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　　1月4日，持續(xù)重霧霾籠罩下的北京一所中學校園。午休時間，學生在打籃球，只有少部分學生佩戴口罩。視覺中國供圖

　　生存，還是發(fā)展？這道選擇題再一次擺在了人們的面前。

　　在霧霾籠罩的城市，人們對于既是供暖利器，又是致霾兇手的煤炭，可謂又愛又恨，據(jù)環(huán)境保護部2016年年底的消息，民用散煤燃燒排放，是京津冀及周邊地區(qū)大范圍重污染的主要成因。

　　在邊遠農村，煤炭卻是他們冬天抵御寒冷、賴以生存的香饃饃。在記者近日走訪的山東鄒城市中心店鎮(zhèn)程崗村，一家六口人的二層小樓，冬季每天燒煤約20公斤。家家點火、戶戶冒煙，是華北農村地區(qū)每年冬季燒煤取暖的常態(tài)。

　　正如中科院專家所說，冬季中國煤炭能源剛性需求大，且對其污染缺乏有效控制，因而相應的污染物排放量大，是造成嚴重灰霾天氣的重要原因之一。向“煤炭”這個霧霾中的主角開刀，提升燃煤效率，尋找一條更清潔、高效利用的路子，成了科技界、產業(yè)界一個繞不開的課題，也是解決我國分散供熱污染問題的當務之急。

　　前不久，中科院在山東圍繞“煤炭”的科學試驗和產業(yè)化取得突破性進展，中國青年報·中青在線記者進行了實地走訪。

　　打破家用燃煤爐“燃燒煙煤就得冒煙”現(xiàn)狀

　　在山東省鄒城市中心店鎮(zhèn)程崗村，村民李新總會習慣性地在家中的院子里囤上一堆散煤用來取暖。在過去，這一舉動總會帶來一些“看得見的反應”，即冒出大量的黑煙，“嗆鼻子，有時候嗆得孩子都哇哇地哭”。

　　這并不是孤例。在我國農村和城郊地區(qū)，至少有兩億人采用相對分散的燃煤供熱方式。

　　人們并非沒有想過改變。中科院過程工程所研究員劉新華說，根據(jù)他們的前期走訪調研，人們嘗試利用天然氣、太陽能和生物質能等在內的各種措施，卻都不甚理想。

　　劉新華列舉一組數(shù)據(jù)：天然氣價格逐漸與國際接軌，其成本將是燃煤成本的3～5倍；采用太陽能集熱器供熱，一般需要利用電能補充供熱，而我國燃煤發(fā)電約占總發(fā)電量的75％，且平均供電效率不到38％，因此采用太陽能集熱器供熱效益較低。

　　這些都讓老百姓望而卻步。

　　問題要突破，還得圍繞煤炭本身下功夫。

　　煤的燃燒，是由多個化學反應組成的復雜過程。根據(jù)劉新華的說法，在高溫、富氧的環(huán)境，一氧化碳、煙黑可以很容易地充分燃盡，但卻增大了氮氧化物、二氧化硫的排放。相反，低溫、貧氧的環(huán)境，有利于固硫，卻增加了一氧化碳、煙黑等可燃物燃盡的困難。

　　針對這個兩難問題，中科院過程工程研究所研制了一種可有效降低氮氧化物排放的高效中小型燃煤實用技術。先讓煤在低溫還原氣氛下低氮燃燒，再在高溫氧化條件下讓可燃物燃盡，通過兩個過程實現(xiàn)煤炭自身產生的熱解氣和半焦的混合燃燒，從而有效抑制燃燒過程中氮氧化物的生成。

　　劉新華告訴記者，這套技術打破了家用燃煤爐燃燒煙煤就得冒煙，不使用脫硫脫硝除塵設備就不能環(huán)保達標的傳統(tǒng)概念。

　　他給出另一組數(shù)據(jù)，以該所發(fā)明的解耦燃燒技術為基礎、針對兗礦煙煤潔凈型煤開發(fā)的節(jié)能環(huán)保解耦爐具，與傳統(tǒng)燃煤爐相比，氮氧化物排放可降低30％～45％，節(jié)煤量可達20％～30％，且有利于實現(xiàn)高效爐內固硫與固灰，燃燒煙煤也可達到“無煙排放”的效果。

　　在記者走訪前，當?shù)孛禾烤纸M織的專家鑒定顯示，解耦爐具系列產品大氣污染物排放指標完全達到國家環(huán)保要求，熱性能指標達到行業(yè)領先水平。

　　如今，解耦燃煤爐具已經進入示范推廣階段。作為山東當?shù)氐膰衅髽I(yè)，兗礦集團與中科院合作后，投資近3億元，推動解耦爐具在山東鄒城的多個典型村莊開展大規(guī)模示范應用。

