近年來,,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,,中國(guó)對(duì)能源的需求也在不斷增長(zhǎng),,但面臨著全球氣候變化趨勢(shì)的加劇以及各國(guó)加大應(yīng)對(duì)氣候變化政策力度的大環(huán)境,,中國(guó)政府正在加快推進(jìn)其能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,,即在控制傳統(tǒng)高碳能源開發(fā)利用或?qū)崿F(xiàn)此類能源新型清潔化開發(fā)利用的同時(shí),,加大低碳,、清潔的天然氣及可再生能源的開發(fā)利用程度,,提高這些能源在消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例,。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局2016年12月發(fā)布的《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,煤炭占一次能源消費(fèi)的比例將從2015年的64%下降到58%,,而與此相反,,天然氣的比重則要從2015年的5.9%提高到10%,非化石能源的比重從2015年的12%進(jìn)一步提高到15%,。 在上述要求下,,煤制氣產(chǎn)業(yè)作為一種以煤炭為輸入原料,以天然氣為輸出產(chǎn)品的新型能源產(chǎn)業(yè),,在近些年來得到了政府和產(chǎn)業(yè)界的快速熱捧,。一是因?yàn)榘l(fā)展煤制天然氣不僅擴(kuò)展了我國(guó)低品質(zhì)褐煤的增值利用方向,還順應(yīng)了煤炭深加工和清潔化利用的現(xiàn)代發(fā)展要求,;二是,,發(fā)展煤制氣有益于改善我國(guó)的能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu),從而有力地促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化能源體系的建設(shè);三是發(fā)展煤制天然氣能夠改善大氣質(zhì)量,、化解環(huán)境約束,,助力我國(guó)綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展。煤制氣對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)“減煤增氣”的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型具有重要意義,。 在各方的大力支持下,,我國(guó)的煤制氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),,目前包括已建設(shè)投產(chǎn),、正在建設(shè)、正在做前期工作,、計(jì)劃中等的煤制氣項(xiàng)目高達(dá)50多個(gè),。根據(jù)國(guó)家能源局2017年2月發(fā)布的《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》,2015年全國(guó)煤制天然氣的產(chǎn)能為31億立方米/年,,實(shí)際生產(chǎn)18.8億立方米/年,。而如果上述50多個(gè)項(xiàng)目全部建成投產(chǎn),產(chǎn)能可達(dá)2000億立方米以上,。 在煤制氣產(chǎn)業(yè)快速規(guī)模發(fā)展的同時(shí),,越來越多的學(xué)者和機(jī)構(gòu)開始關(guān)注煤制氣項(xiàng)目的一些環(huán)境問題。在這些環(huán)境問題中,,最受關(guān)注的無疑是煤制氣項(xiàng)目對(duì)區(qū)域水資源的影響,,主要原因是煤制氣項(xiàng)目在煤炭氣化反應(yīng)生成粗煤氣以及粗煤氣的冷卻過程中需要消耗大量的水。2013年,,美國(guó)杜克大學(xué)在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·氣候變化》上指出,,煤制天然氣的單位水消耗是常規(guī)天然氣的數(shù)十倍,如果缺乏有效管理,,煤制氣的規(guī)模發(fā)展可能對(duì)環(huán)境來說是一場(chǎng)災(zāi)難,。 對(duì)此,我們以中國(guó)目前主流采用的煤制氣生產(chǎn)工藝技術(shù)為例,,以大唐克旗煤制氣項(xiàng)目為主要研究對(duì)象,,利用水足跡評(píng)價(jià)方法,對(duì)煤制氣的水足跡進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究,。