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1、煤气化多煤气化多联产联产系系统统报报告人：岳晨告人：岳晨多联产系统概念及实质?多联产概念多联产系统是指利用从单一的设备（气化炉）中产生的“合成气”（主要成分为CO H2 ），来进行跨行业、跨部门的生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料、以及用于工艺过程的热和进行发电等（中国洁净煤技术网）。?是否应当发展、什么是多联产、煤电化、煤化电、串联、并联、采用IGCC 是多联产，其他气源？?多联产系统可以综合解决我国能源领域五大问题。能源供应、液体燃料短缺、环境污染、温室气体排放以及农村能源供应和能源结构调整。?多联产系统的实质是化学能和物理能的梯级利用?目前世界及中国的能源及污染形势?煤基多
2、联产是煤炭清洁利用的必然趋势?国内外多联产系统的发展概况?多联产系统分类?关键科学问题与技术?多联产系统机理研究进展主要内容全球能源全球能源结结构及构及污污染形染形势势00.050.10.150.20.250.30.350.4200120102030石油煤天然气核能水能可在生能源其他2001石油煤天然气核能水能其他全球能源结消耗构20001年全球电力生产结构中国发电的能源结构及预测00.10.20.30.40.50.60.70.80.9200120102030煤石油天然气水能核能其他中国的污染形势0102030405060美美国国俄俄罗罗斯斯日日本本德德国国英英国国意意大大利利中中国国印印度度
3、总量(亿吨/年)人均（吨/年）1999年部分国家CO2 排放对比中国近年的SOx 及NOx 排放量?目前世界及中国的能源及污染形势?煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势?国内外多联产系统的发展概况?多联产系统分类?关键科学问题与技术?多联产系统机理研究进展主要内容煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势燃煤带来的污染现状燃煤排放物占总排放的百分比SO285酸雨82粉尘70NOx60CO71CO285燃煤过程带来的污染已经对环境造成了严重的危害。环境压力以及可持续发展，要求必须改变目前这种高能耗的能源利用模式。我国的能源结构以煤为主的特点。多联产的各单项工艺比较成熟。而煤基多联产对能源能够充分利用，利用
4、尽量少的能源创造尽量多的物质财富。煤基多煤基多联产联产是煤炭清是煤炭清洁洁利用的必然利用的必然趋势趋势电厂甲醇等化工品生产硫酸厂石油开采等化肥厂生活区煤基多联产系统合成尾气煤气、热水电力NOxSOx煤基多联产系统的美好构想煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势CO2多联产渐进发展战略（1）?第一期：基于渣油的多联产建立建立纯纯氧气化技氧气化技术术，在多，在多联产联产配置中使用渣油配置中使用渣油?第二期：以煤为基础的早期多联产特特别别强强调联产调联产高价高价值值化学化学产产品和工品和工艺过艺过程程?第三期：推广以煤为基础的多联产合成燃料和电力联产?第四期：包含氢气和电能联产在内的多联产氢气和电能成为
5、主导能源载体，温室气体近似零排放普林斯顿大学研究员 Williams 纯氧气化多联产综述 十五规划能源领域的战略思考2000年5月多联产渐进发展战略（2）?第一期：IGCC电厂不回收CO2?第二期：富CO或H2的一次通过甲醇、电联产系统?第三期：化石燃料制氢系统中减排CO2或结合水煤气转化技术的IGCC燃烧前回收CO2?第四期：煤气化SOFC混合循环减排CO2张斌 多联产能源系统CO2减排的研究 清华大学博士论文 2005年7月?目前世界及中国的能源及目前世界及中国的能源及污污染形染形势势?煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势?国内外多国内外多联产联产系系统统的的发发展概况展概况?多联产系统分类
