煤炭地下气化产业前景可期

harveychen

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      我国正面临严峻的大气环境污染的挑战。治理雾霾要下大力、出真招，真招必须是能够有效解决污染主要原因、有深远战略意义的举措。大力推进煤炭地下气化（UCG）技术在中国的产业化，应可算是一个真招。

控制燃煤污染是治霾的关键所在

去年国务院发布《大气污染防治行动计划》，提出大气污染防治的10条措施，包括降低煤在一次能源中的比重、压缩钢铁高耗能高污染的产能等。应该讲，这些措施是有益的也是必要的，但受制于国情以及经济发展水平，这些措施减排的潜力有限。特别是对于解决“煤老大”这一大气主要污染源缺乏有效办法。

2000—2013年，我国煤产量由12.99亿吨增加到36.89亿吨，加上煤炭净进口，煤消耗年均增长2亿多吨。虽然近三年煤在一次能源中的比重以每年约1%的速度缓慢下降，但2013年煤在我国一次能源中仍占66%。在相当长的时期内，很难有低成本的新能源实现对煤炭的大规模替代，这是我国的现实国情。

从长远看，可再生能源无疑是世界能源的发展趋势，但可再生能源存在的高成本、性能不稳定等弱点短期内难以克服。不论国内还是国外，可再生能源的发展目前都离不开政府补贴。推进可再生能源的战略，是用高成本能源替代低成本能源，实质上是用化石能源的盈利去补贴可再生能源的亏损。发展可再生能源应量力而行，过多的投入并不合算；改变传统采煤、烧煤的用煤方式，对于解决我国能源、环境问题是更为迫切和现实的选择。

煤地下气化（UCG）技术的发展及优势

在采煤、烧煤的清洁方式中，目前可供选择的有煤制油，煤地面气化、煤地下气化（UCG）三种，其中后者的效果最为理想。

1888年俄国的门捷列夫提出通过地下不充分燃烧的化学反应使煤变为煤气的想法。前苏联自1930年代开始成功实现UCG技术应用，到1960年代有5个工业化的气化站，后因西伯利亚找到油气而大多中断，仅有乌兹别克的安哥连气化站延续生产至今。新世纪以来，随着油气资源日趋枯竭，UCG技术再次受到重视。英国迄今已批准24个近海UCG项目，在UCG与碳俘获和储存、碱性燃料电池的结合方面走在前列；澳大利亚已有12个以上的UCG商业化项目正在运行；欧盟组织的煤地下气化制氢项目和带有CO2俘获和储存的煤地下气化项目也在积极开展中；计划于2020年建成的南非2100MW的马久巴电站是当前世界上与UCG有关的规模最大的电站。截至2010年，国际上已正常商业化或正准备建立的UCG站大约有52个。

UCG技术的优势主要包括几个方面：一是环境污染小，以发电为例，对避免地面燃煤发电带来的空气污染、废水污染和煤粉灰污染以及由此引发的雾霾、酸雨的效果明显；UCG技术直接将大量煤开采带来的煤矸石等废弃物留在地下。二是资源利用效率高，传统的采煤方式有“采一丢二”乃至“采一丢四”的说法，而煤的地下气化能够使以往无法或难以开采的煤和质量较低的煤充分利用，还能够实现废弃矿井的再利用。三是碳减排效果显著，通过UCG与碳的俘获与储存（CCS）等技术结合，可使二氧化碳排放量显著减少。英国、欧盟、加拿大、澳大利亚等都把UCG和CCS、制氢相结合，作为煤炭使用的未来方向。四是方式安全，UCG可实现井下无人、无大型设备生产，大大减轻了工人劳动强度，彻底消除了矿难。五是应用范围更广泛，UCG产出的合成气除可直接作为能源用于发电外，还可以分馏为氢气、一氧化碳、甲烷等，成为更清洁的能源或化工原料。它还将显著降低氢燃料电池的成本，促进电动汽车的发展。此外，UCG生产的合成气运输方便，将大大减少煤炭运输队运力的占用，降低运输成本，减少运输中的碳排放。

UCG技术在我国仍处于边缘化的状况

我国正式开展UCG的研究与开发是在改革开放之后。中国矿业大学（北京）先后在徐州、唐山等地进行“煤地下气化”试生产并获得成功，自主开发出了“长通道、大断面、两阶段”UCG新工艺