摘要： 中科院工程熱物理所長期開展與清潔能源有關(guān)的多方向基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究，幾十年來在煤的清潔燃燒、汽車代用燃料、太陽能熱利用、生物質(zhì)能利用、風(fēng)力發(fā)電等對環(huán)境保護具有舉足輕重作用的能源應(yīng)用和基礎(chǔ)研究項目上，在此工作過程中既有成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓(xùn)，從這些得失中我們切實地得出一些體會。

    關(guān)鍵詞： 清潔能源 流化床 環(huán)境污染

    中科院工程熱物理所長期開展與清潔能源有關(guān)的多方向基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究，幾十年來在煤的清潔燃燒、汽車代用燃料、太陽能熱利用、生物質(zhì)能利用、風(fēng)力發(fā)電等對環(huán)境保護具有舉足輕重作用的能源應(yīng)用和基礎(chǔ)研究項目上，都曾經(jīng)或正在投入很大的人力和物力進行研究開發(fā)，并已在中小型循環(huán)流化床鍋爐改造、大型流化床設(shè)計、城市垃圾焚燒等技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用方面取得成功。在此工作過程中既有成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓(xùn)，從這些得失中我們切實地體會到了以下幾點：

    一、加強能源管理、依法治污是清潔能源技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵和根本

    清潔能源技術(shù)是在傳統(tǒng)能源技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，為了防止對大氣和環(huán)境的污染，使用了更加復(fù)雜的技術(shù)和裝置，加之投入大量人力和財力進行研究開發(fā)，因此至少在開始階段，這些技術(shù)大部分在成本上仍是多多少少高于傳統(tǒng)的能源技術(shù)；另一方面，社會主義市場經(jīng)濟下的企業(yè)，其生產(chǎn)的目的應(yīng)當(dāng)是極力爭取更大的利潤，這樣降低生產(chǎn)成本成為一個主要的手段。由此看來，在企業(yè)生產(chǎn)與采用新技術(shù)上并不是總是呈現(xiàn)協(xié)調(diào)的關(guān)系，有時存在較大的矛盾，也就是說企業(yè)只會自發(fā)地采用能帶來更大直接利潤的技術(shù)，而不會自覺地考慮到其自身外的其它因素且為此投入，這在清潔能源的利用方面表現(xiàn)更加明顯，因為這些技術(shù)的部分結(jié)果----使環(huán)境清潔往往并不是企業(yè)的直接生產(chǎn)目的，且為實現(xiàn)清潔的目的往往要有更高的投入，可以想見若沒有其它的原因，企業(yè)是不可能自發(fā)地采用高成本清潔能源技術(shù)的。從市場經(jīng)濟的角度出發(fā)，政府應(yīng)當(dāng)盡量不干涉企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)營活動；但另一方面，在關(guān)系到其它企業(yè)和全社會利益的時候，企業(yè)的行為必須受到約束，而實現(xiàn)這種約束正是政府的職能。在能源利用方面，當(dāng)企業(yè)由于排放超標(biāo)、對環(huán)境造成污染時，已經(jīng)是對社會利益的侵害，因此這時國家有權(quán)對這些企業(yè)的排放行為進行干預(yù)和管理。最近國家開始限制和淘汰小型煤粉發(fā)電鍋爐、禁止和關(guān)閉濫采濫挖的小煤窯等等都是很好的例子。

    在企業(yè)目前明顯缺乏環(huán)境意識的情況下，我們認(rèn)為：國家的政策和法規(guī)及其執(zhí)行情況將對清潔能源技術(shù)在我國的推廣使用起到?jīng)Q定性作用。由于清潔能源和環(huán)保技術(shù)要增加一定的投資，因此即使是在工業(yè)發(fā)達國家，清潔能源技術(shù)的采用也是通過制訂嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的，也由于強化了對超標(biāo)的懲罰措施而使企業(yè)逐步發(fā)展到自覺地使用清潔能源技術(shù)。我國在履行政府對企業(yè)的監(jiān)督職責(zé)時，可以采用政策的、經(jīng)濟的和法律的手段。在政策和經(jīng)濟方面，可以通過稅收、信貸、利率、價格、折舊等手段進行管理。例如垃圾處理技術(shù)主要是以環(huán)保和社會效益為目的，國際上各個國家對開發(fā)垃圾處理技術(shù)都有一些相應(yīng)的政策環(huán)境支持，而我國在這方面有較大差距，我們建議應(yīng)對垃圾焚燒發(fā)電上網(wǎng)給予優(yōu)惠政策、應(yīng)制定相應(yīng)的垃圾清理收費政策等等，這樣才會有大量按照經(jīng)濟規(guī)律經(jīng)營、以處理垃圾作為主業(yè)的企業(yè)出現(xiàn)，從而徹底解決大量的城市垃圾對社會造成的危害。再如循環(huán)流化床燃煤技術(shù)是一項高效低排放的潔凈煤技術(shù)，具有強烈的產(chǎn)業(yè)化背景和市場需求，國家宏觀政策也已經(jīng)向此傾斜，但制約其產(chǎn)業(yè)化的因素是首臺鍋爐的開發(fā)，即依托工程的確定，顯然政府職能部門在這一過程中能夠起到關(guān)鍵性的作用。

