行業(yè)要聞
煤化工
馮銀廠，理學博士，南開大學環(huán)境科學與工程學院教授，博士生導師，國家環(huán)境保護城市空氣顆粒物污染防治重點實驗室主任。從事大氣污染防治技術研究工作。
據(jù)媒體報道，如何應對天然氣“氣荒”成為國家能源局在2014年需要面對的問題。據(jù)悉，在增加天然氣供應的措施中，煤制氣等非常規(guī)天然氣的開發(fā)將加快推進。國家能源局相關負責人披露，初步規(guī)劃到2020年，煤制氣要達到500億立方米以上，占國產(chǎn)氣的12.5%。我們想知道，煤制氣是否會帶來更大的環(huán)境問題？煤制氣是不是使用煤炭的 最好方式？煤怎樣使用才清潔？
對話人:南開大學環(huán)境科學 與工程學院教授馮銀廠
采訪人：中國環(huán)境報記者李瑩
●事實上，我國煤制氣產(chǎn)業(yè)主要分布在西部地區(qū)，而西部是我國幾大水系的上游，煤制氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染尤其是水污染，將對下游用水產(chǎn)生潛在的威脅。
●在實踐中，煤用于發(fā)電的比例越低，污染越嚴重。我國《2011年能源統(tǒng)計年鑒》顯示，生活消費燃燒每萬噸煤炭約排放350噸SO2，而電力行業(yè)每萬噸煤排放SO2約為56噸。
●天然氣使用的分配主要以中心城區(qū)為主，沒有很好地兼顧到周邊區(qū)域。如果天然氣有一部分用于周邊污染較重的燃煤設施的煤炭替代，實際的環(huán)境效益將會更明顯。
煤制氣推廣存在哪些障礙？
■煤制氣對水資源的需求量非常大，大規(guī)模推廣煤制氣產(chǎn)業(yè)應該謹慎。
記者：到2020年，煤制氣將占到國產(chǎn)天然氣的12.5%，請問這是否意味著我國已經(jīng)開始全面推動煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展？
馮銀廠：我不這樣認為。目前，我國的煤制氣產(chǎn)業(yè)還在試點階段。事實上，煤的清潔利用方向主要有兩個方向，一是發(fā)電，一是煤制氣。但以目前的技術，煤制氣對水資源的需求量非常大，已經(jīng)成為制約煤制氣發(fā)展的瓶頸。因此，我認為，大規(guī)模推廣煤制氣產(chǎn)業(yè)應該謹慎。
記者：您剛剛提到，煤制氣最大的制約是其對水資源需求。煤制氣的耗水量有沒有相關數(shù)據(jù)？
馮銀廠：我國煤炭資源豐富的地區(qū)主要集中在西部，如內(nèi)蒙古、新疆、陜西、山西等�。▍^(qū)），它們都是缺水的地區(qū)。
根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)字計算，山西、內(nèi)蒙古、新疆、陜西這4個省（區(qū)）的煤炭儲量占全國的68.36%，但是水資源總量僅占全國的6.46%。有研究顯示，如果每年有40億立方米的氣體從內(nèi)蒙古的工廠輸送到北京，那么，生產(chǎn)這些煤制天然氣將消耗320億升淡水，足以滿足100萬內(nèi)蒙古當?shù)鼐用袢甑纳钣盟枨蟆?br />
煤制氣產(chǎn)業(yè)面臨一個顯而易見的尷尬，就是它得和其他工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搶水。
記者：除了對水資源需求量大，在煤制氣的過程中，還會帶來哪些環(huán)境污染？
馮銀廠：國內(nèi)目前上馬的煤制氣項目大多采用碎煤固定床加壓氣化的技術，其優(yōu)勢是生產(chǎn)成本較低，但劣勢是大量含酚廢水難以處理。
此外，煤制氣生產(chǎn)過程還伴隨著有毒的硫化氫和汞的排放，如不能進行有效處理，將對環(huán)境和人體健康造成明顯的影響。
記者：西部地區(qū)環(huán)境管理水平相對較低，如果大量煤制氣項目上馬，是不是會給當?shù)丨h(huán)境保護帶來更大的挑戰(zhàn)？
馮銀廠：事實上，我國煤制氣產(chǎn)業(yè)主要分布在西部地區(qū)，而西部是我國幾大水系的上游，煤制氣生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染尤其是水污染，將對下游用水產(chǎn)生潛在的威脅。
