西门子代理商 煤炭也清洁

在未来数十年内，煤将继续保持其在世界能源市场的基础地位。新技术有望将燃煤发电厂的温室气体的排放降为零，从而对环境保护做出巨大贡献。

煤炭行业风头正盛。其中的原因不言而喻：世界人口不断增长，人类对能源的需求不断增加。此外，很多国家都有很大的煤炭储量，因此，它们除了煤炭之外也不会使用其它类型的能源资源，尤其是石油和天然气。这种发展趋势的缺点很明显：煤电站每生产一度电排放的二氧化碳几乎是燃烧天然气的联合循环电厂的两倍。并且，世界经济也离不开煤。当前，41%的电能来自煤电厂；在中国，这一数字可能达到80%以上。仅2006年一年，中国就有174座500兆瓦级的煤电站上马。根据西门子预测，由于可再生能源资源使用量的剧增，从现在到2030年，煤电的比例将从41%下降到32%。然而，在这一期间，燃煤发电的值实际上将从目前的83,000亿度增至105,000亿度。

无论对于电力工程公司还是能源管理集团，都应该以有利于环保的方式设计并建造燃煤发电厂。多年以来，为了实现“二氧化碳捕集和储存”技术 (CCS)，*可谓是不遗余力。根据发电厂类型来划分，分离二氧化碳以及其它因燃煤而释放的气体的主要方式有三种：

→在煤燃烧以前，先通过整体煤气化联合循环技术（IGCC）将煤进行气化，然后分离出其中的二氧化碳（燃前捕集）；
→在传统的蒸汽发电厂进行二氧化碳的分离工序（燃后捕集）；
→后一种方法是蒸汽发电厂使用的全氧工艺。

传统的蒸汽发电厂使用空气助燃，而全氧燃烧概念则是使用纯氧来对煤或者天然气进行助燃。用纯氧取代空气可以避免大量氮气参与燃烧过程，因为氮气在空气中的比重为四分之三，可是它对燃烧过程没有任何帮助。如果其参与燃烧还会产生大量的氮氧化合物。燃烧之后的废气成分主要是二氧化碳和水汽。通过简单的冷凝水过程，二氧化碳就能从中分离出来。

位于德国 Freiberg 的公司测试工厂里，西门子专家正在开发气化煤的设备，并研究不同类型的煤在气化过程中的不同反应。

久经考验的技术。在技术开发过程中，西门子着重于前两种方案，即燃前捕集技术和燃后捕集技术。“这三种方案的技术发展水平还有很大的差距。”西门子火力发电集团位于Freiberg的子公司西门子燃料气化技术公司业务开发部的Christiane Schmid博士说，“现在只有IGCC技术已经通过了大量检测，在天然气加工行业，已经有许多从混合气体中分离二氧化碳的实例。”早在上世纪90年代，西班牙Puertollano和荷兰Buggenum就已经建造了IGCC电厂，西门子为它们提供了电厂组件并负责设备的组装。“所有这些电厂都表明了IGCC概念的可行性，”工艺专家Schmid解释说，“但是目前二氧化碳分离技术尚未列入议事日程。”

为何世界上至今还没有一座大规模的二氧化碳低排放发电厂？原因有很多，而且各不相同。Guido Schuld 是西门子燃料气化技术有限公司的总经理，他指出：“目前还没有出台相关的法律法规和政策，特别是在二氧化碳储存方面。另一方面，对于客户而言，成本还不是很明朗。因为目前还很难预测采用二氧化碳分离技术的IGCC电站的成本究竟是多少。”鉴于以上诸多的不确定性，我们似乎可以断定，座引进二氧化碳分离技术的IGCC电站的建设可能还需几年的时间。

