BELL課程煤氣化小組

BELL綠色示范課程

環(huán)境技術(shù)的市場化

CommercializationofEnvironmentalTechnologiesandPolicyTools中期報告煤氣化小組1/11/20231提綱

Whatwehavedone煤氣化與中國的能源安全

by藍(lán)海平郁亞娟世界－中國能源背景

by郁亞娟藍(lán)海平導(dǎo)出問題：煤炭的潔凈實用技術(shù)的重要性煤炭清潔應(yīng)用技術(shù)概述發(fā)展現(xiàn)狀

by藍(lán)海平etal潔凈煤技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

by鄭佳

etal煤氣化Vs天然氣準(zhǔn)案例

by藍(lán)海平導(dǎo)出問題：煤氣化技術(shù)的優(yōu)勢的必然性煤氣化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

by鄭佳

etal目前應(yīng)用的項目以及政府在如何運作

by侯相賓我們認(rèn)為目前技術(shù)推廣所遇到的困難

by趙麗霞

Furthermore1/11/20232WHATWEHAVEDONE調(diào)研世界－中國能源背景煤氣化與中國的能源安全訪談研究院北京煤炭設(shè)計研究院潔凈能源所國家電力集團華北電力設(shè)計院工程有限公司企業(yè)殼牌——參見訪談報告ⅠⅡⅢ1/11/20233當(dāng)前的能源形勢中國為世界第二大原油消費國。對外依賴度近40%，臥榻之側(cè)不安寧目前經(jīng)濟發(fā)展對原油的依賴度越來越高我國2004年累計進口原油1.2億噸原油價格居高不下，逼近60美元/桶。由于價格上漲，全年共多支付外匯70.68億美元。1/11/20234中國的能源消耗量2001年中國的能源消耗總量是582.43百萬噸標(biāo)準(zhǔn)油，占世界總能源消耗量近10%，是美國能源消耗總量的1/3強，為世界第二大能源消耗國。同期，原煤占中國能源消耗總量的比重達(dá)68.6%。1/11/20235電荒2004年，全國大范圍頻繁拉閘限電，爆發(fā)大規(guī)模的電荒。一個粗略估計，一度電在浙江等地可以帶來7元GDP的收益。經(jīng)濟的高速發(fā)展，必將擴大用電的缺口1/11/20236煤的角色我國當(dāng)前能源的主體我國是典型的富煤貧油國家，現(xiàn)能源總儲量結(jié)構(gòu)為：原煤58.8%，原油3.4%，天然氣1.3%，水能36.5%。工業(yè)直接燃煤4億噸/年以上。1/11/20237能源有限1/11/20238世界前七位國家的煤炭儲量[Mt]

1/11/20239我國煤炭資源的分布區(qū)域1/11/2023102003年，我國能源消費總量為16.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。我國未來能源結(jié)構(gòu)政策的基本方略是“煤為基礎(chǔ)、多元發(fā)展”。維持以煤炭為主體、電力為中心，油氣、新能源全面發(fā)展的一次能源結(jié)構(gòu)；優(yōu)化二次能源結(jié)構(gòu)，特別是提高煤炭利用效率和清潔性。我國的能源消費結(jié)構(gòu)1/11/202311我國能源消費總量位居世界第二，約占世界能源消費總量的11％。每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)出效率1/11/202312煤炭的運輸?shù)V工煤炭產(chǎn)業(yè)1/11/202313焦炭1/11/202314焦炭出口

1/11/202315輸運1/11/202316

國家環(huán)保局公布的2004年全國空氣污染最重的10個城市：臨汾、陽泉、大同、石嘴山、三門峽、金昌、石家莊、咸陽、株洲、洛陽中，山西搶了前三名，而它們的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都是典型的“煤老大”。2004年焦炭價格大幅上揚，這為“煤老大”地區(qū)的空氣污染推波助瀾。

污染1/11/202317refer—中國正面臨著非常大的資源壓力和環(huán)境壓力。煤炭，各種礦產(chǎn)資源的壓力隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，國家經(jīng)濟規(guī)模的擴大，企業(yè)生產(chǎn)能力的提高，中國制造對環(huán)境的破壞日益增加，可能構(gòu)成更大的威脅。From：中國社科院經(jīng)濟研究所，劇錦文1/11/202318我國煤資源應(yīng)用技術(shù)研究現(xiàn)狀主要重點實驗室與研究機構(gòu)概貌煤炭科學(xué)研究總院清華大學(xué) 煤的清潔燃燒技術(shù)國家重點實驗室華中科技大學(xué) 煤燃燒國家重點實驗室中國科學(xué)院 煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室天津大學(xué) 一碳化工國家重點實驗室

