燃煤技術(shù)依然在向前發(fā)展。“清潔煤”概念經(jīng)常被提及,概念釋義之一是指清潔利用煤炭的方法。
主要清潔煤技術(shù)
超臨界壓力煤粉燃燒技術(shù):加拿大的Genesee3號機(jī)組以煤炭為燃料發(fā)電,在2005年3月1日正式開始商業(yè)運營,具有較好的代表性。G3是加拿大第一個使用超臨界壓力煤粉燃燒技術(shù)的電廠。幾乎所有電廠都用煤粉燃燒技術(shù),即在燃燒之前把煤轉(zhuǎn)化成煤粉,以便燃燒得更完全。G3不同于那些機(jī)組,將水加熱到臨界溫度然后給蒸汽鍋爐以壓力,這提高了電廠的效率,與傳統(tǒng)燃煤電廠相比燃料消耗率(以及溫室氣體排放量)減少了18%。G3機(jī)組配備了污染控制設(shè)備,運營商也承諾購買碳補(bǔ)償,以減少溫室氣體的排放水平,達(dá)到聯(lián)合循環(huán)天然氣發(fā)電設(shè)施水平。G3是加拿大第一個超臨界燃煤機(jī)組,該技術(shù)對現(xiàn)有電廠來說十分先進(jìn),并在美國、歐洲和亞洲得到了應(yīng)用。因此,超臨界燃煤電廠對新電廠來說是一個低風(fēng)險的選擇。硫化床技術(shù):PA是加拿大唯一的商業(yè)硫化床電廠。該技術(shù)在燃燒煤粉時混合了石灰石以吸收硫,同時降低燃燒溫度減少氮氧化物的形成。然而,低溫也降低了整體效率,因此與同樣電量產(chǎn)出的超臨界燃煤電廠相比,硫化床電廠消耗較多的燃料,并產(chǎn)生更多的二氧化碳。
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù):還有一種先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù)叫整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。IGCC電廠使用氣化爐把煤轉(zhuǎn)化成合成氣,即一氧化碳和氫氣的混合物,然后燃燒驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)。IGCC的優(yōu)勢不僅僅是提高了電力生產(chǎn)效率,還在燃燒之前從燃料中去除了硫和重金屬等有害物質(zhì)。高效率的結(jié)果是低的燃料消耗及溫室氣體排放。
現(xiàn)在少數(shù)的IGCC試點電廠已經(jīng)在其他國家建成,氣化煤的基本技術(shù)以及聯(lián)合循環(huán)電廠已經(jīng)分別被證實,二者結(jié)合仍是新技術(shù),增加了建設(shè)成本的不確定性和對可靠性的關(guān)注。目前,平準(zhǔn)化發(fā)電機(jī)組的成本預(yù)計將高于超臨界燃煤技術(shù)15%~20%。如果足夠的經(jīng)驗不斷地積累,IGCC 有潛力成為燃煤發(fā)電的首選技術(shù)。
碳捕捉與封存技術(shù):即使技術(shù)有了改進(jìn),溫室氣體排放依然是燃煤發(fā)電的關(guān)鍵,所以碳捕捉與封存技術(shù)(CCS)將扮演重要角色。現(xiàn)在有若干潛在的碳捕捉與封存技術(shù),包括在燃燒后從廢氣中洗滌二氧化碳,或者在發(fā)電前從燃料中分離二氧化碳。前者效率較低,但是如果二氧化碳洗滌器遇到技術(shù)問題,電廠可以正常運營;后者即燃燒前洗滌通常涉及到在一個IGCC電廠中把二氧化碳捕獲和氣化技術(shù)結(jié)合起來。這種方法更為有效卻把電廠運作和碳捕捉設(shè)備捆綁在一起,使電廠喪失了獨立運作的能力。
一旦二氧化碳已收集,便通過管道運送到儲存區(qū)。即一些特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中。
如在開采的或已經(jīng)枯竭的石油、天然氣儲藏區(qū),或者深部鹽堿咸水層。在加拿大多數(shù)省份均有合適的二氧化碳儲存區(qū),其中埃爾伯塔是碳封存的絕佳候選省。
潛在技術(shù)的發(fā)展,大大減少了燃煤發(fā)電對環(huán)境造成的影響。這些技術(shù)能否幫助燃煤發(fā)電比核電、天然氣發(fā)電等擁有成本優(yōu)勢,則仍有待觀察。
各省煤電發(fā)展趨勢
基于相關(guān)的能源報告,燃煤電廠的裝機(jī)容量可能從目前的大于16000兆瓦穩(wěn)定地下降,在2030年達(dá)到10000兆瓦。由于安大略省要逐步淘汰煤炭,傳統(tǒng)煤電將減少,同時IGCC技術(shù)將在阿爾伯塔和薩斯卡特徹溫省得到相對廣泛的應(yīng)用。除了安大略省以外,燃煤發(fā)電在別的省區(qū)依然扮演重要角色。
目前,領(lǐng)導(dǎo)加拿大新燃煤發(fā)電發(fā)展的是埃爾伯塔省。埃爾伯塔省的Keephills3電廠于2011年9月正式運營,其裝機(jī)容量為450兆瓦,使用與G3一樣的超臨界壓力煤粉燃燒技術(shù)。同時,安大略省還計劃增加現(xiàn)存燃煤電廠的機(jī)組容量。2007年10月12日聯(lián)邦政府和埃爾伯塔省政府承諾與EPCOR公用事業(yè)公司、加拿大清潔電力聯(lián)盟(CCPC)成為合作伙伴,投資3300萬美元調(diào)研相關(guān)工程,如果成功,一座500兆瓦的IGCC電廠將于2015年運營。
薩斯喀徹溫省已經(jīng)研究了運用富陽 燃燒過程技術(shù)的300兆瓦清潔煤電廠可行性,該技術(shù)可捕獲電廠排放的90%二氧化碳,但是成本的不確定性、需求高于預(yù)期的快速增長導(dǎo)致該省最終選擇天然氣發(fā)電廠代替燃煤電廠。但是在薩斯喀徹溫省宣布翻新改造BoundaryDam3電廠3號機(jī)組,為其裝配碳捕捉與封存設(shè)備時,之前的清潔煤電廠工程重新被提上日程,并最早于在2015年投產(chǎn)100兆瓦。
由于日益增加的環(huán)保壓力,安大略省計劃在2015年前退役6000兆瓦的燃煤機(jī)組。
安大略省電力局已經(jīng)制定了煤炭替代方案,包括綜合電力系統(tǒng)計劃。埃爾伯塔省也計劃在未來十幾年內(nèi)退役2500兆瓦的老舊燃煤機(jī)組,NEB計劃用類似IGCC機(jī)組以及油砂的熱電聯(lián)產(chǎn)代替退役機(jī)組。如果建議的核電廠可以在埃爾伯塔省建設(shè),這將極大地減少燃煤電廠的使用,然而油砂的發(fā)展放緩卻為燃煤發(fā)電提供了更多的機(jī)會。
在未來20年里,清潔煤技術(shù)也有望在新不倫瑞克省、新斯科舍省發(fā)揮顯著作用。










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