如何构建“近零排放”系统?
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“近零排放”就是把煤炭从地下开采出来以后，通过一系列的技术，最终能够生产清洁产品，在过程中实现减排。
资源、能源、环境是人类社会发展进入21世纪以来遇到的突出问题，应对气候变化是世界各国共同面临的重大挑战。目前，中国处于能源结构调整的关键时期，能源禀赋决定了以煤炭为主体的能源结构短期内难以改变，同时伴随着日益突出的能源消费总量控制（即能源与经济与环境的关系和二者的增长方式）和基础能源构成优化（即能源生产与消费方式）等方面的问题，中国必须考虑传统能源远未优质化的国情，加快能源政策调整，大力发展低碳技术，推进煤炭低碳清洁转化和高效利用，积极发展新能源与可再生能源，开发应用能源耦合优化技术，着力推行清洁能源发展战略。
煤炭的清洁开发和利用，是我国推行清洁能源战略的重要途径。在中国，绿色煤电产业的发展规模越来越大，现有百万千瓦机组62台。近期，世界先进的四川白马600兆瓦CFB燃煤发电示范工程投入试运行，华能集团250兆瓦IGCC电站进入试运行阶段。截至目前，全国的烟气脱硫机组已经超过了6亿千瓦，烟气脱硝机组超过了1亿千瓦。
煤炭的清洁高效利用已经具备了产业雏形，从传统的煤转化焦炭、电石，煤制化肥为主的传统产业，逐步转向替代油品和化工品为主的现代化工。同时，煤基清洁转化的技术体系基本形成。除中国外，全世界没有一个国家拥有如此完整的用煤来生产油气和化工品的基础体系，从替代石油、天然气到乙烯、丙烯、乙二醇、甲醇及二甲醚。
在中国，煤炭转化主要布局是产煤省区，集中在晋、陕、蒙、宁、新等省（自治区），以内蒙古为最多，其次是宁夏和新疆，逐步形成了煤基清洁能源产业发展体系，以煤液化生产油品和煤气化生产合成气作为核心技术，以油品和化学品作为主要产品的产业体系，为我们国家煤基清洁能源发展，提供了可能性。
那么，以煤为基础的清洁能源系统的内涵是什么？如何构建“近零排放”能源系统？
煤基清洁系统内涵
近一段时间，国民经济发展还离不开煤炭。煤炭从生产环节到使用环节，产生我们所需要的热和电，与此同时我们希望降低其负面影响，也就是降低废水、废气和二氧化碳的排放。
清洁煤就是把煤炭的负面影响降低到最低水平。从未来清洁能源产业架构来考量，把化石能源、新能源和可再生能源作为不同的能源品种，在整个能源体系里将它们进行融合，这就包括了传统的能源生产与新能源、可再生能源的融合，也包括生产技术的融合，最终的产品不仅仅是单种产品，比如电力或者化工品，而是综合的化工能源产品。
因而，中国的清洁能源应按照“两步走”来发展。第一步大力推进洁净煤技术的开发，同时积极发展新能源和可再生资源，逐步降低煤炭在能源结构中所占的比例。在今后十到二十年都要以此体系为主。然后，再大量的开发利用新能源和可再生能源，争取大幅度提高其在能源结构中的比重。
这样的能源系统，需要将洁净煤技术、新能源、可再生能源技术与二氧化碳的减排技术相结合。通过煤的清洁利用和能源耦合技术，强化节能减排，提高经济效益，对冲当前可再生能源经济性相对还不够强的情况。也就是说清洁能源加上智能能源系统，实现能源产业的革命。所以我们提出——“近零排放”的煤基能源系统。
煤炭生产包括开采、加工、运输前端环节和后端环节。后端环节也就是煤的利用，主要是发电、煤转化这两个主要方面。煤电是当前最主要的利用方式，大致要占50%以上，未来比例还将增加。在清洁煤转化和利用领域，当前约有20%的煤炭用于转化，未来比例也要提高。“近零排放”的概念，就是把煤炭从地下开采出来以后，不仅是直接燃烧，而是将煤气化和富氧燃烧结合，副产品直接用于煤的转化，通过一系列的技术，最终能够生产清洁产品，在过程中实现减排。
“近零排放”的煤基能源系统包括以下几点内容：
一、产品多元化。生产满足市场需求的电、天然气、热，污染物含量超低的液体燃料油，航空和军用特种燃料，化工品等清洁能源和工业原料，把能源和化工这两个行业融合到一起。
二、系统集成。在整个能源体系里，通过煤的转化和新能源的转化，与新型的煤基产品结合在一起，生产不同的能源产品，实现多种工艺的融合和集成。
三、近零排放。污染物的近零排放，是指降低一个数量级以上的排放。在生产工艺过程中，实现烟尘、二氧化硫、氮氧化物、汞等多种污染物的联合脱除。将二氧化碳在化工装置里高浓度提取，用于驱油、驱气或者CCS，有效地减排二氧化碳。二氧化碳能否做到全部处理，完全取决于成本。
