磯子火力发电厂考察和对中国能源技术价值之探讨 (2010)
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磯子火力 厂考察发电和 中国能源技 价 之探对 术 值 讨
共同企業開発研究所Joint Enterprise Development InstitutionJoint Enterprise Development Institution
代表 余 輝
主要内容
磯子火力 厂考察发电1
中国能源 略的思考对 战2
源 与中国电 开发3
于共同企 研究所关 业开发4
磯子火力 厂概要发电• 位于横浜市磯子区,是日本 源 株式会社电 开发 (J-Power)建造运作的日本首都圈唯一
的煤炭火力 厂。发电 1967年以53万kw 力 出 ,与横 市 日本最早的公电 输 开业 滨 缔结害防止 定。协
• 1996 始至开 2002年,2009年两台 机先后就地更新,先 力 出发电 总电 输 120万kw,提供着横 力需要的滨电 40%。 效率达发电 43%(新2号机), 煤炭火 的世界最为 电高水平。
• 磯子火力 厂占地发电 仅12公 ,故于日本首先采用了塔型 炉和干式排烟脱硫,脱顷 锅硝 ,其 煤 克洛弗利夫室内型,狭小的占地面 内 藏量竟达设备 储 场为 积 储 10万吨(日消费5000吨)。煤炭按燃 特性分烧 4 藏,使用 粉碎混合,以提高燃 效率。种储 时 烧
• 磯子火力 厂各 机的 炉主蒸汽 力发电 发电 锅 压 25MPa,主蒸汽温度600℃的超超 界临压(USC)蒸汽条件,再 蒸汽温度达新热 1号机的610℃和新2号机的620℃( 世界为现最高水平),其核心技 包括耐高温材料和高效率蒸汽 机。其中新术 轮 1号机 西为 门子制造,新2号机 日立制造,用的是高 含量的耐 不 。两 炉高为 铬 热 锈钢 锅 约100米(新2号机因建筑高度限制20米半埋入地下),炉内温度达1300℃。( 研究现 开发中的先 超超 界进 临 压(A-USC)主蒸汽温度若能达到700-720℃, 效率 能达到发电 则48%)
磯子火力 厂的 境 性能发电 环 设备
• 脱硫 程 将过 为 SOx用活性炭吸收,并以 硫酸回收利用。浓 SOx从旧机 的组 60ppm改到新进 1号机的20ppm,新2号机的13ppm。除硫率达到95%,97.8%。
• 脱硝方法 以氨 触媒将为 为 NOx分解 氮气和水。其除硝率高达新为 1号机的87.5%,新2号机的91.9%。
• 集 气集 ,集 率达尘为电 尘 尘 99.9%以上(煤 以混凝土原料,化肥等形式全部再利尘用)。 用水由 合排水 理装置 化排水。蒸汽冷却用海水的取放水温度差被发电 综 处 净控制在7℃以内。
• 合以上所有指 除了 效率(因此二氧化碳 排放量)磯子火力 厂的 境综 标 发电 总 发电 环水准足以与液化天然气 相匹 。发电 敌
• 新机 建 用组总 设费 2500 日元,其中 保建 用亿 环 设费 600 日元。日常运行成本中亿50% 煤炭成本(澳洲 口),为 进 25% 管理 用。为 维护费
磯子火力 厂全布局发电
煤储 场
新2号机汽 机轮
机发电
新1号机排烟脱硫装置
新2号机 炉 锅
烟囱(200m)新1号机
炉 锅
运煤船
新1号机汽 机轮
机发电 新1号机脱硫附属装置(硫酸制造)
磯子火力 厂全布局( 个角度)发电 换
到 第一印象:场
没有煤烟,没有噪音,没有异味,也 因其天许 蓝色的建筑,与其 接的邻京 力的天然气东 电 发电
厂相比,磯子根本就看不出是个火力 厂,发电
是个 煤的!别说 烧
(另外,整个 厂的建发电筑 模和占地面 可以规 积从照片上汽 的大小大车致估 )计
新2号机脱硫附属装置(硫酸制造)
新2号机排烟脱硫装置
新2号机集尘装置
煤储 场 合综
排水理处
装置
