可持续发展之路

可持续发展之路----清洁和可再生能源技术何翌Chemtex康泰斯（中国）工程有限公司1．能源战略转变，中国必须做出的抉择能源是现代人类生存和发展所依赖的重要资源。随着中国经济的蓬勃发展，对能源的需求越来越大。充足而稳定的能源成为影响和制约中国经济发展的重要因素。中国的能源战略正面临着重大转型。中国虽然幅员辽阔，但是从自然禀赋上并不是一个资源富有的国家，在能源领域也是如此。由于科技水平和经济实力等原因，中国在能源方面过度依赖化石燃料，在资源的可持续供应上存在很大压力。日益增长的能源需求和较低的利用效率使中国的“和平崛起”面临着前所未有的挑战。在承受的能源短缺危机比以往任何时候都更加严峻的同时，如何满足小康社会对环境的要求也面临前所未有的压力。中国并没有摆脱先污染后治理的老路。中国的各项主要污染物排放量均位居世界前列。过去约占世界人口15%的少数国家，以当期世界资源消耗量的50%~60%为代价，实现了现代化，成为发达国家。中国人口已达13亿人，超过目前世界发达国家人口的总和，若以长期占用全球当期资源消耗量的绝大部分为前提，来实现工业化和现代化，可以说资源环境的承受力已近极限。中国已到了无法回避、必须正视的关键时刻。2．中国政府的可持续发展战略能源和环境所面临的严峻形势，得到了中国政府的高度重视。中国的可持续发展战略的主要发展方向包括全方位强化节约能源，多层次开展能源替代，多元化发展替代燃料以及高起点推进化工原料替代。近期重点发展节能和清洁能源技术，提高能源效率，中期将重点推动核能和可再生能源向主力能源发展。长期目标是建成我国可持续能源体系，总量上基本满足我国经济社会发展的能源需求，到2050年在能源结构上对化石能源的依赖度降低到60%以下，可再生能源届时将成为主导能源之一。怎样开发替代能源和可再生能源将成为可持续发展战略的关键。3．技术交流和创新是可持续发展的推动力科学技术的发展贯穿人类文明发展的始终，随着经济全球化的发展，科学技术将继续对全球可持续发展发挥独特的贡献。要想使人类社会向着可持续发展的道路转变，科学家们就必须努力在一些重大问题的基础性研究上有所突破，为人类提供新知，同时保证这些知识能够得到社会的充分利用。不同国家科学家之间的合作，技术在不同国家之间的转移，也将促进全球的可持续发展和世界的稳定。CHEMTEX六十年在全球提供工程服务以及技术转让的经验使我们相信技术交流和创新是可持续发展的推动力。我们也充分认识到先进的清洁和可再生能源技术对于中国能源工业和可持续发展的价值。24．清洁和可再生能源技术的价值4.1天然气液化技术4.1.1提高天然气资源的利用效率中国的天然气利用政策指出“煤炭在我国一次能源消费中的比例将近70%，以煤为主的能源消费结构二氧化碳排放过多，对环境压力较大。合理利用天然气，可以优化能源消费结构，改善大气环境，提高人民生活质量，对实现节能减排目标、建设环境友好型社会具有重要意义“中国的天然气资源并不丰富，利用天然气液化技术可以用来将难以并入管网集输的油田伴生气、陆地和海上的分散的小型天然气源等，转化为灵活机动的LNG，可以送到不同地点的民用和工业用户，从而使从这些过去被放空的宝贵资源可以有效地利用。中国海洋石油集团有限公司正在建设中国第一套利用海上小型天然气资源的天然气液化工厂。4.1.2改善城市燃气的供气结构西气东输战略的实施，为沿线许多城市日益增长的天然气需要提供了有力的资源保障。这对于改善城市燃料结构，减少大气环境污染，提高人民生活质量，促进社会经济发展，起到了重要的作用。但是随着天然气应用的推广，城市燃气季节性、昼夜性的不均衡，以及外供气源突发事故的影响，如何实现稳定、合理、节约供气成为燃气行业新的课题。在发达国家广为应用的液化天然气LNG调峰，将夏、秋之季富余的天然气，在常压下深冷变为液体，使其体积缩小625倍后储存，待到城市用气高峰或事故状态时，再将液态的天然气经空气或水浴加热汽化，通过供气管网供给客户。3和传统的调峰方式如地下储气库，高压储存相比，液化天然气储存效率高安全可靠，而且可以把城市燃气用气低谷时富余的天然气转换为能量密度很高的清洁燃料，在优化供气结构的同时，创造可观的经济效益。这一先进的技术手段，已经由兰州燃气化工集团引进建设兰州天然气液化调峰站。4.2煤基多联产技术---提高效率、减少污染造成我国大气质量严重污染的主要原因之一是中国以燃煤为主的能源结构，并且没有对煤炭利用采取有效的环保措施，烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%来自于燃煤。洁净煤技术是我国现在和将来解决能源与环境问题的必然选择，包括水煤浆、煤液化、煤制甲醇二甲醚、煤制烯烃等技术在我国都已经取得了重要进展。与常规燃煤发电和煤基化工相比，以IGCC和煤气化为龙头，生产电力、热力及多种化工产品的煤基联产技术是一种跨越式发展。煤基多联产系统通过系统内物质和能量的交换，解决燃料和电独立生产时效率低、产品制造成本高的问题，在系统内部控制污染，大大降低各种污染物排放，具有高效、洁净、经济、灵活等特点，它集中体现能源的洁净利用与煤炭下游能源产品的多样化，在经济上达到充分的弹性结构，具有非常强劲的市场竞争力，是实现煤基洁净能源与化石优质能源竞争的重要途径，可以弥补正在开发的煤炭发电和利用单项新技术如煤液化、IGCC、先进燃4气轮机和燃料电池、天然气制液体燃料等难以同时满足效率、成本和环境等多方面要求的不足。