BELL 绿色示范课程 环境技术的市场化 Commercialization of Environmental Technologies and Policy Tools

1. BELL绿色示范课程环境技术的市场化Commercialization of Environmental Technologies and Policy Tools 中期报告 煤气化小组

2. 提纲 What we have done • 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 et al • 洁净煤技术发展现状分析by 郑佳et al • 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et al • 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 Further more

3. WHAT WE HAVE DONE • 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ⅠⅡⅢ

4. 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。

5. 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%。

6. 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

7. 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。

8. 能源有限

9. 世界前七位国家的煤炭储量[Mt]

10. 我国煤炭资源的分布区域

11. 我国的能源消费结构 2003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。

12. 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％。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

13. 煤炭产业 矿工 煤炭的运输

14. 焦炭

15. 焦炭出口

16. 输运

17. 污染 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。

18. refer— • 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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。

27. 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。

28. 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

29. 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？

30. 一个有趣的现象：2/3-2/3-3/6 • 3 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

31. 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。

32. 注意！结论 • 考察以上各个研究单位的研究重点，some tips： 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

33. 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

34. 访谈记录Ⅰ 北京煤炭设计研究院 洁净能源所 张朴 所长

35. Why 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

36. Why 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）

37. Why Not 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。

38. 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。

39. 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。

40. 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)。

41. 1 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

42. 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。 And more 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

43. 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》

44. 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

45. 地下煤气化原理

46. 煤气发电

47. TRT工艺

48. Focus • IGCC • 合成气制油

49. IGCC • 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

50. 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