新2号机汽 机轮
机发电
新2号机 炉 锅
新1号机 炉 锅
新1号机汽 机轮
机发电
煤尘存储传输
装置
新1号机蒸汽 机, 机轮 发电 组
从右到左,高 汽 机,中 汽 机,低 汽 机( ), 机(黄)。首先主蒸汽压 轮 压 轮 压 轮 蓝 发电高 汽 机中 出 力的驱动 压 轮 输 总电 30%,然后蒸汽被再加 并通 中 汽 机,低 汽热 过 压 轮 压 轮
机分 出 力的别发 总电 40%,30%。
新2号机蒸汽 机, 机轮 发电 组
排列方式同新1号机,前方黄色的是 机。发电
右 两机 的截面 。图为 组 图
汽 机, 炉材料轮 锅 /排烟脱硝装置
左上 新图为 1号机低 汽 机叶片,材料压 轮 为16CrNiCuNb 材。钢
左下 新图为 1号机 炉 器管材料 本。锅 过热 标
右上 与 炉上方排气管相 接的排烟脱硝装图为 锅 连置。
炉锅
可以看到1300℃的火焰中 涌而入的煤粉喷
控制中心
左(1号机): 量 出发电 输 602.0 MW,主蒸汽温度600.2
℃
, 水器真空复 -
97.54KPa,取放水口温度差6.4
℃
右(2号机): 量 出发电 输 600 MW,汽机入口蒸汽 力轮 压 26.5 MPa, 水器真复空-96.9 KPa,取放水温度差6.5
℃
到控制中心之 上午时为 10点半左右, 正 供应 值高峰 。一切都 安静的控制室所电 时间 为这简洁
制。
俯瞰1号机除 装置,尘 2号机 炉塔锅
俯瞰排烟脱硫系统
磯子 厂发电 是日本首次采用干式脱硫系的 厂。以往的用石灰碱性溶液和统 发电硫酸 气反 脱硫的湿式方法需要大亚 废 应
占地面 的石灰石-石膏 理 地,并积 处 场有棘手的 水 。废 问题
左 排烟脱硫装置,右下 硫酸制图为 图为造装置。1,2号机 各配一套。组
排烟脱硫系统详视
的印象非常 凑。总 紧
达国家火 硫,氮氧化物排放比发 电 较
( 源 株式会社 料电 开发 资 )
煤炭火 效率国 比电发电 际 较
( 源 株式会社 料电 开发 资 )
各国 力能源构成比发电总电 较
( 源 株式会社 料电 开发 资 )
中国能源的现实 2030年以后,中国能源的大部分来源将仍然是煤炭
中国煤炭需求被 在预测 2004-2015年以年率4%,2015-2030年以年率2% 增,致递2030年 相 其他能源比率下降但 量仍然倍增虽 对 总
2030年煤炭占能源 量比率被 仍将 持于总 预测 维 60%以上,其他所有能源的可 增 速预测 长度 不足以推翻煤炭在能源 量所占的一极独大的地位远 总
核能的 状和未来前景现
任重道 : 状核 站运行中远 现 电 仅12座, 量 占发电 仅 1.23%,至2030年 划建计 设36座? 大 ?!跃进 235座 划中!计 源如何解决?技 能力跟得上 ?财 术 吗
投 :初始建造和 炉 理资问题 废 处
核燃料的供 : 价暴 !中国不是 大国。核燃料再生技 的可能性和 状应 铀 涨 产铀 术 现
安全性的 :三里 ,切 利的 。忧虑 岛 尔诺贝 记忆
新核反 堆技 的可能性:应 术 HTGR,高速增殖堆,4S,CANDLE,TWR
水力 已到上限:发电 20%
中国水 源的破坏已到极限资
大型水力工程的 境后果有待 史考环 历 验
太阳能, 能等新能源的 展,普及条件风 发
太阳能, 能的安定供 和 模局限性: 展迅猛的 能 占 量的风 应问题 规 发 风 仅 总发电 0.58%
普及条件:能源用 的分散化, 能化+蓄 池技户 节 电 术
能源安全: 代国家的生命现 线 从石油 到天然气问题 问题
90年代的脱煤炭 使中国成 世界 石油大尝试 为 级口国进 ...煤炭需求量依然暴涨
年年气荒和不堪一 的中国天然气供 安全击 应
海外能源的地 政治缘 风险
中 石油?非洲石油?从印度洋, 六甲,到东 马中国沿海,中国本土的航运安全如何保障?
