氣化器,壓縮天然氣減壓站新聞
所謂“生物天然氣”指的是通過厭氧發(fā)酵或氣化后，以精煉或合成的方式將有機(jī)的生物質(zhì)(沼氣)轉(zhuǎn)變成以甲烷成分為主的生物燃?xì)。沼氣的原料極其豐富，制成生物天然氣后，可以作為尾氣污染物及碳排放量極低的汽車燃料。這對那些缺少化石天然氣和燃油、又飽受空氣污染和霧霾折磨的發(fā)展中國家來說，不失為福音。
機(jī)動車尾氣對形成霧霾的作用越來越大
今年年初，占國土面積三分之一的大中城市，接連遭遇嚴(yán)重灰霾天氣，引起公眾極大憂慮。中科院大氣物理研究所的研究結(jié)果顯示，主要的PM2.5排放源為機(jī)動車、工業(yè)和電廠。其中，機(jī)動車排放和道路揚(yáng)塵所占比例為50%，工業(yè)排放占37%，居民化石燃料燃燒和電廠排放僅分別占5%和8%。機(jī)動車污染已經(jīng)成為大氣環(huán)境污染中最突出、最緊迫的問題之一。
截至2011年11月，全國機(jī)動車保有量已達(dá)2.23億輛，機(jī)動車年排放氮氧化物583.3萬噸，顆粒物59萬噸，均超過總排量的90%；排放的一氧化碳和碳?xì)浠衔锞^總排量的70%。研究證明，大城市空氣中的PM2.5微細(xì)顆粒的最主要來源是汽車尾氣，尤其是柴油汽車的尾氣。特別是大型和特大城市的交通擁堵極為嚴(yán)重，迫使機(jī)動車頻繁減速或處于怠速狀態(tài)，發(fā)動機(jī)的運行工況惡劣，導(dǎo)致尾氣中污染物的排放量比正常狀態(tài)多出數(shù)倍。
發(fā)電廠尤其是燃煤發(fā)電廠的廢氣排放物曾是珠三角地區(qū)大氣污染的主要來源之一。經(jīng)過大力限排改造，其對灰霾的貢獻(xiàn)率已讓位于增長勢頭強(qiáng)勁的交通源。該地區(qū)是我國城市化最快的地區(qū)，汽車和高速公路擁有量大，交通源對大氣的污染已占到總體污染的20%—40%，超過工業(yè)污染，排第一。
根據(jù)美國加州伯克利大學(xué)的一項研究，柴油車尾氣中含有的二次有機(jī)氣溶膠對霧霾形成的作用遠(yuǎn)大于汽油車。每升燃油造成的尾氣污染物，柴油車是汽油車的15倍。歐盟國家的經(jīng)驗表明，一、二次顆粒物總量的36%來自交通運輸領(lǐng)域的尾氣污染物。
在香港，雖經(jīng)過15年的努力，霧霾問題仍日益嚴(yán)重——2011年，“嚴(yán)重空氣污染”175天，為2007年的2倍；而柴油車特別是柴油重卡中，只有40%的排放符合歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)。
2012年年底，香港政府最終決定禁止使用柴油驅(qū)動的重型載重卡車。
“以氣代煤”發(fā)電，提高車用油品標(biāo)號，都面臨成本高補(bǔ)貼負(fù)擔(dān)重的問題
如果以液化天然氣代替汽、柴油，PM2.5排放量要比傳統(tǒng)柴油車輛低90%以上。相比之下，以天然氣替代煤發(fā)電來減少PM2.5的排放量，由于燃?xì)獬杀靖撸尚行暂^差。
北京為解決PM2.5等問題付出了巨大代價，天然氣政府補(bǔ)助每年將近40億元，2013年將增加到100億元？梢，在政治壓力和舉多地之力保障天然氣供應(yīng)的前提下，北京實施多年的“煤改氣”尚且依然艱難重重，遑論其他地區(qū)?
