文|李志堅 石油和化學工業規劃院無機化工部處長  

    8月11日，由綠色和平（GREEN PEACE）主辦的煤制氣產業系列活動暨《美國煤制氣產業發展經驗對中國的借鑒意義》報告發布會在京舉行。其指出，煤制天然氣較傳統天然氣可能多產生7倍的碳排放，較開發頁巖氣多耗用100倍的水資源；除了溫室氣體排放，煤基合成天然氣還將排放硫化氫和汞，若這些污染物得不到合適的分離和處理將產生潛在危害。其結論認為，中國的政策制定者應推遲執行合成天然氣項目，以防止出現潛在的成本高昂和環境破壞的局面，更好的決定可能是完全取消這些項目計劃。國內一些非政府組織和公眾媒體也推波助瀾，給煤化工產業貼上負面標簽。
    那么，包括煤制天然氣、煤制烯烴在內的煤化工項目是否如文中所指為高污染、高耗能？目前人們對煤化工行業發展存在哪些誤區？發展煤化工又有何重要意義？對此，筆者對文中一些常識性錯誤和不符合事實的論調進行澄清。必須指出的是，煤制天然氣等煤炭深加工產業的發展對我國的環境和經濟影響是正面的，是實現我國煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全的重要途徑。
    趨勢：煤炭清潔利用
    目前，我國正在推進的煤化工升級示范工程主要包括煤制天然氣、煤制油、煤制烯烴等現代大型煤炭清潔轉化項目。與此同時，國家有關部門也正在編制實施 “十二五”煤炭深加工產業升級示范方案，該方案歷時數載，經化工、煤炭、電力、天然氣、環保、經濟等多方面專家充分論證，實施方案制定了最為嚴格的產業準入標準，充分考慮了碳排放和經濟性等多方面問題。
    據了解，現代煤化工過程采用的技術是在密閉的系統中，將煤炭氣化，生成粗合成氣后再經過脫硫、脫碳等凈化措施，得到純凈的合成氣用于合成天然氣、油品、甲醇（深加工為烯烴）等。煤化工過程中輸入的是煤、氧氣、水，輸出的是產品和純凈的二氧化碳，原料煤中的硫、汞等污染物都可以在工藝過程中得到轉化回收，硫回收率達到99.8%以上，汞固定在催化劑中（催化劑集中處置回收，也可采用專門的催化劑脫汞），沒有NO_X排放，循環水排污水、工藝廢水等也可深度處理后回用，最終實現污水近零排放（不外排環境）。
    而煤化工生產的合成氣，除了用于化工合成，也可用于整體煤氣化聯合循環（IGCC）發電。目前社會上對IGCC發電已有共識：IGCC發電屬燃燒前脫除污染物，可大幅度降低發電過程排放，并實現CO₂的捕集，是發電方式的綠色革命。
    因此，煤化工實現了煤炭中的污染物處理和集中利用，具有明顯的環保優勢。據相關數據統計，與直接燃煤相比，SO₂排放可降低99.8%，粉塵排放可下降99.9%；與燃煤發電（帶脫硫脫硝，脫硫效率約90%）相比，SO₂排放可進一步降低80%，NO_x可降低75%。
    值得注意的是，目前煤化工裝置的主要污染物排放源為配套的熱電站鍋爐排放，按照嚴格的電廠標準進行脫硫、脫硝處理，還有部分項目采用IGCC裝置配套熱電，把整個裝置排放都降到了先進綠色發電的水平。
    而正是因為煤炭深加工產業綠色、環保，很多國家的大型煤化工示范項目被列為政府支持項目。如位于美國北達科他州世界首套煤制天然氣項目，于1984年建成投產，是美國大型潔凈煤利用示范項目。項目投產20多年來，進行了副產品綜合利用、CO₂回注油田采油等多項改進，該項目被北達科他州政府評為該州最清潔的能源項目。
    而從國內情況看，煤炭是我國的主體能源，實現其清潔高效利用勢在必行。根據國家統計局統計，2011年，我國能源消費總量為34.8億噸標準煤，其中煤炭占68.4%。2012年，全國煤炭消費量34.15億噸（原煤）。其中，直接燃煤占我國煤炭利用的77%，除發電外，尾氣治理困難的分散燃煤占 20%以上。此外，國家《能源發展“十二五”規劃》預測到2015年，我國能源消費總量為40億噸標準煤。屆時煤炭消費量估計將達到40億噸（原煤）。
    眾所周知，燃煤排放的SO₂、NO_X、粉塵是我國霧霾天氣頻發的最重要原因，如果煤炭利用方式不改變，燃煤總量繼續增加，霧霾治理難度更大。而我國煤化工等煤炭清潔利用比重的增加將會減少污染物排放。因此，發展現代煤化工，替代直接燃煤不僅不會造成大氣污染物增加，恰恰相反，會顯著降低污染物排放，改善環境。
