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寻求煤炭资源利用环境经济效益最大化

梁鹏梁睿童莉周学双 //www.auribault.com 2014-11-27 来源：中国环境报

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　　煤、石油、天然气等能源是关系国家发展的战略能源，富煤、缺油、少气是我国能源的禀赋特征。我国煤炭资源丰富，但不同煤质的煤炭储量和分布极不均衡。未来，我国煤炭资源能否实现清洁高效利用，成为关乎国家环境质量能否改善的重要因素。

　　煤制气与煤电孰优孰劣？

　　根据我国国情，天然气、电力消费需求均具有不可替代性。煤炭燃烧发电是煤炭最主要的利用方式，占比约55%.近年来，以煤制天然气为热点之一的煤化工产业成为新的投资风潮。煤制天然气简称煤制气，即以原煤为原料，通过煤气化、净化和甲烷化等工艺，生产热值符合一定标准的代用天然气的过程。我国化石资源禀赋决定了经济发展离不开煤炭，在评估分析并解决现有示范项目存在问题的基础上，将环境资源作为主导因素，科学规划布局，集中、有序、适度发展煤制气，有利于提高褐煤等低变质煤的利用效率。

　　近年来，以煤为原料生产电力和天然气的环保利弊，一直是业界争论的焦点。通过对煤制气和燃煤发电在生产、输送和使用等环节的环保对比，笔者有以下基本认识：

　　一是煤制气和煤电发展均面临资源环境约束。项目跟着煤走，是我国煤制气产业布局的突出特点。但是，我国煤、水资源呈逆向分布，内蒙古、新疆等煤炭资源丰富的西部地区，往往缺少足够的纳污水体，水环境容量极低。近些年，随着西部地区经济社会发展和国家大型煤电基地建设，煤电项目也呈现从东部向西部扩张的趋势。大量煤制气及煤电项目分布于西部干旱、半干旱地区，加剧了这些地方水资源紧缺的局面，并有可能引发一系列区域性生态环境问题和社会问题。

　　二是煤制气在资源利用方面具有一定优势。我国储量较大的褐煤等低变质煤种，气化反应性高、黏结性弱、燃烧效率较低，将其用于煤制气，可以有效利用资源。近期，褐煤制油示范项目的运行，有利于褐煤更好地发挥其资源价值。煤制气吨标煤耗水约3吨，低于湿冷技术的煤电。后者吨标煤耗水约6.6吨，但采用空冷技术的燃煤电厂，其节水率可达70%以上。此外，煤制气的能量转化效率高于燃煤发电，但产品天然气再用于发电的综合能源转化率低，不具合理性。

　　三是煤制气在大气污染物排放方面优势明显。煤制气采用还原条件下的纯氧气化，二氧化硫、氮氧化物、烟尘和重金属排放量很低，可有效回收硫磺资源，避免二次污染，且容易捕集封存高浓度的二氧化碳。目前，燃煤发电机组末端已有三级至四级的烟气处理设施，成为燃煤电厂能耗的主要来源。今后，如果相关政策进一步增加对脱碳、脱汞的要求，燃煤电厂的环保设施投入和能耗水平也将进一步提高。如不提前研判，有可能对煤电产业发展造成难以逆转的影响。

　　四是废水处置成为煤制气发展面临的主要环境瓶颈，西部煤电发展也将面临类似问题。采用碎煤加压固定床气化技术的煤制气项目，废水成分复杂，处置难度非常高，是国际煤化工行业普遍面临的难题。此外，国内一些企业和地方为推动煤制气项目上马，提出所谓的废水“零排放”方案。但实际上，大部分已投运的项目都存在不同程度上的环境问题，至今仍难以实现长周期稳定的废水“零排放”。燃煤电厂大部分生产废水处理难度相对较小，绝大多数电厂将含盐水以清净下水名义外排，未纳入污水监管。在美国部分水环境条件苛刻的地区，要求实现燃煤电厂的废水“零排放”，其高盐废水处理技术与煤化工十分类似。

