更清洁的煤炭 更美好的未来

作者：山特维克可乐满

欢迎访问e展厅 展厅 1 发电站设备展厅 电力锅炉, 汽轮机, 水轮机, 燃气轮机, 核电设备... 纵观全球，二氧化碳减排工作开展得如火如荼，与此同时，能源业的盈利也被提升。 随着人们日益了解二氧化碳排放的后果，使用可再生能源代替煤炭的压力越来越大。然而，目前普遍认同的事实是，再过10年甚至更长时间，我们仍将依赖煤炭。 如今，煤炭供应全球约40%的电力。由于石油和天然气价格飞涨、全球经济增长，加之世界人口增加等因素，到2030年煤炭所占的发电比例将提高到44%。 许多专家指出，现在并非停止使用煤炭的恰当时机，而应该使它变得更加清洁。各国研究机构、企业和政府纷纷携手合作，寻找应对碳排放的解决方案，并开发出具有更高效率的煤电厂。在这种多边合作中，中国和美国处于前沿地位。 忧思科学家联盟（Union of Concerned Scientists）气候经济学家Rachel Cleetus在《美国新闻与世界报道》杂志中指出，“虽然中国和美国是全球最大的排放国，但它们也在竞相开拓清洁能源这一巨大的新兴增长型产业。” 接近零排放的技术正在合作中诞生。目前已有三种基本清洁煤炭技术（CCT）系统问世。其中两种采用燃烧粉煤的传统方式，通过蒸汽涡轮机产生蒸汽来发电。第一种叫Oxyfuel：即让煤在氧气中燃烧，产生未被氮气污染的浓缩二氧化碳气流。第二种是燃烧后的捕集：以化学方式处理烟气，从而去除二氧化碳。 第三种是尚未经过大量测试的整体煤气化联合循环（IGCC）。该系统将煤气化装置与燃气联合循环发电涡轮机合二为一（请参见关于IGCC的详细介绍）。 IGCC的一项优势是燃料没有完全燃烧。此外，它使用了燃气涡轮机和蒸汽涡轮机，以更少煤炭生产更多能量。IGCC也将用水量降低了20%到50%，并能混合多种燃料。这几种方式的共同点是，都能在更高温度和更大压力下运转，提升了效率，分离和捕集二氧化碳也更加容易，同时成本更低。该过程名为碳捕集和封存（CCS）。 问题是，这三种技术中到底哪一种效果最好？相较于效率50%、并将二氧化碳排放量减少三分之一以上的新型煤电厂，IGCC系统已被视为可将效率提高60%、并将污染排放降低40%。 撇开积极的预测不谈，美国麻省理工学院（MIT）化学教授John Deutch认为，现在下定论还为时过早，他撰写了MIT关于该问题的一份新报告。 他在《技术回顾》中指出，“所有这些方法都有喜人的前景。所有这些技术都以一定的代价服从碳捕集与封存的要求。我们不认为有任何理由现在就要选出胜出者，而是应该探索几条不同的途径。” 尽管获准兴建新煤电厂已变得越来越困难，而且未来的碳捕集立法存在不确定性，但世界各地正在修建IGCC试点电站，以测试各种各样的可能性。 在能源需求激增的中国，最近二氧化碳排放水平已超过美国（使中国成为目前世界最大的二氧化碳排放国），因此推出更高效率、更有利环保的发电厂是履行《京都议定书》承诺的必要步骤。 一项名为绿色煤电计划（GreenGen）的IGCC系统可行性研究获得了中国政府的支持，以及大型煤炭企业和数家投资集团的资助。这项研究的结果十分喜人，以致最大股东中国华能集团正在天津建造一个250兆瓦的IGCC电站。华能集团总裁曹培玺在《纽约时报》的一篇文章中表示，尽管该项目的造价超过了传统电站，但是华能集团会将项目进行到底。 他说，“我们不应纯粹从金钱角度去衡量这个项目。它代表了未来。” 华能与美国Duke Energy公司于2009年签署了一份谅解备忘录，以共享信息，携手进行清洁能源技术的研究。这一合作关系是继美中两国政府大力推动节能和清洁空气技术联合研究之后达成的。 Duke Energy目前正在美国印第安纳州的爱德华兹波特建造一座630兆瓦IGCC煤电厂，建成后可为近50万个家庭供电，预计将成为全球最大、最先进的商用IGCC电厂。 Duke Energy在印第安纳州的传讯经理Lew Middleton说，“这个大型项目旨在为客户提供可负担、可靠和清洁的电力。”但是为此所做的准备并不是轻而易举的事。 他说，“由于这是首座同类型的IGCC电厂，我们发现，随着工程向前推进，项目的规模和范围需要扩大。我们发现需要的管道、电线、泵、建筑用钢和其它材料都比预计的要多。” Middleton说，该地区的居民非常支持这个项目。 他说，“幸运的是，我们无需克服民意这个障碍。” 全球各地许多人对于煤电厂不断污染地球和大气感到不满，难怪Middleton认为他的公司是幸运的。持批评态度的人士并不满足于现有的解决方案，他们希望完全停止使用煤炭，转而采用可再生能源。 除了受到环保人士抵制之外，推行高科技煤电厂的另一项挑战是，需要开发出能够承受高温和高压的涡轮机。由国际能源署清洁煤炭中心出版的《2030年清洁煤炭路线图》报告强调了涡轮机的作用：“涡轮机的改进，再加上IGCC系统的其它改进，将在无需碳捕集的情况下，使系统效率提高到50%以上。” 山特维克可乐满资深项目经理Per Forssell说，“制造这些类型的涡轮机需要高效率的刀具解决方案。” 山特维克可乐满与多家涡轮机制造商合作，帮助缩减生产时间和成本。公司客户之一的通用电气能源公司近期向爱德华兹波特IGCC电厂销售了两台先进的涡轮机。 到2012年，当爱德华兹波特电厂的电灯开启、涡轮机开始为近50万人发电时，它将成为全球最大的商用IGCC系统 —— 但不会成为唯一的一家，因为世界各地都有类似的项目出现。其中一个是位于印度安得拉邦维杰亚瓦达热电厂推行的125兆瓦IGCC国家商用示范项目。 另一项提升效率、减少二氧化碳排放的技术正在德国Scholven电厂的E.ON试验单位进行测试，这是欧盟资助的COMTES 700项目的一部分。工厂利用可应付700˚C以上高温和300巴以上压力的涡轮机技术，使其效率达到目前全球平均水平的两倍。 因此，在对更清洁的大气和更低廉的能源需求推动下，开发清洁煤炭和整合技术的努力仍在继续。 IGCC 工作原理 将煤炭输入高温容器 (1) ，与蒸汽和氧气混合，产生合成气体。气体经冷却 (2) 后，将二氧化碳和硫等有毒成分去除、捕集，甚至储存到地下（采用碳捕集封存方法 —— 简称CCS）。然后让这种清洁气体在传统的燃气轮机中燃烧 (3) 发电，并回收热废气将水煮沸，产生蒸汽用于蒸汽涡轮机 (4) ，从而也产生电力。 IGCC有能力将二氧化碳排放降低40%，以及将能源效率提高60%。 接通CCS系统后，可将排放降低到几乎为零。 (end)

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