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忧傅
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1 燃烧前 CO 2 捕集技术研发与示范许世森中国华能集团清洁能源技术研究院

2 我国一次能源消耗预测万亿 kwh 太阳能生物质能风电抽蓄及其它蓄能元件水电核电燃气煤电 2050 能源消费总量 : 63 亿 tce 总煤耗量 : 1158 亿 tce % 1.7% 1.7% 13.6% 4.1% 1.9% 82.4% 76.2% 4.0% 13.7% % 1.8% 8.1% -0.1% 10.6% 9.0% 53.6% 2.3% 68.2% 20.1% 3.5%

3 CCUS 的必要性

4 电厂是 CO 2 重要的排放源之一来源 : IEA Gas, 1294Mt, 14% Oil, 985Mt, 11% 电厂 CO2 排放 Coal Oil Gas Coal, 6780 Mt, 75% 燃煤电厂也是 CO 2 的重要排放源, 排放量占到总排放量的 50% 左右, 还将进一步增长, 未来电厂将面临 CO 2 减排压力

5 燃烧后捕碳技术适合传统燃煤电厂燃烧前捕碳技术适合 IGCC 电厂富氧燃烧技术适合传统燃煤电厂

8 建设阶段 Lost Cabin 煤气厂美国燃烧前捕集 ( 天然气处理 ) 1 EOR 2012 伊利诺伊工业碳捕集与封存 (ICCS) 项目美国工业分离技术 ( 乙醇生产 ) 1 深碳酸盐岩地层 2013 边界大坝 (Boundary Dam)CCS 示范项目拿大燃烧后捕集 ( 电厂 ) 1 EOR 2014 Agrium 与 ACTL 合作的二氧化碳捕集项目拿大燃烧前捕集 ( 化肥生产 ) 0.6 EOR 2014 肯珀县 (Kemper County)IGCC 项目美国燃烧前捕集 ( 发电厂 ) 3.5 EOR 2014 Gorgon 二氧化碳注入项目澳大利亚 Pre-combustion ( 天然气处深碳酸盐岩地理 ) 层 2015

9 脱除 CO 2 时火电技术的经济性比较 COE $MWh with Capture & Sequestration COE $/MWh with CO2 60 Capture 50 COE $/MWh w/out 40 Capture NGCC 525 MW ($3.50=$3.3 $ $/GJ NG) NGCC 525 MW ($5/MBtu =$4.7/GJ NG) IGCC 520 MW (EPRI) USC PC 600 MW NGCC = Natural Gas Combined Cycle IGCC = Integrated Gasification Combined Cycle USC PC Hi-efficiency Pulverized coal

10 CCUS 示范项目 100,000t/a 基于 IGCC 的燃烧前 CO2 捕集利用和封存示范项目近零排放示范项目 50000t/a 燃烧前 CO 2 捕集示范项目煤化工 CO2 捕集示范项目 3000 t/a 燃烧后 CO 2 捕集示范项目第一个燃煤电厂 CO2 捕集项目 120,000t/a 燃烧后 CO 2 捕集示范项目世界上最大的燃烧后 CO2 捕集项目

11 成立绿色煤电有限公司在国家发改委科技部等部委指导下, 中国华能集团公司等八家能源企业发起成立了绿色煤电有限公司 : 中国华能集团公司中国大唐集团公司中国华电集团公司中国国电集团公司中国电力投资集团公司神华集团公司国家开发投资公司中国中煤能源集团公司美国博地能源公司

三阶段计划 IGCC 煤电化多联产技术完善绿色煤电关键技术研发阶段绿色煤电示范工程实施阶段 IGCC 电站阶段自主创新的 2000 吨 / 天气化炉 25 万千瓦 IGCC 煤电化多联产绿色煤电技术实验室建设第一阶段 2006-2011 IGCC 煤电化多联产技术完善从技术和经济上验证气化炉放大到 3500 吨

12 三阶段计划 IGCC 煤电化多联产技术完善绿色煤电关键技术研发阶段绿色煤电示范工程实施阶段 IGCC 电站阶段自主创新的 2000 吨 / 天气化炉 25 万千瓦 IGCC 煤电化多联产绿色煤电技术实验室建设第一阶段 IGCC 煤电化多联产技术完善从技术和经济上验证气化炉放大到 3500 吨 / 天或吨 / 天的运行方式制氢技术研发 H2 和 CO2 分离技术研发燃料电池发电技术研发绿色煤电示范工程前期准备第二阶段建设 40 万千瓦级煤制氢氢能发电和 CO2 分离的绿色煤电示范工程运行近零排放绿色煤电示范电站经济性验证商业化准备第三阶段

13 The Flow Sheet of GreenGen I

14 华能天津 IGCC 示范电站建成投运我国第一座 250MW IGCC 示范电站我国第一套自主知识产权的 2000t/d 级干煤粉气化炉自主设计建设调试运行

15 中国华能天津 IGCC 示范电厂 Gasifier: CHNG Net eff. 41% GT: SIEMENS Power: 265MW ASU: Kai Kong SO 2 : <1.4mg/Nm3g ST: Shanghai Electric HRSG: Hang Guo NO X : 52mg/Nm3 PM: <1mg/Nm3

16 第二阶段技术路线图完善 IGCC 及制氢和 CO2 分离技术, 为第三阶段开发和示范做准备

17 第三阶段技术路线图

18 基于 IGCC 的燃烧前 CO2 捕集利用和封存 60, ,000t/a CO 2 capture and sequestration 2013 Start Operation

