第六讲 中国能源问题及对策 倪维斗 - 副本.ppt

1、煤的清洁高效利用是中国低碳发展的关键，清洁和效率化of coal key to Chinas low carbon development。Ni weidou中国工程学院清华大学教授工程学院2011年十一月，世界一次能源消费预测，10亿吨标准煤，资料来源：BP 2030世界能源展望，2011年资料来源：BP 2030世界能源展望中国可持续发展面临的五大能源挑战Five Challenges of Chinas Energy，能源需求总量大，增长速度快，供应能力日益紧张，液体燃料不足，严重依赖进口，能源安全担忧，现有环境污染严重农村和小城镇迫切需要清洁方便的能源服务，温室气体排放量巨大，增长迅速

2、。可再生能源发展趋势可开发能源，参考资料：中国工程院，2008年，中国石油需求预测中国石油需求预测，国内外多家机构对中国石油的需求预测，2050年石油贸易额，如我们所愿，随心所欲，我国原油产量，天然气需求预测Prediction of Chinas natural gas demand，中国核电预测Prediction of Chinas Nuclear Power，参考资料：中国工程院，2010，2010 2050累计煤炭一次能源消费预测PPS为了控制未来全球温度上升23摄氏度，2050年全球CO2排放必须比1990年减少约50%，只能排放104亿吨(1990年为208亿吨)。这是全球CO2

3、排放的总空间。即使发达国家承诺减少其中80%，发展中国家总体上比2005年需要减少36%。中国正进入CO2排放的上升期，我国CO2排放的最高点时间和绝对值(如2030年80亿吨，2035年90亿吨，2040年100亿吨等)，不可改变的事实Some Unchangeable Facts，煤炭现在，今后仍然是我国能源的主力70P%煤是中国最重要的能源，生产和消费的杨怡多，比重高，短期内难以替代。煤用于发展的比例将越来越大。目前从50%上升到70%以上，绝对数量的增长更大。煤的直接燃烧已经造成了严重的环境污染。超过70%的SO2、NOX、汞、悬浮粒子、CO2等。煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。

4、煤超临界蒸汽发电站(USC)不一定是煤炭有效利用的唯一重点方向。欧盟AD700节目(37.5MPa/700/720，=5255%)自1998年欧盟国家10多年未商业化以来，许多昂贵的合金未商业化，我国28MPa，600超临界参数锅炉使用的材料P91，P92主要依赖进口，110目前已经启动的超临界锅炉已发生过热器蒸汽侧管道严重腐蚀问题，氧化皮堵塞导致雷管。为了进一步提高蒸汽温度(例如720以上)和相应的压力，材料可能有更高的要求。牙齿高级镍基合金的每单位安装使用数量比较大，材料的价钱最重要。，煤超临界蒸汽发电站(USC)不一定是煤炭高效利用的唯一重点方向。煤直接燃烧，从烟到CO2的代价很大的烟中

5、，CO2浓度低(浓度约为1314%，7080%是氮)，压力低，处理的烟体积大，能耗大。原来发展效率是45%，而且CO2捕获和埋葬环节将下降到34%。随着环境要求的提高，除了尾部烟雾中需要去除的污染物标准，SO2、NOX、Hg、PM2.5以外，CO2(从直接燃烧条件中去除需要更多的能源和成本)煤超临界蒸汽发电是技术、经济(价钱)、常规污染物去除、各种典型碳捕获系统的碳前后效率(碳捕获率90)E-Gas是利用CoP煤气化炉冷却过程的IGCC发电机壳体采用壳干煤气化炉废锅过程的IGCC发电机，各种典型碳捕获系统碳前后发电机组投资成本(碳捕获率90%，Shell)，燃烧后捕获，燃烧前捕获，有氧燃烧捕获

6、SubPC亚临界煤粉锅炉各种典型的碳捕获系统碳前后单位发电成本(碳捕获率90%，NETL)，燃烧后捕获，燃烧前捕获，富氧燃烧捕获，SubPC亚临界煤粉锅炉发电机组SCPC超临界煤粉锅炉发电机Texaco是利用Texaco煤气化炉冷却过程的IGCC发电机。E-Gas利用CoP煤气化炉的冷却过程，IGCC发电机外壳采用Shell干式煤粉气化炉废锅过程的IGCC发电机，各种典型碳捕获系统的单位碳减少成本(碳捕获率90%，NETL)，燃烧后捕获，燃烧前捕获，富氧燃烧捕获，SubPC碳捕获前后的发电机组投资成本随累计运行时间明显减少的空间、单位投资成本、累计运行时间(独立大小和累计数量)、当前、SCPC

