清潔煤技術：將“低碳”還給地球
“從現在到2015 年，人類還剩下5年時間拯救地球”，英國氣候學家比爾?麥克古爾說。發展資源節約、環境良好的低碳經濟是未來的必然之路。按中國現階段的能源要素稟賦和消費結構，清潔煤使用將成為發展的重點。
有學者指出，到2020年中國年需用煤量為40億噸。而目前已探明的煤炭儲量為1145億噸，按照目前能源的消耗速度，中國已探明的煤炭儲量僅能維持30年的消耗。
另外，隨著煤炭價格的持續飆升，國內外的研究人員加快了清潔能源的研究步伐，努力尋找將煤炭轉化為綠色清潔燃料的方法。因為煤炭燃燒產生的二氧化碳是最重要的溫室氣體，被認為是氣候變暖的最主要因素。研究人員正在探索解決之道，將煤轉化電能的同時，實現二氧化碳零排放。
IGCC：面向未來的計劃
2005年2月，旨在限定全球溫室氣體排量的《京都議定書》正式生效，該條約的簽署國已經達到140個。盡管美國是溫室氣體排放量最大的國家，但它提出將按照自己的方式解決排放限制問題，拒絕加入該條約。美國政府宣布將實施一項名為“未來發電”的計劃。這個計劃由美國能源部、私人投資者和國際組織共同投資10億美元，在5年內完成設計和建造一座煤基零排放電-氫發電廠。這種發電廠的溫室氣體可以達到零排放的水平，排放出的二氧化碳氣體，通過技術手段將其“存儲”于地下。
這是一項面向未來的重要計劃。
美國最大的燃煤電力公司(AEP)已經選好廠址，計劃建造一座新型超凈潔發電廠，即集成氣化綜合循環(IGCC)發電廠。人們往往把IGCC看作是新技術，但其實它是由兩種著名的現有實用技術集合而成，而這兩種技術都可以用來實現“未來發電”計劃的最終目標。
第一種是煤炭氣化技術，在嚴格控制溫度和壓力的條件下部分燃燒煤，使其變為主要是由一氧化碳和氫氣組成的濃縮合成氣體，其中的雜質如二氧化硫等很容易被除去。第二種技術是循環，這種技術已經在天然氣發電廠得到普遍采用，渦輪的驅動力來自于天然氣流和廢熱所產生的氣流。更為重要的是從氣流中捕獲二氧化碳比從傳統發電廠的煙囪中捕獲二氧化碳要容易實現得多。
IGCC發電技術比現今普遍采用的燃煤發電技術先進很多。APE電力部門執行副董事長羅伯特?鮑威爾斯表示：“我們已經對這種技術進行了深入研究。人類從上世紀初已經開始使用煤炭氣化技術，這種技術在石油化學工業和石油冶煉工業已經使用多年。此外，我們現在就擁有自己的循環燃燒發電廠。因此這兩種技術都是成熟的和先進的。”
除了APE之外，美國國內和其他國家的大型能源公司對煤炭液化技術也十分重視。美國賓夕法尼亞州的一個工業財團正計劃建造一個工廠，從南非能源業巨頭薩索爾集團引進煤炭液化技術，工廠的設計產能為每天生產5000桶煤炭液化油。皮博迪能源公司也正在計劃在伊利諾依州建一個工廠，利用煤來生產天然氣。在美國之外，一些能源公司正在計劃建造“純氧燃燒”工廠，主要使用純凈氧氣來燃燒煤，以更易于捕獲濃縮的二氧化碳。
APE預計，擬建的IGCC發電廠總投資將比傳統發電廠高15%~20%。但是，一旦聯邦政府頒布實施限制二氧化碳排量的有關措施，這些投資就可以很快回收。由于發電廠一般都位于開闊地帶，有足夠的空間可以存儲自身排放出來的二氧化碳，在這種背景下就可以將這些存儲的二氧化碳銷售給其他公司，獲得利潤。根據估算，IGCC發電廠的收益將比傳統的發電廠高50%，前者的效率也高于后者，在形成一定規模時其成本還將會進一步下降，同時，隨著設計水平和所用材料的改進，效率也將會進一步提升。此外，由于捕獲得的二氧化碳可以被注入油田以提高產量，其廢棄物的市場前景也被逐漸看好。
IGCC是一種成熟技術，所帶來的效益也是顯著的，而且可以有效降低二氧化碳的排放。那么，為什么這種先進的技術不能夠被廣泛地采納呢？霍華德?赫爾州戈是麻省理工大學的化工專家，他管理一個被稱為“碳捕獲專項行動”的工業財團。赫爾州戈認為：“技術本身并不是一個限制性因素，關鍵因素是經濟方面的激勵。從技術角度來看，我們可以很快實現這一目標。但如果政府不采取鼓勵性政策，在這方面將不會有太大的作為。”