Schuld指出，IGCC电厂的关键部件是气化器和燃气轮机。这两种部件都是西门子产品组合的一部分，而气化器是西门子在2006年中期才获得的一项技术，当时西门子通过收购现在位于德累斯顿附近Freiberg的西门子燃料气化技术公司获得了这项技术。在1990年之前，该公司属于Deutsches Brennstoffinstitut（德国燃料研究所）。Freiberg位于原先的东德，20 世纪 70 年代初，为了能够使用褐煤，东德意志政府投资开发气化技术。在当时，这一技术称为“干供给系统”，开始是作为理想方案研发出来的。如今事实证明，该技术具有决定性的竞争优势。为什么？因为有了这一技术，不管什么煤种都可以进行气化。

对煤进行气化有不同的途径，其中一种是把煤以松软的液态注入气化炉，这就表示首先要把煤和水充分混合在一起。Schuld 解释道：“这一技术主要适用于昂贵的无烟煤和硬煤，褐煤和其它低热值的煤根本不适合这种方式。但事实是，这些品级较低的煤在诸如中国和印度等新兴工业国家的储量很大；美国和澳大利亚的情况也是如此。那么，这些国家的客户对西门子气化炉技术的需求之大也就不言而喻了。”

二氧化碳捕集和存储技术的竞争优势到底有多大？看看使用该技术的发电厂的使用寿命有多长就知道了。Schuld 指出：“一旦客户决定建设一座气化厂，他就得要计算出长达 20 - 25 年的预期运营成本。可是，价格固定的购煤合约有效期只有几年。之后，煤从哪里来？是什么类型？成本又是多少？这些问题的答案无人可以预知。然而，采用我们的技术，客户在发电厂的整个使用寿命里都能了。因为他能使用世界上多种类型的煤，根据自己的需的煤。”

现有的洗涤设施。在使用二氧化碳捕集与存储技术的诸多方案中，燃前捕集非常适合新型发电厂。而第三类技术方案，即燃后捕集则可应用于现有的发电厂。在这种工艺中，二氧化碳从燃烧后的废气中分离出来。西门子火力发电集团下的发电厂化学处理部门的经理Rüdiger Schneider博士说：“在目前这样一个中间阶段，现有发电厂中用于分离二氧化碳的洗涤设备是能够进行技术创新的组件。”

在一个位于法兰克福的二氧化碳检测实验室中，西门子的专家们在此研究如何将二氧化碳从废气中分离出来。二氧化碳被吸附到一个吸收器之中，通过特殊的洗涤剂处理之后再释放出来。

通过低温二氧化碳洗涤过程，废气中 90％的二氧化碳都可以被集中在一个吸收器之内；随后经过二氧化碳洗涤媒介，即一种特殊的液体的处理，二氧化碳就实现了碳脱离。“然后我们将装满二氧化碳的吸收器放进一个解吸附器当中，再次把洗涤剂注入其中，通过加温先将其中的温室气体处理掉。这样，此过程会再次开始循环，”Schneider 解释说。

在位于法兰克福 Hoechst 工业园中的实验室里，Schneider 和他的项目组成员在过去三年里一直集中精力研究二氧化碳的洗涤剂，目的是找到一种既能很好地与二氧化碳结合，又能随着温度升高立时与之分离的洗涤剂。“多亏实验室的先进设备，我们才能够对二氧化碳洗涤过程的方方面面进行*地分析。”Schneider 说道，“分析结果表明，我们的新型化学二氧化碳洗涤工艺在废气中残留的洗涤剂很少，与传统工艺相比而言，洗涤过程所耗费的能源也更少。”

走向商业化。为了使火力发电厂在短的时间里能变得更加环保，西门子与 E.ON 电力公司并肩合作，使位于哈瑙附近的Staudinger煤电厂的一个二氧化碳分离试点装置于2009年9月正式投入运行。Schneider 指出：“我们目前面临的一大挑战就是如何在维持率的同时，阻止微量的有害洗涤剂在废气中排放而对环境造成负面影响。我们的目标是进一步发展新型二氧化碳分离技术，使其能够在 2020 年实现大规模的商业化应用。”

因此，在接下来的十年之中，因为有了全氧燃烧、燃前捕集和燃后捕集技术，我们就可以放心烧煤，再也不用担心会造成环境污染了。