《防治霧霾學(xué)術(shù)論》word版

1、防治霧霾學(xué)術(shù)論文推行甲醇能源戰(zhàn)略大有可為當(dāng)前，大氣霧霾已然成為我國最大的環(huán)境問題，這不僅嚴(yán)重威脅人民生命健康，進(jìn)而對經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展乃至國際觀瞻造成了嚴(yán)重負(fù)面影響，朝野震動。李克強(qiáng)總理在2月12日召開的國務(wù)院常務(wù)會議上，鄭重提出要著力消除人民群眾的“心肺之患”。目前，對于霧霾成因的研究可謂林林總總、眾說紛紜。其實(shí)，造成我國霧霾嚴(yán)重的主要原因是個(gè)能源結(jié)構(gòu)問題；既煤炭占比50%以上（年消耗煤炭40多億噸），以及燃料油品質(zhì)及其燃燒設(shè)備（包括運(yùn)輸車輛發(fā)動機(jī)）技術(shù)水平低下造成的。因此，下大力氣調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，才是解決霧霾（大氣污染）問題的根本出路。人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活使用的能源，主要包括電力、燃料兩部分，我國

2、目前使用的電力有3/4是由熱力發(fā)電提供的，現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)條件下，電力和燃料是可以根據(jù)需要便宜轉(zhuǎn)換的。就終端消費(fèi)而言，電力是最為方便清潔的能源；傳統(tǒng)的燃料，天然氣以降無論是煤炭，還是石油制品都因?yàn)槠涑煞謴?fù)雜，燃燒提供熱力和動力后都難以避免地產(chǎn)生出諸如粉塵、硫氧化物、氮氧化物、烴類等構(gòu)成霧霾的物質(zhì)，而這些霧霾物質(zhì)的清潔，不僅技術(shù)上難度大、經(jīng)濟(jì)上代價(jià)也很高。近年來，由于預(yù)測到石油等化石能源的枯竭為期不遠(yuǎn)，全世界都在積極尋求發(fā)展可再生的清潔能源，特別是風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電技術(shù)上已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步?？茖W(xué)家們測算，地球上蘊(yùn)藏的自然能源十分豐富，可謂取之不盡、用之不竭。但是，由于風(fēng)能、太陽能等自然能源具有連

3、續(xù)性、穩(wěn)定性不良等特質(zhì)，與人們生產(chǎn)、生活對電力穩(wěn)定性的要求形成了難以調(diào)和的矛盾。解決這個(gè)矛盾的途徑已經(jīng)十分明確，就是研發(fā)大規(guī)模儲能技術(shù)，先將不穩(wěn)定的電力能源儲備起來，然后通過工業(yè)裝置穩(wěn)定地釋放上網(wǎng)或直接供給用電設(shè)備。人們對大規(guī)模儲能技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)走過幾十年的歷程，但是，迄今還沒有找到一種理想的工業(yè)技術(shù)。為此，筆者提出以一種化工產(chǎn)品-甲醇作為儲能物質(zhì)的新思路，建立新能源發(fā)電電解水制氫氣H2+CO（CO2）= CH4O（合成甲醇）發(fā)電、供熱能、動力能源體系（CO主要來源于煤化工、CO2主要來源于煙道氣回收），可望一舉解決這個(gè)問題。一、 甲醇是新能源（風(fēng)能、光伏等）發(fā)電近乎完美的儲能產(chǎn)品1、 甲醇作

4、為基礎(chǔ)能源，實(shí)質(zhì)上是由業(yè)已研討了幾十年的氫能源（氫經(jīng)濟(jì)）的發(fā)展而來的，美國諾貝爾化學(xué)獎得主喬治A奧拉教授20 xx年發(fā)表的跨越油氣時(shí)代-甲醇經(jīng)濟(jì)著作也持這個(gè)觀點(diǎn)。電解水制氫氣（H2）, H2+CO(CO2)=CH3OH 合成甲醇。這兩個(gè)化工單元技術(shù)成熟、可靠；電解水制氫氣，負(fù)荷寬幅可調(diào)，開停方便，與新能源（風(fēng)能、光伏等）發(fā)電，適配性良好。在工業(yè)實(shí)踐方面，世界上每年有250萬噸以上的氫氣是電解法生產(chǎn)的，我國在役大型發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻所用氫氣，大多數(shù)也是電解水制備的；目前，全世界已形成合成甲醇的生產(chǎn)能力近一億噸，我國為頭號生產(chǎn)大國，現(xiàn)有生產(chǎn)能力5400萬噸/年。2、 甲醇在常態(tài)下理化性能、環(huán)境毒

5、害程度與汽油相當(dāng)，現(xiàn)有燃料油儲運(yùn)設(shè)施完全可以通用。因此，甲醇作為基礎(chǔ)能源，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上乃至安全性等方面遠(yuǎn)勝于氫氣和天然氣。3、 甲醇又名木醇，最初是在干餾木材時(shí)得到的化學(xué)品，是由碳、氫、氧三個(gè)化學(xué)元素組成，暗合大自然植物動物能量循環(huán)法則。因此，甲醇是天然的化學(xué)品，具有綠色本質(zhì)。4、 現(xiàn)代化工生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品純度高、性能穩(wěn)定，不僅是化學(xué)工業(yè)的良好原料，作為燃料能量密度較高（相當(dāng)于汽油的一半）、本身含50%（質(zhì)量比）氧、與空氣配合燃燒效率高于石油制品、溫度相對較低，基本無污染產(chǎn)物。這對解決我國目前的大氣污染問題大有裨益。5、 甲醇用于渦扇發(fā)動機(jī)，由于其汽化潛熱較高（是汽油的3.7倍，相當(dāng)于水的一

