——訪中國科學院山西煤炭化學研究所所長王建國
 

 
    王建國 中國科學院山西煤炭化學研究所研究員，博士生導師，中科院“百人計劃”入選者。歷任煤轉化國家重點實驗室副主任、山西煤化所副所長，現任煤轉化國家重點實驗室主任，山西煤化所所長，國家基金委第九、十屆（物理化學）和十二屆（化學工程）專家評審組成員，催化基礎、羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室學委會委員。在國際學術刊物包括J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., 等發表論文160余篇，授權專利12件。獲2005和2007年度山西省自然科學二等獎兩項（第一完成人），2010年度中國科學院朱李月華優秀教師獎。主要從事烴醇合成及轉化催化劑與反應過程的實驗和理論研究。主持完成了國家基金重大項目、“973”（課題負責人）和中科院“百人計劃”等多項課題，“973”首席科學家，中科院戰略性先導科技專項“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”負責人。

    煤炭既是我國的主要能源，也是主要污染源和碳排放源。在兩難選擇中，我國必須突破潔凈煤利用的關鍵技術，實現對煤炭的清潔高效利用，以低碳經濟模式支持我國經濟的可持續發展。

    記者：當前中國能源緊缺、減排緊迫，潔凈煤技術能為此做些什么？

    王建國：當前，煤炭的主要利用方式是直接燃燒用于發電和工業供熱，效率低、污染重。

    從能源結構看，我國煤炭資源與油氣資源相比相對豐富，長期以來支撐了我國經濟的高速增長。可再生能源如果在技術上沒有取得革命性突破，要取代化石能源尚需相當長的過程，可能達數十年以上，因此以煤炭為主的能源格局中長期內不會改變。中國已確定可持續經濟發展戰略，盡管社會節能、總量控制、發展可再生能源都是實現這一目標的手段，但最后經濟的可持續發展必須要落實到煤的清潔利用上。

 
    從環境角度看，目前中國年CO2排放總量約60億噸/年。在哥本哈根會議上，中國承諾2020年單位GDP的CO2排放比2005年降低40%~45%。中國正處于CO2排放的上升期，國際上更加感興趣的是：未來中國的CO2年排放峰值何時出現，絕對值是多少，什么時候開始下降？應對全球氣候變化，世界留給中國的CO2排放空間已經非常小。作為主要污染源和碳排放源的煤炭必須通過潔凈煤技術改變傳統面貌。

 
    潔凈煤技術是“從煤炭開發到利用全過程中，旨在減少污染物排放和提高利用率的煤炭加工、燃燒、轉化及污染控制”等一系列新技術的總稱，是“使煤作為一種能源和含碳資源達到最大限度地利用，同時把釋放的污染控制在最低水平，以實現煤的高效、清潔利用”的技術體系。它將經濟效益、社會效益與環境效益結合為一體，成為當前世界各國解決煤炭利用問題的主導技術，也是高技術國際競爭的重要領域。

    記者：在實現高效能源低碳利用的目標過程中，潔凈煤技術的戰略地位？

    王建國：我國已經把潔凈煤技術作為調整煤炭產業結構、改善環境、實現可持續發展的戰略對策。1994年成立了“煤炭工業潔凈煤工程技術研究中心”，1995年9月成立了“國家潔凈煤技術開發推廣應用領導小組”，1997年6月國務院批準了《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展綱要》，并將發展煤潔凈高效轉化列入《中國21世紀議程》中最優先發展的科技項目。潔凈煤技術還被列為《煤炭工業“十五”規劃》的四大戰略之一。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》里明確將煤炭的清潔高效綜合利用確定為能源領域的優先發展主題。

    胡錦濤總書記在2010年6月7日兩院院士大會上指出：大力發展能源資源開發，利用科學技術，堅持系統謀劃、節能優先、創新替代、循環利用、綠色低碳、安全持續，加強煤清潔高效綜合利用、煤制天然氣、煤制高值化學品的技術研發。

    根據煤炭消費呈現多元化格局的特點，我國不僅將煤作為一種能源，而且作為一種重要的含碳資源，圍繞煤炭高效低碳化利用、替代油氣制備優質液體燃料和化學品利用的兩大主題，發展煤清潔高效利用技術，以促進我國社會、經濟和生態環境的協調發展，保障我國能源安全。

    記者：我國在潔凈煤技術領域未來的突破方向是什么？

    王建國：一是燃燒技術。

    煤的傳統利用方式中，燃燒是較為成熟的技術，發展目標是提高燃燒效率、降低污染物和CO2排放。其關鍵技術在于鍋爐技術的研發，循環流化床鍋爐（CFB）由于其燃料適應性和環保特性而得到大規模的研究開發和商業應用，CFB的高參數化一直是技術開發追求的指標。

 
    目前，中科院工程熱物理所已完成容量小于200MW循環流化床鍋爐技術示范和產業化應用，通過與多家企業合作，開發生產的系列CFB產品超過2000臺，并有多臺循環流化床鍋爐出口到國外。

    當前，中科院工程熱物理所正在進行600MW超臨界CFB技術的研究。上海鍋爐廠有限公司、東方鍋爐（集團）股份有限公司和哈爾濱鍋爐廠有限責任公司也在自主開發超臨界CFB技術，以期趕上國際研究開發進程。