6、?关键科学问题与技术?多联产系统机理研究进展主要内容重整制氢氢气分离高温高压气化炉高温燃料电池氧气分离高温高压热交换器先进循环SS蒸汽电热水CO2 （去埋藏），污染物（ H2S ， PM ，碱金属）煤空气O2O2O2Vision 21能源系统能源系统煤气H2目的：改善能源结构满足多元需求保障能源供应启动了3个示范工程探索不同的联产系统可用多种原料低成本高效率多联产模块式组合合近零排放近零排放国外多联产系统的发展概况04年年1月，NETL 发发布了清洁煤技术路线（CCTR ）为了示范Vision 21 计划的各项技术，美国政府于2003 年宣布了FutureGen 项目。计划10年投资10亿美元
7、来攻关单项技术。国外多联产系统的发展概况Coal Energy Application For Gas,Liquid,Electricity目的：减少CO2 排放增强国际竞争力促进循环社会构建摆脱传统单一技术对新流程的创新和发展国外多联产系统的发展概况?欧盟在其FP6 计划中，启动Hygen 基础研究项目，发展电、热、氢联产系统，并考虑 CO2 捕集、利用和封存相结合。?加拿大2001年制定2020洁净煤技术路线，将联产作为洁净煤技术的战略选择。?澳大利亚CO2CRC技术路线中，将IGCC 与煤基发电、合成气、生产氢气及 CO2 埋藏作为发展方向。?新西兰、英国、德国等国家对多联产的发展普遍关
8、注。国外多联产系统的发展概况国内多联产系统的发展概况上海焦化总厂在上世纪90年代初开始建设三联供系统（供城市煤气、化工产品、热电）。食品级CO2蒸汽外供甲醇城市煤气膨胀发电H2供双氧水CO供醋酸变压吸附CO冷箱德士古气化净化甲醇CO2N2三液产品参混富氧炉空分UGAS焦炉尾气焦炉气N2O2电力上海焦化厂的多联产系统?目前世界及中国的能源及目前世界及中国的能源及污污染形染形势势?煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势?国内外多国内外多联产联产系系统统的的发发展概况展概况?煤气化多联产系统分类?关键科学问题与技术?多联产系统机理研究进展主要内容?串联流程研究?并联流程研究煤气化多联产分类?按照流程分类
9、并联流程串联流程选自：倪维斗李政 以煤气化为核心的多联产能源系统 煤化工 2003年2月 第1期麻林魏等 动力工程 2004年8月 第24卷 第4期?按照气化形式分类按照气化形式分类?采用完全气化方式?采用部分气化（浙江大学提出的多联产）?采用焦炉煤气（太原理工大学提出）?采用多种气源或不同原料煤气化多联产系统分类煤完全气化的多联产系统煤完全气化的多联产系统煤完全气化蒸汽重整净化合成气IGCC/GCC合成化工产品合成液体燃料其他热电冷联产气体分离H2利用CO2捕集与埋存煤部分气化的多联产系统煤部分气化蒸汽重整净化合成气IGCC/GCC合成化工产品合成液体燃料其他热电冷联产燃烧炉热电冷联产灰渣提
10、取钒等贵金属水泥建材气体分离H2利用CO2捕集与埋存依据煤的不同组分和不同转化阶段的反应性不同，实现分级利用。采用焦炉煤气的多联产系统采用焦炉煤气的多联产系统(1)连续封闭三段炉CO2分离CO2CH4重整脱硫合成脱焦油等净化回收热能回收蒸汽发电筛焦煤燃烧废气合成气甲醇二甲醚焦油电能焦炭50的焦炉煤气冷煤气低温焦炭循环冷却煤气冷却热煤气冷煤气焦炉煤气太原理工大学提出的煤焦化多联产系统太原理工大学提出的煤焦化多联产系统采用焦炉煤气的多联产系统采用焦炉煤气的多联产系统(2)1981 年，浙江大学提出煤的热、电、气多联产方案设想，八五攻关资助建立了一套1MW热态试验装置，实现的关键技术是流化床燃烧室与
11、气化炉之间有大量的物料循环而没有气体串通。技术缺点：由于高温煤气压缩困难，采用了冷却后压缩的方式损失了煤气的显热。浙江大学开浙江大学开发设计发设计的循的循环环流化床流化床热电热电气多气多联产试验联产试验装置装置采用多种气源或者不同燃料的多联产系统采用多种气源或者不同燃料的多联产系统前处理系统热风炉换热气化制合成气气化净化还原竖炉化工产品生产除尘铁矿煤渣油海绵铁氨及化肥甲醇二甲醚煤、电、化、冶金多联产系统煤、电、化、冶金多联产系统?目前世界及中国的能源及目前世界及中国的能源及污污染形染形势势?煤基多联产是煤炭清洁利用的必然趋势?国内外多国内外多联产联产系系统统的的发发展概况展概况?多联产系统分类
