1、BELL绿色示范课程环境技术的市场化Commercialization of Environmental Technologies and Policy Tools中期报告中期报告煤气化小组11/10/20221提纲What we have donen煤气化与中国的能源安全by 蓝海平 郁亚娟n世界中国能源背景by 郁亚娟 蓝海平导出问题：煤炭的洁净实用技术的重要性 n煤炭清洁应用技术概述发展现状by 蓝海平 et aln洁净煤技术发展现状分析by 郑佳 et aln煤气化Vs天然气准案例by 蓝海平导出问题：煤气化技术的优势的必然性n煤气化技术发展现状分析by 郑佳 et aln目前应用的项
2、目以及政府在如何运作by 侯相宾n我们认为目前技术推广所遇到的困难by 赵丽霞 Further more2WHAT WE HAVE DONEn调研n世界中国能源背景n煤气化与中国的能源安全n访谈研究院n北京煤炭设计研究院洁净能源所 n国家电力集团华北电力设计院工程有限公司 企业n壳牌参见访谈报告3当前的能源形势n中国为世界第二大原油消费国。n对外依赖度近40%，卧榻之侧不安宁n目前经济发展对原油的依赖度越来越高n我国2004年累计进口原油1.2亿吨n原油价格居高不下，逼近60美元/桶。n由于价格上涨，全年共多支付外汇70.68亿美元。4中国的能源消耗量n2001年 中国的能源消耗总量是582.
3、43百万吨标准油，占世界总能源消耗量近10%，是美国能源消耗总量的1/3强，为世界第二大能源消耗国。n同期，原煤占中国能源消耗总量的比重达 68.6%。5电荒n2004年，全国大范围频繁拉闸限电，爆发大规模的电荒。n一个粗略估计，一度电在浙江等地可以带来7元GDP的收益。n经济的高速发展，必将扩大用电的缺口6煤的角色n我国当前能源的主体n我国是典型的富煤贫油国家，现能源总储量结构为：原煤58.8%，原油3.4%，天然气1.3%，水能36.5%。n工业直接燃煤 4亿吨/年以上。780500001000001500002000002500001.美国2.中国3.澳大利亚4.印度 5.德国6.南非7
4、.波兰无烟煤和沥青煤次烟煤和褐煤 Mt949.2530.398.645.703.062.97东北东北中南中南华东华东西南西南西北西北华北华北10煤炭煤炭67%可再生能源可再生能源7%天然气天然气3%原油原油23%11012345678910中国中国日本日本美国美国欧盟欧盟12煤炭的运输矿工煤炭产业13焦炭14焦炭出口15输运16 国家环保局公布的国家环保局公布的2004年全国空年全国空气污染最重的气污染最重的10个城市：临汾、阳个城市：临汾、阳泉、大同、石嘴山、三门峡、金昌、泉、大同、石嘴山、三门峡、金昌、石家庄、咸阳、株洲、洛阳中，山石家庄、咸阳、株洲、洛阳中，山西抢了前三名，而它们的产业结
5、构西抢了前三名，而它们的产业结构都是典型的都是典型的“煤老大煤老大”。2004年焦年焦炭价格大幅上扬，这为炭价格大幅上扬，这为“煤老大煤老大”地区的空气污染推波助澜地区的空气污染推波助澜。污染17refern中国正面临着非常大的资源压力和环境压力。煤炭，各种矿产资源的压力n随着生产规模的扩大，国家经济规模的扩大，企业生产能力的提高，中国制造对环境的破坏日益增加，可能构成更大的威胁。nFrom：中国社科院经济研究所，剧锦文18我国煤资源应用技术研究现状n主要重点实验室与研究机构概貌n煤炭科学研究总院煤炭科学研究总院n清华大学清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室煤的清洁燃烧技术国家重点实验室n华
