張祥翼

【摘 ?要】在我國(guó)各類能源消耗中，煤炭資源所占比例較高，對(duì)于環(huán)境的污染影響較大，對(duì)此，可推廣應(yīng)用清潔能源，通過(guò)將清潔能源應(yīng)用于火力發(fā)電中，可有效緩解大氣污染。對(duì)此，本文首先對(duì)我國(guó)火力發(fā)電現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，然后對(duì)清潔能源的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行分析，并對(duì)清潔能源在火力發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電;清潔能源;應(yīng)用

1 引言

電力資源是促進(jìn)人類發(fā)展進(jìn)步的基礎(chǔ)能源物質(zhì)，在各類發(fā)電技術(shù)中，火力發(fā)電技術(shù)是主要的電力生產(chǎn)方式。在火力發(fā)電中，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染問(wèn)題，為保證電力生產(chǎn)的可持續(xù)性，應(yīng)盡量減少化石能源的消耗量，大力開(kāi)發(fā)和應(yīng)用清潔型能源。因此，對(duì)清潔能源在火力發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行深入研究迫在眉睫。

2 我國(guó)火力發(fā)電的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，我國(guó)電力結(jié)構(gòu)主要為煤電，在電力生產(chǎn)中，主要采用火力發(fā)電技術(shù)。在火力發(fā)電能源物質(zhì)中，煤炭、石油和水所占比例較大，三者均屬于一級(jí)能源，在經(jīng)過(guò)加工處理后即可成為電力能源。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于能源需求量逐漸增加，能源緊張問(wèn)題日漸明顯，尤其是石油。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，很多新能源被開(kāi)發(fā)利用，因此，在火力發(fā)電中應(yīng)用清潔能源也成為火力發(fā)電的發(fā)展方向。我國(guó)煤炭資源豐富，在未來(lái)火力發(fā)電中，電力結(jié)構(gòu)主要以煤電為主。

3 清潔能源的結(jié)構(gòu)性分析

能源短缺問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，世界各國(guó)也逐漸意識(shí)到開(kāi)發(fā)利用清潔能源的重要性。在火力發(fā)電中，應(yīng)積極改變傳統(tǒng)單一的能源結(jié)構(gòu)形式，選擇多元化能源結(jié)構(gòu)形式。現(xiàn)如今，國(guó)家政策以及相關(guān)規(guī)定，排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提升，電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在逐漸發(fā)生變化，逐漸建立了很多獨(dú)立的發(fā)電能源模式，天然氣、風(fēng)能以及地?zé)崮艿惹鍧嵞茉吹氖褂帽壤饾u增加，在火力發(fā)電中呈現(xiàn)出能源多樣化的局勢(shì)。比如，核能是當(dāng)前最清潔的能源，通過(guò)利用核聚變技術(shù)，可將核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。需要注意，核電雖然環(huán)保、高效，但是，其安全性問(wèn)題至關(guān)重要，在大規(guī)模投入運(yùn)行前，必須制定完善的安全防控方案。另外，水力資源也是當(dāng)前比較流行的發(fā)電技術(shù)，具有可再生強(qiáng)、基數(shù)大等優(yōu)勢(shì)。

4 火力發(fā)電技術(shù)中清潔能源的應(yīng)用

4.1潔凈煤火力發(fā)電技術(shù)

4.1.1燃料電池

燃料電池是一種新型清潔能源發(fā)電技術(shù)類型，當(dāng)燃料與空氣接觸時(shí)，即可發(fā)生氧化反應(yīng)，可將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能以及電能。在火力發(fā)電中，所應(yīng)用的燃料電池有兩種，即MCFC和SOFC。其中，SOFC指的是固體氧化物燃料電池，其電解質(zhì)為固態(tài)氧化釔以及氧化鋯，而燃料則包括碳?xì)浠衔?、天然氣以及氣化煤氣，在燃料電池中，其所輸出的電能效率最高，具體的反應(yīng)方式如圖1所示。

在火力發(fā)電中，燃料電池的作用主要包括以下幾點(diǎn)：第一，有利于提高火力發(fā)電效率。我國(guó)傳統(tǒng)的火力發(fā)電轉(zhuǎn)化效率在50%左右，而通過(guò)應(yīng)用新型燃料電池，可將發(fā)電效率提升10%～20%之間。第二，有利于保證供電穩(wěn)定性?，F(xiàn)如今，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，對(duì)于電能的需求量逐漸增加，但是，當(dāng)發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)，就容易導(dǎo)致大規(guī)模斷電事故，比如洪澇災(zāi)害。對(duì)此，可采用燃料電池技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)起到補(bǔ)充作用，提升電網(wǎng)對(duì)于災(zāi)害所致停電事故的應(yīng)對(duì)能力，減少停電事故所造成的財(cái)產(chǎn)損失。

