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新型技术让燃煤电厂更清洁高效
2012-11-06 14:14:55
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作者: 浏览: 1114次
燃煤发电作为最传统的也是应用最广泛的发电方式，在人类社会发展历史上起到了不可磨灭的作用。而在传统能源向新兴能源转变的过程中，燃煤发电厂仍将继续处于不可取代的地位。
目前，包括美国绍尔和意大利工程公司Itea在内的很多国际大型工程公司正在与电力供应商合作，利用新型技术来减少燃煤发电厂捕获二氧化碳的成本，以达到各国环保法规中减少温室气体排放的要求。这些大公司都已宣布将在未来几个月内建造让煤可以在纯氧环境中燃烧的示范电厂。
在纯氧环境中燃烧化石燃料的基本理论并不是首次提出。其缺点是需要额外的设备来分离空气中的氧气与氮气，相较于传统的燃煤发电厂，这项技术的成本更高。而新型技术试图通过提高效率，减少燃煤发电厂在其他方面的成本，来抵消分离空气所产生的额外成本。
日前，位于马萨诸塞州的美国热电能源公司和意大利Itea联合开发了一项需要对氧气加压的新技术，它可以有效地帮助燃煤发电厂捕获二氧化碳。该技术已经通过新加坡一座小型电厂的验证，结果显示该电厂输出热能的功率可达1。5万千瓦，足以转化5000千瓦电能。
该技术简化了电厂对烟道气的清理：通过高温燃烧，以玻璃形态来捕获污染物。美国热电能源公司业务开发副总裁罗伯特·马尔斯表示：“这项技术还可以快速改变输出功率，在30分钟内从装机容量的10%提升至100%。而传统燃煤发电厂需要几小时才能做到这一点。”更加灵活的发电能力让电厂可以适应来自风力涡轮机和太阳能电池板等不稳定电力所导致的供电波动。
马尔斯称，新技术带来的优势，再加上可以帮助电厂将热能转化为电能的高效率，使得其成本效益可以满足环保法规中减少温室气体排放的要求。同时，产生的二氧化碳更加易于捕获。此外，该技术通过捕获燃烧产生的水蒸汽，并加以循环利用，能减少燃煤发电厂的能源净消耗，这对于较干旱的地区来说将更具吸引力。
除此之外，一家新锐公司NetPower正在联合美国最大核电公司爱克斯龙，以及日本东芝和美国绍尔联合开发一项更加创新的技术。据了解，这项技术可以将燃煤发电厂当前30%的发电效率大幅提高至50%，甚至更高。
新技术通过将燃烧后废气流中的部分二氧化碳重新导回燃气轮机，再次利用废热，这样就完全不需要蒸汽轮机的帮助。这有助于抵消购置分离氧气的设备成本。与传统发电厂排出的废气相比，未被重新导回燃气轮机的二氧化碳相对要纯净，且已经处于高压状态，适合封存于地下。
最初开发该技术时曾考虑使用气化煤，但以天然气做示范后，发现无需气化煤，就可以将整个流程变得更简单。美国绍尔公司目前已投资建造一个2。5万千瓦的示范发电厂，预计2014年中期完工。电厂产生的二氧化碳计划出售给石油公司，用来帮助提高石油产量。
美国麻省理工学院机械工程学教授艾哈迈德表示，新技术目前仅在理论上可行，在得到验证之前还存在一定的问题。而技术所涉及的经济效益仍处在猜测阶段。
此外，他认为出售二氧化碳以提高石油采收率可以为其抵消额外成本，而改造旧发电厂可能有助于开创一个新的市场。但除非二氧化碳排放价格被广泛采纳，否则这两项新技术不会得到普遍应用。即使二氧化碳捕获技术被证明是经济划算的，还需要证明将二氧化碳永久封存于地下是可行且安全的。近期一项研究表明，地震可能会导致二氧化碳外溢。
与此同时，英国人历时5年之久，耗资达1亿英镑，正在将德拉克斯发电站打造成英国最清洁、最高效的燃煤发电站。
德拉克斯发电站拥有6个发电机组，升级完成的是其中一个机组的3个低压涡轮机。改造项目通过升级涡轮机，用燃烧可持续生物来代替煤炭，从而大量减少二氧化碳的排放。这次改造可以称为德拉克斯公司现代化工程的一座里程碑。
德拉克斯公司生产总监彼得·埃默里说：“公司对该项目投资达1亿英镑，完成该项目使公司的涡轮机成为了世界最高效的涡轮机之一，这个成就要归功于我们与西门子纽卡斯尔和西门子德国总公司的良好协作。”
据了解，如何大幅削减二氧化碳的排放不仅是德拉克斯发电站必须要担负的责任，也是一直困扰其的难题。这些升级后的新涡轮机使德拉克斯发电站能够在一年中减少排放100万吨的二氧化碳，这相当于公路上减少了27。5万辆汽车，同时使电厂的整体效率提高了几近40%，提高了发电输出的可靠性和实用性。
德拉克斯发电站会更换全部6个发电机组的所有低压、高压涡轮机。新的涡轮机由德国西门子制造，由28个涡轮机转子和8万多个涡轮叶片组成，这28个涡轮机转子重达2800吨。如果首尾相连放置，这些涡轮叶片的长度可以延伸出一个马拉松的距离。
西门子纽卡斯尔有限公司石化能源服务部项目负责人达伦·戴维森说：“我们很高兴能参与德拉克斯发公司的关键项目，为减少二氧化碳排放、提升效率做出应尽的贡献。” |
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