【注：煤炭发热量按5000大卡计算】
煤
【来源：谢克昌院士报告】
2012年主要国家和中国一次能源消费结构
能源消费区域不均衡，重点地区煤炭消费强度高
京津冀、长三角、珠三角等重点地区一次化石能源消费强度为全国 平均值的5.10倍、美国的5.66倍、日本的1.10倍，单位面积煤炭消费 强度全国平均值的4.92倍、美国平均值的15.70倍、日本的2.74倍。
一次化石能源消费强度对比
2013年均大气PM2.5浓度及空气质量 标准对比
要使空气质量达标，必须使用全球最先进的污染控制技术，执行 比美国更严格的排放标准。
主要固定污染点源地理位置分布
完成主要用能行业点源地理位置分布调研，共收集 整理了约17793家企业
行业
点源数 资料来源
6MW及以上燃 煤电厂 重点大中型钢 铁企业
燃煤电站标准 单位:mg/m3
超低排放限值 单位:mg/m3
污染物项目
烟尘
二氧化硫
氮氧化物（以 NO2计）
汞及其化合物
燃煤锅炉
5 35 50 0.005
PM< 5 mg/Nm3
SO2 < 35 mg/Nm3 NOx < 50 mg/Nm3
国家出台政策支持污染物超低排放
《2015年政府工作报告》
打好节能减排和环境治理攻坚战。深入实施大 气污染防治行动计划，实行区域联防联控，推 动燃煤电厂超低排放改造，促进重点区域煤炭 消费零增长。
数据来源：环保部
能源利用是造成中国大气污染的主要原因之一
世界第一煤炭消费国，2014年消费35.1亿吨(占全球一半以上)； 比2013年下降2.9%。【 2014年国民经济和社会发展统计公报】 世界第二石油消费国，2014年原油消费量约5.16亿吨（约10.21亿 吨 煤 ） ， 进 口 约 3.05 亿 吨 （ 约 6.11 亿 吨 煤 ） ， 对 外 依 存 度 59.1% （超警戒线-50%） 世界第三天然气消费国，2014年表观消费量1816亿立方米（约3.1 亿吨煤），进口595亿立方米（约1亿吨煤），对外依存度32.4%。
水泥生产企业
主要有色金属 冶炼企业
石化生产企业
1968 82 2899 4100 8744
2011电力工业 统计资料汇编
中国钢铁工业 年鉴2012
2013-2014中国 水泥企业大全
全国有色金属 行业名录
化工生产贸易 企业名录
主要用能行业点源分布图
支持课题：
十二五科技支撑计划课题“大气污染控制重大环保设施运行效果监测及评估技术标准与应用示范” 中国工程院重大咨询课题“我国能源利用过程大气PM2.5 排放综合控制对策和技术途径”
340个地级以上城市工业锅炉概况 （第一次全国污染源普查数据）
总蒸发量 [万吨]
45
30
15
0 1996 2001 2007 2008 2009 2010 2011
历年工业锅炉的总蒸发量
煤炭集中使用，清洁能源分散利用
分散源，末端分散监管和治理难度大。无控制分散源污染物排 放相当于有控制的数十甚至百倍
燃煤电厂烟气污染物深度治理系统
烟气污染物深度治理系统污流图
浙江大学燃煤烟气污染物深度治理试验平台
系统流程图
湿式静电烟气污染物深度治理系统
烟气发生系统
脱硫系统
吸收塔浆液循环系统
如何实现SO2的深度脱除？
浙江大学建立了10000m3/h 试验平台，研发了新型强化传质吸收塔，使其 效率提高2-4%，研发了多效添加剂，使脱硫效率提高3-6%，最终实现脱 硫效率达到99%以上，脱硝效率可达40%，脱汞效率可达80%以上。
烟煤的12MW循环流化床热电气焦油多联产的示范项目通过
科技部验收
完成300MW发电机组示范工程的局部改造和调试。
初步形成燃用40吨/时褐煤提取油气的能力，实现煤气产量
8200m3/h，有效气成分（CO+H2+CH4含量>75%）,焦油产量
1.1吨/时。
1600
传统发电技术
烟气测量点：锅炉尾部烟道
建议大力推动煤炭清洁高效集中可持续利用
煤炭资源化发电与协同创新，推动产业结构革命
全新的煤炭资源化发电方式 将煤经温和的部分裂解气化，提取煤中轻质组分用于生产油
、气和其它化工产品
硫等污染物资源化回收 难于气化完全的半焦经高效燃烧发电，灰渣中有价元素根据
赋存形式，先提取钒、铝等有价元素，然后进行综合利用。
2011年工业锅 炉用煤7.2亿吨
燃烧发电
近零排放污染 物控制技术
燃煤电厂/工业锅炉协同治理新模式
浙江大学牵头的3校4企2011协同创新中心通过国家认定（煤炭 分级转化清洁发电协同创新中心）。
1MW循环流化床热电气多联产试验装置
P P
燃 烧 炉
给砂
M
给煤
M
点火 油枪
M P
P
M
鼓风机
过
P
热
器Leabharlann P燃煤烟气污染物深度治理技术
郑成航
浙江大学能源工程学院 能源清洁利用国家重点实验室 国家环境保护燃煤大气污染控制工程技术中心
2015年3月
2014年74城空气质量状况
2014年，74个城市中，仅海口、拉萨、舟山、深圳、珠海、福州、 惠州和昆明8个城市的细颗粒物(PM2.5)、可吸入颗粒物(PM10)、二 氧化氮(NO2)、一氧化碳(CO)和臭氧(O3)等6项污染物年均浓度均达 标。