東南大學(xué) 潔凈煤燃燒發(fā)電教育部重點實驗室浙江大學(xué) 潔凈燃燒煤技術(shù)教育部重點實驗室大連理工大學(xué) 碳資源綜合利用教育部重點實驗室中國科學(xué)院 山西煤炭化學(xué)研究所1/11/202319煤炭科學(xué)研究總院總部設(shè)在北京有一家控股的上市公司京內(nèi)有3個直屬研究所、1個研究分院及8家全資子公司京外有6個分院、4個研究所分布于上海、重慶、西安、太原、唐山、撫順、沈陽、杭州、南京、常州、淮北等11個城市1/11/202320研究方向煤炭科學(xué)研究總院主要從事煤田地質(zhì)與勘探、礦井建設(shè)、煤礦開采、煤礦安全、煤礦機械、煤炭洗選、煤礦環(huán)境保護、管道輸煤、爆破技術(shù)、煤礦自動化、煤炭經(jīng)濟、煤炭液化及深加工利用等專業(yè)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)開發(fā)和新技術(shù)推廣基本上涵蓋了煤炭行業(yè)所有的專業(yè)與技術(shù)領(lǐng)域1/11/202321清華大學(xué)

煤的清潔燃燒技術(shù)國家重點實驗室煤的流化床燃燒理論與技術(shù)煤粉燃燒理論與技術(shù)煤的氣化理論與技術(shù)多相流動與傳熱煤燃燒過程污染控制煤燃燒測量與診斷新技術(shù)1/11/202322華中科技大學(xué)

煤燃燒國家重點實驗室主要研究方向包括：燃燒機理、燃燒污染排放機理與防治燃燒過程物理數(shù)學(xué)模型燃燒過程監(jiān)測診斷與控制燃燒技術(shù)開發(fā)先進發(fā)電技術(shù)1/11/202323中國科學(xué)院

煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室研究內(nèi)容：

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煤直接轉(zhuǎn)化過程的化學(xué)與工程基礎(chǔ)

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煤經(jīng)合成氣間接轉(zhuǎn)化的一碳化學(xué)與工程

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煤轉(zhuǎn)化相關(guān)的環(huán)境化學(xué)與工程

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化學(xué)反應(yīng)工程與計算機模擬

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煤轉(zhuǎn)化相關(guān)的能源環(huán)境新材料

1/11/202324西安交通大學(xué)

動力工程多相流國家重點實驗室

與煤燃燒相關(guān)的研究方向：電站鍋爐制粉系統(tǒng)中煤粉運動規(guī)律的研究燃燒器及爐膛氣固兩相流動及燃燒技術(shù)的研究流化床燃燒流化特性與燃燒過程的研究氣固兩相流分離、除塵、磨損、沉積過程的研究脫硫技術(shù)的研究和開發(fā)1/11/202325東南大學(xué)

潔凈煤燃燒發(fā)電教育部重點實驗室研究重點是：潔凈煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究；燃煤污染防治的基礎(chǔ)研究煤的潔凈燃燒、裂解、氣化及其基礎(chǔ)研究；大氣污染防治技術(shù)及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究；可燃廢棄物的能源化及其應(yīng)用基礎(chǔ)研究；新能源開發(fā)基礎(chǔ)研究。1/11/202326中國科學(xué)院

山西煤炭化學(xué)研究所重點研究我國煤的高效潔凈利用及其相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、綜合性、前瞻性的重大科技課題，同時重視新型炭材料和精細(xì)化工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的研究。主要學(xué)科為：煤化學(xué)化工、催化化學(xué)、新型炭材料和化學(xué)工程。

1/11/202327基本數(shù)據(jù)我國現(xiàn)有國家重點實驗室169個；山西現(xiàn)有國家重點實驗室2個，其中一個就是煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室?；瘜W(xué)化工相關(guān)的國家重點實驗室21個（不包括材料生物等交叉學(xué)科）。直接與煤相關(guān)的國家重點實驗室為3個。間接與煤資源相關(guān)的國家重點實驗室有：精細(xì)化工國家重點實驗室

