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1.燃煤发电与燃气发电技术
燃煤发电是指将煤炭或者煤矸石等的化学能转化为电能的工艺过程。燃煤发电能量转换过程是煤炭燃烧产生热能,在电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置的作用下转换成电能。燃煤发电机组是燃煤发电的核心设备,主要由燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统等组成。大容量、超(超)临界燃煤发电机组在热效率和供电煤耗方面有着明显优势,得到了业内人士的普遍青睐。研究表明,超(超)临界机组的热效率达到41%~48%,比同容量亚临界燃煤发电机组的热效率高3%~10%,供电煤耗也明显低于其他机组,未来发展潜力巨大。
燃气发电技术是指利用天然气、煤层气等优质清洁能源发电的技术。燃气联合循环发电技术具有效率高、污染小的优点,是应用最为广泛的燃气发电技术。其工作原理是燃气进入燃气轮机燃烧室燃烧,产生高温高压气流推动透平转子和压气机旋转,带动发电机做功,输出有效功发电;燃气轮机排出的高温气体进入余热锅炉把水加热成高温高压蒸汽,推动蒸汽轮机旋转做功发电。燃气轮机、蒸汽轮机、发电机的转轴相互连接,实现燃气轮机、蒸汽轮机同时推动发电机旋转发电,输出电能。燃气发电机组运行灵活,能够在30%~100%负荷下稳定运行,调峰优势明显。
2.燃煤发电污染排放情况
燃煤发电产生的粉尘、SO2和NOx等污染物严重污染环境,影响人们的正常生活。研究表明,在未来数十年内这些污染物的排放总量依然较大。山西省2003年以后建设的燃煤电厂,提高了煤电企业的准入门槛,采用GB13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》。在新一轮的煤电整改过程中,太原二电厂、一电厂等燃煤发电企业已经淘汰了一批落后设备,高效率、大容量、高参数的洁净煤发电机组以及高效率的辅助设备如除尘设备、循环水泵、风机、灰浆泵等已得到应用。高新设备和技术的使用,提高了发电效率,降低了粉尘、SO2、NOx等大气污染物的排放。经过十余年的煤电升级改造,山西省基本达到国家环保部排放标准,但排放总量仍不容乐观。以2015年为例,全国燃煤发电总量42102亿kW•h,在排放达标的情况下,煤电排放烟尘总量为310万t,NOx800万t,SO2800万t。假设山西省刚好达到国家排放的标准,2015年山西省燃煤发电主要污染排放量中烟尘为74t/亿kW•h,SO2为190t/亿kW•h,NOx为190t/亿kW•h。
控制电力产业污染减排是全面建设资源节约型、环境友好型社会的重要内容,需要持续进行。近年来燃煤发电技术在污染排放方面取得了一系列进展,部分企业实现了污染物的超低排放,但仍亟需大范围淘汰产能落后的发电机组和设备,通过引进先进的脱硫、脱硝技术、新工艺和新技术改造传统产业,促进电力产业的转型升级。鼓励保留下来的煤电企业在升级改造过程中向国际标准看齐,不局限于当地政府所规定的节能减排任务,积极追求更高的减排目标。积极探索除尘、脱硫、脱硝减排过程中能使企业获得利益的途径,激发企业节能减排的积极性。
3.燃气发电污染排放情况
以山西寿阳煤层气热电联产项目为例,项目一期工程为120MW煤层气联合循环发电机组,年发电量7.23亿kW•h。通过采用高空排放措施,污染物经过远距离输送、稀释、扩散,对项目附近环境影响甚微,使生态环境得到有效保护。项目能够取代部分分散供热小锅炉,具有良好的环境效益,符合国家节能环保政策。每年可减排煤矿瓦斯5亿m3,基本无SO、烟尘排放,NO排放浓度为50mg/m3,项目各排放指标和国家允许排放指标见表1。根据国家能源局提供的数据,煤矿瓦斯温室效应是SO2的21倍,利用1亿m3煤矿瓦斯相当于SO2减排150万t。由此推算,项目每年可以减排二氧化碳750万t。加快煤矿瓦斯(煤层气)开发,提高利用率,可大幅度降低温室气体排放,保护生态环境。
表1 寿阳煤层气发电机组污染物排放状况
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