建立了220t/h机组污泥焚烧炉配套SO2深度脱除示范工程，采用采用pH 分区控制+强化传质吸收塔等关键技术，实现出口SO2浓度小于 20mg/Nm3。
pH值分区系统设计+强化传质吸收塔
控制系统图
660MW机组的工程应用示范
大唐南京电厂660MW机组设计采用 塔内强化传质构件+pH分区控制关键
1400
过量空气系数：λ＝1.4
GK0气化炉未投运
其余工况气化炉投运
1200
SO ( mg/m3) 2
1000
煤炭分级转化
800
发电技术
600
400
200 GK0 GK7 GK9 GK12 GK13 GK14 GK15 GK17
工况
SO2初始排放浓度大大降低
12MW机组示范
300MW机组改造
能 空否气通质过量深达技度标术治提路理供线实支现撑燃煤发电更清洁，为环境
某百万机组由于低于50% 负荷运行，约20%时间脱
硝系统停运
工业锅炉现状及发展趋势
2011年我国工业锅炉61.06万台，总容量351.29万MW，其中燃煤工业锅炉占 65％以上，年煤耗量达到了7.2亿吨，是烟尘、二氧化硫、氮氧化物的主要排 放源之一，是“十二五”大气污染防控重点。
发展趋势：煤改气、集中供热、燃用低硫低灰精选煤，开发应用多种污染物 高效与协同控制技术
煤质复杂多变、锅炉运行工况波动频繁
我国煤质复杂多变【高硫、高灰等低劣质煤约占煤炭资源总 量的40%，发电用煤平均灰分是28%（美国是8% ）】，且锅 炉负荷波动频繁【低负荷运行时段长】。
燃煤煤质来源广泛、成分复杂多变
锅炉负荷波动频繁
煤炭资源分布 来源：谢克昌院士
硫分可达5%以上， 灰分可高达50%
趋势：大容量（600MW及以上为主）、高参数（超超临界）
中国近年来发电装机情况（2003-2013年）
2012年各省份火电机组全口径装机容量
（数据来源：中国电力行业年度发展报告2013）
2013年，我国人均装机容量约为0.911kW，低于发达国家人均装机容量1kW 的水平。目前我国平均每人每年耗电约3913kWh，而发达国家的这一数据 普遍在8000 kWh 左右，美国更是高达 1.5万kWh左右 。
化石燃料C/H比
煤分级转化多级利用技术
烟煤
18/1（volatile 5.5/1）
褐煤
13/1（volatile 2.6/1）
石油
7/1
天然气
3/1
同时满足发电、污染协同控制、工业燃气供应
燃煤电厂用煤分级转化回收天然气或油等化工产品，半焦用于发电/制备活 性半焦，烟气污染物排放达到燃气标准新方案。
中国燃煤电厂地理位置分布
统计了2011年全国6MW及以上燃煤电厂1968家浙的江机省组电脱硫厂、分脱布
硝情况、原煤消耗量、投产日期等运行信息。 建立2011年底全国6MW及以上燃煤电厂GIS经纬图。
华能国际电力股份有限公司玉环电厂（2006年11月建成投产） • 纬度: 28.1483；经度: 121.2312 • 装机容量：4×1000MW • 2011年发电量：2676830 万千瓦时 • 2011年利用小时数：6692 小时 • 2011年厂用电率：4.3 % • 2011年发电标准煤耗：276 gce/kWh • 2011年供电标准煤耗：288 gce/kWh • 2011年发电耗用原煤量：10840726 吨 • 烟气脱硫方式：石灰石-石膏湿法 • 烟气脱硝方式：SCR • 二氧化硫排放：约8781吨 （2011年测算值）
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放空
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气
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化 炉 给砂
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烟气
冷却
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M煤
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煤气引 射器
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(去固定床) M
放空
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煤处理量～100kg/h
冷却器1
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布袋除尘+引风
洗涤塔1 冷却器2 洗涤塔2
过滤器
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分离器
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冰 水
大水槽
循环 水泵
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