此外，在煤炭价格较低的地区生产煤制天然气，通过管道或液化成LNG，送至天然气市场，也有利于缓解天然气供给和城市调峰压力。在我国的西北，已经有生产电力、热力、醇醚燃料和LNG的大型煤基联产工厂在建设，这一模式将是洁净煤技术的昀重要发展方向。4.3煤层气利用技术中国既是煤炭生产消费大国，又是煤层气资源丰富的国家，煤层气的开发利用潜力十分巨大。但我国煤层气在勘探、开发和商业化经营方面，与世界发达国家相比还有一定差距。当煤层气中甲烷的浓度在30%-90%时，即可考虑将其作为一种有价值的燃料加以利用，比如用内燃机或燃气轮机发电，直接在锅炉或加热炉中燃烧。将煤层气在一个完整的设施中进行处理除去氧气、二氧化碳、水和氮气后使其达到管输天然气标准后，可以通过天然气长输管线送到市场，成为生产CNG和LNG的低成本替代物。由于具有储存比大，运输方便灵活，可以调峰等诸多优点，LNG已经成为一种重要的天然气形式在世界范围内形成了开采、液化、运输和再气化一整条产业链。到2020年，中国天然气供应中的51％将来自国内气田的开采，39％将来自液化天然气进口，因此将煤层气液化生产LNG具有广阔的市场前景和社会意义。不论是清洁的天然气、煤层气还是清洁的煤基燃料，它们归根结底是化石能源，发展循环经济，促进可持续发展的终极能源将是可再生能源。不久前，中国刚刚出台了《可再生能源中长期发展规划》。发展可再生能源是产业和技术发展的一个新的重点。在可再生能源领域，世界面临着很多共同的新技术创新问题。4.4生物乙醇技术燃料乙醇是通过对乙醇进一步脱水、再加上适量变性剂而制成后，可以不同比例与汽油混配成为乙醇汽油。5乙醇不仅是一种优良燃料，还作为一种优良的燃油品质改善剂被广泛使用。乙醇具有极好的抗爆性能，可有效提高汽油的抗爆指数，可以用来取代有毒的在炼油厂生产的MTBE。所以乙醇具有非常好的环保功能。目前，乙醇的生产原料主要是玉米、甘蔗、薯类、谷类等。我国是继巴西、美国之后的全球第三大生物燃料乙醇生产国和消费国。中国传统的乙醇生产技术粮耗高、能耗高，污染排放大，造成乙醇的生产成本和汽油相比没有竞争力。CHEMTEX引进的新一代的乙醇生产技术同时具有经济和环保优势：低能耗、高收益、低水耗、零工艺废水以及更低的维护和运行成本。在推广新一代乙醇生产技术的同时，CHEMTEX也正在积极开展使用高粱、玉米秸秆、木屑等农林业废弃物作为原料的下一代的乙醇生产技术，即纤维素乙醇生产技术的研究。4.5生物柴油技术在从生物质得到“汽油”的同时，我们还可以得到“柴油”。生物柴油素有“绿色柴油”之称，其概念是指利用各类动植物油脂为原料，与醇类物质反应改性后，使其昀终变成可供内燃机使用的燃料。生物柴油的优势显而易见：首先它是可再生的，有优良的环保性能，含硫量低，二氧化硫和硫化物的排放比普通柴油减少约30％；含氧量高（可达11％），点火性能好，燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10％；生物柴油不含导致环境污染的芳香族烷烃，废气对人体的损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可减少90％的空6气毒性。更为方便的一点是，用生物柴油作为普通柴油的替代品，柴油机不需要做任何改动或更换零件。生物柴油本身可以直接作为汽油添加剂使用，以减少尾气黑烟的排出，同时其较高的闪点也有利于安全运输和储存。4.6生物质热解技术生物质热解技术可以将固体生物质原料如农业、工业和森林废弃物等转变成气体或液体燃料，使其使用更加方便清洁，而且能量转换效率比直接燃烧有较大提高。是一种极具发展前途的可再生能源利用方式。在北美和欧洲，工业化的生物质气化发电厂已经投入运行。我们期待着在不久的将来，商业化的生物质气化工厂也将为中国的能源替代发挥重要作用。4.7生物质替代化工原料技术生物质更引人注目的是，他们不仅可以变成燃料，而且也将成为生产我们衣食住行所需各种化学品的昀基本的原料。将生物质甚至于城市废弃物气化后，可以得到类似“煤基合成气”的气化产物，重整优化后可以生产甲醇、二甲醚一系列衍生化工品。“乙烯”，石油化学工业生产所需昀基础的原料，可以从乙醇获得。7联合国工业发展组织指出“乙醇应该被当作燃料和化工原料永久的和可供选择的来源，尤其是在缺少石油资源的国家”。国外已经建成了工业化的生物乙醇-乙烯工厂，并且在计划一些超大型的以生物乙醇为龙头的替代石油化工厂。这些先进的生物化工技术也正在得到国内越来越多有识之士的关注。在全球石油资源面临枯竭的大背景下，发展清洁环保的替代能源和可再生能源，是世界各个国家的能源安全策略中，都是重中之重。在更大的时空视野中，加速研究和推广替代燃料和新能源，其实已经是一场竞赛，是一场没有硝烟的战争，我们每一个个体和组织都被赋予了不可推卸的责任和使命。过去30年，康泰斯很荣幸目睹并直接参与了中国的现代化建设。今天，康泰斯将继续努力，为中国的可持续发展，为建设一个更“绿色“的星球和各位携手做出应有的贡献。2007年11月中国城市燃气协会研讨会发言