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高端能源研讨会|类液体燃料技术与甲醇经济的发展
来源: | 作者:RevTech | 发布时间: 2019-05-24 | 458 次浏览 | 分享到:


2019年5月17-18日,由南方科技大学主办的“南方科技大学高端能源研讨会”在深圳市人才研修院顺利召开,会议围绕两个议题进行讨论。一是在油价不断上涨、供应压力增大的背景下,中国应该如何应对;二是在深圳市政府的支持下,中广核集团、南方科技大学(后文简称为“南科大”)、深圳大学及深圳能源集团等已联合发起成立了深圳清洁能源研究院,在新形势下应如何聚焦该研究院的科研规划和战略方向,更好地为中国清洁能源的未来发展做出贡献。

参会嘉宾包括:中国工程院原副院长、原全国人大常委、中国科协副主席谢克昌院士,原中央候补委员、四川大学原校长谢和平院士,原中央候补委员、西藏自治区人大常委会原副主任多吉院士,中国工程院能源与矿业学部主任苏义脑院士,中国工程院能源与矿业学部原主任黄其励院士,南科大校长陈十一院士,澳大利亚国家工程院外籍院士、南科大创新创业学院院长刘科院士,中广核集团总经理张善明先生,中创集团原总经理周小鹤先生,延长石油(集团)副总经理王香增先生及其他能源领域的专家及领导。会议由谢克昌院士和南科大清洁能源研究院院长刘科院士主持,五位院士及专家就会议主旨做专题报告。

高端能源研讨会会议现场


南方科技大学校长陈十一院士致辞

刘科院士主持高端能源研讨会


2018年,中国石油进口4.62亿吨,对外依存度69.8%,其中经过霍尔木兹海峡的石油共计1.48亿吨,经过霍尔木兹海峡及马六甲海峡的石油共计3.65亿吨。中国石油供应短缺、对外依存度高的问题已是中国必须解决的能源安全问题,国际总体局势对中国很不利。

谢克昌院士在报告中指出,煤基醇醚燃料为能源安全提供了一个途径,虽无法从根本上解决问题,但至少能解决中短期内存在的迫切的石油短缺问题。截至2018年底,我国有8700万吨的甲醇产能,由于部门利益保护主义、政府能源规划布局等方面的问题,实际产能利用率只有50%左右。在石油进口短缺的紧急情况下,可充分利用现有甲醇的产能。应提前部署甲醇的产能应急利用与跨地区调度网络建设,并提前部署甲醇生产装置的应急扩建计划。

与会专家学者围绕会议议题展开讨论,一致认为加强占能源主导地位的化石能源的高效清洁利用、加强本国油气资源勘探和开采、加强非常规能源和包括类液体燃料及甲醇基燃料等替代燃料开发,是保障中国能源安全的重要战略,并达成了充分发挥南科大与深圳清洁能源研究院在专业领域的优势、加大颠覆性技术研究开发力度、进行能源消费的结构性改革、号召全民树立节能意识等共识。


 
谢克昌院士主持讨论环节


与会专家各抒己见

刘科院士代表南科大清洁能源研究院介绍了南科大团队在能源科技领域的甲醇经济及类液体燃料技术的研究与产业化进展。研讨会期间,与会专家莅临南科大清洁能源研究院,对甲醇发动机实验室及类液体燃料实验室进行了参观,现场观摩了10kg/h微矿分离小试及100kg/h微矿分离中试试验,并对煤炭超细粉碎和矿物质分离的原理、工艺和设备研发情况进行了详细了解。

 

液体燃料是人类燃料的首选,用类液体燃料的思路解决煤炭清洁高效利用问题,是值得关注的新技术方向。南科大开发的煤炭微矿分离技术,是一种在燃烧前将煤中的可燃物及矿物质充分解离后,制备超净可燃物微粒(1-30微米)悬浮在有机液体及水中形成的高能类液体燃料,同时副产土壤改良剂的世界领先技术。该清洁类液体燃料成本不到等热值天然气的一半,即可在用于锅炉燃料,其排放优于天然气排放标准;也可作为煤化工过程气化炉的原料,将来还可以替代船油、部分解决中国油气短缺的问题;分离出的矿物质作为土壤改良剂可解决化肥滥用导致的土地板结及氨排放问题。该项技术不仅可用于优质煤,也可用于劣质煤、煤泥、尾煤等的提质加工,变废为宝。

