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**有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)相結(jié)合,可以減少環(huán)境污染、降低運(yùn)輸成本和提高能源利用率,具有廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:潔凈煤;煤氣化;分布式能源系統(tǒng);

文獻(xiàn)標(biāo)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(fèi)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(yán)重的環(huán)境污染,據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),由大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)于GDP的2%～3%。為了保護(hù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,專家學(xué)者們對煤炭的燃燒作了大量研究,并提出了"潔凈煤技術(shù)"。

1煤氣化技術(shù)的原理及其特點(diǎn)

煤氣化技術(shù)是潔凈煤技術(shù)中的一項(xiàng)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(jì)80年代后,煤氣化技術(shù)得到了快速發(fā)展,取得了重大成果,并進(jìn)行了商業(yè)化運(yùn)作。常見的煤氣化技術(shù)是以水煤漿或干粉煤為原料,采用先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器進(jìn)行加壓氣化。由于該技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、原料多樣性、高效率等諸多方面顯示了其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn),因此成為煤氣化技術(shù)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(shù)在分布式能源系統(tǒng)中的應(yīng)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(chǔ)上的一體化多聯(lián)供能源系統(tǒng)1。具體為:熱工設(shè)備產(chǎn)生的具有高品位的蒸汽(燃?xì)?帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電或利用燃料電池技術(shù)供電,冬季可利用熱工設(shè)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(jī)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(gè)方面:一是燃料的多元化;二是設(shè)備的小型、微型化;三是冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)化;四是網(wǎng)絡(luò)化;五是智能化控制和信息化管理;六是高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保水平2。其中燃料的多元化,設(shè)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(shù)發(fā)展的幾個(gè)重要方向。

212煤氣化技術(shù)與DES**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(shù)的快速發(fā)展,不難想象將兩種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)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(dá)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?xì)膺M(jìn)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?xì)廨啓C(jī)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(guān)鍵技術(shù)組成。在煤氣化部分有煤氣化裝置、煤氣凈化裝置;在燃?xì)饴?lián)合循環(huán)中有燃?xì)廨啓C(jī)、溴化鋰吸收式制冷機(jī)等設(shè)備。由于燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)相對比較成熟,因此煤氣化部分是該系統(tǒng)的關(guān)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(jìn)的"綠色發(fā)電"裝置,其熱效率高,環(huán)保性能良好,實(shí)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(shù)的發(fā)展,該技術(shù)將向大型化邁進(jìn),這種新型發(fā)電裝置在進(jìn)一步提高效率方面仍有很大潛力。采用高溫?zé)煔鈨艋到y(tǒng),提高燃機(jī)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(shè)計(jì)為多種工藝過程組合的總體工藝設(shè)計(jì),使煤氣化-DES聯(lián)合循環(huán)成為有機(jī)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?zhǔn)?。?dāng)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(guān)系。因?yàn)槊禾康娜紵粌H排放大量CO2、粉塵等污染物,同時(shí)還排放大量SO2(空氣中90%的SO2來自燃煤),形成酸雨,導(dǎo)致植被嚴(yán)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(hù)了環(huán)境。

(2)減少了運(yùn)輸成本:煤炭的運(yùn)輸成本比氣體的運(yùn)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(yùn)輸業(yè)造成了沉重負(fù)擔(dān)。大量的煤炭運(yùn)輸不僅占用目前有限的鐵路資源,而且更加大了公路運(yùn)輸基礎(chǔ)建設(shè)的投入,同時(shí)給運(yùn)輸沿線的生態(tài)環(huán)境造成極大的負(fù)面影響。氣體的輸配只需要敷設(shè)管道即可,而且可以利用目前已有的管網(wǎng)進(jìn)行煤氣化產(chǎn)物的輸送,達(dá)到經(jīng)濟(jì)、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(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn),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?xì)廨斔凸艿缹饣a(chǎn)物供給用戶,達(dá)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(jì)、技術(shù)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(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步,人們逐漸認(rèn)識到能源的有限性和環(huán)境保護(hù)的重要性,怎樣在保持經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時(shí),避免過度消耗能源和嚴(yán)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(gè)世紀(jì)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(yīng)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(xiàn):

1張洪偉,黃素逸.分布式能源系統(tǒng)的性能分析與應(yīng)用

J.暖通空調(diào),2004,(5):47～51.

2徐建中.分布式供電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的前景J.節(jié)能與環(huán)保,2002,(3):10～14.

文章來自：http://www.xmfusheng.com/index.php?catid=706/