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美国的生物质与煤炭同燃烧技术推广应用情况

已有 5372 次阅读 2013-1-23 11:32 |个人分类:新科技|系统分类:博客资讯| 环境保护, 可再生能源, 煤炭

    
    同燃烧或者共燃烧英文之词Cofiring是近期被频繁应用的一个合成词,它是由前缀co(和.....一起)-+fire(点燃)构成,其出现早在1948年6月公布的美国专利(US2443728)中就有。但是近期被频繁应用的原因是因为环境保护与能源供应链的选择提出了新要求。人类必须要对自己未来的发展规划出一条可持续发展和环境友好的发展途径,利用可再生能源替代或者部分替代化石燃料,实现 低成本而高效、清洁地将生物质转化为电力。科学研究已经证明,生物质与煤炭同燃烧在目前使用的各种燃煤锅炉中均可以推广,对于新的燃料混合物而言,调整燃烧输出之后对于总锅炉效率几乎没有大影响。这意味着生物质与煤炭同燃烧时,生物质转化为电力的燃烧效率在33% ~37%之间。大量的演示示范和试验也证实了生物质能源仅仅在投料系统和燃烧炉改进方面可以提供多达总能量输入的15%左右。生物质同燃烧的机会很大,因为大型燃煤锅炉代表发电能力为310 GW。煤炭与生物质同燃烧提供了几种环境效益,首先是减少了CO2的排放,有益于遏制全球变暖效应;其次就是生物质中的硫含量要比大多数煤碳中的硫含量更低,因此其同燃烧过程中排放出的会导致酸雨的硫氧化物如SO2会更少;第三就是煤炭与木质废弃物的同燃烧的实验结果已经证明,会使导致烟雾和臭氧污染的氮氧化物(NxOy)的排放量减少30%左右。?
     在20世纪90年代,全美国电力公司就开始实施煤炭与生物质同燃烧示范以及商业运作。2000年美国有5个发电厂开始煤碳与木材残渣产品的同燃烧运行,另有一个已经成功地实施生物质与煤炭同燃烧操作10年之久的发电厂在1998年关闭。而另外5家发电厂规划在2000年进行煤炭生物质同燃烧试验。10余年的生产实践,现在可以证明在技术上和经济性能上,生物质与煤碳的同燃烧时可行的。?
     煤炭与生物质同燃烧发电的经济效益问题取决于发电厂的位置、发电厂类型和低成本生物质燃料的可用性。一个典型的同燃烧装置包括修改燃料处理和存储系统以及适应生物质的燃烧炉。如果有木质生物质需要干燥,破碎或者锅炉需要一个单独的燃料进料器,这势必造成成本增加。对于以煤粉作为燃料的锅炉,需要与生物质同燃烧的改造成本范围在150~300 美元/kW。旋风锅炉的改造成本最低,50美元/kW。?
     燃料供应是最重要的成本因素。生物质燃料的成本取决于许多因素,如气候,接近人口中心以及木质处理和处置企业的存在等。生物质的价格低廉、运输费用少、供应可靠是至关重要的。对于煤炭与生物质同燃烧而言,生物质燃料的成本通常必须等于或更少燃煤单位热量成本才是经济划算的和成功的。有些公共事业设备通过生物质与煤炭同燃烧降低了燃料成本,例如美国田纳西河谷管理局( Tennessee Valley Authority)估计其科尔伯特发电厂(Colbert plant)利用生物质与煤炭同燃烧一项,每年会在燃料成本方面节省150万美元。?
     但是,就目前的生物质与煤炭同燃烧技术而言,并非十全十美,它同样存在一些技术挑战。主要体现在关于燃油供给问题、燃烧炉化学问题、还有燃烧灰沉积的处置问题等,都需要进行不断深入研究。通过生物质与煤炭共燃烧会引起的锅炉效率损失一些,常常是由于生物质燃料的含水率过高所致。尽管如此,实践还是大家形成了一种共识,生物质与煤炭同燃烧在大多数燃煤发电厂依然是可行的。?
     许多电力公司将电厂粉煤灰作为一种波特兰水泥配料进行销售,美国检验与材料学会(American Society for Testing and Materials)标准C618要求,只有“煤灰”可以混合物加以使用,但是,后来通过美国能源部和几个公共事业部门将此标准修改为允许在波特兰水泥中使用生物质与煤炭同燃烧灰烬灰。这种努力所获得的修法成功,可以鼓励生物质与煤炭同燃烧技术在火力发电厂的推广应用,因为他们的燃烧灰烬也同样可以进行销售。
     2000年美国列入计划筹建的生物质煤粉共燃项目见下表:
煤炭与生物质同燃烧可以减少CO2的排放量:
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