要解決這些問題需要對產(chǎn)生的污染進行有效治理，這當然會增加企業(yè)的生成成本，同時要有有效的監(jiān)管。但西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展較晚，環(huán)境容量相對較大，相應的環(huán)境管理水平較低，對環(huán)境問題的認識水平相對不足，這無形中增大了這種環(huán)境風險。
如果西部地區(qū)大規(guī)模建設環(huán)境影響較大的項目，當然對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境將是很大的挑戰(zhàn)。
記者：有研究稱，煤制氣使整個溫室氣體的排放量增高了。是這樣的嗎？
馮銀廠：煤制氣其實涉及到兩個過程，一個是把煤變成煤氣的生產(chǎn)過程，另一個是在終端使用的過程，這兩個過程都會產(chǎn)生二氧化碳排放。
美國杜克大學的學者發(fā)表在《自然》旗下的子刊《自然—氣候變化》上的一篇學術文章稱，目前（中國）9個獲批項目的合計371億立方米/年煤制氣產(chǎn)能，生命周期內(nèi)，溫室氣體的排放量是常規(guī)天然氣的7倍。從整個生命周期看，煤制氣發(fā)電產(chǎn)生的碳排放比煤電更多。
煤制氣能減少空氣污染？
■目前急需的不是煤制氣，而是調(diào)整煤炭的消費結構。
記者：一些專家認為，煤制氣并不是應對氣荒的良藥。要從根本上解決問題，必須改變我國的能源消費結構。您怎么看？
馮銀廠：我也同意這種觀點。以現(xiàn)在的發(fā)展速度，我國能源消耗總量不可能大幅減少。我國是個缺氣少油的國家，我們的能源結構決定了煤炭仍將長期成為我們的主要能源。煤制氣畢竟存在很多問題，目前還不宜大規(guī)模推開。因此，目前急需做的不是煤制氣，而是調(diào)整煤炭的消費結構。
目前，我國的煤炭消費結構存在很大問題。在我國，煤電行業(yè)耗煤量比例過低，發(fā)電燃煤占49%，其他工業(yè)燃煤占46%，民用燃煤占5%。發(fā)電行業(yè)煤炭消耗量占煤炭總消耗量的比例遠低于發(fā)達國家，美國發(fā)電燃煤占到94%，歐盟占到81%。
在實踐中，煤用于發(fā)電的比例越低，污染越嚴重。我國《2011年能源統(tǒng)計年鑒》顯示，生活消費燃燒每萬噸煤炭約排放350噸的SO2，而電力行業(yè)每萬噸煤排放的SO2約為56噸。
也就是說，燃燒同樣量的煤炭，生活消費的SO2排放量要遠遠高于電力行業(yè)的排放量，生活燃煤SO2排放約為電力燃煤排放的6.25倍。生活煤炭消費排放對地面SO2環(huán)境濃度的貢獻約為電力行業(yè)排放貢獻率的3倍。
非電力行業(yè)燃煤用戶在我國量大面廣，尤其是民用燃煤設施數(shù)量極其龐大，這么多小的燃煤用戶不能集中治理，同時很難有有效的、能夠穩(wěn)定連續(xù)運行的除污設施進行治理，導致因燃煤造成的污染十分嚴重。
重污染城市前十位的石家莊，煤用于發(fā)電的比例不足40%�？梢哉f，燃煤結構不合理是燃煤污染加重的主要原因。
記者：很多人認為，在北京、上海等地燃煤電廠實行的煤改氣是方向性的錯誤，您怎么看？
馮銀廠：我覺得這是一種戰(zhàn)略性的錯誤。一些地方為了完成壓煤指標，盲目上馬煤改氣工程，最后又因天然氣匱乏造成新設備無法運行。不僅浪費了資金，而且無法從根本上解決問題。
我也認為，目前我國的天然氣利用出現(xiàn)了方向性的錯誤。寶貴的天然氣資源沒有用在刀刃上。一方面，作為重要的清潔能源，天然氣使用的分配主要以中心城區(qū)為主，沒有很好地兼顧到周邊區(qū)域。以北京市為例，2012年北京市天然氣使用量已達到92億立方米，接近全國用量的1/5，但北京的空氣污染依然比較重。
為什么會這樣？這就像木桶效應，某一局部的環(huán)境空氣質(zhì)量除了自身采取有效的控制措施，很大程度上也取決于其所在區(qū)域的情況�？梢栽O想，如果92億立方米天然氣有一部分用于北京周邊污染較重的燃煤設施的煤炭替代，實際的環(huán)境效益將會更明顯。
另一方面，目前僅有的天然氣除了城市居民用外，有些還用于替代一些城市治污水平高的大型燃煤設施用煤，甚至替代電煤。而在城鄉(xiāng)接合部、城市周邊區(qū)域，大量的小型或民用燃煤設備還在使用。河北省2011年民用耗煤量達到1949萬噸，民用天然氣僅9億立方米，與北京相比差距甚遠。從環(huán)境效益來講，這種天然氣使用方向值得商榷。
如果不及時糾正我國能源使用結構方面的問題，將會造成可怕的后果。
