超临界水蒸煤:从泉源根绝烧煤污染

超临界水蒸煤:从泉源根绝烧煤污染
2019年10月15日 09:46 新浪科技综合

  来源:科技日报

  煤炭是以后我国重要动力,大年夜量燃煤却产生严重污染。传统燃煤、煤气化锅炉及其发电技巧均采取“一把火烧煤”的情势,总能效和煤电转化率低、污染严重、耗水量大年夜,脱硫、脱氮、清除粉尘及二氧化碳价值昂扬。

  由中国迷信院院士、西安交通大年夜学动力工程多相流国度重点实验室郭烈锦传授带领的科研团队,历经二十年科技攻关,研收回“煤炭超临界水气化制氢发电多联产”系列完全自立知识产权技巧,俗称“超临界水蒸煤”,成功将煤炭化学能直接高效转化为氢能,从泉源上铲除硫化物、氮化物等气体污染物和PM2.5等粉尘颗粒物的生成和排放。

  作价1.5亿的严重年夜成果家当化项目

  2016年12月25日,西安交大年夜首个严重年夜科研成果家当化项目——“煤炭超临界水气化制氢发电多联产技巧”家当化任务正式启动。教导部、国度天然迷信基金委、国度动力局、中国核工业扶植集团、陕西省和西安市当局重要引导等参加该项目家当化任务启动及报告请示会。

  当日,西安交大年夜将该项技巧成果知识产权及相干技巧以1.5亿元的价格,让渡给了由中核全联投资基金管理(北京)无限公司、喷鼻港日富投资无限公司和西安北奇动力科技生长无限公司三家公司合营提议成立的混淆一切制技巧家当化投资公司——陕西中核交大年夜超洁动力技巧无限公司。该公司筹资10亿元停止该技巧家当化的示范,以50MW发电及热电联产机组、燃煤工业供热蒸汽锅炉替换产品等作为工程示范的切入点,决计在3年内完成项目标扶植和运转,加快推动该技巧在煤炭高效干净应用、情况保护等方面的推行示范。

  “这项技巧国外也有人在做研究,但都是走在我们前面。他们没有构成大年夜范围的持续临盆装配,我们的大年夜范围中试装配,曾经持续运转了几千个小时都没有成绩。”郭烈锦指出,“如今各类煤化工企业也产生氢和蒸汽,所以只需改换掉落部分单位,便可以应用。一切以煤为原料的工业企业都可以用这项技巧。”

  新技巧终结“一把火烧煤”

  西安交大年夜这项“超临界水蒸煤”技巧刚一面世,便激起了行业震动,惹起社会广泛存眷。

  “‘超临界水蒸煤’作为一项变革性的技巧,与传统的燃煤发电和煤气化发电等技巧存在着根本性的差别。传统燃煤发电,包含煤气化发电,都是把煤放在空气中,应用火熄灭,跟氧气产生氧化反响,这就是一个放热的过程。这类热能是可以应用的,热气流在燃煤锅炉里,被锅炉里的水接收,然后再变成水蒸气,再去推动汽轮机做功。这就是常说的蒸汽轮机发电。较蒸汽轮机发电应用效力更高的,还有一种叫燃气轮机发电。由于该装配的材料要加倍的耐高温,性能请求更高,所以加工工艺特别难。”郭烈锦向科技日报记者简介说:“氧化反响天然会产生二氧化硫和氮氧化物,加上煤熄灭时扬起的颗粒物质,PM2.5就是这么来的!企业后续要脱硫脱硝除尘,就要装置除尘装配。这个本钱关于企业来讲很高。同时运转这些装配还得消费能量。如此一来,总的效力不高,均匀上去就百分之四十几。”

  超临界水是指当气压和温度达到必定值时(近乎22MPa,374℃),因高温而收缩的水的密度和因高压而被紧缩的水蒸气的密度正好雷同时的水。此时,水的液体和蔼体便没有差别,完全融合在一路,成为一种新的出现高压高温状况的液体。郭烈锦用浅显的说话描述“超临界水蒸煤”技巧的先辈性:“我们这个技巧不消空气出来,只是把煤和水混到一路,让它们去反响。全部过程不是氧化反响,没有传统的熄灭过程,而是复原反响,烧的是氢气,取得的是水,产品是干清干净,取得高温高压的超临界水蒸气,异样可使汽轮机做功。取得的效力比传统的更高,又没有污染。”

  郭烈锦团队曾经成功研制出了包含超临界水流化床等系列实验举措措施,可以或许完成煤的完全汽化。在700℃以上,国际各类煤型的碳气化率均达到100%。超临界水煤气化制氢的热力学和化学反响动力学模型和反响体系的整合优化曾经完成,成功完成处理煤量为1t/h的中试范围演示体系,经过过程技巧经济分析,在体系处理煤量达83.3t/h时,氢气的价格能降低至0.7元。基于超临界水煤气化和多级燃氢补热汽轮机的新型热力轮回发电体系曾经提出,煤炭发电效力高、二氧化碳富集和情况友爱无污染是其重要特点。这项技巧已周全完成道理性创新、实验室规律性实验研究和中尝尝验,为了完全处理传统煤电转化率低、污染严重、高耗水等成绩找到了前程。

  根据测算,如全国在火电行业采取该技巧,每年可节约发电燃煤3.28亿吨。据业内专家分析认为,该技巧为破解我国动力窘境带来曙光,对我国发挥煤炭资本优势、抢占动力变革先机、保证动力计谋安然具有深远意义。

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