據(jù)報道，廣州市環(huán)保局曾提出，到2016年P(guān)M2.5年均濃度要下降7%。為此所有的電力企業(yè)須實行“煤改氣”。但這一意見遭到電企強(qiáng)烈反對而無法實行。因為天然氣供氣不穩(wěn)定，而且價格高(燃煤發(fā)電0.53元/度，天然氣發(fā)電1元/度)，電企“虧不起”。
車用油品的標(biāo)號代表著油品的尾氣污染物排放水平。發(fā)達(dá)國家的汽、柴油，早已全面執(zhí)行第5或第6階段標(biāo)準(zhǔn)，對尾氣污染物排放的要求越來越嚴(yán)格，對有的污染物的容忍值甚至是零。
而我國油品升級時間表多次被迫推遲。要到2017年才能開始執(zhí)行第4階段車用柴油標(biāo)準(zhǔn)(即國4標(biāo)準(zhǔn)；硫含量不大于50mg/kg)；2018年才執(zhí)行第五階段車用汽油標(biāo)準(zhǔn)(硫含量不大于10mg/kg)。但即便實施了柴油車國4標(biāo)準(zhǔn)，其對霧霾關(guān)系重大的CO、NOx和PM三項尾氣污染物的限值，仍遠(yuǎn)高于歐洲國家從2009年起早已推行的歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。特別是PM要高出10倍之多。柴油車現(xiàn)在實施的是國3標(biāo)準(zhǔn)，但實際上所使用的卻是國1標(biāo)準(zhǔn)的柴油。更糟糕的是，真正使用的大多數(shù)并不是車用柴油，而是比車用柴油便宜、但含硫量高得多的普通柴油(含硫量的上限是2000mg/kg)。
為什么我國油品標(biāo)準(zhǔn)升級這么難?這里既有歷史原因，更有經(jīng)濟(jì)因素的制約。長期以來，多數(shù)煉油廠的煉油裝置和工藝較落后，改造需時長和成本增加多。除了油品標(biāo)準(zhǔn)的因素之外，當(dāng)前柴油汽車還很少采用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)，也是個很大的問題。該技術(shù)在發(fā)達(dá)國家早已普及，但在我國全面推廣同樣面臨購車成本提高問題；加上對已有車加裝SCR裝置需要的時間，估計全部完成需10年。
天然氣車用可顯著減少尾氣污染，但我國面臨缺氣難題
天然氣替代車用燃油，特別是柴油用于重型車(公交車和重卡)，已經(jīng)被不少國家證明是最為行之有效的治霾措施之一。1952年的大霧引發(fā)了整個倫敦城的恐慌，并推動了凈化空氣的新立法。隨著北海油田的開發(fā)，英國開始推行“向天然氣沖刺”政策，倫敦把天然氣比重從0.4%提高到30%，對霧霾天氣的治理起到了巨大作用。在日本，專家一致認(rèn)為，大城市中PM2.5的主要來源是汽車尾氣，尤其是柴油汽車的尾氣。為此，東京市把交通運輸燃料中天然氣的比重，從早先的1%大幅提高到20%。
2011年我國的重型載貨與大型載客汽車保有量分別為460萬輛和126.6萬輛。雖然數(shù)量僅占機(jī)動車總保有量的6.3%，但氮氧化合物和顆粒排放量，卻分別占全國當(dāng)年汽車總排放量的67.2%和78.8%。
鑒于柴油汽車的尾氣污染物數(shù)量如此之大，提高油品質(zhì)量和安裝尾氣治理裝置如此困難重重，最理想的途徑應(yīng)是以車用天然氣大幅度地替代柴油和柴油車，首先是以天然氣專用車替代重型柴油車(卡車和客車)。
我國不僅是“相對貧油國”，還是“相對貧氣國”，人均天然氣資源量只相當(dāng)于世界平均水平的1/7。近10年來，天然氣消費量的年均增長率高達(dá)16%，供需缺口逐年加大。從2009年起，每年冬季都因天然氣供需缺口過大而出現(xiàn)全國性的“氣荒”。2011年，天然氣的進(jìn)口量已增至316億立方米。按照天然氣“十二五”規(guī)劃的目標(biāo)，預(yù)計屆時的年消費量將達(dá)2695億立方米，需進(jìn)口900—1000億立方米，對外依存度將迅速增至37%。
因此，如果找不到能部分替代天然氣的新能源，要想發(fā)揮天然氣汽車減少常規(guī)化石燃油尾氣污染的作用，也只能是一種良好的愿望。
生物天然氣車用，可兼收減少空氣污染物和減少碳排放的兩利
