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摘要:介紹了第二代煤氣化工藝和分布式能源冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作原理,將這兩種最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g相結(jié)合,可以減少環(huán)境污染、降低運輸成本和提高能源利用率,具有廣闊的發(fā)展前景。
關鍵詞:潔凈煤;煤氣化;分布式能源系統(tǒng);
文獻標識碼:A文章編號:100528397(2006)0120032202
我國煤炭資源豐富,煤炭在我國的一次能源消費結(jié)構(gòu)中占的比重最大。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)對我國造成了嚴重的環(huán)境污染,據(jù)有關部門統(tǒng)計,由大氣污染造成的經(jīng)濟損失相當于GDP的2%～3%。為了保護環(huán)境,實現(xiàn)國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,專家學者們對煤炭的燃燒作了大量研究,并提出了"潔凈煤技術"。
1煤氣化技術的原理及其特點
煤氣化技術是潔凈煤技術中的一項重要內(nèi)容,主要是將原煤轉(zhuǎn)化加工為合成氣,然后再將其作為工業(yè)原料,最終加工成各種工業(yè)產(chǎn)品或者作為燃料用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。20世紀80年代后,煤氣化技術得到了快速發(fā)展,取得了重大成果,并進行了商業(yè)化運作。常見的煤氣化技術是以水煤漿或干粉煤為原料,采用先進的氣流床反應器進行加壓氣化。由于該技術在環(huán)境保護、原料多樣性、高效率等諸多方面顯示了其他技術無法比擬的優(yōu)點,因此成為煤氣化技術發(fā)展的主流,通稱為"第二代煤氣化工藝"。殼牌粉煤氣化和德士古水煤漿氣化兩種工藝可謂"第二代煤氣化工藝"的代表。
2煤氣化技術在分布式能源系統(tǒng)中的應用
211分布式能源冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)分布式能源冷、熱、電三聯(lián)供系統(tǒng)(DistributedEnergySystem,簡稱DES)是以提高能源利用率和降低污染物排放為目的,建立在能量梯級利用基礎上的一體化多聯(lián)供能源系統(tǒng)1。具體為:熱工設備產(chǎn)生的具有高品位的蒸汽(燃氣)帶動發(fā)電機發(fā)電或利用燃料電池技術供電,冬季可利用熱工設備的抽汽(排汽或尾氣)向用戶供熱,夏季利用余熱吸收式制冷機向用戶供冷,并全年提供衛(wèi)生熱水或其它用途的熱能。DES的主要特征包括以下六個方面:一是燃料的多元化;二是設備的小型、微型化;三是冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)化;四是網(wǎng)絡化;五是智能化控制和信息化管理;六是高標準的環(huán)保水平2。其中燃料的多元化,設備的小型、微型化,冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)化和環(huán)保要求代表著能源技術發(fā)展的幾個重要方向。
212煤氣化技術與DES完美結(jié)合通過上述分析可知,分布式能源冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的燃料是多樣的,目前主要以石油或天然氣為燃料。隨著煤氣化技術的快速發(fā)展,不難想象將兩種先進技術進行擬合,可盡顯其優(yōu)勢。煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電就是以煤的衍生物煤氣為燃料,代替常規(guī)系統(tǒng)中的氣體或液體燃料,以達到提高熱能轉(zhuǎn)換效率的目的。其流程為:首先將煤氣化產(chǎn)生的可燃氣進行脫硫、凈化,把煤中的灰分、含硫化合物等雜質(zhì)除掉,成為清潔的、具有一定壓力的潔凈煤氣;再供給燃氣輪機做功發(fā)電;其尾氣供給溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng),向用戶提供采暖、空調(diào)以及生活用熱水。
該發(fā)電裝置由煤氣化和DES兩部分關鍵技術組成。在煤氣化部分有煤氣化裝置、煤氣凈化裝置;在燃氣聯(lián)合循環(huán)中有燃氣輪機、溴化鋰吸收式制冷機等設備。由于燃氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術相對比較成熟,因此煤氣化部分是該系統(tǒng)的關鍵。
213煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)勢
煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是一種先進的"綠色發(fā)電"裝置,其熱效率高,環(huán)保性能良好,實現(xiàn)了清潔、高效的雙重目的。隨著煤氣化、凈化和聯(lián)合循環(huán)等技術的發(fā)展,該技術將向大型化邁進,這種新型發(fā)電裝置在進一步提高效率方面仍有很大潛力。采用高溫煙氣凈化系統(tǒng),提高燃機入口煤氣的溫度,開發(fā)大容量、能量轉(zhuǎn)換效率高的氣化爐,集收塵、脫硫于一體,改過去相對單純的傳統(tǒng)火電設計為多種工藝過程組合的總體工藝設計,使煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)成為有機統(tǒng)一的整體。具體優(yōu)勢如下:
(1)減少環(huán)境污染:燃煤電廠是環(huán)境惡化的罪魁禍首。當前,我國CO2的排放總量已經(jīng)超過30億t,居世界第二位,約占全球年排放總量的1316%。另外,"沙塵暴"日益頻繁,也與火力發(fā)電有密切關系。因為煤炭的燃燒不僅排放大量CO2、粉塵等污染物,同時還排放大量SO2(空氣中90%的SO2來自燃煤),形成酸雨,導致植被嚴重退化,青山變成禿嶺,水源變成沙源。目前,我國酸雨區(qū)面積已占國土面積的30%左右。煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在煤氣燃燒前就脫除了含硫化合物,因此減少了SO2的排放量,減少酸雨的形成,保護了環(huán)境。
(2)減少了運輸成本:煤炭的運輸成本比氣體的運輸成本高得多。我國一次能源分布不平衡,電力用煤長距離輸送給運輸業(yè)造成了沉重負擔。大量的煤炭運輸不僅占用目前有限的鐵路資源,而且更加大了公路運輸基礎建設的投入,同時給運輸沿線的生態(tài)環(huán)境造成極大的負面影響。氣體的輸配只需要敷設管道即可,而且可以利用目前已有的管網(wǎng)進行煤氣化產(chǎn)物的輸送,達到經(jīng)濟、快捷的目的。
(3)提高能源利用率。由于殼牌粉煤氣化具有煤種適應性強的特點,因此可以充分利用我國豐富的煤炭資源,在富煤區(qū)大力發(fā)展煤氣化工業(yè),通過燃氣輸送管道將氣化產(chǎn)物供給用戶,達到高效利用能源的目的。
3結(jié)論
我國的能源國情決定了煤炭將長期作為主要的一次能源,但是動力煤灰分高、含硫量大。由于經(jīng)濟、技術及環(huán)境要求等原因,一般電站發(fā)電及煙氣除塵效率低,SO2排放處于失控狀態(tài)。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步,人們逐漸認識到能源的有限性和環(huán)境保護的重要性,怎樣在保持經(jīng)濟高速發(fā)展的同時,避免過度消耗能源和嚴重污染人類賴以生存的環(huán)境,是擺在世人面前急需解決的問題。因此,大力發(fā)展高效、潔凈的"綠色電力",必將是下個世紀電力工業(yè)發(fā)展的主旋律。煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)發(fā)電無疑適應了這一發(fā)展趨勢,必將成為能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一重要方向。
參考文獻:
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文章來自：http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=706/
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