    過去我國對企業(yè)的管理基本上是采用行政命令的方式，由于人為的隨意性和執(zhí)行上的“黑箱操作”，給政令的暢通造成一些障礙，這已在很大程度上影響了政策的執(zhí)行效果。我們建議國家今后應(yīng)更多地運用法律武器，通過制定法規(guī)、強化監(jiān)督執(zhí)行來管理企業(yè)。在能源領(lǐng)域要制定和完善法律性的能源利用標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，并組織強大的監(jiān)督執(zhí)法隊伍，嚴(yán)格按照法律程序處理和解決由于能源利用而帶來的污染問題?？梢灶A(yù)見隨著能源法律法規(guī)的不斷健全和嚴(yán)格執(zhí)行，企業(yè)將會產(chǎn)生使用清潔能源的推動力，這必將為我國清潔能源技術(shù)的發(fā)展帶來市場需求，在啟動了市場之后才會真正使清潔能源技術(shù)的開發(fā)得到足夠的資金，從而走上開發(fā)和應(yīng)用良性循環(huán)的道路。

    二、符合國家能源政策、適應(yīng)市場需求是確定科研目標(biāo)和方向的基點

    能源工業(yè)系統(tǒng)龐大、可靠性要求高，技術(shù)的發(fā)展周期很長、投入巨大，對某些技術(shù)的取舍應(yīng)從國家的整體出發(fā)考慮、不能僅僅取決于科研機構(gòu)或生產(chǎn)企業(yè)的選擇，尤其對于一些具有重大影響的技術(shù)領(lǐng)域，國家應(yīng)當(dāng)盡早決策制定詳盡的能源策略，并依此指導(dǎo)科研機構(gòu)和產(chǎn)業(yè)部門的工作。例如，對于我國是否發(fā)展燃氣輪機技術(shù)，國家權(quán)威部門就應(yīng)當(dāng)給出明確的抉擇，目前我國在蒸汽輪機技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面發(fā)展勢頭良好，且葉輪機械理論基礎(chǔ)有了相當(dāng)?shù)乃?，但燃氣輪機因沒有正式開展實用化研究工作，技術(shù)上已遠遠落后于發(fā)達國家，產(chǎn)業(yè)化更無從談起，這種狀況不僅嚴(yán)重阻礙我國未來電力工業(yè)和能源工業(yè)的發(fā)展（例如IGCC系統(tǒng)），對于國防工業(yè)也將產(chǎn)生不可低估的影響。另外，我國的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，目前尾氣污染控制是作為發(fā)電系統(tǒng)的附屬部分加以考慮的，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性、造價和運行費用，并犧牲了效率。我們認(rèn)為要使煤炭----動力能源系統(tǒng)成為真正清潔的能源，除了現(xiàn)在常規(guī)的煙氣脫硫等燃煤污染控制技術(shù)外，更重要且更具創(chuàng)新意義的是研究近零排放能源動力系統(tǒng)，即通過對熱—功轉(zhuǎn)換、多相流等復(fù)雜工程熱物理過程及其優(yōu)化集成系統(tǒng)的深入研究，進一步揭示煤炭—動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換和利用的深層次規(guī)律，在系統(tǒng)內(nèi)部的過程中就實現(xiàn)治本的污染控制，且不再需要附加尾氣污染控制，這樣可以實現(xiàn)更高的效率、更低的成本和接近于零的排放。因此建議國家繼續(xù)支持有關(guān)清潔能源應(yīng)用基礎(chǔ)理論的研究，并制定相關(guān)的政策。