清潔關鍵：捕捉與處理二氧化碳
清潔煤技術關鍵的步驟是捕獲煤燃燒后產生的二氧化碳。只有這樣才能阻止溫室氣體的排放。妥善處理或者利用被捕獲的二氧化碳，則成為研究人員探索的另一個技術課題。
將二氧化碳注入地表以下已成為現今增加油氣開采量的一種常用方法，但其主要目的并不是永久性地存儲二氧化碳。亟待解決的一個關鍵問題是：我們能否把二氧化碳安全地存儲在我們想存放的任何地方？
科學家認為，最安全的辦法是將捕獲的二氧化碳永久地存儲于地表以下的某一個地方。主要方法是將二氧化碳“注入”到地表以下并對其進行礦物化后再埋藏。這種方式的潛在威脅是，一旦這些二氧化碳最終通過其他途徑被排放到大氣層中，將會導致全球變暖進一步加劇。
另一個問題是，如果在努力降低二氧化碳排放量的同時，人類依然不斷增加化石燃料的消費量，那么減排的任務會異常艱巨，這是因為對二氧化碳液化后再存儲的龐大投入，相當于人類開采原始化石燃料的投入！
美國地質學家最近的一項研究成果，給人們提出了這方面的警示。50年前，為了增加石油產量，得克薩斯州一個古油井曾被注滿二氧化碳，并用水泥加固管道。不久前，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室地質學家喬治?古斯瑞獲得了其中一塊加固水泥，發現其中的一部分已經出現了斑點，科學家推斷這是由50年前存儲的二氧化碳和地下水混合后形成的碳酸腐蝕所致。這一結果提醒人們，海底存儲的二氧化碳可能會對起加固作用的水泥產生腐蝕，利用這種方法存儲的二氧化碳最終仍然有可能會被釋放到大氣層中。果真如此，削減二氧化碳排量所帶來的暫時性好處將會消失殆盡。
然而，多數人依然對這種方法保持謹慎的樂觀態度，認為人類已基本掌握了正確處理這一問題的大部分技術。截至目前，采用這種存儲方法，挪威國家石油公司和達科他煤氣化[18.19 0.44%]廠都已分別存儲了2000萬噸二氧化碳；阿爾及利亞的一個天然氣田也存儲了1700萬噸二氧化碳；荷蘭的一個項目則存儲了800萬噸二氧化碳。 聯合國政府間氣候變遷專家小組估計，采用適當的技術可以將所存儲二氧化碳總量的99%保留100年以上，隨著技術的進步，這一年限有可能增加到1000年。
除了對二氧化碳捕獲后進行存儲、出售給石油公司，用以增加油氣產量之外，另外一種方案是利用二氧化碳生產甲醇，它是比氫氣更實用的燃料。 目前，人類已經吹響了向“氫能經濟”邁進的號角。但在這個過程中，除了氫氣生產之外，氫氣的輸送和儲藏都需要全新的設施，并且燃料電池技術也必須有實質性的進展。相比之下，“甲醇經濟”則相對容易實現。因為利用二氧化碳和氫氣生產的甲醇是一種液態能源形式，可以使用目前的設施來輸送甲醇，并且甲醇經過改進后就可以作為汽車燃燒使用。
美國南加州大學洛克爾碳氫研究所所長、諾貝爾化學獎獲得者喬治?奧拉赫教授是“甲醇經濟”的積極倡導者，他對此充滿信心。他說：“從以碳為基礎的經濟向‘氫能經濟’過渡是一種美好的設想，但真正實現這一目標并不容易，而我們擁有大量可以循環利用的二氧化碳。”
目前，隨著國際上IGCC機組從示范到商業化的運行，國內也開始大力發展IGCC技術。華能天津IGCC綠色煤電工程示范項目已經于2009年5月批復，現正在建設過程中。目前國內已經報批和進行可行性研究的IGCC項目還有：華電杭州半山IGCC工程示范項目、中國煙臺發電廠IGCC項目、中廣核東莞電化太陽洲4×200MW IGCC示范工程項目等。由于IGCC項目符合國家的節能減排政策，國家發改委已經開始重視并對IGCC項目采取很寬松的政策，以前沒有審批，主要是考慮初期投資非常大。
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