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煤和生物质分级利用多联产技术|良渚论坛精彩分享三
发布者: 发布时间:2020-12-25 点击次数:64

12月8日,万博体育manbetx在杭州举办第五期清洁能源良渚论坛,论坛以“综合智慧能源”为主题,聚焦综合能源服务领域,从政策、技术到商业模式以及未来智慧融合发展,分享典型示范项目经验,共同探讨综合智慧能源的发展方向、主要路径和创新发展。论坛得到广大会员单位的鼎力支持和积极参与,共计70多家单位150多人到场参会。

浙江大学热能工程研究所方梦详教授在论坛上作《煤和生物质分级利用多联产技术》的主题发言,现做整理分享。


背景与问题


我国提出2060年实现碳中和目标。但中国现在年排放100多亿吨CO2,占全世界总排放量28%,世界第一。怎么实现碳中和?

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【问题一】

INTRODUCE

现在国家能源利用还是煤炭为主,煤炭第一,石油天然气第二,其他可再生能源占很少的比例。当前情况下短期内其实很难改变这种现有的结构。最终煤炭肯定要大幅下来,但是这个过程到2060年还有四十年,新能源、可再生能源肯定要大量发展,但是现在量还是很少,现在煤炭的总装机量人均一千瓦的概念,到2060年的预测是要50亿千瓦,现在还是远远不够,所以假定后面50亿千瓦大部分都是新能源上来,煤炭也会占不小的份额。针对这样的形势怎么办?

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【问题二】

INTRODUCE

这两天看到外面的天气,雾霾又来了,尽管做了很大的努力,现在电厂非常干净,浙能集团他们搞电厂都超低排放,近零排放。这么大的力度下,雾霾还是这么严重,原因是现在东部发达地区,长三角、珠三角、京津冀这一带国土面积8%,消耗了全国12%的煤炭,55%的钢铁,4%的水,52%的原油,这么小的地方,污染物强度是全国5倍的水平,现在做到这个水平已经很厉害了,这在发达国家都做不到,都集中在这一带,经济最发达的地方,现在看这个问题短期很难解决。

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【问题三】

INTRODUCE

再一个就是生物质,生物质我们叫可再生的,人家说零碳排放,我们国家生物质资源还是比较丰富的,总量大概有10亿吨,大概是4.5亿吨的标准煤,主要是农作物秸秆占70%左右,这部分生物质的利用状况很差,露天焚烧量非常大,农村里不让烧,但是农民偷偷烧,没地方去。早期是喂猪,现在猪不吃了,农村里基本收集、供应链这块都没有很好的解决。还有其他很多废弃物,包括各种垃圾,也没有很好的利用,污染环境,浪费能源,这块怎么利用?

IEA能源预测

IEA提出的几个方向,对我们国家不同地区都有不同的选择,比如说浙江发展电气化,因为浙江是能源小省,用能大省,我们没有煤,没有油,没有气,都是外面进来的。这样浙江提前做到碳中和还是可能的,外部买电,再一个就是边上有核电站,秦山核电站,三门核电站,还有一个海上风能,未来的发展就是汽车以后用电(电动汽车),家里的烧饭取暖都用电,这方面浙江省完全可以做到,电气化肯定是必须发展的。第二就是CCUS,是二氧化碳的补给利用机制。还有一个氢能,大型的货车靠电解决不了问题,现在大力发展氢能,解决一些大动力的问题。第四就是生物质能,浙江省的生物质能还是不错的,比如在丽水、安吉这边都有大量的生物质能,这块可以好好利用起来,转化成能源。

解决方案(CCUS)

针对国家现在还是以煤炭为主的现状(短期会转型减少煤炭,但还是很难一下把煤炭全部压缩掉),我们提了一个总体的解决方案:对现有的燃煤电厂或者燃煤利用方案,对煤转生物质就是固体燃料,通过热解部分气化,产生煤气和油,可以合成化工产品,热解油就是液体燃料。现在中国有很多西部的煤,直接燃烧对环境污染很大,现在通过这种技术可以把里面的硫氮拿出来,剩下热解油可以燃烧发电,燃烧以后油气中有大量的二氧化碳,二氧化碳可以收集起来,跟灰渣一起做建材产品。总体就是未来很多煤的利用进行综合多级的资源利用的设想,重复利用起来。生物质也可以,因为生物质也完全可以做得到这样的技术路线。

利用这样的技术可以解决国家很多问题。

预计2020年10.7亿多千瓦火电装机,25.2亿吨耗煤,90%以上为烟煤和褐煤,其所含挥发份相当于:3780亿立方米合成天然气,或3亿吨石油。

每年产生灰渣约6.3亿吨:按混合材掺量40%,可制取15亿吨水泥或1.3亿吨Al2O3或制保温砖、预制混凝土等建材制品10亿M3,可固定CO2约1亿吨,每年回收约5600万吨硫酸。

这是我们提出的总体技术方案的设想。

两个系统,左边就是一个标准的燃煤电站的系统,一般煤进入锅炉燃烧产生蒸汽发电,油气通过除尘脱硫脱销排到大气里面。右边锅炉边上加了一个热解气化炉,这个系统有几个设想,针对浙江省的话,左边这个热解气化炉改生物质,生物质在这里面热解以后,可以产生大量的生物油、生物天然气,可以在浙江省解决很多油气的问题。

这个技术方案的特点是,电厂可以供应燃气、天然气、油,还可以做建材,多联产系统充分把燃料的各种价值充分利用,这种机器对各种褐煤、烟煤、生物质都可以用,设备改造成本不大,可以把高硫煤利用起来。这个技术也经过三十多年的开发,从小实验台、中试、工业试验,现在也是国家重点研发计划,在山西、新疆、内蒙都有相应的工程在做。

总结起来,我们国家在技术方面还有很多发展的潜力,CCUS能很好的实现碳中和的目标,为我们解决碳中和问题提供一个很好的能源供应模式。


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