煤炭究竟能不能實(shí)現(xiàn)清潔高效利用?謝克昌院士：“完全可以”

煤炭究竟能不能實(shí)現(xiàn)清潔高效利用?在能源轉(zhuǎn)型大勢(shì)之下，“去煤化”呼聲一浪高過(guò)一浪，由此引發(fā)爭(zhēng)議不斷。對(duì)于上述關(guān)鍵問(wèn)題，中國(guó)工程院院士、煤化學(xué)工程專家謝克昌給出的答案是“完全可以”。

在近日舉行的2019(第八屆)中國(guó)國(guó)際煤化工發(fā)展論壇上，謝克昌反復(fù)強(qiáng)調(diào)，我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，短期內(nèi)不會(huì)改變。在此背景下，能源轉(zhuǎn)型的立足點(diǎn)和首要任務(wù)就是推動(dòng)煤炭清潔高效利用。而作為煤炭清潔化利用和保障能源安全的有效途徑之一，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略定位必須明確。以“能源發(fā)展替代互補(bǔ)與化工產(chǎn)品高效高值”為思路，行業(yè)要走高效利用、耦合替代、多能互補(bǔ)、規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展路線。

“中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)和供需關(guān)系，決定了發(fā)展現(xiàn)代煤化工勢(shì)在必行，實(shí)現(xiàn)了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源”

中國(guó)工程院研究認(rèn)為，推進(jìn)能源革命不可能一蹴而就，而將分階段進(jìn)行。其中，2020年之前為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化期，包括煤炭在內(nèi)的化石能源，實(shí)現(xiàn)清潔高效可持續(xù)利用;2020-2030年為能源領(lǐng)域變革期，在此期間，GDP增長(zhǎng)所需的一次能源增長(zhǎng)量將主要依靠非化石能源，由此帶來(lái)能源結(jié)構(gòu)顯著優(yōu)化;2030-2050年為能源革命定型期，形成需求合理化、開(kāi)發(fā)綠色化、供應(yīng)多元化、調(diào)配智能化、利用高效化的新型能源體系。

“2020年前，煤炭、油氣、非化石能源的消費(fèi)比例達(dá)到6:2.5:1.5，能源消費(fèi)總量約在50億噸標(biāo)煤。為此，要積極淘汰落后產(chǎn)能，提高煤炭集中利用度，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)清潔低碳發(fā)展。”謝克昌進(jìn)一步說(shuō)明。

處于能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化期，如何用好煤炭?謝克昌表示，由低效、高污染轉(zhuǎn)化升級(jí)為高效、清潔、節(jié)水的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)正是方向之一。“過(guò)去，煤化工因高排放、高能耗而飽受詬病。最新統(tǒng)計(jì)顯示，其主要消耗及排放已大大降低，例如煤耗占全國(guó)總量的比重僅為2.6%、水耗為4‰，二氧化硫、氮氧化物排放占比分別為0.7%、0.6%。”

謝克昌認(rèn)為，能夠遵循清潔化發(fā)展舉措，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)就能實(shí)現(xiàn)清潔高效發(fā)展。而這些舉措，包括始終以環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為優(yōu)先考慮因素，積極發(fā)展高效污染物脫除技術(shù)，加快制定科學(xué)完善的清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)保政策。同時(shí)，在綜合考慮大氣、水與土壤環(huán)境的基礎(chǔ)上科學(xué)布局，建立項(xiàng)目審批、全過(guò)程監(jiān)管及后評(píng)價(jià)的清潔生產(chǎn)管理體系等多個(gè)方面。

“中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)與供需關(guān)系，決定了發(fā)展現(xiàn)代煤化工勢(shì)在必行。而現(xiàn)代煤化工是煤炭清潔高效利用的有效途徑，我們應(yīng)該理直氣壯地說(shuō)，實(shí)現(xiàn)了清潔高效利用的煤炭就是清潔能源。”謝克昌稱。

“煤替石油、天然氣成效明顯，在積極情景之下，到2030年有望分別降低油、氣對(duì)外依存度4.6、8.7個(gè)百分點(diǎn)”

結(jié)合現(xiàn)狀，謝克昌充分肯定了現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成績(jī)。“目前，產(chǎn)業(yè)示范和生產(chǎn)基地基本形成，相當(dāng)一部分技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)或領(lǐng)先水平，示范或生產(chǎn)裝置運(yùn)行水平不斷提高。煤替石油、天然氣成效明顯，為保障國(guó)家能源安全作出貢獻(xiàn)。”

