BELL课程煤气化小组

BELL绿色示范课程

环境技术的市场化

CommercializationofEnvironmentalTechnologiesandPolicyTools中期报告煤气化小组1/11/20231提纲

Whatwehavedone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etal洁净煤技术发展现状分析

by郑佳

etal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郑佳

etal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

Furthermore1/11/20232WHATWEHAVEDONE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ⅠⅡⅢ1/11/20233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。由于价格上涨，全年共多支付外汇70.68亿美元。1/11/20234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%。1/11/20235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1/11/20236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58.8%，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。1/11/20237能源有限1/11/20238世界前七位国家的煤炭储量[Mt]

1/11/20239我国煤炭资源的分布区域1/11/2023102003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1/11/202311我国能源消费总量位居世界第二，约占世界能源消费总量的11％。每吨标准煤的产出效率1/11/202312煤炭的运输矿工煤炭产业1/11/202313焦炭1/11/202314焦炭出口

1/11/202315输运1/11/202316

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1/11/202317refer—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1/11/202318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 山西煤炭化学研究所1/11/202319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1/11/202320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1/11/202321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1/11/202322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1/11/202323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

·

煤转化相关的能源环境新材料

1/11/202324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1/11/202325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。1/11/202326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。

1/11/202327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国家重点联合实验室1/11/202328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？1/11/202329一个有趣的现象：2/3-2/3-3/63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1/11/202330事实1、煤的能源属性这一属性是基于我国煤炭资源的现状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。1/11/202331考察以上各个研究单位的研究重点，sometips：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1/11/202332洁净煤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1/11/202333访谈记录Ⅰ

北京煤炭设计研究院洁净能源所张朴所长1/11/202334Why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1/11/202335Why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）1/11/202336WhyNot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。1/11/202337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。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。1/11/202338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。1/11/202339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)。1/11/2023401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1/11/202341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。Andmore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1/11/202342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》1/11/202343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1/11/202344地下煤气化原理1/11/202345煤气发电1/11/202346TRT工艺

1/11/202347FocusIGCC合成气制油1/11/202348IGCC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高效率的燃气联合循环相结合产生电能发电1/11/202349访谈记录Ⅱ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1/11/202350IGCC示意图1/11/202351advantage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1/11/202352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，knowhow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1/11/202353FutureTo 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1/11/202354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1/11/202355访谈记录Ⅲ壳牌煤气化及发电部门韩天铮业务发展经理1/11/202356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YES1/11/202357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）Lubbaseoil、wax（石蜡）1/11/202358Shell中国推广12个项目7个合成氨Onlyone神华集团