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 煤气化小组,2018年10月10日星期三,2,提纲,What we have done 煤气化与中国的能源安全 by 蓝海平 郁亚娟 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 煤炭清洁应用技术概述发展现状 by 蓝海平 et al 洁净煤技术发展现状分析 by 郑佳 et al 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 煤气化技术发展现状分析 by
2、郑佳 et al 目前应用的项目以及政府在如何运作 by 侯相宾 我们认为目前技术推广所遇到的困难 by 赵丽霞 Further more,2018年10月10日星期三,3,WHAT WE HAVE DONE,调研 世界中国能源背景 煤气化与中国的能源安全 访谈 研究院 北京煤炭设计研究院洁净能源所 国家电力集团华北电力设计院工程有限公司 企业 壳牌 参见访谈报告,2018年10月10日星期三,4,当前的能源形势,中国为世界第二大原油消费国。 对外依赖度近40%，卧榻之侧不安宁 目前经济发展对原油的依赖度越来越高 我国2004年累计进口原油1.2亿吨 原油价格居高不下，逼近60美元/桶。 由于
3、价格上涨，全年共多支付外汇70.68亿美元。,2018年10月10日星期三,5,中国的能源消耗量,2001年 中国的能源消耗总量是582.43百万吨标准油，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。 同期，原煤占中国能源消耗总量的比重达 68.6%。,2018年10月10日星期三,6,电荒,2004年，全国大范围频繁拉闸限电，爆发大规模的电荒。 一个粗略估计，一度电在浙江等地可以带来7元GDP的收益。 经济的高速发展，必将扩大用电的缺口,2018年10月10日星期三,7,煤的角色,我国当前能源的主体 我国是典型的富煤贫油国家，现能源总储量结构为：原煤58
4、.8%，原油3.4%，天然气1.3%，水能36.5%。 工业直接燃煤 4亿吨/年以上。,2018年10月10日星期三,8,能源有限,2018年10月10日星期三,9,世界前七位国家的煤炭储量Mt,2018年10月10日星期三,10,我国煤炭资源的分布区域,2018年10月10日星期三,11,2003年，我国能源消费总量为16.8亿吨标准煤。我国未来能源结构政策的基本方略是“煤为基础、多元发展”。维持以煤炭为主体、电力为中心，油气、新能源全面发展的一次能源结构；优化二次能源结构，特别是提高煤炭利用效率和清洁性。,我国的能源消费结构,2018年10月10日星期三,12,我国能源消费总量位居世界第二
5、，约占世界能源消费总量的11。,每吨标准煤的产出效率,2018年10月10日星期三,13,煤炭的运输,矿工,煤炭产业,2018年10月10日星期三,14,焦炭,2018年10月10日星期三,15,焦炭出口,2018年10月10日星期三,16,输运,2018年10月10日星期三,17,国家环保局公布的2004年全国空气污染最重的10个城市：临汾、阳泉、大同、石嘴山、三门峡、金昌、石家庄、咸阳、株洲、洛阳中，山西抢了前三名，而它们的产业结构都是典型的“煤老大”。2004年焦炭价格大幅上扬，这为“煤老大”地区的空气污染推波助澜。,污染,2018年10月10日星期三,18,refer,中国正面临着非常
6、大的资源压力和环境压力。煤炭，各种矿产资源的压力 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。 From：中国社科院经济研究所，剧锦文,2018年10月10日星期三,19,我国煤资源应用技术研究现状,主要重点实验室与研究机构概貌 煤炭科学研究总院 清华大学 煤的清洁燃烧技术国家重点实验室 华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室 中国科学院 煤转化国家重点实验室 天津大学 一碳化工国家重点实验室 东南大学 洁净煤燃烧发电教育部重点实验室 浙江大学 洁净燃烧煤技术教育部重点实验室 大连理工大学 碳资源综合利用教育部重点实验室 中国科学院
7、 山西煤炭化学研究所,2018年10月10日星期三,20,煤炭科学研究总院,总部设在北京 有一家控股的上市公司 京内有3个直属研究所、1个研究分院及8家全资子公司 京外有6个分院、4个研究所 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,2018年10月10日星期三,21,研究方向,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 基本上涵盖了煤炭行业所有的专业与技术领域,2018年10月10日
8、星期三,22,清华大学 煤的清洁燃烧技术国家重点实验室,煤的流化床燃烧理论与技术 煤粉燃烧理论与技术 煤的气化理论与技术 多相流动与传热 煤燃烧过程污染控制 煤燃烧测量与诊断新技术,2018年10月10日星期三,23,华中科技大学 煤燃烧国家重点实验室,主要研究方向包括： 燃烧机理、 燃烧污染排放机理与防治 燃烧过程物理数学模型 燃烧过程监测诊断与控制 燃烧技术开发 先进发电技术,2018年10月10日星期三,24,中国科学院 煤转化国家重点实验室,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
9、能源环境新材料,2018年10月10日星期三,25,西安交通大学 动力工程多相流国家重点实验室,与煤燃烧相关的研究方向： 电站锅炉制粉系统中煤粉运动规律的研究 燃烧器及炉膛气固两相流动及燃烧技术的研究 流化床燃烧流化特性与燃烧过程的研究 气固两相流分离、除尘、磨损、沉积过程的研究 脱硫技术的研究和开发,2018年10月10日星期三,26,东南大学 洁净煤燃烧发电教育部重点实验室,研究重点是： 洁净煤联合循环发电及其应用基础研究； 燃煤污染防治的基础研究 煤的洁净燃烧、裂解、气化及其基础研究； 大气污染防治技术及其应用基础研究； 可燃废弃物的能源化及其应用基础研究；新能源开发基础研究。,2018
10、年10月10日星期三,27,中国科学院 山西煤炭化学研究所,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。 主要学科为：煤化学化工、催化化学、新型炭材料和化学工程。,2018年10月10日星期三,28,基本数据,我国现有国家重点实验室169个； 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。 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）。 直接与煤相关的国家重点实验室为 3个。 间接与煤资源相关的国家重点实验室有：精细化工国家重点实验室一碳化工国家重点实验室化学工程
