天然气代煤的环境效益分析

1、天然气代煤的环境效益分析姚强清华大学热能工程系清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心1NERC of Clean Coal Combust.主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.2对煤改气的指责无科学依据北京治霾不力？“煤改气”弊端已

2、现震惊：雾霾的罪魁祸首竞然是热电厂的“煤改气”实行“煤改气”能否断绝雾霾？弊端已现，污染依旧大规模“煤改气”弊端已现煤改气无助于控制氮氧化物排放大规模“煤改气”弊端已现，洁净煤才是出路中科院教授：“煤改气”加重北京雾霾煤改气是万劫不复的邪路？煤改气不是问题，如何改是问题！清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.3反对意见要点氮氧化物的排放反而上升了。烧天然气的排放的水汽量增加，加速了雾霾的形 成清洁煤技术可以实现比天然气更低的排放天然气不安全天然气资源不足五个说法都是没有依据的清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal

3、 Combust.4主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.5氮氧化物的排放比较（电站）（mg/m3)发电用煤粉炉天然气用燃气轮机机原始排放量500-800200采用低氮燃烧200-40050采用尾部脱硝技术（SCR）50<2

4、0清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.6燃机与燃煤的标准比较（按发电量排放强度）发电NOx排放限值基准氧含量排放强度mg/m3%mg/kwh燃机国标5015351燃机北京地标3015210燃机北京实际排放值1515105燃煤发改委2093号文506167超低排放356117清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.7燃煤电厂单位综合发电量NOx排放强度燃 煤 热 电 厂煤炭消耗量（吨）发电量( 万千瓦时)供热量(万吉焦 )综合发电量 (万千瓦时)NOx排放量（吨）排放强度（千克/万千瓦时）北京京能

5、电力股份有限公司石景山热电厂552000903904441274563102.43神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司35400056000509984091992.02清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.8燃气电厂单位综合发电量NOx排放强度燃 气 热 电 中 心天然气消耗量（万立方米）发电量( 万千瓦时)综合发电量（万千瓦时）NOx排放量（吨）排放强度（千克/万千瓦时）北京京桥热电有限责任公司759643719003719005041.36北京京西燃气热电有限公司1129665805006215404170.67大唐国际发电股份有限

6、公司北京高井热电厂1135995790006088105360.88神华国华(北京)燃气热电有限公司34555123900123900840.68北京太阳宫燃气热电有限公司689963446003712885731.54北京京丰燃气发电有限责任公司344651774001846562291.24北京京能高安屯燃气热电有限责任公司735613819003933262730.69华润协鑫（北京）热电有限公司157976110071108690.97华润协鑫（北京）热电有限公司157976280073034690.95清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combu

7、st.9北京实际两类电厂的比较燃煤电厂平均综合发电量的NOX排放强度为2.23千克/万千瓦时。燃气电厂平均综合发电量的NOx排放强度为1.00千克/万千瓦时。结论：燃气电厂NOx排放强度比燃煤电厂下降了55%。清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.10氮氧化物的排放比较（中小锅炉）（mg/m3)燃煤炉燃天然气炉原始排放量300-500200-400采用低氮燃烧150-30050先进低氮烟气再循环等<30尾部脱硝(成本高， 一般无法采用）<50<20清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Comb

8、ust.11清华大学煤清燃烧国家工研究中心供热NOx排放限值基准氧含量单位燃料烟气量锅炉热效率单位供热量排放值mg/m3%m3/kg-c(m3/m3-g)%mg/MJ工业锅炉排放国标(天然气)GB 13271-20141503.512.479356工业锅炉北京地标（天然气）303.512.479311北京实际排放（天然气）923.512.479335燃煤工业锅炉标准200913.28790100北京燃煤锅炉实际排放137913.287 洁85程7312NERC of Clean Coal Combust.燃煤锅炉与天然气锅炉实际比较（按照排放实际监 测浓度比较）市环保监测中心监测的燃煤锅炉NO

9、x排放平均浓度137mg/m307MW燃煤锅炉1小时的NOx排放量261.9g市环保监测中心监测的燃气锅炉NOx平均浓度 92mg/m30.7MW燃气锅炉1小时的NOx排放量=70.1g生产相同的热量，根据市环保监测中心实际监测，计算得出燃煤锅炉实际运行NOx排放量是燃气锅炉的3.7倍，或者说燃气锅炉NOx排放量比燃煤锅炉减少73%。清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.13按照地方排放标准计算NOx理论排放量在第一轮“煤改气”排放标准约束下，理论上， 燃气锅炉比燃煤锅炉排放NOx减少70%；在第二轮“煤改气”排放标准约束下，理论上比较燃煤锅炉

10、NOx排放与燃气锅炉的排量：对于新 建燃气锅炉，燃气锅炉比燃煤锅炉减少92%；对于在用燃气锅炉低氮改造后，燃气锅炉比燃煤锅炉减少75.6%。清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.14主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of

