什么是洁净煤技术?

由:莎拉Dowdey

俄亥俄州康斯维尔的一座燃煤发电厂
俄亥俄州康斯维尔的一座燃煤发电厂
形象礼貌停尸房的文件

煤是所有化石燃料中污染最严重的。当燃烧时,它会产生排放物全球变暖,产生酸雨,污染水源。周围有那么多的喧闹核能源,水力发电生物燃料如果你认为肮脏的煤炭终于要过时了,那也情有可原。

但煤炭并不是工业革命遗留下来的煤烟——它产生了全球一半的煤烟在美国,只要价格便宜且数量充足,很可能会继续这样做[来源:能源信息管理局].洁净煤技术通过使用多种技术清洁煤炭并控制其排放,寻求减少恶劣的环境影响。

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煤是一种主要由碳和碳氢化合物组成的化石燃料。它的成分有助于制造塑料,焦油和化肥.一种煤的衍生物,一种被称为可口可乐,将铁矿石融化并减少其生成.但大部分煤炭——占美国供应总量的92%——都用于发电。能源信息管理局].电力公司和发电厂的企业燃烧煤炭,产生蒸汽,带动涡轮机发电。

当煤燃烧时,它会释放二氧化碳和其他污染物烟气,你看到的滚滚云彩从烟囱中涌出。一些洁净煤技术在煤燃烧前净化煤。一种煤制备,洗煤,通过将粉碎的煤与液体混合,使杂质分离并沉淀,去除不需要的矿物质。

其他系统控制煤炭燃烧,以尽量减少二氧化硫、氮氧化物和微粒的排放。湿式洗涤器或烟气脱硫系统,去除二氧化硫,这是造成酸雨在烟气中喷洒石灰石和水。混合物与二氧化硫反应生成合成石膏,石膏是干墙的一种成分。

低氮氧化物(氮氧化物)燃烧器减少氮氧化物的产生,氮氧化物是地面沉降的原因臭氧通过限制氧气和控制燃烧过程。静电发生器用电场给微粒充电,然后将其收集在收集板上,从而去除加重哮喘和引起呼吸系统疾病的微粒。

气化避免完全燃烧煤炭。使用综合气化联合循环(IGCC)系统,蒸汽和热压缩空气或氧气与煤炭发生反应,迫使碳分子分离。由此产生的合成气它是一种一氧化碳和氢气的混合物,然后被清洗,并在燃气轮机中燃烧以发电。来自燃气轮机的热能也为蒸汽轮机提供动力。由于IGCC发电厂产生两种形式的能源,它们有潜力达到50%的燃料效率[来源:美国能源部].

接下来,我们将了解所有清洁煤技术中最雄心勃勃的技术,以及在清洁煤实现商业可行性之前需要做些什么。

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排放到哪里去了?

煤炭不会很快消失——美国一半的电力供应来自煤炭。
煤炭不会很快消失——美国一半的电力供应来自煤炭。
艾伦·科比特/斯通/盖蒂图片社

碳捕获和储存--也许是最有前途的清洁煤技术——捕获和封存来自固定来源的二氧化碳(CO2)排放,如权力植物。因为二氧化碳全球变暖,减少其向大气中的释放已成为国际社会关注的主要问题。为了找到最有效、最经济的方法碳捕获,研究人员开发了几种技术。

烟气分离用溶剂去除CO2,用蒸汽去除CO2,并将蒸汽冷凝成浓缩流。烟道气分离使CO2具有商业用途,这有助于抵消其价格。另一个过程,氧气助燃,在纯氧或富氧中燃烧燃料,产生主要由二氧化碳和水组成的烟气——这避开了将二氧化碳从其他烟气中分离出来的高能耗过程。第三种技术,预燃捕获作为气化过程的一部分,二氧化碳在燃烧之前被去除。

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捕获后,安全容器将收集的二氧化碳隔离,以防止或阻止其重新进入大气层。这两种存储方式,地质的海洋的美国必须控制二氧化碳,直到从现在开始的数百年之后,排放峰值才会消退。地质储存包括向地球注入二氧化碳。耗尽石油或天然气田和深层盐水含水层安全地含有二氧化碳,而无法开采的煤层则吸收二氧化碳。这一过程被称为提高采收率已经使用二氧化碳来维持压力和提高油藏的采收率。

海洋储存是一项仍处于早期阶段的技术,它将液态二氧化碳注入500至3000米深的水域,在压力下溶解。然而,这种方法会略微降低pH值,并可能损害海洋栖息地。所有形式的二氧化碳储存都需要仔细准备和监测,以避免产生环境问题ems超过了二氧化碳控制的好处。

由于替代能源还不能取代像煤炭这样廉价而丰富的能源,洁净煤技术有望缓解煤炭排放对气候的日益严重的影响。然而,公用事业公司和企业并不总是纯粹为了环境而接受技术——技术首先必须具有经济意义。

清洁煤炭和封存其排放物大大提高了原本是廉价燃料的每英热单位价格,同时销售石膏或商业二氧化碳等副产品来生产苏打水和二氧化碳干冰如果可以抵消清洁煤技术的价格,碳排放收费可以使减排在财务上变得现实。

有关清洁煤技术、全球变暖、替代能源和其他相关信息的更多信息,请查看下一页的链接。

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来源

  • “清洁煤技术:如何运作。”BBC新闻。http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4468076.stm”煤炭基础101。”
  • 能源信息管理局。http://www.eia.doe.gov/basics/coal_basics.html
  • “煤炭的未来”,麻省理工学院。http://web.mit.edu/coal/
  • “气化技术研发”。美国能源部。http://www.fossil.energy.gov/programs/powersystems/gasification/index.html
  • 来自化石燃料使用的碳捕获和储存〉,麻省理工学院能源与环境实验室。http://sequestration.mit.edu/pdf/enclyclopedia_of_energy_article.pdf
  • Marilyn Berlin,Snell,“煤炭可以清洁吗?”塞拉杂志。http://www.sierraclub.org/sierra/200701/coal.asp

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