    意義：具有經濟環保雙重效益
    據筆者了解，美國大平原煤制天然氣示范項目較早，其投資回報等經濟效益指標已不可考。20多年來，由于天然氣價格波動造成該項目經濟效益變化很大，但是該項目開車至今一直在連續運轉，2012年該項目實現銷售收入5.51億美元，消耗煤炭610萬噸，成本約1.83億美元，項目實現增加值約為3.68 億美元。南非沙索公司煤制油經濟效益則更為顯著，目前該公司已成為年銷售收入218億美元、利潤31億美元、市值達到332億美元的國際公司。未來我國煤化工產業培育出10～20個這樣的公司也是可能的。
    基于我國較低的設計、施工、裝備制造成本，我國煤化工產業發展投資較節約，煤價合理，具有較好的經濟效益；煤化工單個項目投資在百億元以上，可拉動國內投資，將建設、生產期間創造的財富留在國內，有利于增強我國綜合國力。并且，我國現在也有財力投資一些大型煤化工項目。
    從“十一五”投產示范項目看，除技術因素外，正常生產的項目，如神華108萬噸/年煤制油、伊泰16萬噸/年煤制油、神華包頭60萬噸/年煤制烯烴等都已實現盈利。同時，煤化工產業發展可帶動我國研發、設計、施工、裝備制造（特別是大型高端裝備制造）產業發展，社會效益顯著。
    而從長遠看，煤化工產業發展還將成為我國煤炭清潔高效利用的基礎產業。一些人擔心如果未來頁巖氣、煤層氣等非常規氣大規模發展起來后，煤制天然氣的產品市場會有問題。實際上，由于煤化工流程的通用性，其產品調節的靈活性是很大的。煤化工流程的總投資中，除合成單元外，投資的90%是空分、氣化、凈化、公用工程等通用工序。因此，即使煤制天然氣沒有市場了，也可以調整反應器和催化劑，生產合成油。我國油品缺口3億～4億噸/年，生產1億噸合成油可彌補不足；還可直接用合成氣發電，建設IGCC裝置，發展清潔電力，替代常規發電。因此，煤化工投資不會發生浪費。
    此外，發展煤化工對改善大氣環境和霧霾天氣，拉動國民經濟發展，保障我國能源安全意義重大，對煤化工發展從能源轉化效率、煤炭水資源消耗、環境排放等方面制定了嚴格的準入標準，產業發展不會對環境造成破壞。
    據了解，2004年以來，國家有關部門就開始研究現代煤化工產業發展問題，但一直未出臺正式規劃和產業政策。在筆者看來，以現代煤化工、IGCC為代表的煤炭清潔高效利用在我國的發展進程不是快了，而是太慢了，今天燃煤污染引起的大面積霧霾天氣等局面，與煤炭大量低水平利用直接相關。楊啟仁文中所提出的“延后實施合成氣計劃”、“更好的決定就是完全取消該計劃”的提法是對我國煤炭清潔高效利用產業發展的嚴重誤導。
    誤區：發展仍存在三大矛盾
    盡管發展煤化工對煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全具有重要意義，但仍存很大誤區，主要體現在幾個方面：
    誤區一：與溫室氣體減排矛盾。
    CO₂排放源于化石能源的使用，只要煤炭消費量在增長，CO₂排放不可避免。我國CO₂減排的根本措施主要兩個方面：一是發展水電、風能、太陽能等可再生能源；二是提高化石能源轉化和使用過程中的效率。對于煤化工來說，提高能源轉化效率是減排溫室氣體的關鍵。
    據了解，近年來我國現代煤化工產業發展在借鑒國外先進經驗和國內合成氨、甲醇等傳統煤化工的基礎上，進行了技術升級。煤制天然氣升級示范項目能源轉化效率可達到56%～60%，高于燃煤發電40%～46%，煤制油、煤制烯烴能源轉化效率都達到40%以上。
    而從生產到使用的全生命周期考察，根據清華大學煤制天然氣和煤電全生命周期能源利用效率研究表明，在不同應用領域，煤制天然氣和煤電各有優勢。由于煤制天然氣主要用于民用和工業燃氣（包括鍋爐）、車用燃料等市場，煤制天然氣和煤電不存在完全替代關系，不應簡單以能源效率為指標而否定某種發展路線。而從總體看，發展煤制天然氣與發展煤電的能源轉化效率相當，在一些應用領域優于煤電，不會造成全社會能源轉化效率降低和二氧化碳排放量增加。
