節(jié)能環(huán)保
讓煤炭清潔化始于開采
2016-04-25 20:21:21
來源: 經(jīng)濟日報
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一個國家重點實驗室設在民營企業(yè)絕非偶然，這其中不能缺少企業(yè)在技術和人才方面的儲備以及對趨勢的超前判斷。 早在2006年，新奧成立研究院，致力于清潔能源戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展。2007年新奧在廊坊建成擁有5000余平方米的中試基地，推動二氧化碳資源化，確定“化石能源全生命周期清潔化”技術發(fā)展戰(zhàn)略。在這些技術和規(guī)劃的基礎之上，2010年新奧煤基低碳能源國家重點實驗室正式獲得科技部批準設立，并成為國家技術創(chuàng)新體系的重要組成部分。 好的事業(yè)需要人才支撐。2003年新奧集團董事局主席王玉鎖結識甘中學博士，力邀共同發(fā)展清潔能源這一新興產(chǎn)業(yè)。隨后兩人在清潔能源發(fā)展思路上出現(xiàn)的“王市場”與“甘技術”之爭，也在新奧內(nèi)部被傳為美談。兩人相互啟發(fā)形成的“系統(tǒng)能效”和“泛能網(wǎng)”技術設想成為新奧集團和實驗室的工作重點。 依托新奧集團，實驗室有計劃、分批次從海外引進智能能源裝備、清潔煤化工、微藻生物能源領域人才充實研發(fā)隊伍。截至2013年底，擁有核心研發(fā)團隊400余人，海歸博士19人、國內(nèi)博士36人，其中國家千人計劃4人；共有30余項課題進入國家863計劃、973計劃、國家科技支撐課題、國際科技合作項目；擁有授權專利241項，其中發(fā)明專利141項。 清潔化、智能化的新能源技術戰(zhàn)略落地，實現(xiàn)了產(chǎn)學研用的順利對接，新奧集團與煤基低碳能源國家重點實驗室相得益彰。 變采煤為取氣 眾所周知，煤炭是我國的基礎能源。盡管國家一直在努力調(diào)整能源結構，試圖降低煤在一次能源中的比重，但在可預見的時間里，能源結構中煤炭仍將占主導地位。基于這一國情，如何高效清潔地利用煤炭資源，應對能源安全與霧霾治理迫在眉睫。新奧集團煤基低碳能源國家重點實驗室主任甘中學說，最佳途徑就是大力發(fā)展清潔煤技術。可不可以在根子上，也就是在能源開采的過程中就實現(xiàn)清潔化，讓煤變“白”？這是我們實驗室最主要的攻關內(nèi)容。 實驗室副主任畢繼誠說，城市中的煤電油正在被天然氣慢慢取代，“天然氣經(jīng)濟”時代正在來臨。但根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2013年我國的天然氣對外依存度超過30%。甘中學認為，解決富煤少氣的困境，需要對煤進行氣化。他說：“我們研究了一種低溫催化技術，不用把煤開采出來，而是讓它有控制地在地下氣化，然后利用管道把煤氣輸送出來就可以用于發(fā)電，經(jīng)過凈化處理以后成為甲烷。變采煤為取氣。” 畢繼誠告訴記者：“煤是一種綜合化學品位的能源，而熱能是品位最低的一種。通過氣化，制成天然氣后，煤炭能量轉(zhuǎn)化將由40%提高到50%以上。”他介紹：“我國原有的氣化技術基本上是高溫燃燒，溫度在1100℃以上，耗能比較高，并且1100℃以上的溫度特別利于二氧化碳的形成。然而，我們實驗室研發(fā)的低溫催化技術正好解決了這個問題。在催化劑的作用下使煤的氣化溫度降至700℃左右，不僅節(jié)能并且在這個溫度下有利于碳與氫的形成，所以甲烷的含量很高，減少了二氧化碳的產(chǎn)生。低溫催化氣化技術使甲烷產(chǎn)出率接近24%，指標達到世界領先。” 目前，煤基低碳能源國家重點實驗室基本上形成了四類主要氣化方式。通過加氫氣化來解決普通煤的氣化問題；用催化氣化技術利用褐煤；超臨界氣化，解決含水量較高的煤炭；地下氣化把技術上沒法開采的煤直接轉(zhuǎn)化成合成氣加以利用。這些技術基本上覆蓋了我國主要煤炭種類。隨著不斷的技術中試并走向成熟，把黑煤變“白”不存在障礙。 