6、半）可以研發(fā)發(fā)動機(jī)自體熱回收系統(tǒng)，代替現(xiàn)有燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的蒸汽余熱回收體系，這樣就不存在朗肯循環(huán)的冷端損失問題，可望大幅度提高熱能利用效率，同時(shí)，簡化了系統(tǒng)、降低了建設(shè)、運(yùn)營成本，還節(jié)約了寶貴的水資源；另外，由于甲醇的燃燒溫度（900-1000）比天然氣和石油制品的燃燒溫度（目前在1400以上）低許多，大大有利于渦扇發(fā)動機(jī)對材料的選擇。按照目前能源產(chǎn)品價(jià)格計(jì)算，甲醇代替天然氣（含石油產(chǎn)品）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電還具有成本低廉（進(jìn)口價(jià)：液化天然氣是甲醇的6倍以上）優(yōu)勢。二、 需要解決的具體技術(shù)問題1、電解水制氫氣，我國在役的電解設(shè)備隔膜仍以石棉絨為主，一般電解效率（電能轉(zhuǎn)化率）在54%左右，據(jù)報(bào)導(dǎo)

7、，國外已經(jīng)開發(fā)出多種有機(jī)和無機(jī)質(zhì)子膜，其電解效率可達(dá)到80-90%、90%以上的報(bào)道已不鮮見；其次是電解槽單體規(guī)模太小，目前國內(nèi)報(bào)道的電解槽最大裝機(jī)為3000KVA，而美國的最大裝機(jī)已達(dá)110000 KVA；眾所周知，工業(yè)生產(chǎn)中，規(guī)模與效率是密切相關(guān)的。2、高效甲醇渦扇發(fā)動機(jī)研發(fā)，在現(xiàn)有燃機(jī)-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中，將蒸汽鍋爐工質(zhì)-水改為甲醇，理論上沒有問題，只是需要經(jīng)過試驗(yàn)完善細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。3、通過試驗(yàn)不斷完善高占比（M30-M100）甲醇汽、柴油往復(fù)（活塞）發(fā)動機(jī), 同時(shí)、研發(fā)此類發(fā)動機(jī)自熱回收技術(shù)，可望大幅度提高能源效率，以便于在現(xiàn)有機(jī)動車領(lǐng)域大力推廣。三、政策建議1、盡快出臺M30甲醇汽油

8、強(qiáng)制推廣政策，可以釋放數(shù)千萬噸甲醇市場，同時(shí)，將目前業(yè)已存在的數(shù)以千萬噸計(jì)的、或明或暗的燃料油添加甲醇市場暴露在陽光下，讓廣大終端消費(fèi)者與甲醇生產(chǎn)、經(jīng)營各方利益均沾，形成巨大的市場力量。2、強(qiáng)制推動電力體制改革，電網(wǎng)企業(yè)只收取過網(wǎng)費(fèi)（可以借鑒高速公路按里程收費(fèi)模式）發(fā)電企業(yè)和大用戶協(xié)議售電。切實(shí)推行峰谷電價(jià)，鼓勵(lì)下游企業(yè)在電網(wǎng)負(fù)荷谷段用電。這樣，一方面可以穩(wěn)定發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷，提高其設(shè)備利用率，降低其成本，提高其效益；另一方面鼓勵(lì)了電解水制氫及甲醇，同時(shí)還可能改變氮肥、冶金企業(yè)以煤炭為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。3、凍結(jié)燃煤發(fā)電建設(shè)項(xiàng)目，大力發(fā)展以風(fēng)力發(fā)電為主的新能源發(fā)電建設(shè)，同時(shí)發(fā)展甲醇燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。

9、4、在大力推廣小型甲醇燃料電池的同時(shí)，加大大規(guī)模甲醇燃料電池研發(fā)力度，前途將更加光明。四、其它需要說明的問題1、我國擁有數(shù)以百萬平方公里計(jì)的沙漠、戈壁高原，還有數(shù)百萬平方公里淺海大陸架及其灘涂，發(fā)展風(fēng)力發(fā)電資源得天獨(dú)厚，按照現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)水平計(jì)算，開發(fā)這些風(fēng)電資源，完全能夠滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活對能源的需要。2、以連續(xù)性、穩(wěn)定性較差的新能源發(fā)電橋接甲醇儲能，從而以甲醇渦扇發(fā)動機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電的目標(biāo)在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上皆具備可行性。3、按照我國目前的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，特別是近年來發(fā)展的大規(guī)模煤化工裝置，結(jié)合電解水制氫氣（同時(shí)生產(chǎn)1/2當(dāng)量的氧氣用于煤化工造氣）生產(chǎn)數(shù)以億噸計(jì)的甲醇產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)上也是科學(xué)、劃算的。4、用甲醇大規(guī)模取代石油燃料，節(jié)約出來的石油生產(chǎn)烯烴及工程塑料產(chǎn)品，無論是經(jīng)濟(jì)上、還是技術(shù)才是最為合理的。5、我國現(xiàn)有甲醇生產(chǎn)企業(yè)300余家，實(shí)行甲醇能源戰(zhàn)略有利于打破石油行業(yè)壟斷，激活燃料油市場。6、甲醇內(nèi)燃機(jī)發(fā)電可以方便地滿足各種電力用戶不同規(guī)格的需要，而且安全、可靠，價(jià)格低廉。有利于打破電力行業(yè)壟斷，形成大分散與大一