12、?关键科学问题与技术?多联产系统机理研究进展主要内容多联产系统的科学问题?多层次经济与环境的全生命周期分析?复杂系统的稳态和动态特性?多目标的最优控制与运行?复杂系统运行的安全性?多方面外界条件的限制资资源的数量和源的数量和质质量，开采的量，开采的难难易，市易，市场场的供需，的供需，环环保保标标准和收准和收费费多联系系统的关键技术?煤炭燃料气化技术?合成气转化为清洁燃料和优质化工产品技术?燃气轮机技术?燃料电池技术?高温气体脱尘除硫技术?气体分离技术?氢气存储和基础设施管道材料?CO2的处理和应用燃料气化技术煤炭燃料气化技术?分类湿法、干法气化常用的Texaco用于水煤浆气化Shell 气化炉
13、用于干煤粉气化纯氧、空气气化由于空气气化的合成气含有的大量氮气对后续的煤化工工艺带来很大的困难，且用于燃气轮机发电的燃气时容易产生氮氧化物。项目项目德士古Destec/DynergyShellPrenflo电站名称电站名称Tampa（美）（美）Wabash RiverDemkolec 荷荷兰兰Puertollano西班牙西班牙进料方式进料方式湿法湿法干法干法干法炭转化率炭转化率9698989898气化炉可用率气化炉可用率8085909595待考验待考验气化炉可用率8085909595待考验净功率净功率/MW250261.6253300示范电站效率示范电站效率41.6（38.5）37.8(38.
14、8)4343效率（效率（LHV）0.43有可能能达到容易达到容易达到容易达到存在的问题存在的问题喷嘴耐火砖寿命短，热回收和黑水处理系统待改进黑水处理系统待改进供料系统待改进进合成气转化为清洁燃料和优质化工产品技术?合成工艺（FT合成）一次通过法液相催化反应工程与技术，目前一次通过的CO转化率只有10。各产品的新工艺流程?新的环境友好的催化剂和催化工程、反应工程目前主要是铁基和钴基催化剂，铁基用于高温合成，钴基用于低温合成燃气轮机技术联合循环和多联产系统的核心设备，其技术水平是国家科技、军事及综合国力的重要标志。?新颖总能系统和系统设计技术?新材料和隔热涂层?冷却技术?气动热力学设计技术?低污染
15、燃烧技术燃料电池技术?成本过高目前是$20004000/kW,目标是降低到$ 400/kW。?提高各项性能指标单位体积的发电能力、燃料气中的杂质适应能力强，燃料适应性强、运行周期提高至 8000h 。?容量扩大至少从目前的1MW 发展到50MW级，甚至100MW级。高温气体脱尘除硫技术?目前的高温除尘设备只能作预除尘。高温陶瓷过滤器是目前普遍看好的除尘设备。碱蒸汽、高温腐蚀及磨蚀、漏气等限制了其寿命。?干法脱硫相对湿法有优势气体分离技术?空气分离产生氧气，合成气分离出 H2和CO2。成本和分离出高纯度的H2有待研究。目前一般的过滤流速不超过2m/s，计算可以得到10t/h 的给煤条件下，需要陶
16、瓷膜直径为7.7m 。制造工艺存在困难。?膜反应器（HSMR）是比较看好的技术，可以从合成煤气中分离出高纯度的 H2。氢气存储和基础设施管道材料?储运和分配是应用上的瓶颈低价格的氢存储我国的碳纳米管和纳米石墨储氢超级活性炭吸附储氢镁基复合材料储氢CO2的处理和应用?尽量开辟CO2的应用领域地质封存强化石油开采开采煤层气作为化学原料，促使植物和海藻生长多联产关键技术在我国的研究现状与发展趋势多联产系统总体上处于初级阶段。国家 973和863项目对煤气化、煤气净化、燃气发电、燃料和化学品合成等单元技术给予了支持。国家基础研究发展计划支持项目（ 973项目）煤的热解、气化和高温净化过程的基础性研究大规模高效气流床煤气化技术的基础研究国家高技术研究发展计划支持的项目（ 863项目）新型水煤浆气化技术（兖矿集团、华东理工大学等）干煤粉加压气化技术（西安热工院、煤科总院等）循环硫化床加压煤气化（中科院工热所）煤天然气联合气化制备化工合成气（中科院过程所）非溶渣溶渣两段式煤气化炉（清华大学）燃气轮机重大专项（黎明公司、东安公司等）已经取得的成果已经取得的成果?多喷嘴对置式水煤浆气化技术（兖矿、太原理