中 石油,天然气?亚 21世 巴 干纪 尔
源弱国的 命运:中国没有能力,也没有资 飘摇意志影响干预
源 国和国 源寡 的 :我 除了逆资 强 际资 头 讹诈 们来 受 能做什 ?顺 还 么
海 和“西 ”权问题 线论
“丘吉 思 ”不符合国情:中国不 有海洋尔 维 拥
中 :是 的地 ?亚 谁 盘
中国 力能源必 立足本土,因此非核电 须 矿物燃料能源的 余地只剩下煤炭和 岩选择 页气
大型水 施的 安全 : 身空电设 战时 问题 隐 军+恐怖主 代义时
(从上到下:2009年10月黄海,2010年2月南海,2010年12月美日 演)军
岩气:期待与页 现实天然气的可能性和 有现 问题
天然气 境性能的期待(右 ):但是 冷静,天然对 环 图 请气是少碳,不是无碳
2006年底 量的总发电 1.7%,火力 的发电 2.2%,预测2020年达到 量的总发电 5%。 展太慢发
有 展瓶 :常 气田的 量现 发 颈 规 储 (38万 立方米)和 采亿 开量(<1000万立方米),气网等运 能力限制, 存能力,输 储
口来源的地 政治和价格因素,国 气价的油价进 缘 际 连动
价格等成本障碍:煤炭的3-4倍 岩气:新的能源革命?!页
100万 立方米?!足以支撑中国亿 150-200年?! :中国地 的 性, 采技 的 累, 采现实问题 质 复杂 开 术 积 开
数据的 累,大量 井的 境破坏,水气 裂法经验 积 转 环 压 对水 源的消耗和 染可能性。前景 未明朗资 污 远
注意:天然气主成分甲 的温室化效果是二氧化碳的烷 21倍!大量 采的泄漏防止 必 被 上重 起来!!开 问题 须 马 视
“春 ”有多 ?自然条件 ,技 ,能源 略晓 远 问题 术问题 战 问, 源管理 , 境管理 , 体制题 资 问题 环 问题 开发 问题
再“清 ”的燃料,在中国人口和 有人均能源利用洁 现效率下仍不是地球和人 生存所能 持的。类 维 中国决不能因 岩气的 高期待而否定怠慢在 能高对页 过 节效, 境治理和非 物燃料能源上的努力!环 矿 中国的能源 不是一个取舍 ,而是一个平衡问题 问题 问题
地球 境: 况愈下,十万火急!环 每
甲烷
亜硝酸
1万年前 5千年前 2005年
(IPCC、第4次報告書、2007)
CO2
過去100年0.74℃上昇(20世紀100年0.6℃)
過去100年17cm上昇(最近10年3.1cm)
過去100年約200万km2減少
気温推移
海面水位
冰雪面积1850年 2005年
磯子火力 厂 中国的启示发电 对• 日本 力行 也曾有 “脱煤 油,脱油 气”的波折,而磯子火力 厂是 源电 业 过 趋 趋 发电 电 开
株式会社在日本 力行 唯一数十年 持煤炭火 提高效率,降 减排的成果发 电 业 坚 电 污 结晶
• 磯子火力 厂 明了煤炭火 通 技 投入 与天然气匹 的降 减排的可行发电 证 电 过 术 实现 敌 污性
• 从技 上,除了磯子 本身的高效率(因此低排放,若中国火 都能达术细节 发电设备 电到其水平就能 年实现每 8 吨的碳减排),而且其干式脱硫技 ,高性能的脱硝,亿 术除 ,排水治理, 物利用等都是 高 染,水 源,土地 源全面 的中国之尘 废 对 污 资 资 紧张及 雨, 足 境治理部分等的部分引 , 需求也大有价时 对满 环 进 开发 值
• 另外据了解,磯子的高效率和 境成就之 不 是 的 投 , 包括深厚环 实现 仅 单纯 设备 资 还的运作 和 合性的管理,技 技巧,是一个系 工程(中国国内近年来在煤炭经验 综 术 统火 及其 境治理工程上也引 或 了不少与磯子性能相差不大的先 ,但电 环 进 开发 进设备由于重硬件 件(包括 ,制度和管理)的 向所造成的缺少系 运作的轻软 组织 倾 统 经验和技巧,其 性能往往不能得到充分 ,或即使 也只能 持设计 发挥 发挥 维 1年多。)
• 日本煤炭火 只占日本国内 量的 三分之一,磯子的技 在日本国内的市电 发电总 约 术 场是比 有限的。但是中国的市 容量和 迫感 完全不同,磯子的技 在中国有还 较 场 紧 则 术巨大的 展天地和需求发
• 中国已没有 核能, 岩气和非 物能源逐 取代煤炭再等待几十年的余为 页 矿 步地, 了中国 不威 人民生存 境的持 增 ,中国只有 上为 经济实现 胁 环 续 长 马 动员起来在煤炭火 上努力 大幅度的降 减排。在煤炭火 上的技 投入是电 实现 污 电 术中国能源 略不可回避的一大基本 。磯子的技 是中国有待充战 现实课题 术应该分 利用的无上的宝藏!开发
于 展与 源 商 合作的可能性关 发 电 开发 务 与中国已有 期的交流 史,如与 能大 厂的 期合作交流长 历 华 连电 长