11、国家重点联合实验室,2018年10月10日星期三,29,研究机构,现有教育部重点实验室 55个 与煤 直接相关的有： 东南大学 洁净煤发电及燃烧技术 浙江大学 洁净燃烧煤技术 大连理工大学 碳资源综合利用 ？研究机构集中在东部？,2018年10月10日星期三,30,一个有趣的现象：2/3-2/3-3/6,3 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 燃 烧 3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 燃 烧 6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：,洁净,2018年10月10日星期三,31,事实,1、煤的能源属性 这一属性是基于我国煤炭资源的
12、现状 2、煤的环境效应属性 这一属性则源于化石燃料本身成分的复杂与多样性 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。,2018年10月10日星期三,32,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,2018年10月10日星期三,33,洁净煤
13、技术,煤的洗选 型煤 水煤浆 循环流化床发电 加压流化床发电 联合循环发电（IGCC）/整体煤气化发电 煤炭气化、液化技术 烟气净化,2018年10月10日星期三,34,访谈记录,北京煤炭设计研究院 洁净能源所 张朴 所长,2018年10月10日星期三,35,Why 煤气化 ?,煤炭直接燃烧造成严重的环境污染问题 当前我国SO2排放量居世界第一位 CO2排放量居世界第二位。 煤气化 大幅度提高燃煤的燃烧效率 降低燃煤污染物的排放,2018年10月10日星期三,36,Why 煤气化 ?续,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
14、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）,2018年10月10日星期三,37,Why Not 天然气？,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。 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。,2018年10月10日星期三,38,天然气管道成本核算,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。
15、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/立方米。,2018年10月10日星期三,39,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。,2018年10月10日星期三,40,煤的成本核算,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)。,2018年10月10日星期三,41,1 煤 = ？
16、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,2018年10月10日星期三,42,问题？,1、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,2018年10月10日星期三,43,煤气化的非能源效应,煤产地：山西、贵州、河南等地经济相对落后 矛盾：东部电荒与铁路运力吃紧 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
17、煤区每年增加近百亿的投资、收益、税收。 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,2018年10月10日星期三,44,煤气化技术,Google 约有31,000项符合煤气化的查询结果 Baidu 相关网页约59,700篇，用时0.051秒,2018年10月10日星期三,45,地下煤气化原理,2018年10月10日星期三,46,煤气发电,2018年10月10日星期三,47,TRT工艺,2018年10月10日星期三,48,Focus,IGCC 合成气制油,2018年10月10日星期三,49,IGCC,整体煤气化联合循环洁净煤发电技术的简称 机理 将煤的气化与
18、高效率的燃气联合循环相结合产生电能发电,2018年10月10日星期三,50,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,2018年10月10日星期三,51,IGCC示意图,2018年10月10日星期三,52,advantage,效率高 环保性能最好 最有希望实现零排放 耗水量少 易大型化 可以更好地综合利用煤炭资源,2018年10月10日星期三,53,推广阻力与解决方案,第一性原理：设备造价 自主研发技术国产化，know how 产业转换，技术投入相对劳力投入有优势 环保标准 环保标准越高，相对的常规控制污染的设
19、备价格就会升高，那么IGCC相关的设备相对成本就会降低。 国家政策，国际压力 可行的政策支持,2018年10月10日星期三,54,Future,To 工程应用阶段 卅年时刻表 2015，发电量达到6%，331万千瓦时 2020，发电量达10%，601万千瓦时 2030，发电量达到19%，2701万千瓦时,2018年10月10日星期三,55,煤制油技术,间接 原煤水汽重整制备合成气FT合成 Case：壳牌 直接 原煤加氢液化 Case：神华集团,2018年10月10日星期三,56,访谈记录,壳牌煤气化及发电部门 韩天铮 业务发展经理,2018年10月10日星期三,57,煤制油技术现状,2018年
20、10月10日星期三,58,壳牌/煤制油 特征,高效，能量转化率达到83% 干粉进料，不产生废水 Co催化剂 低污染 多产联营 产品可以产生从C1到C40长链的正构烷烃 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）,2018年10月10日星期三,59,Shell 中国推广,12个项目 7个合成氨 Only one 神华集团，煤气化取H,2018年10月10日星期三,60,烟台整体煤气化联合循环示范电站,2018年10月10日星期三,61,困难？,价格 政府 Case：IGCC,201
21、8年10月10日星期三,62,韩天铮： 目前IGCC在中国遇到的是竞争性的问题,不同的发电模式成本收益不同 哪种是最便宜、最经济？不同群体对经济性的看法不同 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。 站在政府的角度，问题就要复杂多了 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。 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。,2018年10月10日星期三,63,下一步的工作,研究机构 企业 shell 神华集团 政府机构,2018年10月10日星期三,64,Thanks all,bow Bell 2005 煤气化小组,
