神华重大项目建议

国家科技攻关重大项目申报项目之一400MW级IGCC多联产、CCS关键技术开发和集成与示范项目建议书煤炭开发利用技术创新战略联盟2008年5月1一、项目摘要我国煤炭资源在全球煤炭资源中占据举足轻重的地位，是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中一直占70%以上，预计今后半个世纪内，煤炭仍将是中国的主要一次能源。因此，煤电将是我国煤炭利用的主要途径。我国“十一五”规划纲要明确提出，到2010年单位国内生产总值能源消耗和主要污染物排放总量分别比2005年降低20%左右和10%。而煤炭的直接燃烧导致发电效率低，资源综合利用水平低、环境污染严重等问题，特别是带来了大量的二氧化碳排放引起全球气候变暖，不仅已经成为中国环境问题的核心，也使我国面临越来越大的国际压力。因此，在我国以煤炭为主的能源格局且在相当长的时期内难以根本改变的情况下，发展超洁净的煤炭利用技术和建设相应的生产能力对中国的战略意义重大。整体煤气化联合循环（IntegratedGasificationCombinedCycle，简称IGCC）发电和多联产系统是有效地利用煤炭能源并解决环保和可持续发展的高效、经济、清洁、灵活的煤炭综合利用技术。IGCC多联产系统是通过煤基物质生产和煤炭发电的有机集成，实现电能和液体燃料、化工品多产品联合生产，达到能源高效利用。IGCC多联产系统弥补了单项洁净煤技术难以同时满足效率、成本和环境多方面要求的不足，并可与消减二氧化碳排放的长远可持续发展目标兼容，是洁净煤利用技术发展的主要方向。本项目按照我国能源发展战略要求，紧密围绕煤炭经济增长方式的根本性转变（环境友好、资源节约、和谐发展）方式问题，根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和国家科技攻关计划的重点支持领域，以神华的IGCC多联产示范项目为依托，试图通过突2破大型煤气化技术、IGCC多联产集成技术、二氧化碳捕集和处理技术，实现400MW级的IGCC多联产及CCS技术的规模化集成和大型工程项目中的应用。本项目的主要目标是：以神华400MW级IGCC多联产重大项目为依托，重点进行2000吨/天级大型煤粉煤气化技术及成套装备开发，400MW级IGCC多联产（甲醇、氢气）单元技术和集成技术研究、基于IGCC多联产系统的二氧化碳捕集和处理系统研究，并通过在神华IGCC多联产项目中进行系统的工业化技术示范，形成具有自主知识产权的400MW级IGCC多联产及CCS集成技术和核心装置（装备）的国产化，建立我国开展基于IGCC的多联产的技术支撑体系和队伍。本项目将在科技部等单位的指导下，依托“煤炭开发利用技术创新战略联盟”，结合神华400MW级IGCC多联产重大工程项目，充分发挥联盟单位的雄厚的技术、资金和产业化优势，联合国内与煤炭清洁、高效、安全、开发、利用和转化技术相关的企业、大专院校、科研院所开展联合攻关与重大工程示范，具有良好的合作基础与技术支撑。本项目力争在4年左右时间内完成。项目总经费概算10亿元，其中申请科技支撑项目资金2亿元，自筹资金8亿元。本项目的实施不仅对大型煤炭企业转变资源利用方式具有现实意义，对于促进我国能源与环境和谐发展具有重要的示范作用，对于装备制造业、相关行业、区域经济的发展具有带动作用。二、项目的意义和必要性1项目的需求分析（1）项目技术攻关需求和必要性3《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称《纲要》）指出，我国目前能源供需矛盾尖锐，结构不合理；能源利用效率低；一次能源消费以煤为主，化石能的大量消费造成严重的环境污染。今后15年，满足持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用，对能源科技发展提出重大挑战。我国煤炭资源在全球煤炭资源中占据举足轻重的地位，也是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家。煤电在我国电力行业中具有主导地位。