2000年 山西天石火 参与 划,对 电 规 2007年 江水力参与建 ,对汉 设 2008年成立中国地法人,现 2008年 江西新昌火 (中国首个外 企 划的超超 界火 厂)参对 电 资 业规 临 电
与 划,规 2009年 山西格盟国 能源有限公司 本参加。对 际 资
至今在中国的活 以个案 多,尚无 期性, 略性的伙伴 系或共同事 (如动 为 长 战 关 业 电源 美国 地法人与美国开发 现 John Hancock成立的合 公司资 J-Power USA Generation, LP)
在中国国内和国 力市 上与 源 的可能合作 目:际电 场 电 开发 项
煤炭火力 厂的新建,更新改造,并可包括合作运作。中国超 界以上发电 临机 仍然只占火 装机量的很小一部分,更新 代来路方组 电总 换 长
力行 的其他 源 技 能力 所及 目如水 , 力 等电 业 电 开发 术 经验 项 电 风 发电
所有 力相 的 源 技 能力 所及的 境治理 目,如干式脱电 关 电 开发 术 经验 环 项硫,脱硝,水 染治理,粉 治理, 境治理 断, 能 断污 尘 环 诊 节 诊
极 拓 源 技 能力 所及的非 力行 的煤炭降 减排和有积 开 电 开发 术 经验 电 业 污 关境治理,如 行 等环 钢铁 业
与 源 成 略伙伴,在第三国 极投 力工程和施工 目, 拓电 开发结 战 积 标电 项 开广 的世界市阔 场
于 展与 源 研 合作的可能性关 发 电 开发 发 中国来 是更重要的一 ,我 的最 目的是:这对 说 步 们 终
消化引 技 , 自主国 化进 术 实现 产
在下一代技 的 运用上争取机会赶上 有世界 豪水平术 开发 现 强
在煤炭火 技 上,磯子的下一代候 技 其 已 世,如整体煤气化 合循电 术 补 术 实 经问 联 环发电(IGCC)和煤气化燃料 池 合电 复 发电(IGFC), 既意味着新的高度和挑 ,又意味着中国赶超磯子 有水平的机会这 战 现(而且如下一 所示与澳洲相反,中国本土煤炭更适合气化燃 的含量很大)。 源 在煤炭火页 烧 电 开发 电域一直在挑 世界最高水平,是日本下一代煤炭火 技 目领 战 电 术开发项 EAGLE(coal Energy Application
for Gas, Liquid and Electricity)的主要参加者之一,与 源 的 合研究 将 中国 来宝 的电 开发 联 开发 给 带 贵参与和知 共享的机会识
史已反 明,能源技 是一个国家整个工 技 ,整个工 文明 展的最大原 力。在推历 复证 术 业 术 业 发 动 动发技 的国 化努力将不 能源相 工 ,而且 整个中国工 技 ,科技 展水平和社电设备 术 产 仅带动 关 业 带动 业 术 发
会物 文明水平 新的全面 ,将中国工 技 ,交通技 ,国防技 等一切 域推上一个全新质 实现 飞跃 业 术 术 术 领的高度。
在派生技 上,中国 首先致力于同 大量使用煤炭燃料的 工 。中国是 在世界最大的术 应该 样 钢铁 业 现 钢铁消 国家, 工 的大幅度降 减排将是 中国 境 化 和的重要 献。费 钢铁 业 污 对 环 恶 缓 贡
最 在火 域中国 致力重 高 技 的成功,即通 技 引 和自立 相 合一国内市 消化终 电领 应 现 铁 术 过 术 进 开发 结 场合引 技 和自主 能力,造就 的 ,声誉和 争力。然后以之全面 国 市 ,使中统 进 术 开发 坚实 经验 竞 进击 际 场
国成 世界公 的能源工 大国 国屹立于世界市 。而 源 有可能成 中国 一目 的为 认 业 强 场 电 开发则 为 实现这 标不可多得的向导
下一代煤炭火 技 :电 术 IGCC
于共同企 研究所关 业开发 (JEDI) JEDI的事 模式业
JEDI事 的土壤是信息,我 收集 注一切 ,社会和技 信息,搜索 出可能的业 们 关 经济 术 过滤新事 机会业
在 新机会后,发现 JEDI致力于 找 合志同道合的事 伙伴,并 共同事 提供信息技寻 联 业 为 业平台术
JEDI 共同事 的成功提供各 服 并从中收益为 业 种 务
JEDI的 点强
合敏 ,跨越 言,文化,行 界限的信息收集能力和分析判断力综 锐 语 业
功底深厚的大 模信息技 和系 能力规 术经验 统开发
跨越中,英,日三国 言的信息理解和沟通交流能力语
主 ,重 当面沟通。现场 义 视 JEDI不喜 坐 公室欢 办
JEDI能 您提供的帮助为
信息收集和分析,市 ,承包各 分析研究 目场调查 种 项
事 , 目 提案, 目 与沟通,翻 写作,事 共同运作(包括 期共同运业 项 设计 项 协调 译 业 长作)
信息系 服 (包括 和平台运作,主要在云 算平台)统 务 开发 计
系联 JEDI:[email protected]