謝克昌表示，煤替石油、天然氣的方式可分為三類：A類替代是以煤為原料，直接生產(chǎn)燃料替代油氣燃料，如煤直接液化、間接液化、煤制甲醇及乙醇燃料等。B類是以煤為原料生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品，替代原來(lái)以油氣為原料的產(chǎn)品，如煤制烯烴、芳烴、乙二醇等。C類也稱功能替代，例如燃煤發(fā)電驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)，替代以油為動(dòng)力燃料的乘用車(chē)。

“2017年，煤替代天然氣消耗32.7億立方米，替代效率61.4%，天然氣對(duì)外依存度由此降低1.4個(gè)百分點(diǎn)。上述三種方式累計(jì)替代石油3130萬(wàn)噸，替代效率為61.3%，降低當(dāng)年石油對(duì)外依存度1.6個(gè)百分點(diǎn)。換言之，若沒(méi)有這1.6%，我國(guó)石油對(duì)外依存度在2017年就已超過(guò)70%。”謝克昌稱。

在此基礎(chǔ)上，謝克昌進(jìn)一步劃分三種情景——假設(shè)在水資源、環(huán)境容量、碳減排等約束下，國(guó)家限制現(xiàn)代煤化工發(fā)展的情況稱為“謹(jǐn)慎情景”;按照《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》等設(shè)置，有序發(fā)展的情景是“基準(zhǔn)情景”;鑒于產(chǎn)業(yè)日臻成熟、裝備自主化率不斷提高，若是加大生產(chǎn)規(guī)模、增加示范裝置、提升項(xiàng)目投產(chǎn)率，產(chǎn)業(yè)則處于“積極情景”。

“當(dāng)前，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)就處在積極情景之下，煤替油氣潛力可觀。到2030年，有望分別降低油、氣對(duì)外依存度4.6、8.7個(gè)百分點(diǎn)，可以說(shuō)相當(dāng)不簡(jiǎn)單。”謝克昌預(yù)測(cè)。

“能源技術(shù)革命是最重要的，若沒(méi)有顛覆性技術(shù)，以化石能源為主的國(guó)家就難以實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型”

既然肩負(fù)重任，現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)如何更好發(fā)展?在謝克昌看來(lái)，技術(shù)是重中之重。

“能源革命的實(shí)質(zhì)是能源轉(zhuǎn)換革命，對(duì)能源實(shí)現(xiàn)有效駕馭、高效轉(zhuǎn)換，其中能源技術(shù)革命是最重要的。若沒(méi)有顛覆性技術(shù)，以化石能源為主的國(guó)家就難以實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型。”謝克昌指出，在已有成績(jī)的基礎(chǔ)上，我國(guó)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)仍面臨自身能源利用與資源轉(zhuǎn)化效率偏低的問(wèn)題。由于初級(jí)產(chǎn)品多，精細(xì)化、差異化、專用化下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)不足，比較優(yōu)勢(shì)不明顯、競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng);由于技術(shù)集成度和生產(chǎn)管理水平上存在差距，產(chǎn)品成本偏高，整體能效有待提高。謝克昌強(qiáng)調(diào)內(nèi)在不足背后，并直指“技術(shù)”這一關(guān)鍵因素。

謝克昌認(rèn)為，產(chǎn)業(yè)所涉及的共性關(guān)鍵技術(shù)、前沿引領(lǐng)技術(shù)、現(xiàn)代工程技術(shù)及顛覆性技術(shù)，四大類型均有待突破。

以催化劑開(kāi)發(fā)共性問(wèn)題為例，謝克昌指出，現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目的任一反應(yīng)過(guò)程都離不開(kāi)催化，但目前，催化劑的應(yīng)用仍以實(shí)驗(yàn)型為主，尚未達(dá)到定點(diǎn)設(shè)計(jì)，即根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品、工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)有的放矢。再如，在難度最大的顛覆性技術(shù)中，高選擇性合成氣一步法生產(chǎn)大宗化工產(chǎn)品或高附加值專用精細(xì)化學(xué)品、高選擇性煤炭轉(zhuǎn)化制廉價(jià)生物可降解聚酯化合物等技術(shù)，均值得關(guān)注與創(chuàng)新。

“下一步，石油替代和醇、醚、醛、酸、芳烴、烯烴下游含氧化合物，是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)品的合理發(fā)展選擇。”以此為方向，謝克昌建議，按照現(xiàn)代化、大型化、分質(zhì)聯(lián)產(chǎn)化、多原料化、標(biāo)準(zhǔn)化和智能化的理念，高效利用、耦合替代、多能互補(bǔ)、規(guī)模應(yīng)用的路線，大力發(fā)展中國(guó)能源體系下的現(xiàn)代煤化工。