記者：您覺得，煤炭的消費結構應該做出怎樣的調(diào)整？
馮銀廠：雖然報道常常提到煤炭發(fā)電污染物排放總量大，但我們應該看到電廠煤炭使用量也大。沒有哪個行業(yè)單位煤炭污染排放量比煤炭發(fā)電少。應用先進的煤炭發(fā)電技術，污染物的排放量已經(jīng)接近了天然氣污染物排放水平。煤炭發(fā)電可能是目前最清潔、高效的用煤方式。
因此，未來煤炭消費應進一步向燃燒效率高、治污水平先進的電力行業(yè)集中，嚴格控制低矮面源和生活源煤炭消耗量，提高煤電行業(yè)煤炭消費量的比例。煤炭難以清潔利用的行業(yè)和生活消費用煤應用天然氣、電等清潔能源替代。能夠高效利用煤炭的火電行業(yè)應禁止使用天然氣。
可以在煤炭資源豐富的地區(qū)，建立煤炭使用效率高的火電企業(yè)。但一個尷尬的現(xiàn)實是目前煤炭產(chǎn)地豐富地區(qū)生產(chǎn)的電力很難上網(wǎng)。一方面，電力公司出于自身利益的考慮控制煤炭產(chǎn)地的火電企業(yè)發(fā)電上網(wǎng)。另一方面，為了獲得發(fā)展需要的電力，又不得不將煤炭運到幾百公里以外的地方發(fā)電。這不僅消耗大量的能源，還造成了大面積的高速公路堵塞，同時運輸過程中也帶來大量污染，明顯降低了煤炭的使用效率。
因此，急需打破各大電力公司的利益保護，制定嚴格的火電發(fā)電調(diào)度辦法，掃除煤炭有效利用的障礙。
同時，在清潔能源分配方面應打破行政區(qū)劃界限。在國家層面，應制定區(qū)域的清潔能源利用規(guī)劃，使清潔能源用到最該用的區(qū)域和最該用的行業(yè)。
以河北省為例，2012年煤炭消費量3億噸，占京津冀地區(qū)的80%以上。河北每減少1%的煤炭消費，就需要增加15億立方米天然氣消耗才可以得到平衡。但是2012年河北天然氣產(chǎn)量僅為13.36億立方米，如果不能在國家層面合理地分配天然氣資源，向急需的區(qū)域給予政策傾斜，短期內(nèi)河北作為污染最重的區(qū)域，其能源結構的調(diào)整將十分困難。
大氣污染物的排放可以分行政區(qū)劃，但排放到大氣中的污染物在造成污染時卻不可能按照行政區(qū)劃，這也正是大氣污染聯(lián)防聯(lián)控的意義所在。
因此，打破行政區(qū)劃，從全局出發(fā)，按照大氣污染形成的規(guī)律分配相關資源，是共同應對大氣污染的基礎。
怎樣減少煤的使用量？
■采用先進發(fā)電技術將節(jié)約大量的煤炭消耗。
記者：您認為，在能源利用方面，如何做好開源的文章？
馮銀廠：新的清潔能源的開發(fā)和利用非常重要。太陽能、風能、生物質(zhì)能、核能等能源都應該好好利用。國家也應該出臺相應的政策，鼓勵相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，協(xié)調(diào)相關利益，做好新能源發(fā)電的上網(wǎng)配套等工作。
記者：有研究表明，目前我國煤炭利用的效率并不高。如何做好節(jié)流的文章？
馮銀廠：我國能源節(jié)約潛力巨大。就個人而言，不用多言，如果一個人每天節(jié)約一滴水、一度電，14億人口，就能節(jié)約大量能源。
就企業(yè)而言。目前，我國企業(yè)能效相對較低。高能耗高污染的企業(yè)還比較多，單位能耗的績效水平還比較低，2012年我國單位GDP能耗達世界平均水平的2.5倍，是美國的3.3倍，日本的7倍，同時高于巴西、墨西哥等發(fā)展中國家。
另外，從環(huán)境空氣中CO的濃度分布情況也能反映，與非采暖期相比，采暖期北方城市單位面積上燃煤量增加1倍，環(huán)境空氣中CO濃度是非采暖期的兩倍以上，大氣污染比較重的城市甚至可以達到10倍以上，而CO除了機動車排放，還有煤炭不完全燃燒排放。
這種巨大的差別正說明煤炭的不完全燃燒比較突出，這意味著煤炭沒有充分燃燒，換句話說，煤炭沒有充分利用。因此，在這方面，還有很大的潛力可挖。
此外，目前，在煤電行業(yè)中，采用煤炭先進發(fā)電技術的比例比較低。高效、潔凈的超超臨界發(fā)電技術供電煤耗約270克/千瓦時~280克/千瓦時。我國燃煤機組平均供電煤耗約330克/千瓦時，但目前使用先進發(fā)電技術的裝機容量僅占火電機組裝機容量的6.2%。
若我國采用煤炭先進發(fā)電技術的裝機容量得到大幅提高，那么每年將節(jié)約大量的煤炭消耗。煤炭資源節(jié)約潛力巨大。