    二是煤炭氣化技術 。

    煤氣化技術是煤炭高效、清潔利用的核心技術之一，是發展煤基化學品、煤基液體燃料、合成天然氣、IGCC發電、制氫、燃料電池、工業燃料氣及多聯產系統等過程工業的基礎。

    在市場需求和政府支持下，通過產學研結合，對德士古（Texaco）、魯奇（Lurgi）氣化技術引進吸收再創新，使得國內自主開發的技術也有了長足的發展。

    三是煤炭液化工藝 。

    煤炭液化是指煤炭通過化學加工轉化為液體燃料及化學品的統稱，可分為直接液化和間接液化。

    煤炭直接液化  2008年l2月，神華鄂爾多斯100萬噸/年的煤直接液化示范工程順利實現油渣成型，打通全流程，產出合格的石腦油和柴油等目標產品，這標志著神華煤直接液化示范工程取得了突破性進展，但要達到穩定運行仍然存在較大難度。

    煤炭間接液化  其主要技術途徑有兩條：一是從合成氣出發生產液體燃料（費托合成）、氣體燃料（SNG）和各種低碳化工原料；二是從合成氣制備的甲醇出發，催化轉化為各種化學品及燃料。

    在費托合成技術方面，中科院山西煤化所已分別在內蒙古伊泰、山西潞安和神華建設了三個16萬～18萬噸/年的工業示范廠，目前正在進行現有技術的產業化開發和后續技術的研究與開發。兗州礦業集團100萬噸/年間接液化工業示范裝置的前期工作已基本完成，具備了建設大型工業化裝置的技術條件。同時，中科院山西煤化所以生產高附加值化學品為目標的鈷基固定床費托合成技術也取得重大突破。這些研究成果使我國煤制油技術整體水平處于國際領先地位。

    我國煤制天然氣（SNG）技術是煤氣化、煤氣凈化及煤氣甲烷化的集成技術。2009年8月，第一個經國家發改委核準的大唐國際40億立方米/年示范工程在內蒙古克什克騰旗開工建設，預計2012年投產后向北京提供天然氣。

    在合成氣制乙二醇技術方面，中科院福建物構所成功開發出高活性CO氣相催化合成草酸酯催化劑，2009年12月，在內蒙古通遼高新技術開發區建成世界第一套20萬噸/年乙二醇工業示范裝置，并試車成功。

    我國甲醇制備烯烴技術處于國際領先地位。2006年，中科院大連化物所與陜西新興煤化工科技發展有限公司合作首次完成了萬噸級（1.67萬噸/年）甲醇制烯烴（DMTO）流化床工藝技術工業性試驗；2010年，神華包頭60萬噸/年DMTO工業化裝置開車成功，至今運行穩定，甲醇轉化率100%，乙烯和丙烯選擇性大于80%。我國甲醇制聚甲氧基二甲醚迄今為止還沒有實現工業化的技術，但最近中科院蘭州化物取得了技術突破，形成了擁有自主知識產權的技術。

    運用我國自主知道產權的甲醇制汽油（MTG）技術，目前正在云南建設20萬噸/年汽油的商業運行裝置。

    記者：潔凈煤技術涉及煤電、煤化兩個行業，跨領域、跨學科，是一項龐大的系統工程。您對這項技術發展有何建議？

    就我國而言，在今后相當長的時期內，煤炭仍將是最主要的能源。傳統的利用方式是粗放的、不可持續的，發展煤炭清潔高效綜合利用技術，實現節能減排是我國經濟可持續發展的必然選擇。今后應圍繞煤炭低碳化利用和替代油氣制備優質液體燃料與化學品兩大主題，確立基礎研究→核心技術突破→系統集成→產業化平臺的發展模式，開展煤的清潔高效利用。

    潔凈煤技術產業化是發展潔凈煤技術的核心。為加快我國潔凈煤技術的發展及其產業化，應著重做好以下幾方面的工作：

    1．根據我國發展潔凈煤技術的目標，加大基礎研究力度，把基礎研究作為技術進步的核心動力，使基礎研究與技術開發緊密結合，在此基礎上加速核心技術的工業化進程。

    2．為促進中國潔凈煤技術的產業化及推廣應用，應根據市場需求，選擇適合我國國情及發展階段的潔凈煤技術。確定重點，明確任務，開展國內和國際合作的研究、開發、示范和推廣應用。

    3．從整體能效的角度考慮，以資源綜合利用為核心，以循環經濟和低碳經濟理念為指導，發展高效定向轉化催化技術、先進發電技術和煤氣化技術，并通過優化工藝、系統集成和發展多聯產技術，提高能效，減少CO2排放。

    4．充分考慮煤炭的結構和組成特征，發展煤炭清潔高效梯級利用技術。利用低階煤中揮發性烴類化合物可以在溫和條件下直接提取油氣和化學品的特點，提高煤炭利用效率和利用價值。

    5．建立潔凈煤技術的識別、篩選和評價方法，完善評價指標體系。采用技術－經濟－環境的綜合定量方法對煤炭開發利用技術進行評價，提出潔凈煤技術進一步發展指標或目標，持續改進，促進潔凈煤技術全面發展。

    6．制定相應的政策法規，為促進潔凈煤技術的發展提供法律環境，加強關于潔凈煤技術的宣傳，提高公眾意識等。

    7．加強國際交流與合作，了解國際同領域的發展動態，利用全球資源，引進國外先進人才和技術，并培養國內技術人才。

煤清潔高效利用路線圖