按照鄂尔多斯十万吨级的规模，处理每吨二氧化碳的成本在200元左右。煤炭直接液化生产1吨产品，大致要排放3吨二氧化碳。每吨成本增加600元。当前煤直接液化成本大致是每桶油60多美元，如果加上二氧化碳处理成本，就增加10美元。在中国，煤制油税收非常高，生产不到90万吨产品上缴税收12亿元，平均每吨产品要交税1500元，如果税收适当减少，二氧化碳的全部处理具有经济效益。
四、资源价值。煤炭除了本身的能源和化工价值以外，还有很多的伴生资源，特别是煤当中铝、钾、锗、铀、硫等资源的综合应用，不仅能够提高煤炭伴生资源的附加值，同时发展循环经济。
五、整体效率和效应最大化。通过整体优化，提高煤基清洁能源的转化效率，降低各种产品的成本，提高系统的经济和社会效益。如果实现全部联产，系统效率可以达到50%以上，同时实现煤基高附加值能源和化工品的联产，使得整个系统的整体效益始终处于较高的水平。
要实现“近零排放”目标需要攻克一系列重点技术，建立核心技术的创新平台。神华集团提出在开发领域建立8个技术平台，在转化和利用领域建设7个技术平台。其结果是，煤炭开发外排水资源量，从当前75%降到15%，重大灾害预警时间降至5个小时以内，90%以上的硫回收，脱硫效率达到96%以上，脱硝效率达到80%以上，脱汞效率在70%-90%之间。煤和天然气转化的效率不小于65%，水耗降低60%以上，一氧化碳转化率在85%到95%之间等。
通过实现以上技术指标，节约和保护水资源4000亿吨。到2050年，实现减少二氧化碳排放440亿吨，节约煤炭220亿吨，节煤效率达到10%，减少污染物排放，其中硫化物4.4亿吨，氮氧化物1.6亿吨。煤炭的综合转化效率在原基础上提高10%，烟尘、二氧化硫、氮氧化物、重金属等污染物减少90%。
“近零排放”神华实践
神华集团作为承担发展煤基清洁能源责任的国有重要骨干企业，在过去的几年间，围绕煤基清洁能源的发展，开展了一系列的探索，特别是在现代煤化工方面走在世界前列。已经建成全世界第一套百万吨级煤直接液化装置，2012年生产302天，设计满负荷时间310天，生产成品油86万吨，实现销售收入60亿元；建成一套煤基甲醇制烯烃装置，2012年运行341天，生产聚乙烯、聚丙烯共计55万吨（设计产能是60万吨），实现销售收入59亿元。以上两套装置在我国均是首次实现工业化。并于2011年年初，开始试验把煤化工产生的二氧化碳经捕集后注入到2200米以下的地层，2012年已成功完成6万吨封存量，运行指标与设计指标吻合。神华集团十多年的煤基清洁能源发展探索和研究表明，煤基清洁系统的“近零排放”是可以实现的。
神华集团希望通过在鄂尔多斯和呼伦贝尔两个主产煤区建设三个示范工程，打造“近零排放”的煤基能源系统。在2020年前，完成煤制特种燃料，褐煤分级转化等重点技术研发和示范，建立鄂尔多斯、呼伦贝尔等一批煤基清洁能源系统示范基地。到2030年前，基本形成“近零排放”的能源技术体系，实现煤炭高效、清洁低碳利用。在鄂尔多斯示范区，将有2000万吨煤炭进行转化，生产一系列的能源产品和化工品以及石油替代品。其中，装置的规模均为工业化规模和商业化规模，建成以后能够推广。
另外，生产过程中实现物料平衡。经过工厂加工以后的物料例如煤生产油品、天然气、电力等，实现“近零排放”，能源效率能够达到59.6%。在神华准能矿区蕴藏着世界独有的一片高含氧化铝的煤炭资源。在煤灰里，氧化铝的含量高达48%，神华集团正在研究建设合适的能源体系，将高铝附加的粉煤灰充分利用，提取氧化铝、钾以及氧化硅。
呼伦贝尔地区是我们国家最大的一片褐煤矿区，储量超过两百亿吨，水资源也比较丰富，在此区域如何把褐煤充分利用极为重要。神华集团将在该地区建设一个集煤炭开发、利用、转化为一体的综合能源基地，生产低碳混合醇，煤制烯烃，褐煤提质，同时建设一个IGCC电站。
未来，神华集团将基于已有的清洁能源技术及产业项目，进一步整合、优化和创新低碳技术，探索以煤炭开采、先进电力、清洁高效煤化工为三条技术主线，突出安全、生态、低碳和高效的四大核心理念，通过5-10年的努力，解决煤炭可持续发展的重大瓶颈问题、突破关键共性技术，培育核心自主知识产权，开拓中国煤炭工业可持续发展之路。