水足跡的概念于2002年正式提出,其被定義為在一定的時(shí)間內(nèi),,一個(gè)國(guó)家,、地區(qū)或一個(gè)人消費(fèi)的全部產(chǎn)品和服務(wù)所需要消耗的淡水資源總量。水足跡指標(biāo)分為藍(lán)水足跡,、灰水足跡和綠水足跡,。對(duì)于煤制氣這一工業(yè)產(chǎn)品而言,主要涉及藍(lán)水足跡和灰水足跡兩種,,藍(lán)水足跡衡量的是一段時(shí)間內(nèi)所消耗的傳統(tǒng)意義上的地表和地下水資源,;而灰水足跡衡量的是將由生產(chǎn)活動(dòng)向自然界排放的污水到可接受的水質(zhì)所需要的水資源量,。 根據(jù)我們課題組的評(píng)價(jià)結(jié)果,我國(guó)當(dāng)前每千立方米煤制氣生產(chǎn)的水足跡為51.29噸,。對(duì)這一結(jié)果可以進(jìn)行兩方面的解讀:一方面是從藍(lán)水足跡和灰水足跡的角度來看,,用于反映煤制氣生產(chǎn)所直接消耗掉的水資源的藍(lán)水足跡為6.86噸,而灰水足跡為44.43噸,,這意味著絕大多數(shù)(約87%)的新鮮水消耗是由于稀釋煤制氣生產(chǎn)過程排放到自然界中的污水所需要的水,;另一方面是從直接消耗水和間接消耗水來看,煤制氣生產(chǎn)過程本身的水消耗為33.92噸,,占66%,;而隱含在煤炭等原料和其他投入的間接水消耗為17.37噸,占34%,,這說明煤制氣項(xiàng)目的水消耗大多來源于煤制氣生產(chǎn)本身,。 通過進(jìn)一步對(duì)比煤制氣與其他煤化工產(chǎn)品,如直接煤制油,、間接煤制油,、煤制甲醇、煤制二甲醚發(fā)現(xiàn),,煤制氣的水足跡最低,,這意味著相對(duì)于其他煤化工項(xiàng)目,煤制氣在水足跡方面具有優(yōu)勢(shì),。盡管如此,,如果與天然氣相比,煤制氣的水足跡仍然非常高,。據(jù)相關(guān)研究,,僅與藍(lán)水足跡相比較,煤制氣的藍(lán)水足跡為6.86噸/千立方米,,而常規(guī)天然氣僅為0.1-0.2噸/千立方米,。 由此可見,煤制氣項(xiàng)目發(fā)展對(duì)水資源的影響理應(yīng)納入煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的布局當(dāng)中,。然而,,課題組通過分析現(xiàn)有或規(guī)劃的煤制氣項(xiàng)目的地域分布,發(fā)現(xiàn)多數(shù)分布在新疆,、內(nèi)蒙古等地,,這種分布最大限度地實(shí)現(xiàn)了煤炭資源的就地利用,減少了煤炭長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)葐栴},,但是這些地區(qū)也是水資源稀缺地區(qū),。如果將灰水消耗納入進(jìn)來,我們發(fā)現(xiàn),內(nèi)蒙古鄂爾多斯,、新疆準(zhǔn)東,、遼寧阜新等地區(qū)的煤制氣項(xiàng)目在全投產(chǎn)的情況下,僅來自煤制氣產(chǎn)業(yè)的水消耗就將占到這些地區(qū)水資源總量的40%以上,,這意味著煤制氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將與這些地區(qū)其他產(chǎn)業(yè)部門產(chǎn)生嚴(yán)重的用水競(jìng)爭(zhēng)問題,。 綜上,為了保證煤制氣產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,,相關(guān)部門在制定煤制氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與布局當(dāng)中,,一是要強(qiáng)調(diào)穩(wěn)步推進(jìn),不能一哄而上,,防止對(duì)區(qū)域水資源產(chǎn)生不可逆的影響,;二是在產(chǎn)業(yè)布局當(dāng)中,加大對(duì)區(qū)域水資源可承受性的研究與考量,,做到區(qū)域生態(tài)的和諧發(fā)展,;三是大力提高煤制氣工藝技術(shù)的升級(jí)以及水處理技術(shù)和處理標(biāo)準(zhǔn),這主要是由于煤制氣生產(chǎn)過程自身以及稀釋污水的水消耗占總水足跡的比重最大,。通過上述三方面措施的共同實(shí)施與同步推進(jìn),,煤制氣產(chǎn)業(yè)才能更好地發(fā)揮其對(duì)我國(guó)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的支撐作用。 (作者為中國(guó)石油大學(xué)(北京)副教授) |
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