由于煤电模式下煤炭利用的方式主要是直接燃烧，导致资源利用效率低，而且污染排放量大，包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和汞，以及温室气体二氧化碳由此直接造成了极大的经济损失及对环境的危害。而二氧化碳是引起全球气候变暖的主要温室气体，目前我国二氧化碳排放量仅次于美国居世界第二位，将面临越来越大的国际压力。为此，我国“十一五”规划纲要明确提出，到2010年单位国内生产总值能源消耗和主要污染物排放总量分别比2005年降低20%左右和10%。必须采用有力措施，才能达到既定目标，未来我们将面临着异常艰巨的环境保护任务。IGCC发电和多联产系统是有效地利用煤炭能源并解决环保和可持续发展的高效、经济、清洁、灵活的煤炭综合利用技术,充分体现了清洁生产、洁净能源、循环经济和绿色工程的理念。IGCC多联产系统是一个跨行业、多学科交叉的巨大复杂系统，不仅涉及煤气化技术、合成气净化技术、空分技术、燃料和化学品合成技术、燃气轮机技术、二氧化碳捕集及处理技术等众多单元技术，更需要进行系统内物质交换和能量转换过程的有机耦合、优化与集成的系统设计技术和运行控制技术的研究。此外，IGCC和多联产项目还因其项目地点、煤质、规模、联产的油品或化学品品种、所选择的气化技术、化学品技术、燃气轮机等的不同，而4存在较大的差异。同时基于IGCC多联产项目的CCS技术需要针对性地研究CO2捕集和处理方式。基于IGCC的多联产系统是我国煤炭资源洁净利用与综合开发的必然选择，而基于IGCC的多联产系统的大型化与规模化也是未来发展的必然趋势。目前，我国乃至在世界尚没有400MW级IGCC多联产的重大工程应用项目，而制约其规模化的大型（2000吨/天及以上规模）煤气化核心技术、400MW级IGCC多联产以及CCS的成熟技术和工业化装置等关键技术尚不成熟，有待进一步开发与试验。因此开展基于大规模的基于IGCC的多联产系统关键技术和装置、系统集成技术和CCS技术的研究和示范是非常必要的。（2）与《纲要》重点领域及其优先主题的部署的结合度《纲要》能源的发展思路指出，要促进煤炭的清洁高效利用，降低环境污染大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术，并力争达到国际先进水平；要强化对能源装备引进技术的消化、吸收和再创新，攻克先进煤电等重大装备制造核心技术。《纲要》的优先主题“煤的清洁高效开发利用、液化及多联产”明确，重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备，重型燃气轮机，整体煤气化联合循环（IGCC）等高效发电技术与装备，大力开发煤液化以及煤气化、煤化工等转化技术，以煤气化为基础的多联产系统技术等。因此本项目符合《纲要》重点领域及其优先主题。（3）与重大工程建设、重大装备开发等需求的结合度神华集团在保持煤炭和电力生产稳步发展的同时，积极发展煤洁净转化产业和技术，在内蒙、宁夏等地建设了大型煤化工基地。在IGCC项目方面，神华集团在浙江温州、广东惠州、内蒙古、上海等地规划了IGCC和多联产项目，并开展了项目的方案、预可行性研究、可行性研究5工作，部分项目已上报国家发改委，本项目的研究内容，针对了IGCC多联产的共性技术，更切合神华IGCC多联产项目的实际需求，本项目开发的技术、装备成果将直接为神华工程项目提供技术支撑。以下是有关神华IGCC多联产项目基本情况：神华温州IGCC多联产项目神华温州IGCC多联产项目以神华煤为燃料，建设4台气化炉，配4套空分装置，2×400MW（S109F）级燃气蒸汽联合循环机组，年产120万吨甲醇，实现IGCC、甲醇多联产。项目总投资约120亿元。神华广东惠州大亚湾IGCC多联产项目以神华煤为燃料，建设4台煤气化装置，配套2台400MW级燃气蒸汽联合循环机组和年产15万吨化工制氢装置，实现氢、电多联产，并留有扩建的条件。工程总投资约110亿元。神华鄂尔多斯IGCC项目项目位于内蒙古鄂尔多斯市，利用新街矿区丰富的煤炭储量，建设亿吨级煤炭生产基地，同时建设煤电一体化IGCC坑口示范电站。