　　今年，李新家的院子里，堆著的正是一包包新型清潔型煤，120平方米的屋子里也換了新的解耦燃煤爐。她告訴記者，燒煤量也從過去的一天七八十斤，減少到現(xiàn)在的四五十斤。

　　從煤渣廢料變成晶瑩剔透的小顆粒

　　煤炭的使用遠不止于此。根據(jù)中科院大連化物所原所長張濤院士的說法，我國資源稟性是相對“富煤少油少氣”，如何利用煤炭來“代替”石油，是數(shù)代科技工作者夢寐以求的事情。

　　如今，這一想法正靠著一種名為“甲醇制烯烴（DMTO）”的技術，在山東滕州成為現(xiàn)實。

　　所謂DMTO，D（Dalian）指的是中國科學院大連化學物理研究所，M（Methanol）即為甲醇，T（To）意為轉化，O（Olefin）指的是烯烴。

　　對很多人來說，甲醇、烯烴等名詞有些陌生，但如果說甲醇制成的烯烴，是塑料等生活用品的原料，則大多數(shù)人會認識到它的重要性。在現(xiàn)代化學工業(yè)中，乙烯、丙烯等低碳烯烴是重要的基本有機化工原料，其傳統(tǒng)生產技術強烈依賴石油資源。

　　張濤曾算過一筆賬：2013年我國原油產量2.08億噸，消費量則達到近5億噸，供求矛盾日漸突出，嚴重制約著我國經濟和相關產業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

　　與石油短缺相比，我國煤炭資源相對豐富，甲醇產能嚴重過剩。發(fā)展以煤為原料制取石油類產品的煤化工技術，實施石油替代戰(zhàn)略，成了關系到我國經濟長期穩(wěn)定發(fā)展和能源安全的重大課題。

　　不過，要想用煤制造出烯烴，首先要克服一個世界性難題——用甲醇生產出烯烴。正是這項關鍵技術，耗費了大連化物所科研人員30多年的心血。

　　在這期間，石油價格一直牽動著大連化物所研究人員的神經。當油價較低時，煤制烯烴技術研究是否必要的質疑就會產生。

　　上世紀90年代中期，大連化物所在完成“合成氣經由二甲醚制取烯烴工藝”技術年產60噸烯烴的中試試驗后，國際油價出現(xiàn)大幅下跌，每桶最低時不到10美元。劉中民說，那時，我們的技術發(fā)展進入了困難期。

　　到2010年，最終取得了突破。世界首套甲醇制烯烴工業(yè)裝置終于在大連化物所的技術支持下，運行成功。位于山東省滕州的聯(lián)泓新材料，是中國科學院國有資產經營有限責任公司旗下企業(yè)，正是主要依靠這項DMTO技術孵化出的企業(yè)。

　　在聯(lián)泓新材料的生產車間，該公司董事長鄭月明指著剛出爐的塑料制品說：“誰能想到，這晶瑩剔透的塑料小顆粒是從煤渣廢料中一步步提取來的！”

　　這些塑料小顆粒就是DMTO技術變廢為寶，生產出的精細化學品和功能化學品，可以應用于建筑等行業(yè)。根據(jù)中科院大連化學物理研究所研究員劉中民的介紹，比如，應用于光伏、電纜料、涂覆料等領域的一種材料，國內市場需求的70％此前都要從國外進口。

　　中國科學院國有資產經營有限責任公司董事長吳樂斌說，DMTO技術在聯(lián)泓新材料的成功工業(yè)化商業(yè)運行，打通了我國煤到烯烴的產業(yè)鏈，對國家石油替代戰(zhàn)略具有積極意義，對中國科學院乃至國家自主知識產權高科技成果轉化具有示范意義。

　　“為什么國人哄搶日本的馬桶蓋，因為國內產品材料不過關，低端材料滿足不了國人需求。”鄭月明說，這順應中國供給側改革，DMTO的“O”后還可以“做大做強”。目前聯(lián)泓新材料制作而成的高端餐盒已占據(jù)北京市50％市場，并與一些知名運動品牌達成了合作。

　　在2016年年底，中科院院長白春禮帶隊赴山東調研來到了聯(lián)泓新材料。在現(xiàn)場可以看到，在占地1500畝左右、大型化工設備密布的生產基地里，DMTO這套并不那么惹眼的技術裝置，卻被企業(yè)老總們稱作整個生產基地的“心臟”，以及科技成果轉化的源頭。