天然气代煤的环境效益分析.pdf

天然气代煤的环境效益分析清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.姚强姚强清华大学热能工程系清华大学热能工程系1清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.主要内容煤改气的主要反对意见燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况燃煤与燃天然气的其他污染物比较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天然气与煤的安全的比较北京市煤改气的成效分析天然气的资源情况2清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.对煤改气的指责无科学依据北京治霾不力？“煤改气”弊端已现震惊：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？3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.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4五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 Combust.主要内容煤改气的主要反对意见燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况燃煤与燃天然气的其他污染物比较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天然气与煤的安全的比较北京市煤改气的成效分析天然气的资源情况5清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.氮氧化物的排放比较（电站）（mg/m3)6发电用煤粉炉发电用煤粉炉天然气用燃气轮天然气用燃气轮机机机机原始排放量500-800200采用低氮燃烧200-40050采用尾部脱硝技术（SCR）5020清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.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 7清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.燃煤电厂单位综合发电量NOx排放强度燃燃 煤煤 热热 电电 厂厂煤炭消耗煤炭消耗量（吨）量（吨）发电量发电量(万千万千瓦时瓦时)供热量供热量(万吉万吉焦焦)综合发综合发电量电量(万万千瓦时千瓦时)NOx排排放量放量（吨）（吨）排放强排放强度（千度（千克克/万千万千瓦时）瓦时）北京京能电力股份有限北京京能电力股份有限公司石景山热电厂公司石景山热电厂552000903904441274563102.43神华国华国际电力股份神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公有限公司北京热电分公司司35400056000509984091992.028清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.燃气电厂单位综合发电量NOx排放强度燃燃 气气 热热 电电 中中 心心天然气天然气消耗量消耗量（万立（万立方米）方米）发电量发电量(万千瓦万千瓦时时)综合发综合发电量电量（万千（万千瓦时）瓦时）NOx排排放量放量（吨）（吨）排放强排放强度（千度（千克克/万千万千瓦时）瓦时）北京京桥热电有限责任公司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北京京西燃气热电有限公司112966 5805006215404170.67大唐国际发电股份有限公司北京大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂高井热电厂113599 5790006088105360.88神华国华神华国华(北京北京)燃气热电有限公燃气热电有限公司司34555123900123900840.68北京太阳宫燃气热电有限公司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北京京能高安屯燃气热电有限责任公司任公司735613819003933262730.69华润协鑫（北京）热电有限公司华润协鑫（北京）热电有限公司157976110071108690.97华润协鑫（北京）热电有限公华润协鑫（北京）热电有限公司司157976280073034690.959清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.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%。10清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.氮氧化物的排放比较（中小锅炉）（mg/m3)11燃煤炉燃煤炉燃天然气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）5020清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.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137913.287857312清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC 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NOx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%。13清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.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%。14清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.主要内容煤改气的主要反对意见燃煤与燃天然气不同使用的氮氧化物排放量状况燃煤与燃天然气的其他污染物比较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天然气与煤的安全的比较北京市煤改气的成效分析天然气的资源情况15清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.其他污染物比较（mg/m3)燃煤燃煤燃天然气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20005二氧化硫超低排放355飞灰排放量（原始）200005飞灰排放量（超低）5-10 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研究中心NERC of Clean Coal Combust.页岩气2017/4/2631清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.全球页岩气分布2017/4/2632France3%Poland3%Norway1%Other Europe3%United States13%Canada6%Mexico10%China19%Other Asia2%Australia6%South Africa7%Libya4%Algeria3%Other Africa1%Argentina12%Brazil3%Other L.America3%清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.中国的分布2017/4/2633清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.十二五时期天然气行业发展成就（天然气“十三五”规划）34清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.十三五天然气行业发展主要指标（天然气“十三五”规划）35清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.天然气增长情况与在能源中的地位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.37Duan 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.未来天然气需求量预测38Duan 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.未来天然气供应量的预测39Duan 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.LNG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)由于LNG组分较纯，燃烧完全，燃烧后生成二氧化碳和水，所以它是很好的清洁燃料，有利于保护环境，减少城市污染。40清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.LNG主要供应商41Duan 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.天然气的合理使用目前从全国来讲，在相当的一段时间之内，天然气仍然是比较紧张的资源，由于供热、发电、民用、化工的使用方式不同，合理地进行规划，有效地进行配置是非常重要的。煤炭、天然气、核能、石油、可再生能源在未来的能源中各司相职，共同为国家的经济和社会发展而努力。42清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.结论煤改气的主要反对意见均没有依据相同技术条件下比较煤改气氮氧化物可以大幅度下降煤改气其他污染物可以大幅度下降天然气燃烧比煤产生更多的水份，但没有科学依据表明这会对雾霾的形成产生重大影响天然气在开产和应用中都应注重安全问题，措施得当是可以实现安全的北京市煤改气对改善大气环境已产生了积极的影响天然气资源有限，合理使用非常重要43清华大学煤清洁燃烧国家工程研究中心NERC of Clean Coal Combust.感谢卓建坤博士参与讨论与计算！感谢北京市环保局、北京市科委、北京市发改委等在项目、数据等方面的支持！谢谢大家！44