项目一期计划建设1×400MW（S109F）级燃气蒸汽联合循环机组。项目总投资预计31亿元。神华上海漕泾IGCC多联产项目本项目现为方案阶段，项目选址在上海市化学工业园区，项目采用发电＋联产化工（主要是丙烯）的生产模式，可向化工园区或更大区域提供电力、蒸汽、工业气体（氧气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、氢气等）合成气、硫磺、丙烯及乙烯等其它原料。2预期成果对经济与社会发展或行业技术进步的支撑作用（1）突破洁净煤领域关键技术和装备。本项目将开发大型粉煤气化6技术、实现成套装备的国产化，进行400MW级IGCC多联产（甲醇、氢气）关键单元技术研究，开展基于IGCC联产系统得CCS技术研究和试验，这些技术的开发，将突破洁净煤领域的重大煤气化、CCS等关键技术和装备，形成自主知识产权。（2）开发多联产集成技术。通过建立基于IGCC联产系统集成与优化设计技术和平台，将联产系统作为一个整体进行全面设计、分析、评价和优化及试验，得到最优化的400MW级IGCC联产的工艺方案，直接为神华集团IGCC多联产工程项目提供技术支撑。（3）示范大型IGCC多联产工程项目。本项目开发的关键技术、装备、CCS等成果将在神华集团IGCC多联产项目中进行应用；示范项目的建设和运营，不仅将示范国产化技术、装备及工程化的可靠性，还将示范大规模、低成本、高效率IGCC多联产项目的技术经济可行性。（4）推进多联产产业化发展。大型IGCC多联产系统得开发和示范，将探索出一套煤基能源企业发展循环经济、走新型工业化道路的有效模式，推进多联产产业化发展，推动电力、煤炭、装备制造业结构调整和产业升级，带动工程建设、服务业等相关行业的同步发展。（5）尝试联盟的科技攻关模式。本项目由“煤炭开发利用技术创新战略联盟”承担，将尝试由联盟直接承担国家重大科技任务的联合攻关模式，通过攻关建立以产学研合作为技术创新平台、以知识产权为纽带、以成果转化为目标的技术创新体系，建立以自主知识产权为核心的IGCC多联产系统技术支撑与实施体系，为我国IGCC多联产的产业化发展提供技术支撑。（6）树立企业和谐发展的良好形象。本项目的开展，将充分体现我国国有企业坚持自主创新、发挥科技进步对企业和谐发展和履行社会责任的作用，更将在世界范围内展示我国能源企业在环境保护、减少污7染物排放、减排二氧化碳等方面作出的积极努力。3国内外技术现状和发展趋势，市场需求分析本项目涉及的主要技术是IGCC、基于IGCC的多联产技术和CCS技术，核心装备是大型煤气化关键技术、基于IGCC的多联产系统的集成技术等。（1）基于IGCC的多联产系统研究与产业化方面二十世纪八十年代以来，从能源发展的长远利益以及基于国家经济发展的战略和国际竞争的需要，IGCC和多联产技术成为世界各国政府资助和相关企业、科研院所研究的重点。美国、日本、欧盟等相继推出了一系列发展计划，大力推进煤炭的高效洁净综合利用技术，以期最终实现近零排放的煤炭利用系统，其核心即是IGCC和多联产。美国于1998年提出了“Vision21”（远景21）计划，该计划指出目前现有的洁净煤技术都无法单独满足新世纪对煤炭利用的效率、环保和经济性的要求。具有实力的许多国家也相继开展了此方面的研究与试验。欧洲Shell公司（壳牌）提出合成气园（SyngasPark）的多联产系统；日本新能源开发机构于1998年提出以煤气化净化、燃气轮机发电和燃料电池发电、液体燃料合成为主要内容的CEAGLE(CoalEnergyApplicationforGas,Liquid&Electricty)多联产计划；澳大利亚制定了Coal21计划，其路线图也是将基于煤气化的发电、制氢、合成气生产及CO2分离和处理系统作为未来近零排放的发展方向；加拿大2003年开始制定2020年洁净煤技术路线图，将联产作为洁净煤技术的战略选择。我国国内科技界、产业界一直关注煤基能源多联产技术的发展，并已开始进行系统研究和相关单项技术的研究开发。国内发展煤气化合成化工产品或替代液体燃料的势头很旺，如合成甲醇或进一步加工下游产8品（醋酸、醋酐等），合成二甲醚。“十一五”国家863计划先进能源技术领域设立了“以