天然氣代煤的環(huán)境效益分析

1、天然氣代煤的環(huán)境效益分析姚強(qiáng)清華大學(xué)熱能工程系清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心1NERC of Clean Coal Combust.主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.2對煤改氣的指責(zé)無科學(xué)依據(jù)北京治霾不力？“煤改氣”弊端已

2、現(xiàn)震驚：霧霾的罪魁禍?zhǔn)赘側(cè)皇菬犭姀S的“煤改氣”實(shí)行“煤改氣”能否斷絕霧霾？弊端已現(xiàn)，污染依舊大規(guī)模“煤改氣”弊端已現(xiàn)煤改氣無助于控制氮氧化物排放大規(guī)模“煤改氣”弊端已現(xiàn)，潔凈煤才是出路中科院教授：“煤改氣”加重北京霧霾煤改氣是萬劫不復(fù)的邪路？煤改氣不是問題，如何改是問題！清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.3反對意見要點(diǎn)氮氧化物的排放反而上升了。燒天然氣的排放的水汽量增加，加速了霧霾的形 成清潔煤技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)比天然氣更低的排放天然氣不安全天然氣資源不足五個說法都是沒有依據(jù)的清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal

3、 Combust.4主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.5氮氧化物的排放比較（電站）（mg/m3)發(fā)電用煤粉爐天然氣用燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)原始排放量500-800200采用低氮燃燒200-40050采用尾部脫硝技術(shù)（SCR）50<2

4、0清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.6燃機(jī)與燃煤的標(biāo)準(zhǔn)比較（按發(fā)電量排放強(qiáng)度）發(fā)電NOx排放限值基準(zhǔn)氧含量排放強(qiáng)度mg/m3%mg/kwh燃機(jī)國標(biāo)5015351燃機(jī)北京地標(biāo)3015210燃機(jī)北京實(shí)際排放值1515105燃煤發(fā)改委2093號文506167超低排放356117清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.7燃煤電廠單位綜合發(fā)電量NOx排放強(qiáng)度燃 煤 熱 電 廠煤炭消耗量（噸）發(fā)電量( 萬千瓦時)供熱量(萬吉焦 )綜合發(fā)電量 (萬千瓦時)NOx排放量（噸）排放強(qiáng)度（千克/萬千瓦時）北京京能

5、電力股份有限公司石景山熱電廠552000903904441274563102.43神華國華國際電力股份有限公司北京熱電分公司35400056000509984091992.02清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.8燃?xì)怆姀S單位綜合發(fā)電量NOx排放強(qiáng)度燃 氣 熱 電 中 心天然氣消耗量（萬立方米）發(fā)電量( 萬千瓦時)綜合發(fā)電量（萬千瓦時）NOx排放量（噸）排放強(qiáng)度（千克/萬千瓦時）北京京橋熱電有限責(zé)任公司759643719003719005041.36北京京西燃?xì)鉄犭娪邢薰?129665805006215404170.67大唐國際發(fā)電股份有限

6、公司北京高井熱電廠1135995790006088105360.88神華國華(北京)燃?xì)鉄犭娪邢薰?4555123900123900840.68北京太陽宮燃?xì)鉄犭娪邢薰?89963446003712885731.54北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司344651774001846562291.24北京京能高安屯燃?xì)鉄犭娪邢挢?zé)任公司735613819003933262730.69華潤協(xié)鑫（北京）熱電有限公司157976110071108690.97華潤協(xié)鑫（北京）熱電有限公司157976280073034690.95清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combu

7、st.9北京實(shí)際兩類電廠的比較燃煤電廠平均綜合發(fā)電量的NOX排放強(qiáng)度為2.23千克/萬千瓦時。燃?xì)怆姀S平均綜合發(fā)電量的NOx排放強(qiáng)度為1.00千克/萬千瓦時。結(jié)論：燃?xì)怆姀SNOx排放強(qiáng)度比燃煤電廠下降了55%。清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.10氮氧化物的排放比較（中小鍋爐）（mg/m3)燃煤爐燃天然氣爐原始排放量300-500200-400采用低氮燃燒150-30050先進(jìn)低氮煙氣再循環(huán)等<30尾部脫硝(成本高， 一般無法采用）<50<20清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Comb

