火力發(fā)電技術(shù)中清潔能源的應(yīng)用研究

張祥翼

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

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電;清潔能源;應(yīng)用

1 引言

電力資源是促進人類發(fā)展進步的基礎(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，會產(chǎn)生嚴重的污染問題，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，大力開發(fā)和應(yīng)用清潔型能源。因此，對清潔能源在火力發(fā)電中的應(yīng)用進行深入研究迫在眉睫。

2 我國火力發(fā)電的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，我國電力結(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，三者均屬于一級能源，在經(jīng)過加工處理后即可成為電力能源。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對于能源需求量逐漸增加，能源緊張問題日漸明顯，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。我國煤炭資源豐富，在未來火力發(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

能源短缺問題越來越嚴重，世界各國也逐漸意識到開發(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，國家政策以及相關(guān)規(guī)定，排放標準不斷提升，電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在逐漸發(fā)生變化，逐漸建立了很多獨立的發(fā)電能源模式，天然氣、風能以及地熱能等清潔能源的使用比例逐漸增加，在火力發(fā)電中呈現(xiàn)出能源多樣化的局勢。比如，核能是當前最清潔的能源，通過利用核聚變技術(shù)，可將核能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｐ枰⒁猓穗婋m然環(huán)保、高效，但是，其安全性問題至關(guān)重要，在大規(guī)模投入運行前，必須制定完善的安全防控方案。另外，水力資源也是當前比較流行的發(fā)電技術(shù)，具有可再生強、基數(shù)大等優(yōu)勢。

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，當燃料與空氣接觸時，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，而燃料則包括碳氫化合物、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：第一，有利于提高火力發(fā)電效率。我國傳統(tǒng)的火力發(fā)電轉(zhuǎn)化效率在50%左右，而通過應(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。現(xiàn)如今，在社會經(jīng)濟發(fā)展中，對于電能的需求量逐漸增加，但是，當發(fā)生自然災(zāi)害時，就容易導(dǎo)致大規(guī)模斷電事故，比如洪澇災(zāi)害。對此，可采用燃料電池技術(shù)，對電網(wǎng)起到補充作用，提升電網(wǎng)對于災(zāi)害所致停電事故的應(yīng)對能力，減少停電事故所造成的財產(chǎn)損失。

4.1.2煤炭加工

煤炭加工是利用物理技術(shù)進行加工，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，同時降低灰分，可從火力發(fā)電源頭上減少SO2的污染，是當前火力發(fā)電中一種比較常見的技術(shù)類型。對于洗選比例，可根據(jù)煤炭資源特性來確定。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：第一，綜合加工技術(shù)，包括選煤、配煤、型煤以及固硫;第二，市場體系，具體包括工廠定位、產(chǎn)品市場定位、煤炭資源的配送方式;第三，采用計算機技術(shù)、信息管理技術(shù)，準確識別電力用戶的實際需求，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，不會造成工藝水浪費問題，現(xiàn)如今，水資源緊張問題逐漸顯現(xiàn)，水資源污染問題也越來越嚴重，對此，可推廣應(yīng)用活性炭技術(shù)，對于脫除出來的硫化物，還可進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。煤炭轉(zhuǎn)化指的是原煤在有機質(zhì)以及氣化劑的的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并轉(zhuǎn)化為可燃氣體，如圖2所示。原料煤在經(jīng)過氣化反應(yīng)后，通過干濕法，能夠去除粗煤氣中的污染氣體，同時利用高壓蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電，可有效提高火力發(fā)電效率，同時減少污染排放量。

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，即燃氣輪機發(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，當前，我國已具備F級、E級燃氣輪機的制造能力，同時也逐漸建設(shè)了很多燃氣輪機電站，燃機電站設(shè)計、建設(shè)以及運行技術(shù)水平逐漸提高。在燃氣輪機的應(yīng)用中，可充分利用清潔能源。但是，由于我國沒有掌握重型燃氣輪機的自主知識產(chǎn)權(quán)，對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氣輪機主要依賴進口。

天然氣分布式發(fā)電技術(shù)的原料為天然氣，主要設(shè)備類型為燃氣輪機，在產(chǎn)生電能時，對于系統(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，在負荷中心位置可達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，大氣污染排放量遠低于常規(guī)燃煤火力發(fā)電技術(shù)。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要對清潔能源在火力發(fā)電中的應(yīng)用進行了詳細探究。在我國未來的生產(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)電會造成嚴重污染問題，對此，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：國家電投集團貴州金元股份有限公司）