6、中科技大学华中科技大学煤燃烧国家重点实验室煤燃烧国家重点实验室n中国科学院中国科学院煤转化国家重点实验室煤转化国家重点实验室n天津大学天津大学一碳化工国家重点实验室一碳化工国家重点实验室 n东南大学东南大学洁净煤燃烧发电教育部重点实验室洁净煤燃烧发电教育部重点实验室n浙江大学浙江大学洁净燃烧煤技术洁净燃烧煤技术教育部重点实验室教育部重点实验室n大连理工大学大连理工大学碳资源综合利用碳资源综合利用教育部重点实验室教育部重点实验室n中国科学院中国科学院山西煤炭化学研究所山西煤炭化学研究所19煤炭科学研究总院n总部设在北京n有一家控股的上市公司n京内有3个直属研究所、1个研究分院及8家全资子公司n京
7、外有6个分院、4个研究所n分布于上海、重庆、西安、太原、唐山、抚顺、沈阳、杭州、南京、常州、淮北等11个城市20研究方向n煤炭科学研究总院主要从事煤田地质与勘探、矿井建设、煤矿开采、煤矿安全、煤矿机械、煤炭洗选、煤矿环境保护、管道输煤、爆破技术、煤矿自动化、煤炭经济、煤炭液化及深加工利用等专业的应用基础研究、应用技术开发和新技术推广n基本上涵盖了煤炭行业所有的专业与技术领域21清华大学清华大学煤的清洁燃烧技术国家重点实验室煤的清洁燃烧技术国家重点实验室1.煤的流化床燃烧理论与技术2.煤粉燃烧理论与技术3.煤的气化理论与技术4.多相流动与传热5.煤燃烧过程污染控制6.煤燃烧测量与诊断新技术22华
8、中科技大学华中科技大学煤燃烧国家重点实验室煤燃烧国家重点实验室n主要研究方向包括：主要研究方向包括：1.燃烧机理、2.燃烧污染排放机理与防治3.燃烧过程物理数学模型4.燃烧过程监测诊断与控制5.燃烧技术开发6.先进发电技术23中国科学院中国科学院煤转化国家重点实验室煤转化国家重点实验室n研究内容：煤直接转化过程的化学与工程基础 煤经合成气间接转化的一碳化学与工程 煤转化相关的环境化学与工程 化学反应工程与计算机模拟 煤转化相关的能源环境新材料24西安交通大学西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室动力工程多相流国家重点实验室 n与煤燃烧相关的研究方向：1.电站锅炉制粉系统中煤粉运动规律的研究电
9、站锅炉制粉系统中煤粉运动规律的研究 2.燃烧器及炉膛气固两相流动及燃烧技术的研燃烧器及炉膛气固两相流动及燃烧技术的研究究 3.流化床燃烧流化特性与燃烧过程的研究流化床燃烧流化特性与燃烧过程的研究 4.气固两相流分离、除尘、磨损、沉积过程的气固两相流分离、除尘、磨损、沉积过程的研究研究 5.脱硫技术的研究和开发脱硫技术的研究和开发25东南大学东南大学洁净煤燃烧发电教育部重点实验室洁净煤燃烧发电教育部重点实验室n研究重点是：n 洁净煤联合循环发电及其应用基础研究；n 燃煤污染防治的基础研究 n 煤的洁净燃烧、裂解、气化及其基础研究；n大气污染防治技术及其应用基础研究；n可燃废弃物的能源化及其应用基
10、础研究；n 新能源开发基础研究。26中国科学院中国科学院山西煤炭化学研究所山西煤炭化学研究所n重点研究我国煤的高效洁净利用及其相关领域基础性、战略性、综合性、前瞻性的重大科技课 题，同时重视新型炭材料和精细化工技术应用与发展的研究。n主要学科为：煤化学化工、催化化学、新型炭材料和化学工程。27基本数据基本数据n我国现有国家重点实验室国家重点实验室169个；n山西现有国家重点实验室 2个，其中一个就是煤转化国家重点实验室。n化学化工化学化工相关的国家重点实验室 21个（不包括材料生物等交叉学科）。n直接直接与煤相关的国家重点实验室为 3个。n间接间接与煤资源相关的国家重点实验室有：精细化工国家重