19 十二五国家 863 计划重点项目总体目标研发基于 IGCC 发电系统的 CO 2 捕集利用与封存 (CCUS) 系统, 建立并进行 CCUS 系统示范开发并掌握 CO 2 捕集富氢燃烧 CO 2 /H 2 分离 CO 2 增产石油 CO 2 地质封存等关键核心技术

20 项目任务指标建成 30MW th 基于 IGCC 的 CO 2 捕集利用和封存示范系统, 并进行 CCUS 全流程试验研究和技术验证 ; 变换实验系统热功率 50kW,CO/H 2 /CO 2 可调变 ; 建立热功率 kW 富氢气体燃烧试验装置 ; 建立处理量 6Nm 3 /h H 2 /CO 2 分离试验系统, 捕集能耗比同规模常规湿法脱碳系统能耗降低 10-15%; CO 2 捕集能力 6-10 万吨 / 年, 捕集系统单位能耗小于 2.5GJ/t(CO 2 ) 驱油利用 CO 2 量 4 万吨 / 年, 目标区块提高石油采收率 10%; 地质封存 CO 2 量 2 万吨 / 年, 完成 CO 2 地质封存渗流实验系统基于 400MW 的大型 IGCC 的 CCUS 全流程系统方案设计及工艺包

21 工作进展及亮点华能清能院完成 30MW th 基于 IGCC 的 CO 2 捕集系统工艺比选, 得到能耗较低的 CO 2 捕集系统设在 Aspen Plus 软件平台上建立了 CO 2 捕集系统的计算模型, 对在以下计方案技术方案在能耗,CO 2 回收率等方面进行了模拟计算与对比 : 方案 1-MDEA 脱硫 + 中高温变换 +MDEA 脱碳 +CO 2 压缩液化方案 2- 耐硫变换 +MDEA 脱硫 +PSA 脱碳 +CO 2 压缩液化方案 3- 耐硫变换 +MDEA 脱硫脱碳 + 硫碳分离 +CO 2 压缩液化 2

22 工作进展及亮点完成工艺流程图 PFD 设计, 完成设备布置图, 确定工艺设备表, 确定主要静设备的简图, 确定系统的控制方案华能清能院捕集系统布置图

23 延长石油 5 万吨 CO2 捕集项目依托陕西延长石油榆林煤化有限公司 20 万吨醋酸项目建设捕集能力为 8.36t/h 的二氧化碳提纯工程 ; 二氧化碳经过压缩液化罐车运输用于 EOR( 驱油 ) 装置于 2012 年投入运行, 可在额定生产能力的 80~120% 范围内平稳运行最终产品为液态 CO2, 纯度 99.5% 运行成本 115 元 / 吨 CO2

24 延长石油 5 万吨 CO2 捕集系统

25 延长石油 5 万吨 CO2 捕集项目

26 美国杜克能源燃烧前 CCS 项目中美两国最大的能源电力企业, 中国华能集团与美国杜克能源公司 Team: Largest energy power enterprises in China and U.S., China Huaneng Group and US Duke Energy, Inc. IGCC 发展和使用还处在早期阶段, 研究发展 IGCC+CCS 技术对中美两国节能减排都有非常重要的意义 The development and utilization of IGCC is still in its initial stage and the research in developing IGCC + CCS technology is of great importance to the two countries in energy saving and emission reduction. 天津 IGCC 电站于 2012 年 11 月投产 Tianjin IGCC put into operation in Nov 华能 Huaneng 合作内容 Collaboration 在建的 Edwardsport IGCC, 预计 2012 年投产 Is developing an IGCC in Edwardsport, d Indiana; expected to put into operation in 2012 杜克 Duke 中美 CERC

27 体会与建议 CCUS 是应对气候变化的有效途径之一, 是一项战略必争的技术 ; CCS 需要付出高昂的代价, 进行示范是十分必要的, 只有通过自己的示范, 才能获得适合我国的技术路线和技术经济数据 ; 从技术层面看 : 燃烧后 CO2 捕集适合于常规火电, 燃烧前 CO2 捕集适合于 IGCC 发电, 均可以实现工程化 ; 从经济层面看 : 燃烧后比燃烧前捕集 CO2 的单位成本高, 但常规火电 +CCS 与 IGCC+CCS 相比, 总成本未必高, 有待进一步验证, 这一点与美欧的观点不同 ; CO2 的工业利用量非常有限,EOR 和 ECBM 是近期较大规模利用 CO2 的优先机会 ;

28 体会与建议促进电力和石油行业的合作, 大力推进百万吨级 CO2 捕集 EOR 与封存示范, 积累经验, 获取数据, 使自主技术得到工业规模验证, 为未来做好技术储备 ; 列入国家示范工程和科技专项, 出台示范工程优惠政策, 在项目资本金捕集 CO2 后的电价科研和运行经费方面给予政策支持 ; 进行不同技术路线的比较, 制定适合我国的技术路进行不同技术路线的比较, 制定适合我国的技术路线和相关技术标准

29 Thank you for your attention

碳捕集与封存 (CCS) 在减少全球温室气体排放中发挥着重要的作用为了达到联合国政府间气候变化专门委员会提议的目标到 2050 年, 稳定大气中的温室气体浓度并将平均温

碳捕集与封存 (CCS) 在减少全球温室气体排放中发挥着重要的作用为了达到联合国政府间气候变化专门委员会提议的目标到 2050 年, 稳定大气中的温室气体浓度并将平均温 2011 年全球 CCS 发展现状摘要碳捕集与封存 (CCS) 在减少全球温室气体排放中发挥着重要的作用为了达到联合国政府间气候变化专门委员会提议的目标到 2050 年, 稳定大气中的温室气体浓度并将平均温度的升高控制在 2 以下 CCS