    對于研究機構(gòu)來說，在國家的長期能源政策制定之后，必須在這一政策的范圍內(nèi)結(jié)合自身的優(yōu)勢來選擇發(fā)展目標(biāo)和方向，應(yīng)當(dāng)把國家的能源重點作為自身的發(fā)展重點。例如，由于煤在我國的能源領(lǐng)域始終占據(jù)著主導(dǎo)地位，因此鍋爐燃燒的研究始終是我所十分重視的研究領(lǐng)域，也是我所重要的產(chǎn)業(yè)化方向。七十年代中期，在煤的燃燒方面國際上出現(xiàn)了循環(huán)流化床技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高、環(huán)保性能好、鍋爐負荷調(diào)節(jié)范圍大、灰渣可以綜合利用等優(yōu)點，其優(yōu)越的性能引起了各國的重視。我所從八十年代開始也瞄準(zhǔn)了循環(huán)硫化床這一研究方向，并由小至大開發(fā)了多種規(guī)格的爐型，目前在國內(nèi)研究和開發(fā)循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，并繼續(xù)向大型化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展：96年完成220t/h循環(huán)流化床鍋爐的研究和設(shè)計，97年及98年通過激烈的競爭，得到了兩個130t/h循環(huán)流化床鍋爐用戶(共5臺鍋爐)，其中第一臺130t/h循環(huán)流化床鍋爐將在99年下半年點火，此項目已被列為國家經(jīng)貿(mào)委示范項目?？梢钥吹竭@一成績的取得完全是在國家能源政策的指導(dǎo)下，緊緊抓住了市場需求這一關(guān)鍵點，在強大的市場需求的推動下，由于得到了足夠的經(jīng)費支持，才使得這項研究得以持之以恒，不斷取得新的研究成果并應(yīng)用于工程實際中。與此相反，幾十年來我所在能源方向的有些研究項目由于對國家的能源政策不甚了解、對國內(nèi)的市場需求未做深入調(diào)研、對技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化前景缺乏必要的認(rèn)識、尤其是缺乏與產(chǎn)業(yè)界的合作、或由于行業(yè)保護而遭到技術(shù)排斥等等原因，最終都中途夭折、不了了之了。這不僅是人力物力的浪費，也白白耗費了國家和集體有限的財力。

    我們強調(diào)在科研目標(biāo)的選擇上不僅要關(guān)注產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)需求，更必須符合國家的能源政策。有了市場需求能夠得到更多的資金投入研究開發(fā)，但部分企業(yè)或行業(yè)由于從自身的要求出發(fā)而做出種種短視的行為，滿足這種需求的技術(shù)項目若與國家長期的能源政策相違背，則是不可能有旺盛和持久生命力的。因此對于研究所來說，要想選擇一個好的技術(shù)方向作為所的發(fā)展方向，必須首先對國家政策有深入和透徹的認(rèn)識，而后才是對市場和行業(yè)做細致的調(diào)查和論證。

    三、不同的技術(shù)方案在有所側(cè)重的前提下應(yīng)允許相互競爭

    在科研目標(biāo)和方向確定之后，選擇適宜的技術(shù)路線是決定項目成敗的關(guān)鍵。在這一點上我們認(rèn)為不應(yīng)搞“一花獨放”，因為任何技術(shù)都有其優(yōu)點和缺陷，真正完美無缺的技術(shù)方案是沒有的；與此同時，由于技術(shù)使用場合千變?nèi)f化，使用條件、環(huán)境影響因素各異，不存在一種萬能的技術(shù)可以同時完美地解決所有問題。

    一個很好的例子是廢棄物處理技術(shù)及應(yīng)用。目前，城市垃圾已成為我國城市面臨的一大公害，如何有效地處理這些廢棄物，已成為國家急待解決的問題。從目前我國的垃圾現(xiàn)狀來說靠傳統(tǒng)的堆放和填埋法處置垃圾危害太大，必須從無害化（或低害化）能源回收的技術(shù)思路出發(fā)解決這一問題。目前廢棄物無害化處理技術(shù)方案主要有焚燒法、生物降解堆肥技術(shù)、熱解技術(shù)、氣化熔融法等。