一碳化工國家重點實驗室化學(xué)工程國家重點聯(lián)合實驗室1/11/202328研究機構(gòu)現(xiàn)有教育部重點實驗室55個與煤直接相關(guān)的有：東南大學(xué)潔凈煤發(fā)電及燃燒技術(shù)浙江大學(xué)潔凈燃燒煤技術(shù)大連理工大學(xué)碳資源綜合利用？研究機構(gòu)集中在東部？1/11/202329一個有趣的現(xiàn)象：2/3-2/3-3/63個直接與煤相關(guān)的國家重點實驗室中，有兩個主要研究方向是 煤燃燒3個與煤相關(guān)的教育部重點實驗室里，同樣有兩個的研究方向是 煤燃燒6個與煤直接相關(guān)的重點實驗室中，有三個在研究方向上強調(diào)：潔凈1/11/202330事實1、煤的能源屬性這一屬性是基于我國煤炭資源的現(xiàn)狀2、煤的環(huán)境效應(yīng)屬性這一屬性則源于化石燃料本身成分的復(fù)雜與多樣性因此，如何提高煤炭資源的燃燒效率，降低煤炭燃燒產(chǎn)生的環(huán)境污染是煤資源應(yīng)用所面臨的核心問題。1/11/202331考察以上各個研究單位的研究重點，sometips：1、在提高燃燒效率上的努力集中于

煤的流化床技術(shù)、裂解、液化、氣化、潔凈煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等。

2、在降低環(huán)境污染上的努力集中于 成分的分離（諸如脫硫等）、燃燒過程的控制。3、在提高燃燒效率上的努力同時有利于降低環(huán)境污染4、降低煤對環(huán)境污染方面的努力是一個系統(tǒng)的過程，不是某一單方面努力即可達(dá)成的注意！結(jié)論1/11/202332潔凈煤技術(shù)煤的洗選型煤水煤漿循環(huán)流化床發(fā)電加壓流化床發(fā)電聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）/整體煤氣化發(fā)電煤炭氣化、液化技術(shù)煙氣凈化1/11/202333訪談記錄Ⅰ

北京煤炭設(shè)計研究院潔凈能源所張樸所長1/11/202334Why煤氣化?煤炭直接燃燒造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題當(dāng)前我國SO2排放量居世界第一位CO2排放量居世界第二位?！簹饣蠓忍岣呷济旱娜紵式档腿济何廴疚锏呐欧?/11/202335Why煤氣化?續(xù)替代燃料油：煤氣化技術(shù)比較成熟，并有相應(yīng)的自主知識產(chǎn)權(quán)。

———粉煤加壓氣化制備合成氣項目取得重大進展。（By兗礦魯南化肥廠等2004年11月）。每節(jié)約替代1萬噸燃料油，將相應(yīng)節(jié)省外匯將近400萬美元（按50美元/桶計算）1/11/202336WhyNot天然氣？天然氣適合就近消耗，其傳輸需要專屬設(shè)備——天然氣管道。管道的功能的專門化極大地增加了天然氣的成本。必須有相應(yīng)的管道維護與巡查人員以防止損壞造成的泄漏、偷盜、恐怖主義等行為造成的環(huán)境與安全隱患。煤的運輸通常采用傳統(tǒng)的鐵路運輸，無巨大附加的運輸費用，與管道維護費用。1/11/202337天然氣管道成本核算幾個數(shù)據(jù)：

1、西氣東輸工程全長4000公里，總投資超過1400億。其中直接用于管道的投資逾540億元。即每公里管道成本達(dá)0.135億元。按每年120億立方米供應(yīng)量計算，并考慮到管道壽命（保守估計為30年），則管道成本折合到天然氣達(dá)0.15元/立方米，而目前天然氣市場價格為0.9元/立方米。1/11/202338天然氣管道成本核算2、實際成本：平均管輸費為每立方米0.88元。而天然氣井口價：新疆克拉2號氣田為每立方米0.48元，長慶氣田的井口價為每立方米0.66元。1/11/202339煤的成本核算煤價根據(jù)煤的品種、發(fā)熱量、成份會有所差別，目前標(biāo)準(zhǔn)煤市場價格是400-550元/t(含運輸費用)。1/11/2023401煤=？天然氣

