煤炭利用如何“吃干榨净”

2011年12月30日09:45  来源:科学时报  作者:甘晓
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  本报见习记者 甘 晓

眼下正值寒冬,北京市内,很容易看到耸入蓝天的大烟囱在冒烟。这些烟囱是保障北方居民顺利过冬的重要环节之一。
在中国,整个北方地区为城市居民集中供暖,其中燃煤立下汗马功劳。不仅如此,在火力发电中,燃煤也发挥着巨大作用。
不过,在近日举办的“科学人讲坛”系列讲座上,中科院工程热物理所所长秦伟提出,目前我国在利用煤炭资源方面存在严重的浪费情况,而且煤炭的广泛使用也给我国的环境保护带来了巨大压力。在“十二五”规划开局之年,煤炭高效清洁利用新思路亟待引起重视。
两条思路高效利用煤炭
能源领域“十二五”规划强调,在未来五年内增加新能源、可再生资源的比重。尽管如此,专家表示,对我国而言,煤炭仍将是未来五年的主要能源。
“直至2050年,我国的能源供应都将以煤炭为主。”秦伟表示。
数据显示,中国煤炭资源储量丰富,远景储量达5万多亿吨,已探明的资源量为1.12万亿吨,仅次于俄罗斯和美国,居世界第三位。在中国已探明的一次能源资源储量中,煤炭占94%,石油和天然气分别占5.4%和0.6%。
但是,煤炭浪费的情况让人担忧。
“物质和能量两方面都不能得到充分利用,是我们在煤炭清洁利用中急需解决的问题。”秦伟对《科学时报》表示。
比如,在粗放型的火力发电厂中,一般是煤炭燃烧后加热水变成高压蒸汽,推动汽轮机发电;蒸汽经冷却后再进行循环使用。秦伟认为,这个过程造成了极大的做功能力损失,未能以“温度对口、梯级利用”的方式提高能源效率。
“新型火力发电厂则合理利用了这几种不同品质的能量。”秦伟介绍说,“高品质的能量用于燃气轮机发电,中品质的用于其他技术发电,100摄氏度以下的低品质蒸汽用于集中供热供暖。”
除提高能量利用效率外,通过组分分级利用、分级转化而提高物质利用效率则是煤炭清洁利用的另一条思路。
秦伟解释说:“这就是化学领域中常常强调的原子经济性利用。”
通过这两种方法将煤炭能够提供的物质和能量“吃干榨净”,就可达到高效洁净利用煤炭资源的目的。
看好新型动力系统
目前,一些新型化工动力系统成了较热门的发展方向。
煤炭多联产系统便是其中之一。煤炭通过煤气化过程,将固体煤炭变成一氧化碳、二氧化碳、氢气等合成燃料气体,把不能气化的污染物集中收集处理和利用。例如,可将副产物二氧化硫通过集中处理成为硫磺、硫酸等化工原料。
整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)则是另一先进系统,煤气化技术和高效的联合循环在此系统中得到有效结合。
据介绍,该系统中,煤炭转变成气体并净化后,经过一系列化学过程转变成汽油、柴油等基本化工原料或燃料,驰放气与合成气一起通过动力生产线发电。
“整体煤气化联合循环发电系统在我国已经得到基本实现。”秦伟称。
近年来,由科技部“863”项目支持的兖矿集团在山东滕州成功实现IGCC多联产工业示范,并已经进入商业化运行。
目前,天津、上海、山西等地都有大型发电、煤炭企业联合建设了IGCC示范项目。在秦伟看来,这项技术对我国煤炭清洁利用具有重要意义,“对其抱有很高期望”。
《科学时报》 (2011-12-30 A2 综合)

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