    焚燒法是一種高溫氧化方法，它可以把廢棄物中的可燃物基本上氧化成二氧化碳、水和灰，其優(yōu)點如下：可大大減少廢棄物的體積和重量；分解有毒有害物成為無毒無害（或低毒低害）的簡單化合物，且殘渣容易處理；可實現(xiàn)廢棄物的綜合處理，可回收能源和資源。廢棄物焚燒法所實現(xiàn)的減容化、低害化和資源化，使其成為發(fā)達國家目前主要的廢棄物處理方法。但廢棄物焚燒技術(shù)也有一些缺陷，例如只有當(dāng)垃圾的發(fā)熱值較高時才適于使用，另外仍帶來了諸如二惡英和重金屬排放等二次污染的難題，國際上最近發(fā)生的乳品二惡英污染事件大大加強了人們對垃圾焚燒的關(guān)注程度。堆肥系統(tǒng)適合我國部分地區(qū)的情況，尤其是在沿海發(fā)達地區(qū)，垃圾產(chǎn)量很大，且花卉、果樹、蔬菜等對復(fù)合有機肥又具有很大的需求，因此這種處理方法是適合于這些地區(qū)的、值得開發(fā)的廢棄物處理技術(shù)。為克服焚燒法帶來的二惡英和重金屬排放等二次污染問題，國外正研究和開發(fā)更加潔凈的垃圾處理技術(shù)，主要是熱解或氣化熔融法，目前已有小型規(guī)模的示范廠投入運行。熱解或氣化熔融法的主要優(yōu)點為：高溫渦旋燃燒使二惡英的破壞最徹底；高溫渦旋燃燒使飛灰以熔融狀態(tài)排出，玻璃化熔渣能固化重金屬，可有效地防治其遷移。

    從以上這些方法的討論可以看出，盡管存在著二惡英污染的危險，目前最有效的、可迅速產(chǎn)業(yè)化的廢棄物處理方法仍是焚燒法，它適應(yīng)我國大部分城市的情況，而其它技術(shù)或者由于適用范圍小、或者由于不夠成熟都難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。因此我們認(rèn)為焚燒法在相當(dāng)長的時期內(nèi)將是我國應(yīng)重點發(fā)展的垃圾處理技術(shù)，同時針對不同地區(qū)不同垃圾條件又應(yīng)當(dāng)發(fā)展有特色的處理技術(shù)、例如堆肥系統(tǒng)可作為重要補充，并且在一些應(yīng)用場合這些技術(shù)有可能具有更大的技術(shù)優(yōu)勢和更高的經(jīng)濟效益。另外為了徹底解決焚燒法的缺陷還應(yīng)不斷跟蹤國際最新技術(shù)，研究熱解或氣化熔融法等新技術(shù)。這些方法通過不斷的技術(shù)進步和發(fā)展，在應(yīng)用上相互取長補短；在經(jīng)濟上相互競爭、優(yōu)勝劣汰，共同解決人類面臨的實際問題，這就是技術(shù)發(fā)展的正確道路。但由于目前國家財力有限，不可能同時在所有的研究方向上全線出擊，因此我們認(rèn)為國家應(yīng)分清重點、區(qū)別輕重緩急，集中力量對關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān)，而輔助性技術(shù)則應(yīng)當(dāng)充分調(diào)動地方和企業(yè)的積極性，以使我們在各種技術(shù)領(lǐng)域都有所突破。

    四、結(jié)論

    1. 國家有關(guān)能源的政策法規(guī)及其執(zhí)行情況對我國清潔能源技術(shù)的發(fā)展具有決定性作用，完善有關(guān)清潔能源的法規(guī)政策并強化實施措施，將對中國能源市場向節(jié)能和清潔方向發(fā)展提供可能。我國目前在環(huán)境保護及清潔能源利用方面的政策和相應(yīng)的法規(guī)急待健全，而且執(zhí)法隊伍的建設(shè)和執(zhí)法力度也急需加強。

    2. 能源科研項目的選擇應(yīng)與國家長期的能源政策相適應(yīng)，有了這種政策作為依據(jù)，才能順應(yīng)國內(nèi)市場的變化和發(fā)展，并為研究的持續(xù)深入提供資金保障，形成開發(fā)和應(yīng)用的良性循環(huán)。

    3. 不同技術(shù)方案的選擇也是確定項目技術(shù)路線的重要因素，在不同技術(shù)思路存在較大差異時，應(yīng)考慮到各自的使用特點及場合，在有所側(cè)重的條件下，應(yīng)允許不同技術(shù)方案的相互競爭。

    參考文獻

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