還是根據(jù)西氣東輸工程提供的數(shù)據(jù)：

120億立方米天然氣＝＝近2000萬噸標(biāo)煤即106億元=100億元1/11/202341問題？1、天然氣的價格不是市場價格2、現(xiàn)階段估測天然氣的價格不包括管道及基礎(chǔ)設(shè)施維護費用。Andmore中國的天然氣不像人們認(rèn)為的那樣豐富俄羅斯，中亞周邊局勢1/11/202342煤氣化的非能源效應(yīng)煤產(chǎn)地：山西、貴州、河南等地——經(jīng)濟相對落后矛盾：東部電荒與鐵路運力吃緊解決途徑：在產(chǎn)煤區(qū)大力發(fā)展煤氣化技術(shù)與全國電網(wǎng)——可利用全國的電網(wǎng)相對容易地實現(xiàn)所謂的西電東送?！凑漳壳暗碾娏θ笨趤碚鬯?，采用西電東送將使煤區(qū)每年增加近百億的投資、收益、稅收。我國煤炭氣化技術(shù)已經(jīng)作為能源技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域——《九五計劃及2020中國能源發(fā)展綱要》1/11/202343煤氣化技術(shù)Google約有31,000項符合煤氣化的查詢結(jié)果Baidu相關(guān)網(wǎng)頁約59,700篇，用時0.051秒1/11/202344地下煤氣化原理1/11/202345煤氣發(fā)電1/11/202346TRT工藝

1/11/202347FocusIGCC合成氣制油1/11/202348IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)潔凈煤發(fā)電技術(shù)的簡稱機理將煤的氣化與高效率的燃?xì)饴?lián)合循環(huán)相結(jié)合產(chǎn)生電能發(fā)電1/11/202349訪談記錄Ⅱ李惠民副總工程師山東煙臺IGCC示范電廠北京國家電力集團華北電力工程有限公司國電華北電力設(shè)計院工程有限公司1/11/202350IGCC示意圖1/11/202351advantage效率高環(huán)保性能最好最有希望實現(xiàn)零排放耗水量少易大型化可以更好地綜合利用煤炭資源1/11/202352推廣阻力與解決方案第一性原理：設(shè)備造價自主研發(fā)技術(shù)國產(chǎn)化，knowhow產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)換，技術(shù)投入相對勞力投入有優(yōu)勢環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越高，相對的常規(guī)控制污染的設(shè)備價格就會升高，那么IGCC相關(guān)的設(shè)備相對成本就會降低。國家政策，國際壓力可行的政策支持1/11/202353FutureTo 工程應(yīng)用階段卅年時刻表2015，發(fā)電量達(dá)到6%，331萬千瓦時2020，發(fā)電量達(dá)10%，601萬千瓦時2030，發(fā)電量達(dá)到19%，2701萬千瓦時1/11/202354煤制油技術(shù)間接原煤水汽重整制備合成氣FT合成Case：殼牌直接原煤加氫液化Case：神華集團1/11/202355訪談記錄Ⅲ殼牌煤氣化及發(fā)電部門韓天錚業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理1/11/202356煤制油技術(shù)現(xiàn)狀

企業(yè)機構(gòu)國家地區(qū)煤氣化FT合成一體化技術(shù)評價技術(shù)評價評價SHELL歐洲SCGP煤氣化已工業(yè)化SMDS中間餾分油合成技術(shù)成熟已工業(yè)化YESLurgi

德國成熟未工業(yè)化————No中科院煤化所中國山西成熟放大中成熟未工業(yè)化No兗礦中國山東No中科院化物所中國大連————成熟NoGEUS成熟未工業(yè)化————NoCOP成熟————NoExxonMobil————成熟未商業(yè)化NoPilotJap成熟中試150t/day成熟（可疑）中試NoSasol南非成熟已工業(yè)化成熟已工業(yè)化YES1/11/202357殼牌/煤制油 特征高效，能量轉(zhuǎn)化率達(dá)到83%干粉進料，不產(chǎn)生廢水Co催化劑低污染多產(chǎn)聯(lián)營產(chǎn)品可以產(chǎn)生從C1到C40長鏈的正構(gòu)烷烴進一步精制可以合成LPG（液化石油氣）、Naphtha（石腦油）、kerosene（航空柴油）、diesel（柴油）Lubbaseoil、wax（石蠟）1/11/202358Shell中國推廣12個項目7個合成氨O(jiān)nlyone神華集團