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如何消除清洁能源浪费现象

时间2014-05-10  来源:  作者:  已被人浏览过

        近年来,我国清洁能源的投入和利用取得了非常明显的成绩,尤其在煤层气、煤炭乏风、低温余热、低热值煤等煤系附产品、废弃物的低碳清洁利用方面占据了技术前沿。与此同时调研中也发现,我国清洁能源利用的科技整体水平仍然与发达国家差距甚大,主要体现在核心技术面临“最后一米”的困局,造成清洁能源利用的严重浪费。
四大浪费现象
    现象一:煤层气利用率低。
    “煤层气俗称‘瓦斯’,主要成分是甲烷,其温室气体效应是二氧化碳的21倍。”晋煤集团蓝焰煤层气公司总经理田永东向本刊记者介绍说,“煤层气也是高效清洁能源。1立方米纯煤层气热值相当于1.22千克标准煤、1.13千克汽油,而且燃烧洁净。”但由于管网建设滞后,下游市场不完善,煤矿瓦斯抽采项目规模小、利用设施不健全,大量煤层气被烧掉或直接排放。
    2010年,全国煤矿煤层气利用率仅为30.7%。我国煤层气储量约36万亿立方米,居世界第三。虽然煤层气抽采利用近年来发展快速,但现实与目标仍有漫长距离。根据全国《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十二五”规划》目标,2015年全国要实现300亿立方米的煤层气产量。2013年,全国煤层气抽采量156亿立方米,利用66亿立方米。在两年内要实现翻番,任务艰巨。
    现象二:煤矿乏风排空。
    “乏风”又称“煤矿风排瓦斯”,指矿井通风系统排出的甲烷浓度低于0.75%的瓦斯。一般来说,甲烷浓度在30%以上的瓦斯可液化为甲醇,10%--20%的可用于内燃机组发电,但10%以下的低浓度瓦斯以及煤矿乏风由于技术问题,二者的利用一度成为世界性难题,长期以来被排放到空中,造成巨大的温室气体污染。
    乏风虽然浓度极低,但总量巨大。有数据显示,乏风所含甲烷约占我国煤矿瓦斯甲烷总量的81%,我国每年排放量超过100亿立方米,其温室气体效应约为2亿吨二氧化碳当量。
    现象三:焦炉煤气“点天灯”。
    我国是全球最大的焦炭产地。去年焦炭产量近4.8亿吨。每炼1吨焦炭可产生400立方米焦炉煤气。长期以来,焦炉煤气被大量排空燃烧,俗称“点天灯”。山西焦炭年产量占全国的五分之一。最多时全省有2000多盏“天灯”,每年白白烧掉焦炉煤气上百亿立方米。山西一位焦化行业专家说,山西焦化行业整体水平在全国是最高的。由此看出,全国焦化行业焦炉煤气的浪费是惊人的。
    现象四:工业中低温余热回收率极低。
    电厂冷却塔、钢厂轧钢水、化工厂冷却水等,有一半是中低温热源,即200℃以下的烟道气和100℃以下的水、乏汽。由于缺乏利用技术和设备,这部分热源无法回收利用,长期被排放,既浪费能源又污染环境。我国单位GDP能耗是世界平均水平的2倍多,甚至是一些发达国家的3--4倍,工业余热利用率低是一个重要因素。
 科技手段消除浪费
    “随着乏风氧化发电技术的逐渐成熟和推广,全国上百亿立方米煤矿乏风可实现回收利用,变废为宝。”接受本刊记者采访中,山西潞安集团瓦斯研究院副院长贾剑说。
    据了解,全球规模最大的煤矿乏风利用项目即将在山西潞安集团高河煤矿建成投产。这些项目投产后每小时可处理利用乏风108万立方米。贾剑介绍,这项技术的主要原理是将10%左右的低浓度瓦斯和0.75%左右的乏风掺混后,在950℃的高温下发生氧化,将瓦斯中的甲烷分解为二氧化碳和水,减轻其温室效应,同时利用高温高压蒸汽发电。这个项目装机容量可达30兆瓦,可摧毁乏风中99%的甲烷,每年减少140万吨二氧化碳温室气体,输出2亿千瓦时清洁电能。本文来源:瞭望观察网
    在高河项目的示范带动下,山西多家煤矿集团将以BOT方式发展乏风氧化发电项目,共涉及13个煤矿,设计总装机容量34万千瓦,每年碳减排量可达1580万吨。
    被浪费的清洁能源回收利用显现出巨大商机,低端、粗放的利用方式正在得以改善。全国最大焦炭生产基地山西率先整合焦化行业,经过两年的努力,企业数量缩减64%,企业户均产能提升近2倍。全省焦化企业基本告别“点天灯”。焦炉煤气回收利用不仅减轻了空气污染,还为企业产生了巨大的经济效益。
    随着国家煤层气开发政策的刺激,我国煤层气抽采利用自主技术研发水平持续提升。晋煤集团党委副书记张虎龙向本刊记者介绍,“目前晋煤集团拥有100多项世界级煤层气开发利用核心技术,拥有煤层气方面国家专利和发明专利120多项,承担制定的2项煤层气利用标准已被认定为国家标准。”
    晋煤集团早些年曾与美国公司合作,但遭遇半道撤资,转而联合国内科研院校进行技术创新,先后建立了我国首个煤层气开发工程产学研基地,成立了山西省煤层气工程研发中心,设立了“山西省煤与煤层气共采产业技术创新战略联盟”,与山西省科技厅发起设立“煤层气联合研究基金”。经过几年发展,晋煤集团占据了国内煤层气开采技术前沿。
    依托技术优势,山西晋煤集团建成我国最大的煤层气抽采利用基地。企业构建了从煤层气勘探、抽采、管输,到压缩、液化、槽车运输直至利用的完整产业链,煤层气销往全国7个省20多个地市,供应燃气汽车2万多台、民用100余万户、工业用气100万立方米/天。
    近五年,晋煤集团煤层气利用量达60多亿立方米,相当于减排二氧化碳9000多万吨。作为国内煤企中首家引入清洁发展机制(CDM)的企业,晋煤集团获得碳减排收益5亿多元。晋煤集团正在推进的“百亿立方米煤层气抽采利用项目”投运达产后,每年相当于节约1220万吨标准煤或者8.3万吨汽油。
    工业低温余热自主利用技术也有了突破性进展。山西易通集团和天津大学自主研发的低温余热发电机组,通过提升热电转化介质的性能,将余热发电最低温度降至60℃,目前,美国、法国等国余热发电技术的最低温度为80℃。这项技术填补了我国在该领域中的技术空白。
    天津大学热能学科带头人、博士生导师张于峰告诉本刊记者,“低温余热用来发电,可为企业节约成本,在带来经济效益的同时,也是降低综合能耗、解决环境热污染的重要途径。”

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