　　五是煤制气与燃煤发电均存在固体废物环境制约问题。煤制气产生的气化灰渣等，煤电产生的锅炉底渣、粉煤灰、脱硫石膏（或硫酸铵）等大宗固体废物，在露天堆放时，除占用土地外，还容易引发扬尘、污染地下水等环境风险。蒸发塘盐泥为杂盐，综合利用价值不大，处置不当易引起二次污染并复溶于雨水。

　　六是电力在输送和使用环节更为清洁。与管道输送天然气相比，电网覆盖范围更广，电更易被输送至用户，且输电的环境风险略小，但也存在输送损耗高的问题。此外，燃烧天然气将不可避免的产生CO2，用电则不产生温室气体，更为清洁。

　　七是煤炭气化和煤电可以优势互补、有效整合。以煤气化为龙头的煤气化燃气—蒸汽联合循环发电系统（IGCC），可整合煤炭气化和发电的优势，实现煤、电一体化的耦合生产，有利于实现煤炭资源的环境经济效益最大化。同时，还有利于节水、减排和二氧化碳的捕集与封存，具有显著的环保优势，并日益受到重视。

　　加强煤炭管理刻不容缓

　　为满足我国日益增长的天然气和电力需求，保证煤炭资源利用的环境经济效益最大化，应结合国家化石资源消耗全局，合理确定煤炭加工利用行业产能和选址布局，集中有序适度地发展煤制气和燃煤发电产业。为此，应从以下方面加强我国煤炭开采利用的环境管理。

　　首先，做好优化煤炭利用方式的顶层设计。对煤炭开采和加工利用的全过程，包括运输、煤化工、水资源等进行统筹管理。深入研究煤炭与石油、天然气等，在一次能源和二次能源中的定位与产业分工。优化煤炭作为原料和燃料的比例，提高煤炭作为化工原材料的占比。协调煤制气与煤电用煤结构，根据大气污染治理的需求，优化煤炭的分质利用。在条件适宜的地区，将褐煤、高硫煤优先用于煤制气，提高资源的利用效率。

　　其次，从全生命周期论证煤炭绿色发电方式。推广IGCC系统，实现煤、电、化、热一体化的煤基多联产耦合生产系统，整合煤炭气化和发电的环保优势。加快煤电纯氧燃烧方式的关键技术研究和工程示范，从源头减少氮氧化物排放并大幅降低能耗。加快科技创新，以高效燃煤锅炉替代分散的工业锅炉，持续提高燃煤锅炉脱硫、脱硝、除尘等末端治理技术效率并降低能耗。研究制定前瞻性、系统性、长期性的煤炭资源开发利用政策，便于相关产业提前做好技术储备。

　　第三，合理布局和规划煤制气产业。环境保护应早期介入煤制气和煤电发展规划，开展煤炭资源开发的战略、规划环评。选择西部水资源相对丰富，且具备废水、废渣合理处置去向的地区，集中布局适度规模的现代煤化工项目，并与其他产业和风能、太阳能等可再生资源形成耦合和规模效应。结合大气污染严重城市的需求，以改善区域大气环境质量为前提，列出燃煤替代的先后顺序，科学制定煤制气的产能总规模，合理规划和建设天然气管网，确定煤制气项目的选址布局方案。严格控制煤制气产业规模和项目环境准入，从源头预防可能引发的水资源和生态环境问题。在煤制气示范项目取得突破前，优先从国外购买LNG以缓解天然气供应不足。做好甲烷化等关键技术国产化储备及装备制造技术能力储备。

　　第四，推进生活方式和消费模式的绿色转型。倡导化石能源消费的减量化，节约资源。加快制定绿色消费相关政策和指导性文件，引导全社会建立绿色消费价值观，推动居民能源消费从燃煤到燃气、用电的转变，提高居民清洁能源使用比例。加快提高农村供电质量和供电可靠率，实行同网同价，有效替代采暖等用途的分散燃煤，改善采暖期大气环境质量。（作者单位：环境保护部环境工程评估中心）

编辑：周文