 

南科大团队在微量元素及矿物质解离方面开展了大量理论和实验研究,首次研发出基于矿物嵌布形态解构的分级超细研磨工艺,可精确预测超细研磨设备的粒度分布迁移规律和能耗,在将煤炭磨至30微米以下时,能耗可降至~25千瓦时/吨;预矿化的新型矿物分离工艺解决了超细矿物质有效分离的国际难题,可燃体回收率大幅提高,达国际领先水平。

 

类液体燃料的推广利用对我国煤炭清洁高效利用的技术创新、油气短缺问题的解决以及雾霾防治等社会痛点问题的解决均具有重要意义。

 

为了解决我国车用燃料油短缺的问题,新能源汽车在一段时间内快速发展,获得了包括政府产业补贴在内的各种支持,但近年来新能源汽车的发展瓶颈已开始受到业界关注。刘科院士在研讨交流中对这一现象进行了剖析,并基于甲醇经济发展角度给出了解决问题的可行方案。

 

新能源汽车作为未来汽车发展方向之一是值得鼓励的,在技术研发上也有必要进行投入,但新能源汽车发展中面临着电池能量密度天花板难打破、锂镍钴等重金属原材料稀缺而高成本、电池重金属污染严重且回收难突破等发展瓶颈,政策力推和大幅度产业补贴的效果不尽人意。新能源汽车的发展初衷是解决石油供应不足与机动车尾气污染问题,基于技术和市场发展现状,实现该发展目标仍须长期探索和努力。刘科院士建议尝试不同的战略发展路径:第一步,实现高效的内燃机技术和清洁醇醚燃料的结合并增加此类车的份额;第二步,逐渐增加混合动力车的份额;几十年后,如电池或燃料电池技术确实有革命性的进步,逐渐过渡到电动车或燃料电池汽车。

 

甲醇不仅比柴油便宜,并且因甲醇不含硫、燃烧过程无SOx排放、NOx排放远低于柴油等有利因素,可使得内燃机尾气排放会更干净、尾气处理系统成本可以大幅度降低,甲醇将成为非常理想的发动机清洁燃料。甲醇内燃机技术的突破使得中国能充分享受北美页岩气革命及欧洲柴油机技术革命带来的红利,建议关注和支持甲醇内燃机新型技术的研发和产业化。近期内醇氢动力内燃机可突破点燃式甲醇汽车在喷嘴耐久性、冷启动方面的技术瓶颈;新型甲醇基燃料内燃机技术可解决甲醇压燃国际难题并可大幅提升燃烧效率。

 

天然气制甲醇的技术非常成熟,制甲醇过程的主要成本是天然气原料成本,因此可由页岩气革命带来的天量廉价天然气大规模地制得低成本的甲醇;同时,甲醇可以用低成本的煤来大规模清洁化制备,可以用大量的弃风弃电转化CO2制氢及甲醇,将来可从可燃冰等大规模非常规能源原料制取。未来如果燃料电池汽车成本降下来后,甲醇还可以作为储氢液体用于燃料电池汽车。一升甲醇和燃料电池放出的水蒸气重整,可释放出143克氢,是一升液氢(零下253℃)含氢量的两倍(72克),由此,无论从近期还是中长期来看,甲醇燃料的大规模低成本供应是有保障的。甲醇近期可取代汽油在点火式内燃机(如醇氢内燃机)里燃烧,中期可取代柴油在压燃式内燃机里燃烧,长期如燃料电池成本下降到足够低,甲醇可作为液体储氢介质用于燃料电池汽车。综合考虑甲醇各种清洁燃烧与高效转化技术的成熟度,甲醇经济已具有良好的推广基础和条件。