7、 CCS累计运行时间、SCPC累计运行时间、SCPC CCS、SCPC、SCPC当前、 Natural gas(gtcc)、super high-SOFC 3360 Solid Oxide Fuel Cell、三菱中空空气气化IGCCMHI Air-blown IGCC、相对比例、煤超临界电站(600Polygeneration是可持续发展、技术上良好的继承性和可行性、良好的经济效益和环境保护性能、捕获CO2的天性、实现未来CO2捕获和埋葬的方法，对中国和世界具有非常重要的战略意义。不需要特殊的技术突破，与现有技术保持一致。丰富的CO2易于捕获和分离，易于与天然气化学工艺相关联。也就是说，多联

8、产具有捕获CO2的天性。这是中国减少二氧化碳排放的战略方向。polygeneration:资源/能源/环境集成能源系统集成资源-能源-环境系统，polygeneration产品：1，城市煤气2，电源3，热/冷4，液体燃料多联产：多层阶段能量流、物质流、流动等整体最优化氢碳比合理最优化利用(如果一个大脑太舍不得燃烧)“无意义”的化学放热过程(过程内和燃气/蒸汽联合循环)压力潜力最大化，22利用高硫煤扩大了煤炭资源的利用。如果有助于缓解液体燃料短缺，可以通过甲醇、二甲醚、F-T合成油、氢等替代燃料大量生产来缓解石油进口压力。彻底解决煤炭污染问题，去除现有的煤炭污染物排放、重金属等微量污染物更加经济

9、。30，多联产：综合解决我国能源问题的重要方案(继续)，Important Strategy to Solve the Problems of Chinas energy有助于解决快速城市化带来的小城镇和农村清洁能源问题。向有天然气管道的城市提供城市煤气煤DME可能是LE。预计，小城镇，尤其是住宅高度分散的农村地区的最终能源解决方案，将在今后减少CO2的煤气化系统中以较少的成本捕获CO2，在IGCC系统中，将有可能实现提高效率、降低成本的新技术开发。(威廉莎士比亚，Northern Exposure(美国电视电视剧)，成功)使用多个(636个)快速混合气体-固体两相流的燃料喷嘴，通过干法将煤挤

10、压泵和超浓气体-固体两相流均匀分配器的优点与现有气化炉相比尺寸，汽化炉的价钱50IGCC净效率显着提高三个百分点可用性的潜力、开发Pratt Whitney rock dyne(PWR)高温小型气化炉、采用a .b .更先进的燃气轮机技术、21世纪中期IGCC发电站对性能的预期、燃气轮机热效率比b . GE9H高51%从某种意义上说，燃气轮机是能经受最高温的动力机器(内燃机、增强制冷技术和隔热涂层技术)。GE9H，GE9H，离子传输膜(ITM，Ion Transport Membrane)氧气制造设备和系统，当前使用的ASU投资(约占IGCC发电站的15%)和功耗(总功率的1213%)；d .

11、中温和干法脱硫工艺实验成功，目前一般使用低温脱硫，合成气后发生水冷后，温度下降到39左右才能进行后续相关工艺，失去大量能源。在中温干法脱硫工艺中，脱硫过程在480538温度下进行，可以回收更多合成气中的热量。合并中间脱硫和后续工艺(如CO2和H2)的分离将进一步提高能源利用效率。c .开发可以在IGCC系统中进一步提高效率和降低成本的新技术，开发PWR高温小型气化炉，通过更先进的燃气轮机技术离子传输膜氧气设备和系统中温干法脱硫工艺实验，成功地在IGCC中应用牙齿新技术，可以提高IGCC的热效率，大大降低单位kW投资。在某种程度上，不需要考虑IGCC。考虑到IGCC和CO2捕获的优点，DOE/NETL牙齿2009年发布的修改表明，考虑到IGCC和CO2捕获的额外优点，IGCC并不比投资和PC差很多，IGCC和CO2捕获比PC小得多。美国多个单位提供的研究结果。IGCC发电厂和超临界煤粉蒸汽锅炉发电厂(使用Pittsburgh 8#煤)污染排放比较，IGCC发电厂各种污染物排放远远低于相同