11、点实验室 一碳化工国家重点实验室 化学工程国家重点联合实验室28研究机构研究机构n现有教育部重点实验室 55个n与煤 直接相关的有：n东南大学 洁净煤发电及燃烧技术洁净煤发电及燃烧技术n浙江大学 洁净燃烧煤技术洁净燃烧煤技术n大连理工大学 碳资源综合利用碳资源综合利用？研究机构集中在东部？29一个有趣的现象：2/3-2/3-3/6n3 个直接与煤相关的国家重点实验室中，有两个主要研究方向是煤煤 燃燃 烧烧n3个与煤相关的教育部重点实验室里，同样有两个的研究方向是煤煤 燃燃 烧烧n6个与煤直接相关的重点实验室中，有三个在研究方向上强调强调：30事实1、煤的能源属性能源属性n这一属性是基于我国煤炭
12、资源的现状2、煤的环境效应属性环境效应属性n这一属性则源于化石燃料本身成分的复杂与多样性n因此，如何提高煤炭资源的燃烧效率，降低煤炭燃烧产生的环境污染是煤资源应用所面临的核心问题核心问题。31n考察以上各个研究单位的研究重点，some tips：1、在提高燃烧效率上的努力集中于煤的流化床技术、裂解、液化、气化、洁净煤联合循环发电等。2、在降低环境污染上的努力集中于成分的分离（诸如脱硫等）、燃烧过程的控制。3、在提高燃烧效率上的努力同时有利于降低环境污染4、降低煤对环境污染方面的努力是一个系统的过程，不是某一单方面努力即可达成的注意！结论注意！结论32洁净煤技术n煤的洗选n型煤n水煤浆n循环流化
13、床发电n加压流化床发电n联合循环发电（联合循环发电（IGCC）/整体煤气化发电n煤炭气化、液化技术煤炭气化、液化技术n烟气净化33访谈记录北京煤炭设计研究院洁净能源所 张朴 所长34Why 煤气化?煤炭直接燃烧造成严重的环境污染问题n当前我国SO2排放量居世界第一位nCO2排放量居世界第二位。煤气化n大幅度提高燃煤的燃烧效率n降低燃煤污染物的排放35Why 煤气化?续n替代燃料油：煤气化技术比较成熟，并有相应的自主知识产权。粉煤加压气化制备合成气项目取得重大进展。（By 兖矿鲁南化肥厂等 2004年11月）。每节约替代1万吨燃料油，将相应节省外汇将近400万美元（按50美元/桶计算）36Why
14、 Not 天然气？n天然气适合就近消耗，其传输需要专属设备 天然气管道。管道的功能的专门化极大地增加了天然气的成本。必须有相应的管道维护与巡查人员以防止损坏造成的泄漏、偷盗、恐怖主义等行为造成的环境与安全隐患。n煤 的运输 通常采用传统的铁路运输，无巨大附加的运输费用，与管道维护费用。37天然气管道成本核算n几个数据：1、西气东输工程 全长4000公里，总投资超过1400亿。其中直接用于管道的投资逾540亿元。即每公里管道成本达 0.135亿元。按每年120亿立方米供应量计算，并考虑到管道寿命（保守估计为30年），则管道成本折合到天然气达0.15元/立方米，而目前天然气市场价格为0.9元/立方
15、米。38天然气管道成本核算2、实际成本：平均管输费为每立方米0.88元。而天然气井口价：新疆克拉2号气田为每立方米0.48元，长庆气田的井口价为每立方米0.66元。39煤的成本核算n煤价 根据 煤的 品种、发热量、成份会有所差别，目前标准煤市场价格是400-550元/t(含运输费用)。401 煤=？天然气 还是根据西气东输工程提供的数据：120亿立方米天然气 近2000万吨标煤即 106亿元 =100 亿元41问题？n1、天然气的价格不是 市场价格2、现阶段估测 天然气的价格不包括 管道及基础设施维护费用。And more中国的天然气不像人们认为的那样丰富俄罗斯，中亚周边局势42煤气化的非能源
16、效应n煤产地：山西、贵州、河南等地经济相对落后n矛盾：东部电荒与铁路运力吃紧n解决途径：在产煤区大力发展 煤气化技术与全国电网可利用全国的电网相对容易地实现所谓的西电东送。按照目前的电力缺口来折算，采用西电东送将使煤区每年增加近百亿的投资、收益、税收。n我国煤炭气化技术已经作为能源技术发展的重要领域九五计划及2020中国能源发展纲要43煤气化技术nGoogle约有31,000项符合煤气化的查询结果nBaidu相关网页约59,700篇，用时0.051秒44地下煤气化原理45煤气发电46TRT工艺47FocusnIGCCn合成气制油48IGCCn整体煤气化联合循环洁净煤发电技术的简称n机理n将煤的
