火力發電技術中清潔能源的應用研究

張祥翼

【摘 ?要】在我國各類能源消耗中，煤炭資源所占比例較高，對于環境的污染影響較大，對此，可推廣應用清潔能源，通過將清潔能源應用于火力發電中，可有效緩解大氣污染。對此，本文首先對我國火力發電現狀進行介紹，然后對清潔能源的結構性進行分析，并對清潔能源在火力發電中的應用進行詳細探究。

【關鍵詞】火力發電;清潔能源;應用

1 引言

電力資源是促進人類發展進步的基礎能源物質，在各類發電技術中，火力發電技術是主要的電力生產方式。在火力發電中，會產生嚴重的污染問題，為保證電力生產的可持續性，應盡量減少化石能源的消耗量，大力開發和應用清潔型能源。因此，對清潔能源在火力發電中的應用進行深入研究迫在眉睫。

2 我國火力發電的現狀

現如今，我國電力結構主要為煤電，在電力生產中，主要采用火力發電技術。在火力發電能源物質中，煤炭、石油和水所占比例較大，三者均屬于一級能源，在經過加工處理后即可成為電力能源。隨著社會經濟的快速發展，各行各業對于能源需求量逐漸增加，能源緊張問題日漸明顯，尤其是石油。隨著科學技術的快速發展，很多新能源被開發利用，因此，在火力發電中應用清潔能源也成為火力發電的發展方向。我國煤炭資源豐富，在未來火力發電中，電力結構主要以煤電為主。

3 清潔能源的結構性分析

能源短缺問題越來越嚴重，世界各國也逐漸意識到開發利用清潔能源的重要性。在火力發電中，應積極改變傳統單一的能源結構形式，選擇多元化能源結構形式。現如今，國家政策以及相關規定，排放標準不斷提升，電力產業結構也在逐漸發生變化，逐漸建立了很多獨立的發電能源模式，天然氣、風能以及地熱能等清潔能源的使用比例逐漸增加，在火力發電中呈現出能源多樣化的局勢。比如，核能是當前最清潔的能源，通過利用核聚變技術，可將核能轉變為電能。需要注意，核電雖然環保、高效，但是，其安全性問題至關重要，在大規模投入運行前，必須制定完善的安全防控方案。另外，水力資源也是當前比較流行的發電技術，具有可再生強、基數大等優勢。

4 火力發電技術中清潔能源的應用

4.1潔凈煤火力發電技術

4.1.1燃料電池

燃料電池是一種新型清潔能源發電技術類型，當燃料與空氣接觸時，即可發生氧化反應，可將燃料的化學能轉化為熱能以及電能。在火力發電中，所應用的燃料電池有兩種，即MCFC和SOFC。其中，SOFC指的是固體氧化物燃料電池，其電解質為固態氧化釔以及氧化鋯，而燃料則包括碳氫化合物、天然氣以及氣化煤氣，在燃料電池中，其所輸出的電能效率最高，具體的反應方式如圖1所示。

在火力發電中，燃料電池的作用主要包括以下幾點：第一，有利于提高火力發電效率。我國傳統的火力發電轉化效率在50%左右，而通過應用新型燃料電池，可將發電效率提升10%～20%之間。第二，有利于保證供電穩定性。現如今，在社會經濟發展中，對于電能的需求量逐漸增加，但是，當發生自然災害時，就容易導致大規模斷電事故，比如洪澇災害。對此，可采用燃料電池技術，對電網起到補充作用，提升電網對于災害所致停電事故的應對能力，減少停電事故所造成的財產損失。

4.1.2煤炭加工

煤炭加工是利用物理技術進行加工，在加工工序中，選煤洗選加工至關重要，可以有效去除矸石，同時降低灰分，可從火力發電源頭上減少SO2的污染，是當前火力發電中一種比較常見的技術類型。對于洗選比例，可根據煤炭資源特性來確定。在煤炭加工技術中，集中配送技術也至關重要，其主要內容包括以下幾點：第一，綜合加工技術，包括選煤、配煤、型煤以及固硫;第二，市場體系，具體包括工廠定位、產品市場定位、煤炭資源的配送方式;第三，采用計算機技術、信息管理技術，準確識別電力用戶的實際需求，在系統之間傳遞各類信息，并最終完成反饋。

4.1.3煙氣凈化

煙氣凈化也是一種比較常見的技術類型，具體包括除塵技術、重金屬脫除技術、脫氮技術、脫硫技術等等，本文選擇活性焦干法煙氣凈化進行描述。在火力發電中，為有效減少污染物排放，可采用活性焦干法。活性焦的物理結構為孔隙構造，具有獨特的化學穩定性以及化學特性，可吸附氮氧化物以及水蒸氣，再通過催化反應以及高溫加熱處理，即可析出二氧化硫，另外，由于其物理構造為空隙結構，因此，還能夠析出重金屬離子、粉塵等污染物。在活性炭技術的應用中，不會造成工藝水浪費問題，現如今，水資源緊張問題逐漸顯現，水資源污染問題也越來越嚴重，對此，可推廣應用活性炭技術，對于脫除出來的硫化物，還可進行廢物利用以及二次加工。

4.1.4煤炭轉化

在火力發電技術中，煤炭轉化技術也比較常見。煤炭轉化指的是原煤在有機質以及氣化劑的的作用下發生化學反應，并轉化為可燃氣體，如圖2所示。原料煤在經過氣化反應后，通過干濕法，能夠去除粗煤氣中的污染氣體，同時利用高壓蒸汽驅動蒸汽輪機發電，可有效提高火力發電效率，同時減少污染排放量。

4.2天然氣發電技術

現如今，天然氣發電技術主要有兩種，即燃氣輪機發電技術以及分布式發電技術。為了改良火力發電技術結構類型，天然氣發電技術的應用比例逐漸增加，當前，我國已具備F級、E級燃氣輪機的制造能力，同時也逐漸建設了很多燃氣輪機電站，燃機電站設計、建設以及運行技術水平逐漸提高。在燃氣輪機的應用中，可充分利用清潔能源。但是，由于我國沒有掌握重型燃氣輪機的自主知識產權，對于中低熱值合成氣技術的掌握和應用水平比較低，很多高性能微小型燃氣輪機主要依賴進口。

天然氣分布式發電技術的原料為天然氣，主要設備類型為燃氣輪機，在產生電能時，對于系統余熱，還可回收利用與用戶供暖或者供冷中，即天然氣冷熱電三聯供技術。天然氣分布式發電站主要被建設在辦公樓、小區、商務區等建設區域，在負荷中心位置可達到能源最大利用效率。與傳統的集中式能源供給方式相比，天然氣分布式發電技術的安全性較高，大氣污染排放量遠低于常規燃煤火力發電技術。

5 結語

綜上所述，本文主要對清潔能源在火力發電中的應用進行了詳細探究。在我國未來的生產生活中，火力發電技術依然是最主要的發電技術類型，而傳統的火力發電會造成嚴重污染問題，對此，可推廣應用清潔能源，減少火力發電中的能源消耗量，降低環境污染，提高火力發電效率。

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（作者單位：國家電投集團貴州金元股份有限公司）