清洁燃料-煤.doc

清洁燃料一煤 罗伯特．G．杰克森 (美国伊科诺国际动力公司高级副总裁) (伊科诺一太原煤气发电技术公司董事) 1导言 早在19世纪初，煤首次以：[业规模被 气化用来提供燃料气后，在世界范围内就 当我在这次会议之前写这篇文章时， 一直作为主要的气体燃料，直到40年代， 我不得不思考，在十一月时我们将得到多 由于天然气的发现，先是在北美州，然后 少个清洁燃料的定义。许多人说太阳是清 是在欧洲，天然气逐渐代替了煤气。至I]70 洁燃料，但长时间暴露在太阳的射线下会 年代，由于液化天然气技术的发展，即使 患皮肤癌而死亡。有些人说风是清洁燃 那些没有天然气的国家，煤气也被其替 料，但是台风、飓风、龙卷风和沙暴可以 代。 造成毁灭。 煤必须作为主要能源去提供发电所需 在加利福尼亚有一个授权命令，即： 的能量，特别是在中国这样在本土上有大 一部分机动车辆必须使用电力运行，因为 量贮藏的煤的国家。假设燃烧矿物燃料会 一些人认为电是一种清洁燃料而不考虑它 造成温室效应，同时考虑到燃烧器排放的 是如何产生的。许多人反对含碳燃料因为 soz导致环境被破坏，人们重新开始研究一 它产生C02， 这些人也反对核燃料，因为核 种有效的使用煤气化的方法去提供清洁燃 的衰减物有放射性，尽管核能不产生如何 料。 C02。 煤气化过程所发生的反应可以分为三 当太阳照耀时，当风吹起时，它们为 种类型：碳与氧气的反应、碳与水蒸气的 我们提供某些需要的能量，然而，这些能 反应、碳与氢的反应，所有这些反应都是 量不足以维持工业生产的持续性。尽管人 可逆的，反应的生成物和生成物之间的关 们花费了大量的财力和物力去寻求获得这 系与煤气发生炉的温度、压力以及反应时 些能源，但人们仍将继续如几个世纪以前 的氧气和蒸汽量有关。 所作的那样，继续依靠煤、油、和天然气 碳与氧气的反应和碳与氢气的反应均 来维持工业的发展，不容置疑，中国仍将 为放热反应，碳与水蒸气的反应为吸热反 在许多年中依靠他的大量贮藏的煤为主要 应，前一种反应支持后一种反应。 能源。 每一种反应的平衡和其相关的重要反 因此，我们必须采用一种新的清洁燃 应取决于温度、压力以及氧气／蒸汽比例和 料的概念，今天，我希望大家接受这个看 煤的数量。通常可以认为，氢气和一氧化 法：一种燃料如果不向大气、水体、或大 碳随温度的升高而显著升高，甲烷和二氧 地排放大量的NOx或其他有害物质，这种燃 化碳随压力的升高而适当升高，同时一氧 料既认为是清洁燃料。这样，煤可以通过 化碳和氢气的含量降低；当蒸汽／氧气的比 将能量转换到气体中而达到这样一种清洁 例升高．氢气和甲烷的组份升高而二氧化 燃料。 碳含量降低，低温高压适合与烃化反应。 煤气化过程中的另一个重要反应是氢 2气化 与煤中所含硫的反应，大部分硫反应生成 硫化氢，一小部分生成CS。和CoS，这些组份 所谓气化，是一种改变燃料状态的工艺 可以由气体挣化工艺所去除。 过程。如将重油、煤等在高温下与蒸 煤气发生炉和操作条件，根据不同的 汽和氧气或蒸汽和空气反应生成气体，生 用途有不同的选择。目前，大量的煤气发 成的气体被净化去除污染组份而成为燃料 生炉用于生成合成氨，因此，煤气发生炉 或进一步反应后生成合成气或氢气。 的操作在蒸汽与氧气的比例，蒸汽与煤的  比例适合与最大限度产生氢气和一氧化碳 了做到这点，可以用透平产生的动力去压 的反应，当最终产物是合成氨或者氢气， 缩空气，再送至燃烧液体燃烧的燃烧室， 那么，生成的一氧化碳可以与蒸汽反应而 燃烧后的热气体进入透平膨胀做功来产生 生成二氧化碳和氯气。 比压缩机所需的动力更多的电能。这种发 气化反应必须使用一定的能量，所有 动机就是今天的燃气轮机。 的反应物必须被加热到气化温度。有一部 用于驱动压缩机的动力非常大。由于 分能量将损失掉而使气化效率降低除非这 透平和压缩机之间的驱动轴的力在压缩比 部分热量可以被回收。一部分能量还要消 的循环上有一个极限。因此循环效率几乎 耗在提高蒸汽和氧气(气化剂)到气化炉 完全由透平入口的气体温度所限制。 中的温度，这样无论是在气化炉内还是在 最初的燃气轮机对效率有严格的限 气化炉外的热回收都将改善整个的气化效 制，部分原因或许是难于得到良好的燃烧 率。 室，或许是由于可用于燃气轮机第一段的 无论这些步骤有多好，在清洁的气体 叶片材料对气体进口温度的限制。尽管如 中的能量肯定少于煤中的能量。损失的能 此，燃气轮机在过去的50年里，在军用和 量可以通过联合使用Brayton和Rankine循 民用航空发动机方面得到