4.1.2煤炭加工

煤炭加工是利用物理技術(shù)進(jìn)行加工，在加工工序中，選煤洗選加工至關(guān)重要，可以有效去除矸石，同時(shí)降低灰分，可從火力發(fā)電源頭上減少SO2的污染，是當(dāng)前火力發(fā)電中一種比較常見(jiàn)的技術(shù)類型。對(duì)于洗選比例，可根據(jù)煤炭資源特性來(lái)確定。在煤炭加工技術(shù)中，集中配送技術(shù)也至關(guān)重要，其主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：第一，綜合加工技術(shù)，包括選煤、配煤、型煤以及固硫;第二，市場(chǎng)體系，具體包括工廠定位、產(chǎn)品市場(chǎng)定位、煤炭資源的配送方式;第三，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息管理技術(shù)，準(zhǔn)確識(shí)別電力用戶的實(shí)際需求，在系統(tǒng)之間傳遞各類信息，并最終完成反饋。

4.1.3煙氣凈化

煙氣凈化也是一種比較常見(jiàn)的技術(shù)類型，具體包括除塵技術(shù)、重金屬脫除技術(shù)、脫氮技術(shù)、脫硫技術(shù)等等，本文選擇活性焦干法煙氣凈化進(jìn)行描述。在火力發(fā)電中，為有效減少污染物排放，可采用活性焦干法。活性焦的物理結(jié)構(gòu)為孔隙構(gòu)造，具有獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性以及化學(xué)特性，可吸附氮氧化物以及水蒸氣，再通過(guò)催化反應(yīng)以及高溫加熱處理，即可析出二氧化硫，另外，由于其物理構(gòu)造為空隙結(jié)構(gòu)，因此，還能夠析出重金屬離子、粉塵等污染物。在活性炭技術(shù)的應(yīng)用中，不會(huì)造成工藝水浪費(fèi)問(wèn)題，現(xiàn)如今，水資源緊張問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)，水資源污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)此，可推廣應(yīng)用活性炭技術(shù)，對(duì)于脫除出來(lái)的硫化物，還可進(jìn)行廢物利用以及二次加工。

4.1.4煤炭轉(zhuǎn)化

在火力發(fā)電技術(shù)中，煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)也比較常見(jiàn)。煤炭轉(zhuǎn)化指的是原煤在有機(jī)質(zhì)以及氣化劑的的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，如圖2所示。原料煤在經(jīng)過(guò)氣化反應(yīng)后，通過(guò)干濕法，能夠去除粗煤氣中的污染氣體，同時(shí)利用高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，可有效提高火力發(fā)電效率，同時(shí)減少污染排放量。

4.2天然氣發(fā)電技術(shù)

現(xiàn)如今，天然氣發(fā)電技術(shù)主要有兩種，即燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)以及分布式發(fā)電技術(shù)。為了改良火力發(fā)電技術(shù)結(jié)構(gòu)類型，天然氣發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用比例逐漸增加，當(dāng)前，我國(guó)已具備F級(jí)、E級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)的制造能力，同時(shí)也逐漸建設(shè)了很多燃?xì)廨啓C(jī)電站，燃機(jī)電站設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)行技術(shù)水平逐漸提高。在燃?xì)廨啓C(jī)的應(yīng)用中，可充分利用清潔能源。但是，由于我國(guó)沒(méi)有掌握重型燃?xì)廨啓C(jī)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)于中低熱值合成氣技術(shù)的掌握和應(yīng)用水平比較低，很多高性能微小型燃?xì)廨啓C(jī)主要依賴進(jìn)口。

天然氣分布式發(fā)電技術(shù)的原料為天然氣，主要設(shè)備類型為燃?xì)廨啓C(jī)，在產(chǎn)生電能時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)余熱，還可回收利用與用戶供暖或者供冷中，即天然氣冷熱電三聯(lián)供技術(shù)。天然氣分布式發(fā)電站主要被建設(shè)在辦公樓、小區(qū)、商務(wù)區(qū)等建設(shè)區(qū)域，在負(fù)荷中心位置可達(dá)到能源最大利用效率。與傳統(tǒng)的集中式能源供給方式相比，天然氣分布式發(fā)電技術(shù)的安全性較高，大氣污染排放量遠(yuǎn)低于常規(guī)燃煤火力發(fā)電技術(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)清潔能源在火力發(fā)電中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探究。在我國(guó)未來(lái)的生產(chǎn)生活中，火力發(fā)電技術(shù)依然是最主要的發(fā)電技術(shù)類型，而傳統(tǒng)的火力發(fā)電會(huì)造成嚴(yán)重污染問(wèn)題，對(duì)此，可推廣應(yīng)用清潔能源，減少火力發(fā)電中的能源消耗量，降低環(huán)境污染，提高火力發(fā)電效率。

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（作者單位：國(guó)家電投集團(tuán)貴州金元股份有限公司）