17、气化与高效率的燃气联合循环相结合产生电能发电49访谈记录李惠民 副总工程师山东烟台IGCC示范电厂北京国家电力集团华北电力工程有限公司 国电华北电力设计院工程有限公司50IGCC示意图51advantagen效率高n环保性能最好n最有希望实现零排放n耗水量少n易大型化n可以更好地综合利用煤炭资源52推广阻力与解决方案n第一性原理：设备造价n自主研发技术国产化，know hown产业转换，技术投入相对劳力投入有优势n环保标准n环保标准越高，相对的常规控制污染的设备价格就会升高，那么IGCC相关的设备相对成本就会降低。n国家政策，国际压力n可行的政策支持53FuturenTo 工程应用阶段n卅年时
18、刻表n2015，发电量达到6%，331万千瓦时n2020，发电量达10%，601万千瓦时n2030，发电量达到19%，2701万千瓦时54煤制油技术n间接原煤水汽重整制备合成气FT合成Case：壳牌n直接原煤加氢液化Case：神华集团55访谈记录n壳牌煤气化及发电部门n韩天铮 业务发展经理56煤制油技术现状企业机构国家地区煤气化FT合成一体化技术评价技术评价评价SHELL欧洲SCGP煤气化已工业化SMDS中间馏分油合成技术成熟已工业化YESLurgi 德国成熟未工业化No中科院煤化所中国山西成熟放大中成熟未工业化No兖矿 中国山东No中科院化物所 中国大连成熟NoGEUS成熟未工业化NoCOP
19、成熟NoExxonMobil成熟未商业化NoPilotJap成熟中试150t/day成熟（可疑）中试NoSasol南非成熟已工业化成熟已工业化YES57壳牌/煤制油特征n高效，能量转化率达到83%n干粉进料，不产生废水nCo催化剂n低污染n多产联营n产品可以产生从C1到C40长链的正构烷烃n进一步精制可以合成LPG（液化石油气）、Naphtha（石脑油）、kerosene（航空柴油）、diesel（柴油）Lub base oil、wax（石蜡）58Shell 中国推广n12个项目n7个合成氨nOnly onen神华集团，煤气化取H59烟台整体煤气化联合循环示范电站项 目 名 称烟台整体煤气化联
20、合循环示范电站（IGCC）主办（建设）单位烟台发电厂项 目 阶 段新开建 设 年 限2004-2007建设内容及规模建设130万千瓦或140万千瓦级IGCC发电机组总 投 资（万元）323200或391600资 金 来 源股份合作、贷款至2003年底累计完成投资（万元）02004年计划投资（万元）投资额（万元）69000 具体形象进度主设备和设计单位签订合同，完成全厂方案设计，初步设计开始，土建争取动工具体形象进度 经济效益和社会效益 60困难？n价格n政府Case：IGCC61韩天铮：目前IGCC在中国遇到的是竞争性的问题n不同的发电模式成本收益不同n哪种是最便宜、最经济？不同群体对经济性的看法不同n从发电厂商的角度，他们考虑的是成本收益的问题，而不考虑太多的社会环境问题，比如排放一类的问题。n站在政府的角度，问题就要复杂多了n首先他要考虑这个行业的生存问题，不能加大排放罚款的力度，会导致发电行业都没法生存下去了；一方面要保证能源供应；还要协调行业与行业之间的平衡，煤电之争，还有煤的运输。还有环保的因素。n综合以上这些角度分析，我认为IGCC还需要政府花大力气来推动，才有可能成为现实。62下一步的工作研究机构企业shell神华集团政府机构63Thanks allbowBell 2005 煤气化小组64