8、ust.11清華大學(xué)煤清燃燒國家工研究中心供熱NOx排放限值基準(zhǔn)氧含量單位燃料煙氣量鍋爐熱效率單位供熱量排放值mg/m3%m3/kg-c(m3/m3-g)%mg/MJ工業(yè)鍋爐排放國標(biāo)(天然氣)GB 13271-20141503.512.479356工業(yè)鍋爐北京地標(biāo)（天然氣）303.512.479311北京實(shí)際排放（天然氣）923.512.479335燃煤工業(yè)鍋爐標(biāo)準(zhǔn)200913.28790100北京燃煤鍋爐實(shí)際排放137913.287 潔85程7312NERC of Clean Coal Combust.燃煤鍋爐與天然氣鍋爐實(shí)際比較（按照排放實(shí)際監(jiān) 測濃度比較）市環(huán)保監(jiān)測中心監(jiān)測的燃煤鍋爐NO

9、x排放平均濃度137mg/m307MW燃煤鍋爐1小時的NOx排放量261.9g市環(huán)保監(jiān)測中心監(jiān)測的燃?xì)忮仩tNOx平均濃度 92mg/m30.7MW燃?xì)忮仩t1小時的NOx排放量=70.1g生產(chǎn)相同的熱量，根據(jù)市環(huán)保監(jiān)測中心實(shí)際監(jiān)測，計(jì)算得出燃煤鍋爐實(shí)際運(yùn)行NOx排放量是燃?xì)忮仩t的3.7倍，或者說燃?xì)忮仩tNOx排放量比燃煤鍋爐減少73%。清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.13按照地方排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算NOx理論排放量在第一輪“煤改氣”排放標(biāo)準(zhǔn)約束下，理論上， 燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐排放NOx減少70%；在第二輪“煤改氣”排放標(biāo)準(zhǔn)約束下，理論上比較燃煤鍋爐

10、NOx排放與燃?xì)忮仩t的排量：對于新 建燃?xì)忮仩t，燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐減少92%；對于在用燃?xì)忮仩t低氮改造后，燃?xì)忮仩t比燃煤鍋爐減少75.6%。清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.14主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of

11、 Clean Coal Combust.15其他污染物比較（mg/m3)燃煤燃天然氣燃料含硫量0.5-5%（平均1%）ppm級燃料含灰量10-30%(平圴15%）ppm級二氧化硫原始排放2000<5二氧化硫超低排放35<5飛灰排放量（原始）20000<5飛灰排放量（超低）5-10<5清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.16煤炭生產(chǎn)與利用其他問題開采過程中，煤炭對于生態(tài)的污染嚴(yán)重，一個數(shù)字，帶來的地下水資源破壞年均112.5億噸2013年CO2排放量達(dá)到95.24億噸，占全球的29%。煤炭行業(yè)占80%，燃天然氣可減少一半

12、煤炭開采安全每年死亡人數(shù)長年超過1000人，近年百萬噸煤的死亡率十年來從5.8下降到0.25，下降率95.6%， 但仍有近1000人左右。脫硝、脫硫和除塵，要采用氨、石灰石等資源，同時還有多種二次污染物，如水污染、氨泄漏和石膏。還有大量的固廢的處理。運(yùn)輸帶來的污染，柴油車的污染等清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.17主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø

13、; 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.18燒天然氣的排放的水汽量燃煤燃天然氣燃料含水量10%0%燃料中含氫量2-3%25%每公斤燃料產(chǎn)生的水汽量0.37kg2.25kg相同熱值燃料產(chǎn)生的水汽量13考慮轉(zhuǎn)化效率后的比值12.25清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.20u 燃天然氣產(chǎn)生的水蒸汽量大約會增加2-3倍，但不足于影響氣候和空氣中的含濕量，這是因?yàn)榇髿獾娜萘亢艽?。u 一個簡單的概念是每立方米的空氣的

