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          氣化器,壓縮天然氣減壓站新聞
          所謂“生物天然氣”指的是通過厭氧發酵或氣化后,以精煉或合成的方式將有機的生物質(沼氣)轉變成以甲烷成分為主的生物燃氣。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展中國家來說,不失為福音。
            機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果顯示,主要的PM2.5排放源為機動車、工業和電廠。其中,機動車排放和道路揚塵所占比例為50%,工業排放占37%,居民化石燃料燃燒和電廠排放僅分別占5%和8%。機動車污染已經成為大氣環境污染中最突出、最緊迫的問題之一。

            截至2011年11月,全國機動車保有量已達2.23億輛,機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氫化合物均超過總排量的70%。研究證明,大城市空氣中的PM2.5微細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重,迫使機動車頻繁減速或處于怠速狀態,發動機的運行工況惡劣,導致尾氣中污染物的排放量比正常狀態多出數倍。

            發電廠尤其是燃煤發電廠的廢氣排放物曾是珠三角地區大氣污染的主要來源之一。經過大力限排改造,其對灰霾的貢獻率已讓位于增長勢頭強勁的交通源。該地區是我國城市化最快的地區,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%,超過工業污染,排第一。

            根據美國加州伯克利大學的一項研究,柴油車尾氣中含有的二次有機氣溶膠對霧霾形成的作用遠大于汽油車。每升燃油造成的尾氣污染物,柴油車是汽油車的15倍。歐盟國家的經驗表明,一、二次顆粒物總量的36%來自交通運輸領域的尾氣污染物。

            在香港,雖經過15年的努力,霧霾問題仍日益嚴重——2011年,“嚴重空氣污染”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標準。

            2012年年底,香港政府最終決定禁止使用柴油驅動的重型載重卡車。

            “以氣代煤”發電,提高車用油品標號,都面臨成本高補貼負擔重的問題

            如果以液化天然氣代替汽、柴油,PM2.5排放量要比傳統柴油車輛低90%以上。相比之下,以天然氣替代煤發電來減少PM2.5的排放量,由于燃氣成本高,可行性較差。

            北京為解決PM2.5等問題付出了巨大代價,天然氣政府補助每年將近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?

            據報道,廣州市環保局曾提出,到2016年PM2.5年均濃度要下降7%。為此所有的電力企業須實行“煤改氣”。但這一意見遭到電企強烈反對而無法實行。因為天然氣供氣不穩定,而且價格高(燃煤發電0.53元/度,天然氣發電1元/度),電企“虧不起”。

            車用油品的標號代表著油品的尾氣污染物排放水平。發達國家的汽、柴油,早已全面執行第5或第6階段標準,對尾氣污染物排放的要求越來越嚴格,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年才能開始執行第4階段車用柴油標準(即國4標準;硫含量不大于50mg/kg);2018年才執行第五階段車用汽油標準(硫含量不大于10mg/kg)。但即便實施了柴油車國4標準,其對霧霾關系重大的CO、NOx和PM三項尾氣污染物的限值,仍遠高于歐洲國家從2009年起早已推行的歐Ⅴ標準。特別是PM要高出10倍之多。柴油車現在實施的是國3標準,但實際上所使用的卻是國1標準的柴油。更糟糕的是,真正使用的大多數并不是車用柴油,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)。

            為什么我國油品標準升級這么難?這里既有歷史原因,更有經濟因素的制約。長期以來,多數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。除了油品標準的因素之外,當前柴油汽車還很少采用選擇性催化還原(SCR)技術,也是個很大的問題。該技術在發達國家早已普及,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,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。雖然數量僅占機動車總保有量的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量如此之大,提高油品質量和安裝尾氣治理裝置如此困難重重,最理想的途徑應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全國性的“氣荒”。2011年,天然氣的進口量已增至316億立方米。按照天然氣“十二五”規劃的目標,預計屆時的年消費量將達2695億立方米,需進口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,要想發揮天然氣汽車減少常規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

            國際經驗表明,生物天然氣車用對治霾的作用比常規天然氣還要突出。據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的車輛設計制造成本進行比較,則生物天然氣汽車比一般的汽、柴油車更有優越性,制造成本要比汽、柴油車低出數倍。在最近的十幾年里,歐盟國家已形成了大規模商業化生產和銷售生物天然氣的新產業,年總產量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6700萬立方米燃氣(其中65%是生物天然氣)。該國生產的生物天然氣26%用于驅動機動車。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。有機廢棄物和殘留物如果全部開發,可以有每年74TWh,折74億立方米生物天然氣的產出。

            歐洲國家的研究表明,用壓縮天然氣(CNG)和柴油驅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96%,非常有利于改善城市的空氣質量。

            生物天然氣車用,一個異常突出的優勢是CO2零排放乃至負排放。生物天然氣比汽油減排CO2的理論值可達約30%;因此,已經確定了“零排放”目標的歐盟國家,都將擴大車用生物天然氣的應用。

            生物天然氣車用開發刻不容緩,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;_發。

            綜合國際能源署2010年所作的預測,理論上只需使用全球農、林殘余物/廢棄物的10%,即可生產出2210億升汽油當量的生物天然氣,能滿足對車用天然氣的全部需求(2470億升汽油當量)。

            我國生物天然氣開發究竟有多大的潛力?據我們對傳統的5類沼氣資源的資源量大體測算,可年產出生物天然氣1560億立方米。由于沼氣的原料多數直接來自農村,部分沼氣的生產和粗沼氣的初加工適于在農村實施,還非常有利于促進農村工業的發展和增加農民收入。

            近年來,規;a的生物天然氣開始在我國的可再生能源領域嶄露頭角。2010年以來,數個日產1—8萬立方米以上生物天然氣的試點企業陸續投產,而且幾乎全部以壓縮氣(CBG)的形態用于車用?梢院敛豢鋸埖卣f,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。

            亞洲開發銀行和清華大學2013年1月發布的《中華人民共和國國家環境分析》報告提供了以下數據:中國最大的500個城市中,只有不到1%達到了世界衛生組織推薦的空氣質量標準;世界上污染最嚴重的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,公眾的反應只能是一個:“時間太長了!”之所以需要如此長的時間,關鍵在于當前代價較低的有力治霾措施太少。而發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,將大力開發生物天然氣作為近、中期內發展戰略性新興產業的一項國家級重大工程。(作者單位:中國農業大學生物質工程中心)


           

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