化‘敌’为友

【英国《经济学家》9月21日一期文章】题：发展清洁煤能源
煤能否成为环境之友？燃煤发电站为美国提供了一半的电力，然而它排放的二氧化碳却是发电业排放总量的80%。二氧化碳是最令人担心的造成“温室效应”的气体。能源工程师们现在正在讨论“清洁煤”技术，并准备将其投入商业使用。
但清洁煤对不同人的意义不同。许多人认为，提高燃煤发电厂的效率——从而降低二氧化碳的排放——就是一种清洁煤技术。但最终，清洁煤技术归结为以下3种类别：煤燃烧前的过程；使煤更清洁燃烧的过程；以及燃烧后清除废气的过程。
最普遍采用的清洁煤技术是燃烧后使用的涤气器。它能够清除二氧化硫和二氧化氮废气。涤气器最早使用于上个世纪70年代，现在已变得越来越便宜和高效。一套优质的现代系统能够从废气中去除95%的硫，而成本仅是原有技术的1/3。
煤的处理和提炼过程也受到了很大关注。上个世纪70年代，斯坦福研究所研制出一套处理过程，能够使西部的煤炭——这种煤的湿度和硫含量都很高——变成清洁燃烧的给料。直到现在，才有一家设在丹佛的新公司开始将这套过程投入商业使用。该公司说，现有几家公共事业公司正在试用这种精炼煤。公司的这项处理过程已经获得专利，是将西部煤炭在高温高压下做“老化”处理，以改变它的化学结构。处理的结果是，每千克给料产生的热量提高了60%，水银、硫和煤灰的成分都大大减少，因而有可能成为更清洁的燃烧过程。
其它提炼技术也在向商业转化。例如，美国气体和化学制品公司就计划把煤转化为气体、再合成甲醇的处理方法推向市场。但是，最引起人们关注的还是一种称作“综合气化循环”的新型发电方法。这种方法是将煤转化成气体，然后对气体进行清洗，再放入燃烧涡轮机中充分燃烧。“综合气化循环”方法的优点是，发电厂能够更容易地从废气中捕获二氧化碳，而发电效率比使用其它清洁煤方法的效率都高。它最大的好处是，现有发电厂只要经过改造就能采用这种处理过程。
这套处理方法的过程是，将煤放入一个充满水蒸气、氧气和熔剂（这种化合物能够形成化学反应的环境）的气体发生器中。这样就能改变煤的化学结构，在化学过程中产生氢气和一氧化碳。未经处理的气体再经提纯，分离出硫化物，剩余的焦油和重油则再次循环，放入气体发生器进行燃烧。提取的清洁燃气随后进入气体涡轮机作为发电燃料。这套方法的优点是，涡轮机排出的废气中，二氧化碳含量非常集中，这就使涡轮机能够很容易地捕获到二氧化碳，并把它转化成对环境破坏性稍小的气体。
即使按照现在的设计，全球能源研究中心说，“综合气化循环”发电厂的效率也将达到40%，而传统发电方法为33%。未来的发电厂将有望实现44%或更高的效率。最大的优点是，采用此方法排出的废气将低于《清洁空气法》的规定——99%的硫得以除去，二氧化氮、一氧化碳及煤焦油颗粒的排放量比使用涤气器的排放量也低得多。