14、含濕量為10g/m3,一平方公里的大氣在1公里的高度下的含水總量為1萬噸。北京1.6萬平方公里的面積的大氣總儲水量約在1.6億噸。u 又北京的年蒸發(fā)量為1200-2000mm,如果按面積1.6萬平方公里計(jì)算，每年的蒸發(fā)量為200-300億噸水，每天的蒸發(fā)量為6000-8000萬噸。u 燃天然氣1億立方米大約產(chǎn)生水16萬噸（北京2016年最大日耗量），占比大約在千分之一的總水量。應(yīng)該可以認(rèn)為影響不大。主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較

15、 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.21天然氣開采與使用中的安全2003年12月23日，地處重慶市開縣高橋鎮(zhèn)的川東北氣礦一礦井23日22時左右發(fā)生天然氣“井噴”。截至25日16 時，事故死亡人數(shù)已達(dá)163人。3月25日下午2點(diǎn)左右，內(nèi)蒙古包頭市 土默特右旗向陽小區(qū) 發(fā)生天然氣管道爆炸事故，造成5人死亡，25人受傷。2017年3月我國共發(fā)生燃?xì)獗ㄊ鹿?9起，相比上年同期增長40.8%，共造成58人受傷6人死亡。69起事故中

16、至少有40起為液化氣引發(fā)，占事故總數(shù)的57.8%。清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.22主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.232016年，NO2濃度比1998年下降了35%

17、清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.24采暖季NO2濃度比非采暖季升高30%（21-49%）清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.25清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.26北京市固定源氮氧化物年變化情況（萬噸）年 份201020112012201320142015“十二五”下降比例全 市19.7718.8317.7516.6315.1013.7630 %火電行業(yè)5.034.864.623.793.210.5788 %鍋 爐4.533.983

18、.924.203.913.6818 %下降的主要原因： 1）煤改氣等2） 煙氣氮氧化物控制3） 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.27主要內(nèi)容Ø 煤改氣的主要反對意見Ø 燃煤與燃天然氣不同使用的氮氧化物排放量狀況Ø 燃煤與燃天然氣的其他污染物比較Ø 關(guān)于天然氣燃燒產(chǎn)生水份與煤的產(chǎn)生水份的比較 及對環(huán)境影響的分析Ø 天然氣與煤的安全的比較Ø 北京市煤改氣的成效分析Ø 天然氣的資源情況清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Comb

19、ust.2829清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.全球分布“可燃冰”碳儲量 > 2倍的傳統(tǒng)化石能源(煤、石油、天然氣、油頁巖等)碳儲量清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.30頁巖氣清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.31清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.32全球頁巖氣分布OtherFrance Poland

20、NorwayOtherAfricaL.America3%3%Brazil 3%3%1%OtherEurope 3%1%ArgentinaUnitedAlgeria 3%Libya4%South Africa7%Australia 6%12%China 19%States 13%Mexico 10%Canada6%Other Asia2%中國的分布清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.33十二五時期天然氣行業(yè)發(fā)展成就（天然氣“十三五”規(guī)劃）清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心34 NERC of Clean Coal Combus

21、t.十三五天然氣行業(yè)發(fā)展主要指標(biāo)（天然氣“十三五”規(guī)劃）清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心35 NERC of Clean Coal Combust.天然氣增長情況與在能源中的地位Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.36Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.

22、37未來天然氣需求量預(yù)測Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.38未來天然氣供應(yīng)量的預(yù)測Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清華大學(xué)煤清潔燃燒國家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.39LNG改變了天然氣的交易模式1) LNG體積比同質(zhì)量的天然氣小625倍，所以可用汽車輪船很方便地將LNG運(yùn)到?jīng)]有天然氣的地方使用。2) LNG儲存效率高，占地少。投資省，10m3LNG儲存量就可供1萬戶居民1天的生活用氣。3) LNG作為優(yōu)質(zhì)燃料，與汽油相比，具有辛烷值高、抗爆性能好、發(fā)動機(jī)壽命長。環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)。汽車尾氣中HC減少72%，NOx減少39%， CO減少90%，SOx、Pb降為零。4) LNG汽化潛熱高，液化過程中的冷量可回收利用。5) 由于LNG汽化后密度很低，只有空氣的一半左右，稍有泄漏立即飛散開來，不致引起爆炸。6)