國際經(jīng)驗表明，生物天然氣車用對治霾的作用比常規(guī)天然氣還要突出。據(jù)英國低碳和燃料電池競爭力中心(CENEX)的測定，生物天然氣卡車的氮氧化合物和微細(xì)顆粒排放率分別為0.539g/km和0.002g/km，只有同型柴油卡車的14%和3%。很重要的一點是，如果將減排尾氣CO2、NOx的車輛設(shè)計制造成本進(jìn)行比較，則生物天然氣汽車比一般的汽、柴油車更有優(yōu)越性，制造成本要比汽、柴油車低出數(shù)倍。在最近的十幾年里，歐盟國家已形成了大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)和銷售生物天然氣的新產(chǎn)業(yè)，年總產(chǎn)量200億立方米以上。
瑞典是國際上生物天然氣車用最早、成效最顯著的國家。該國有以天然氣汽車輛2.3萬臺，2009年消耗了6700萬立方米燃?xì)?其中65%是生物天然氣)。該國生產(chǎn)的生物天然氣26%用于驅(qū)動機(jī)動車。2010年有227家沼氣—生物天然氣工廠。其中140家用城市生活污水剩余污泥作原料，有191個加氣站。有機(jī)廢棄物和殘留物如果全部開發(fā)，可以有每年74TWh，折74億立方米生物天然氣的產(chǎn)出。
歐洲國家的研究表明，用壓縮天然氣(CNG)和柴油驅(qū)動的大型公交車相比，減排NOx和煙氣的效果極為顯著，NOx的減排率可高達(dá)96%，非常有利于改善城市的空氣質(zhì)量。
生物天然氣車用，一個異常突出的優(yōu)勢是CO2零排放乃至負(fù)排放。生物天然氣比汽油減排CO2的理論值可達(dá)約30%；因此，已經(jīng)確定了“零排放”目標(biāo)的歐盟國家，都將擴(kuò)大車用生物天然氣的應(yīng)用。
生物天然氣車用開發(fā)刻不容緩，潛力巨大
在我國，天然氣的普及率很低，車用的量更是少之又少。而另一方面，生物天然氣資源十分豐富，但迄今為止幾乎還沒有真正規(guī)；_發(fā)。
綜合國際能源署2010年所作的預(yù)測，理論上只需使用全球農(nóng)、林殘余物/廢棄物的10%，即可生產(chǎn)出2210億升汽油當(dāng)量的生物天然氣，能滿足對車用天然氣的全部需求(2470億升汽油當(dāng)量)。
我國生物天然氣開發(fā)究竟有多大的潛力?據(jù)我們對傳統(tǒng)的5類沼氣資源的資源量大體測算，可年產(chǎn)出生物天然氣1560億立方米。由于沼氣的原料多數(shù)直接來自農(nóng)村，部分沼氣的生產(chǎn)和粗沼氣的初加工適于在農(nóng)村實施，還非常有利于促進(jìn)農(nóng)村工業(yè)的發(fā)展和增加農(nóng)民收入。
近年來，規(guī)模化生產(chǎn)的生物天然氣開始在我國的可再生能源領(lǐng)域嶄露頭角。2010年以來，數(shù)個日產(chǎn)1—8萬立方米以上生物天然氣的試點企業(yè)陸續(xù)投產(chǎn)，而且?guī)缀跞恳詨嚎s氣(CBG)的形態(tài)用于車用。可以毫不夸張地說，只要國家的扶持政策到位，車用和民用生物天然氣將成為“另類”非常規(guī)天然氣的一匹“黑馬”，對我國治霾和減排溫室氣體作出重要貢獻(xiàn)。
亞洲開發(fā)銀行和清華大學(xué)2013年1月發(fā)布的《中華人民共和國國家環(huán)境分析》報告提供了以下數(shù)據(jù)：中國最大的500個城市中，只有不到1%達(dá)到了世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；世界上污染最嚴(yán)重的10個城市之中，居然有7個在中國。對于專家和行政部門開出的種種治霾日程表，公眾的反應(yīng)只能是一個：“時間太長了!”之所以需要如此長的時間，關(guān)鍵在于當(dāng)前代價較低的有力治霾措施太少。而發(fā)展車用生物天然氣卻是一種非常有希望的措施。為了不使公眾失望，我們呼吁國家能源主管部門，將大力開發(fā)生物天然氣作為近、中期內(nèi)發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的一項國家級重大工程。(作者單位：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)工程中心)