11、 Clean Coal Combust.15其他污染物比较（mg/m3)燃煤燃天然气燃料含硫量0.5-5%（平均1%）ppm级燃料含灰量10-30%(平圴15%）ppm级二氧化硫原始排放2000<5二氧化硫超低排放35<5飞灰排放量（原始）20000<5飞灰排放量（超低）5-10<5清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.16煤炭生产与利用其他问题开采过程中，煤炭对于生态的污染严重，一个数字，带来的地下水资源破坏年均112.5亿吨2013年CO2排放量达到95.24亿吨，占全球的29%。煤炭行业占80%，燃天然气可减少一半

12、煤炭开采安全每年死亡人数长年超过1000人，近年百万吨煤的死亡率十年来从5.8下降到0.25，下降率95.6%， 但仍有近1000人左右。脱硝、脱硫和除尘，要采用氨、石灰石等资源，同时还有多种二次污染物，如水污染、氨泄漏和石膏。还有大量的固废的处理。运输带来的污染，柴油车的污染等清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.17主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø

13、; 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.18烧天然气的排放的水汽量燃煤燃天然气燃料含水量10%0%燃料中含氢量2-3%25%每公斤燃料产生的水汽量0.37kg2.25kg相同热值燃料产生的水汽量13考虑转化效率后的比值12.25清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.20u 燃天然气产生的水蒸汽量大约会增加2-3倍，但不足于影响气候和空气中的含湿量，这是因为大气的容量很大。u 一个简单的概念是每立方米的空气的

14、含湿量为10g/m3,一平方公里的大气在1公里的高度下的含水总量为1万吨。北京1.6万平方公里的面积的大气总储水量约在1.6亿吨。u 又北京的年蒸发量为1200-2000mm,如果按面积1.6万平方公里计算，每年的蒸发量为200-300亿吨水，每天的蒸发量为6000-8000万吨。u 燃天然气1亿立方米大约产生水16万吨（北京2016年最大日耗量），占比大约在千分之一的总水量。应该可以认为影响不大。主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较

15、 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.21天然气开采与使用中的安全2003年12月23日，地处重庆市开县高桥镇的川东北气矿一矿井23日22时左右发生天然气“井喷”。截至25日16 时，事故死亡人数已达163人。3月25日下午2点左右，内蒙古包头市 土默特右旗向阳小区 发生天然气管道爆炸事故，造成5人死亡，25人受伤。2017年3月我国共发生燃气爆炸事故69起，相比上年同期增长40.8%，共造成58人受伤6人死亡。69起事故中

16、至少有40起为液化气引发，占事故总数的57.8%。清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.22主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.232016年，NO2浓度比1998年下降了35%

17、清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.24采暖季NO2浓度比非采暖季升高30%（21-49%）清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.25清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.26北京市固定源氮氧化物年变化情况（万吨）年 份201020112012201320142015“十二五”下降比例全 市19.7718.8317.7516.6315.1013.7630 %火电行业5.034.864.623.793.210.5788 %锅 炉4.533.983

18、.924.203.913.6818 %下降的主要原因： 1）煤改气等2） 烟气氮氧化物控制3） 产业结构调整清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.27主要内容Ø 煤改气的主要反对意见Ø 燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况Ø 燃煤与燃天然气的其他污染物比较Ø 关于天然气燃烧产生水份与煤的产生水份的比较 及对环境影响的分析Ø 天然气与煤的安全的比较Ø 北京市煤改气的成效分析Ø 天然气的资源情况清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Comb

19、ust.2829清华大学煤清洁燃烧国家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.全球分布“可燃冰”碳储量 > 2倍的传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)碳储量清华大学煤清洁燃烧国家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.30页岩气清华大学煤清洁燃烧国家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.31清华大学煤清洁燃烧国家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.32全球页岩气分布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%中国的分布清华大学煤清洁燃烧国家工程2研01究7/4中/26心NERC of Clean Coal Combust.33十二五时期天然气行业发展成就（天然气“十三五”规划）清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心34 NERC of Clean Coal Combus

21、t.十三五天然气行业发展主要指标（天然气“十三五”规划）清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心35 NERC of Clean Coal Combust.天然气增长情况与在能源中的地位Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.36Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.

22、37未来天然气需求量预测Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.38未来天然气供应量的预测Duan Zhaofang,outlook of chinas Gas and LNG Markets,2015.6.1清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.39LNG改变了天然气的交易模式1) LNG体积比同质量的天然气小625倍，所以可用汽车轮船很方便地将LNG运到没有天然气的地方使用。2) LNG储存效率高，占地少。投资省，10m3LNG储存量就可供1万户居民1天的生活用气。3) LNG作为优质燃料，与汽油相比，具有辛烷值高、抗爆性能好、发动机寿命长。环保性能好等优点。汽车尾气中HC减少72%，NOx减少39%， CO减少90%，SOx、Pb降为零。4) LNG汽化潜热高，液化过程中的冷量可回收利用。5) 由于LNG汽化后密度很低，只有空气的一半左右，稍有泄漏立即飞散开来，不致引起爆炸。6)