把煤“气”出来

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如何将“黑金”转换为更清洁高效的能源?在人们对“煤转油”技术望眼欲穿时,“煤转气”的技术向人们描绘了一个高效、高环保、零矿难的新的煤炭能源开发方式。

隔空取物在魔术表演里是一个常见的把戏,加拿大的艾伯塔省政府和当地一家能源公司则计划联手把这种“魔术”复制到采煤业:不需要深挖地底的煤层,就可以获得能源。

他们的方法是通过控制地底煤的燃烧,将产生的气体导出地面后再加工利用,“天鹅丘合成燃料”(S w a n H i l l sSynfuels)公司是这方面的能手,该公司正筹划目前世界上最深的地下煤层气化工程。来自艾伯塔省政府2.71亿美元的支持,让这个工程得以在2011年开始实施,他们计划该项目在2015年开始运营。

煤层地下气化

为了让2015计划得以顺利实施,也为了向合作伙伴证明项目的可行性,天鹅丘合成燃料公司在2009年的夏天完成了小规模的示范工程。示范工程位于天鹅丘镇西南17公里处,用定向钻孔技术向地下1400米处的煤层打出了两口井,通过这两口相邻五六十米的井生产出了优质的“合成气”(Synthetic gas)。

“许多人认为这项技术是不成熟的新生物,仅仅因为他们对此并不熟悉。”天鹅丘合成燃料总裁道格•沙伊克吉(DougShaigec)告诉本刊记者,这是他们说服外界认可ISCG(In-Situ Coal Gasification),也即“煤炭地下气化技术”的一个难处。

事实上,这项技术在20世纪40年代就已经存在,但是因为技术成本较高,而且当时天然气价格低廉,所以人工挖煤依旧被普遍采用。随着天然气价格飞涨和技术的发展,例如钻井工艺的成熟,这项技术又被开始寄予厚望。

煤层地下气化就是将地下煤炭有控制地燃烧,产生可燃气体,同时灰渣等污染物留在井下。在示范工程中,气化剂通过给料井被泵入,煤层温度达到800℃到900℃,压力几乎达到2000psi(磅/平方英寸)。在高温高压下,燃烧的煤发生气化反应,产出1/3是甲烷,2/3是氢气,并杂有一氧化碳和二氧化碳的合成气。

合成气从另一个井口被抽出来,经过去除硫化物以及其他污染物后,就可被用作燃料,可以发电,或者也可以经过化学加工之后,成为其他产品,如二甲醚、甲烷、汽油、柴油、合成天然气。

这项技术的应用,避免了传统技术中的大面积破坏土地;不需要矿工也就不用担心人的安全问题;矿渣被留在地下,这就避免了地表坍塌的可能;没有开采活动,也就没有粉尘等带来的空气污染问题。煤炭转变成为一种清洁的能源。

天鹅丘合成燃料公司的2015计划更为诱人之处,还在它不同寻常的减碳能力。

售卖二氧化碳

艾伯塔是加拿大的能源大省,石油、天然气、油砂(见本期辞典)、煤炭等储量丰厚,当地石油化工产业相当发达。这样的先天优势让天鹅丘合成燃料公司的2015计划更与众不同―售卖二氧化碳。

按照计划, ISCG作为供源设施,把地下1400米处的煤层气化后导出,清洁的气体传送到一座300兆瓦的发电厂,它将能为30万个家庭供电。

被分离出来的二氧化碳也没有被浪费。它将被输送到最后一个设施,石油公司的精采油厂。在这里,石油公司利用二氧化碳进行精采油(EOR:Enhanced OilRecovery),提高老油层的产量。

天鹅丘合成燃料公司估计,通过该技术每年能够卖给当地的石油公司130万吨的二氧化碳,根据他们的说法,这相当于每年减少40万辆汽车上路所排出的二氧化碳。加拿大一个工业企业联盟在2009年底发表的研究报告称,这能帮助艾伯塔省在2020年实现每年2500万到3000万吨的碳捕获目标。

这也让项目在运营时获得更强的竞争力。沙伊克吉告诉本刊记者,除了石油公司为这些二氧化碳买单,来自政府的补助也是他们把碳捕获作为项目目标之一的动力―这些能让市民购电的花费更少,公司还能收获环保的好名声。

新技术令人鼓舞,但并非意味着我们将彻底告别传统采煤。沙伊克吉表示ISSG技术只适用于深煤层,因为压力随地层深度增加,气化作用更显著,而且“在浅层煤层运用ISCG存在污染地下水的可能”。

在中国,虽然煤炭地下气化的研究存在已久,也有成功的案例,但中国煤炭工业技术委员会专家的认为,我国的地下煤气化技术仍处于工业试验阶段,产出的气体热值偏低,因此应用范围受到限制。