    因此，筆者認為，楊啟仁文中提及的“產生更多二氧化碳排放，進一步加劇全球氣候變暖”的說法是對我國節能減排承諾的誤讀和對公眾輿論的誤導。2009 年，我國政府承諾到2020年中國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃。
    我國是發展中國家，我們承諾的是單位GDP的二氧化碳減排，而不是二氧化碳總量減排，否則會束縛我國經濟發展和人民生活水平提高。而煤制天然氣作為煤炭的清潔轉化和利用方式，提高了煤炭的利用效率，以更少的資源和排放支撐國民經濟更大發展，與我國的溫室氣體減排承諾并不矛盾。特別是隨著我國產業結構調整，低能源、資源消耗的制造業和服務業的比重加大，單位GDP能耗不斷降低，我國承諾的減排指標是可以實現的。
    誤區二：造成西部生態環境惡化。
    一部分人認為，我國大部分富煤地區水資源缺乏，煤炭深加工屬于高耗水項目，如大規模發展將對西部地區生態環境造成嚴重后果。筆者認為，這種觀點是占不住腳的，有必要澄清煤化工耗水量大的認識誤區。
    首先，煤化工與全國工業平均耗水量比并不高，煤化工目前萬元工業增加值水耗在30～60噸，低于水利部統計的2012年全國工業平均水平（76噸）和《全國水資源綜合規劃》2020年的目標（65噸）。其次，煤化工用水主要用于冷卻，大部分蒸發到空中參與大氣水循環。以一套年產40億立方米的煤制天然氣項目為例，年需新鮮水約2000萬噸，產品CH₄中的H₂主要來自于水，以此計算，產品天然氣每年帶走的水量約600萬噸，其余的1400萬噸都蒸發上天了。
    最近中央電視臺的一篇關于青海湖水位的報道也證實了這一點。據央視網2013年10月20日消息報道，作為中國西北內陸最大的水體，青海湖的水位數十年來下降的趨勢發生逆轉，水位正在迅速上升。水文數據顯示，2004年青海湖水位到達最低位，海拔3192.86米，此后水位一直保持回升趨勢，最高到達 3194.28米，增加了1.42米。科學家對青海湖流域連續的跟蹤研究已經超過了10年，對水中化學元素的研究證明，青海湖水增加主要來源于降水。在青藏高原上，像青海湖這樣的情況并不是個案。統計顯示，近30年我國自然新增1平方公里以上湖泊60個，其中58個位于青藏高原以及甘肅、內蒙古、新疆一帶。
    因此，這給我們一些啟示，至少西方某些學者鼓吹的全球氣候變暖破壞地球環境的說法是不可靠的，西部煤化工破壞水資源和生態環境的說法也是一種主觀臆斷。希望氣象和環境學者對西部煤化工的蒸發水對區域環境的影響能做進一步研究，得出科學的結論。
    此外，我們還要把先進的現代煤化工和曾經給西部地區帶來嚴重污染的小焦化、小電石等落后煤化工區別開來。目前西部地區工業用水比重較小，主要問題在于用水結構失衡，農業用水比重過高且效率低下。而煤炭深加工產業發展，通過提高規模效益和技術升級，水耗可大幅降低，不會對西部生態造成破壞。
    誤區三：與非常規及可再生能源發展矛盾。
    近年來，我國天然氣市場高速發展。據相關數據統計，2012年，天然氣消費量達到1524億立方米，其中進口管道氣和液化天然氣425億立方米，占28%。因此，煤制天然氣可補充天然氣資源不足，其發展與頁巖氣、煤層氣等非常規天然氣的發展并不矛盾。
    據了解，目前我國也制定了相關政策鼓勵頁巖氣、煤層氣等非常規氣源的發展。能源發展“十二五”規劃預計到2015年，煤層氣、頁巖氣商品量分別達到 200億立方米和65億立方米，總量仍然不多。按照世界平均消費水平測算，我國天然氣消費需求應達到6000億立方米以上，即使未來我國天然氣供應能達到此目標，也僅占我國能源消費總量的15%。而2012年美國、歐盟天然氣在能源消費中的比重分別達到30%、33%，日本、韓國等全部依賴進口的國家也達到22%和17%。
    因此，對于煤制天然氣、頁巖氣、煤層氣、進口氣、可再生能源等清潔能源，在我國這樣一個能源消費大國不是互相競爭的關系，而是互為補充、并行不悖，產業之間的發展并不互相排斥。