示,中国的煤转气项目在未来十年里会向大气排放数百万吨二氧化碳,这将导致2014年习近平主席和奥巴马总统签署的关于气候变化的协议目标无法实现。
除此之外,还有一大堆资金充裕的跨国研究机构和示范项目,也在试图减少“煤转气”的碳排放。
计划为德州西部油田建设的项目就是其中之一,该项目获得了美国能源部清洁煤能源计划(CleanCoalPowerInitiative)总计4.5亿美元的资助,来自中国的国有企业中国石油天然气公司(ChinaNationalPetroleumCorporation)也参与了该项目的工程设计和建设。项目总计造价17亿美元,建成后将成为最先进的煤工业工程。“这项工程最具创新之处在于,收集二氧化碳是整个过程的副产品,基本上是没有成本的。”威廉说。
这是一个美好的愿景,但是很可能还要过几十年才会实现。现实情况是,大部分煤工的碳收集工程都已经停滞或放弃。华能煤电绿色IGCC煤厂位于天津,曾被认为是中国第一个大规模碳收集煤厂项目,于2009年7月初正式开工建设,最终完工日期一再拖延并于最近缩小了规模。即便位于德州的项目最终成功,也只对于少数几个地区有示范效果,最早完成投产也要到2018年。而最终,中国想要继续控制污染,最可能的方式可能还是要减少煤的使用。
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