摘要:介紹了第二代煤氣化工藝和分布式能源冷、熱、電聯産系統的工作原理,将這兩種最具有發展潛力的技術相結合,可以減少環境污染、降低運輸成本和提高能源利用率,具有廣闊的發展前景。

關鍵詞:潔淨煤;煤氣化;分布式能源系統;

文獻标識碼:A文章編号:100528397(2006)0120032202

我國煤炭資源豐富,煤炭在我國的一次能源消費結構中占的比重最大。以煤為主的能源結構對我國造成了嚴重的環境污染,據有關部門統計,由大氣污染造成的經濟損失相當于GDP的2%～3%。為了保護環境,實現國民經濟的可持續發展,專家學者們對煤炭的燃燒作了大量研究,并提出了"潔淨煤技術"。

1煤氣化技術的原理及其特點

煤氣化技術是潔淨煤技術中的一項重要内容,主要是将原煤轉化加工為合成氣,然後再将其作為工業原料,最終加工成各種工業産品或者作為燃料用于聯合循環發電。20世紀80年代後,煤氣化技術得到了快速發展,取得了重大成果,并進行了商業化運作。常見的煤氣化技術是以水煤漿或幹粉煤為原料,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拟的優點,因此成為煤氣化技術發展的主流,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中的應用

211分布式能源冷、熱、電三聯供系統分布式能源冷、熱、電三聯供系統(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供能源系統1。具體為:熱工設備産生的具有高品位的蒸汽(燃氣)帶動發電機發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,夏季利用餘熱吸收式制冷機向用戶供冷,并全年提供衛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、電聯産化;四是網絡化;五是智能化控制和信息化管理;六是高标準的環保水平2。其中燃料的多元化,設備的小型、微型化,冷、熱、電聯産化和環保要求代表着能源技術發展的幾個重要方向。

212煤氣化技術與DES完美結合通過上述分析可知,分布式能源冷、熱、電聯産系統的燃料是多樣的,目前主要以石油或天然氣為燃料。随着煤氣化技術的快速發展,不難想象将兩種先進技術進行拟合,可盡顯其優勢。煤氣化-DES聯合循環發電就是以煤的衍生物煤氣為燃料,代替常規系統中的氣體或液體燃料,以達到提高熱能轉換效率的目的。其流程為:首先将煤氣化産生的可燃氣進行脫硫、淨化,把煤中的灰分、含硫化合物等雜質除掉,成為清潔的、具有一定壓力的潔淨煤氣;再供給燃氣輪機做功發電;其尾氣供給溴化锂吸收式制冷系統,向用戶提供采暖、空調以及生活用熱水。

該發電裝置由煤氣化和DES兩部分關鍵技術組成。在煤氣化部分有煤氣化裝置、煤氣淨化裝置;在燃氣聯合循環中有燃氣輪機、溴化锂吸收式制冷機等設備。由于燃氣聯合循環發電技術相對比較成熟,因此煤氣化部分是該系統的關鍵。

213煤氣化-DES聯合循環發電的優勢

煤氣化-DES聯合循環發電是一種先進的"綠色發電"裝置,其熱效率高,環保性能良好,實現了清潔、高效的雙重目的。随着煤氣化、淨化和聯合循環等技術的發展,該技術将向大型化邁進,這種新型發電裝置在進一步提高效率方面仍有很大潛力。采用高溫煙氣淨化系統,提高燃機入口煤氣的溫度,開發大容量、能量轉換效率高的氣化爐,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聯合循環成為有機統一的整體。具體優勢如下:

(1)減少環境污染:燃煤電廠是環境惡化的罪魁禍首。當前,我國CO2的排放總量已經超過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,導緻植被嚴重退化,青山變成秃嶺,水源變成沙源。目前,我國酸雨區面積已占國土面積的30%左右。煤氣化-DES聯合循環發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态環境造成極大的負面影響。氣體的輸配隻需要敷設管道即可,而且可以利用目前已有的管網進行煤氣化産物的輸送,達到經濟、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适應性強的特點,因此可以充分利用我國豐富的煤炭資源,在富煤區大力發展煤氣化工業,通過燃氣輸送管道将氣化産物供給用戶,達到高效利用能源的目的。

3結論

我國的能源國情決定了煤炭将長期作為主要的一次能源,但是動力煤灰分高、含硫量大。由于經濟、技術及環境要求等原因,一般電站發電及煙氣除塵效率低,SO2排放處于失控狀态。

随着經濟的發展、社會的進步,人們逐漸認識到能源的有限性和環境保護的重要性,怎樣在保持經濟高速發展的同時,避免過度消耗能源和嚴重污染人類賴以生存的環境,是擺在世人面前急需解決的問題。因此,大力發展高效、潔淨的"綠色電力",必将是下個世紀電力工業發展的主旋律。煤氣化-DES聯合循環發電無疑适應了這一發展趨勢,必将成為能源産業發展的又一重要方向。

參考文獻:

1張洪偉,黃素逸.分布式能源系統的性能分析與應用

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2徐建中.分布式供電和冷熱電聯産的前景J.節能與環保,2002,(3):10～14.

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