“從現(xiàn)在到2015 年,人類還剩下5年時間拯救地球”,英國氣候?qū)W家比爾?麥克古爾說。發(fā)展資源節(jié)約、環(huán)境良好的低碳經(jīng)濟是未來的必然之路。按中國現(xiàn)階段的能源要素稟賦和消費結(jié)構(gòu),清潔煤使用將成為發(fā)展的重點。
有學(xué)者指出,到2020年中國年需用煤量為40億噸。而目前已探明的煤炭儲量為1145億噸,按照目前能源的消耗速度,中國已探明的煤炭儲量僅能維持30年的消耗。
另外,隨著煤炭價格的持續(xù)飆升,國內(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。因為煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是最重要的溫室氣體,被認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,實現(xiàn)二氧化碳零排放。
IGCC:面向未來的計劃
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,該條約的簽署國已經(jīng)達到140個。盡管美國是溫室氣體排放量最大的國家,但它提出將按照自己的方式解決排放限制問題,拒絕加入該條約。美國政府宣布將實施一項名為“未來發(fā)電”的計劃。這個計劃由美國能源部、私人投資者和國際組織共同投資10億美元,在5年內(nèi)完成設(shè)計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到零排放的水平,排放出的二氧化碳氣體,通過技術(shù)手段將其“存儲”于地下。
這是一項面向未來的重要計劃。
美國最大的燃煤電力公司(AEP)已經(jīng)選好廠址,計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),但其實它是由兩種著名的現(xiàn)有實用技術(shù)集合而成,而這兩種技術(shù)都可以用來實現(xiàn)“未來發(fā)電”計劃的最終目標。
第一種是煤炭氣化技術(shù),在嚴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)動力來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)先進很多。APE電力部門執(zhí)行副董事長羅伯特?鮑威爾斯表示:“我們已經(jīng)對這種技術(shù)進行了深入研究。人類從上世紀初已經(jīng)開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)都是成熟的和先進的!
除了APE之外,美國國內(nèi)和其他國家的大型能源公司對煤炭液化技術(shù)也十分重視。美國賓夕法尼亞州的一個工業(yè)財團正計劃建造一個工廠,從南非能源業(yè)巨頭薩索爾集團引進煤炭液化技術(shù),工廠的設(shè)計產(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劃在伊利諾依州建一個工廠,利用煤來生產(chǎn)天然氣。在美國之外,一些能源公司正在計劃建造“純氧燃燒”工廠,主要使用純凈氧氣來燃燒煤,以更易于捕獲濃縮的二氧化碳。
APE預(yù)計,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)電廠一般都位于開闊地帶,有足夠的空間可以存儲自身排放出來的二氧化碳,在這種背景下就可以將這些存儲的二氧化碳銷售給其他公司,獲得利潤。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)模時其成本還將會進一步下降,同時,隨著設(shè)計水平和所用材料的改進,效率也將會進一步提升。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,其廢棄物的市場前景也被逐漸看好。
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