微藻吸碳制油 一間玻璃房里，成百上千白色封閉的玻璃管錯落井然。黑綠色的液體正在管子里翻滾流動，似乎可以聽到生命拔節(jié)兒的聲音。 “這種綠色的物質(zhì)是我們實驗室自主研發(fā)的微藻，流動的液體主要是高鹽廢水，管道里還有看不見的二氧化碳，這些物質(zhì)在管道里形成了自給的生態(tài)環(huán)境。微藻利用高鹽廢水這種模擬海洋環(huán)境，在光合作用下，吸收二氧化碳，實現(xiàn)了高度自養(yǎng)，繁殖速度非常快。”在微藻養(yǎng)殖大棚里，講解員這樣介紹微藻生物吸碳技術。 這種被稱為微藻的生物不僅有吸碳作用，可以大量吸收工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳、氮氧化物等廢氣，而這些廢氣正是導致全球氣候變暖的主要因素。還可以通過油脂提取和高效處理等技術，生產(chǎn)生物柴油、醫(yī)藥保健品原料和飼料等產(chǎn)品。可謂一舉兩得，“吃”二氧化碳，制出生物柴油。目前世界上已知的微藻有幾千萬種，真正實現(xiàn)利用的微藻只有幾十種。實驗室的工作人員反復試驗，不斷測試不同的溫度及酸度水平下的各種藻類栽培技術，正在嘗試幾種不同的藻類，以找到油脂合作能力與生長速度兼顧的一種。 “作為國家重點實驗室，我們不僅要強調(diào)能源的供給安全，更要關注能源消費中的環(huán)境安全。”甘中學說，新奧集團在內(nèi)蒙古達拉特旗建設5000噸微藻生物柴油示范工程，對煤電廠和化工廠等排放二氧化碳進行就地洗后和資源化利用，生產(chǎn)生物能源。這一工程已成為國家級微藻生物能源示范項目。 專注系統(tǒng)能效 我國能源結構的另外一個特點就是分布不均，導致能源大規(guī)模的跨區(qū)域調(diào)配。同時，風能和太陽能等可再生能源發(fā)電設備接入電網(wǎng)系統(tǒng)，進一步加劇電網(wǎng)調(diào)峰難度，造成上網(wǎng)困難。因此，在這種情況下，棄風棄光嚴重，設備利用效率低下，可再生能源產(chǎn)業(yè)難以規(guī)模發(fā)展。甘學中認為，能源利用不應孤立、簡單線性的，而應該基于系統(tǒng)能效最優(yōu)的多品類能源協(xié)同、互補、循環(huán)的智能應用。 正是基于這種思路，依托新奧集團，實驗室研發(fā)了泛能網(wǎng)技術，也就是利用能源和信息技術，將能源網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)高效集成的能源互聯(lián)網(wǎng)。其核心裝備包括泛能機、泛能站、泛能能效平臺、泛能云平臺。泛能機能實現(xiàn)多種化石能源、可再生能源、環(huán)境勢能等的輸入，并實現(xiàn)氣、電、冷、熱等多品位能源的輸出。泛能站通過燃料化學能的梯級利用及對環(huán)境勢能的借勢增益，將整體能源利用效率由傳統(tǒng)熱電分產(chǎn)的40%-60%提高到85%以上。泛能云平臺基于大數(shù)據(jù)和云計算，發(fā)現(xiàn)價值交換機會，提供運維、交易、數(shù)據(jù)等服務，實現(xiàn)能源、資源價值的最大化。 目前，泛能網(wǎng)技術已經(jīng)開始應用。依托泛能網(wǎng)，新奧集團對中國工程院綜合辦公樓進行了節(jié)能改造，正在建設中的青島中德生態(tài)園項目也將利用泛能網(wǎng)，使能源綜合利用效率提升到80.8%，綜合節(jié)能率達到50.7%。新奧還為廣東肇慶115平方公里的新區(qū)制定了能源發(fā)展規(guī)劃，目標使新區(qū)煤炭使用量為零，可再生能源利用率達25.08%，電網(wǎng)中可再生能源占比大于41%，綠色建筑占公共建筑比例超過90%，能源網(wǎng)絡智能化覆蓋率超過90%。 |
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責任編輯：xiaoyan1
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