北極星火力發(fā)電網(wǎng)訊:近來，國內(nèi)出現(xiàn)了用發(fā)展煤制天然氣(甲烷)來保證“壓煤”所需天然氣的勢頭，引起了有識之士的憂慮。我想通過對比國際的情況和分析煤制氣的利弊，試圖探討我國煤潔凈利用的正確途徑。

要知道煤制氣是怎么回事，首先需了解煤制油(ctl)。該技術(shù)源自費托合成技術(shù)，于上世紀20年代在德國問世。

擁有豐富的煤礦藏而無石油資源的德國，在第一、二次世界大戰(zhàn)期間為應(yīng)對經(jīng)濟封鎖(石油禁運)而研發(fā)出了ctl技術(shù)。此后由于水耗高(1：10)和大量排放co2，加上成本問題，一直未能在世界各國全面推廣。只有在曾長期推行種族隔離而受到國際制裁的南非，由于面臨與一、二戰(zhàn)時期德國同樣的處境，一直堅持采用。

雖然煤制氣比煤制油單位熱值的水耗少了約一半，co2排放量也有所減少，但成本仍缺乏與常規(guī)天然氣的競爭力。只有在利用低、劣質(zhì)的褐煤制甲烷的情況下，才有一定的經(jīng)濟可行性，因此也未被各國廣泛采用。

然而在中國，由于種種原因，包括煤制氣與煤制油在內(nèi)的“煤化工”熱卻始終未有減退。雖然在前些年，國家發(fā)改委曾因能量效率、環(huán)保等方面的考量而嚴令控制煤制油/氣項目上馬，但在近一二年來迅速惡化的空氣污染形勢下，一些地方和能源主管部門欲力推“煤改氣”和“壓煤”卻遇到供氣瓶頸的窘境，于是想到了對煤制氣“開閘”的對策。

據(jù)媒體報道，以前多年積壓未批和新申報的大型煤制氣項目，在剛過去的幾個月里就被批準了十余個。國家能源局更是公布了在未來五六年里，使全國煤制氣的年產(chǎn)能增達500億立方米的宏大計劃。

以北京市為例，盡管它一直是國家天然氣供應(yīng)的“重點保護對象”(陜京1-3線天然氣管道專供北京)，天然氣的使用也遠遠早于上海、天津等特大城市，但由于城市生活便利特別是環(huán)境保護的需要，對天然氣需求的增長速度極快，1996年來平均年增率高達34%，預(yù)計到2015年和2020年，北京市天然氣的年消費量將分別達180億立方米和306億立方米。

而僅靠陜京線，北京市的年供氣能力只能在80億立方米以內(nèi)。因此，這幾年每當冬季用氣高峰時，往往不得不采取限供甚至停供企業(yè)、商貿(mào)用氣的措施，以確保民用。特別是在2013年春嚴重霧霾襲擾下，迫不得已出臺了采取針對發(fā)電、鍋爐和農(nóng)村生活用煤為對象的“壓煤”2500萬噸的計劃。

在這種情況下，北京市尋找和擴大氣源勢在必行。然而，令人困惑的是，在嚴重缺水的內(nèi)蒙古等地開發(fā)煤制氣再運到北京，居然被列為首選項。2014年初，曾被人為延誤了幾年的大唐克什克騰煤制氣一舉進京成功，就是一個標志。緊接著，內(nèi)蒙古鄂爾多斯40億立方米煤制天然氣項目、山西大同煤制天然氣項目也陸續(xù)上馬。

必須指出，僅一個大唐克什克騰年產(chǎn)40億立方米煤制氣的項目，就要每年消耗2000萬噸(亦有說法2500萬噸)的煤炭，還要用掉在當?shù)胤浅＞o缺的水資源2400萬噸，年排放co21600萬噸和大量廢水。這絕不僅只是個污染搬家的問題，更是變相擴大煤的使用。

表面上看，北京市“壓縮”掉了2500萬噸的燃煤，而僅為了“壓”掉發(fā)電用煤的一部分，就要在幾百里之外的克旗增加年耗2000萬~2500萬噸的煤，豈非遠遠得不償失!以該項目的耗煤率推算，如落實國家能源局全國煤制氣的年產(chǎn)能500億立方米的目標，就需要年新增煤消費量2.5億~3億噸，對于面臨今后二三十年內(nèi)必須大幅度壓減煤用量以降低碳排放量緊迫形勢的中國來說，無異是雪上加霜。

值得注意的是，國際上對煤制氣的研究重點，近年來已轉(zhuǎn)到co2凈排放趨零的生物質(zhì)制氣之上。經(jīng)過十幾年的努力，奧地利、荷蘭和瑞典的學(xué)者先后研發(fā)成功用木質(zhì)類原料經(jīng)氣化—合成途徑制成生物天然氣的技術(shù)，并已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模。

例如在瑞典的第二大城市哥德堡，哥德堡市能源公司在2008年即建成日產(chǎn)4400~8800立方米(年產(chǎn)250萬立方米)的生物天然氣示范廠。2013年，日產(chǎn)8.8萬立方米生物天然氣廠(ⅰ期)也投產(chǎn)、年產(chǎn)能達到8700萬立方米的ⅱ期工程正在建設(shè)中，預(yù)計將在2016年投產(chǎn)。

在同樣是煤炭儲量和用量都非常大的美國，科學(xué)家在“壓煤”上的著眼點卻很巧妙。所采取的對策，是充分利用全生命周期碳凈排放趨于0的生物質(zhì)沖消掉相當一部分煤。美國科學(xué)院、美國工程院和美國國家研究會聯(lián)合組建的委員會，于2009年8月完成了大型決策咨詢報告——《美國能源的未來》。報告認為，鑒于美國是世界少數(shù)幾個煤的開采和使用的最大國家之一，煤的儲量也極大，因此在未來，“第二代生物乙醇”起到的將只能是“過渡性作用”，更多的將是生物質(zhì)和煤通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化途徑生產(chǎn)的烴類燃油。

具體來說，是指用生物質(zhì)與煤的混合物作原料轉(zhuǎn)化的“煤/生物質(zhì)變油”(cbtl)。由于在這種轉(zhuǎn)化途徑中，生物質(zhì)取代約45%的煤，而生物質(zhì)能全(生命)周期碳凈排放為零，因此，煤/生物質(zhì)混合基燃油——液態(tài)烴類的最終碳凈排放量，會比單用煤轉(zhuǎn)化的燃油以及石油基汽/柴油大幅減少，從而有助于實現(xiàn)大幅度減排溫室氣體特別是co2的國家目標。

歐美國家在發(fā)展生物天然氣和煤的清潔利用方面的這些寶貴經(jīng)驗，難道不值得我們借鑒嗎?

(作者系中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心教授)