什么是煤炭发电?
煤炭是一种化石燃料,由保存在水体和泥沙的生态体系中以前死亡的植物生成,死亡的植物在这种环境中可以使其避免被氧化和生物降解,因此可以把其中的碳固定下来。煤炭是一种易于燃烧的黑色或黑褐色岩石,它是一种沉积岩,但并不太坚硬,如褐煤可以被认为是一种变质岩,因为它形成后曾经遭受过高温和高压的影响。煤炭的主要成分是碳和氢,以及少量的其他元素,比较显著的是硫。煤炭是全球发电业应用得最多的燃料,也是最大的二氧化碳排放源,当然,也是气候变化和全球变暖的重要元凶。就二氧化碳的排放而言,煤炭的排放量略高于石油,约为天然气的一倍。煤炭采自地下的煤矿,既可深入地下开采也可以开放式矿坑(露天开采)进行开采。
燃煤发电站
煤炭主要用作发电的固体燃料,通过燃烧产生热量。全球每年的煤炭消耗量资料来源:《WER》,2006;维基百科,2007。约为62亿吨,其中约75%用于发电。2007年,中国的煤产量为28.5亿吨,印度的煤产量约为5.367亿吨,中国电力中的68.7%来源于煤炭发电。美国每年消耗10.53亿吨煤炭,其中90%用于发电。2007年,全球煤炭总产量为68.1亿吨。在用煤炭发电时,首先要将煤炭碎成粉末,然后在锅炉内燃烧。炉子内所产生的热量将锅炉里的水加热成为蒸汽,接着用其驱动涡轮发电机产生电力。在过去的几年中,这一过程的热动力效率已经得到了较大的提高。标准的蒸汽涡轮机的技术远未达到令人满意的程度。在上述过程中,热动力效率才达到35%,这意味着所燃烧的煤炭有65%的热量被排放到周围的环境中——被白白地浪费掉了。老式的燃煤发电站的热动力效率更低,被浪费掉的热能也更高。
从理论上讲,温度与压力的增加可能会获得更高的热动力效率,因此超临界涡轮机概念的出现展现了一种热动力效率可达46%的极高温的锅炉。利用煤炭的另一种有效方式是组合循环式发电机,即热电联供,以及一种MHD顶级循环式发电机。全球大约40%的电力是由燃煤产生的。用已有的技术可以开采出的这种沉积岩(煤炭)的总量可供以目前的消费水平使用300年以上,包括污染大、能量强度低的煤炭种类(如褐煤和沥青煤),而在几十年内,全球的煤炭生产就会达到最大值。
用煤炭发电的一种更具能量效率的方式是使用一氧化物燃料电池或熔融的碳酸盐燃料电池(或任何氧离子转换基电池,在它们燃烧氧时,这些电池的燃料之间没有什么区别)。用这些方式,可以使热动力效率达到60%~85%(直接发电+废热蒸汽涡轮机)。目前,这种燃料电池技术仅仅能利用气体燃料,而它们对硫中毒十分敏感。在用煤炭获得大规模商业成功之前,仅靠这种技术是不够的。随着气体燃料研发的进展,有一种观点认为,可以用氮气作为携带者输送煤炭粉末。另一种观点认为,用水将煤气化,在这种方式中,将氧引入电解液燃料一侧可能会降低燃料端的电压,但也可能极大地简化碳的回收。
煤炭是现今的主要能源,全球约40%的电能都是来自于煤炭火力发电。煤炭是由史前植物被埋进地产下产生的,数百万年过后,地壳运动中腐烂的植物就变成了可燃烧的煤块。
第一、大多数煤层存储于在其他的岩石的缝隙中,矿工在岩石之间不同的位置打孔,然后混合硝酸铵和柴油,还有适量的爆炸性液体注入孔内,然后用泥土堵住孔来承受爆炸力,这样可以引导爆炸点侧面的冲击力,以保证同时水平且垂直的冲断岩石层。工作人员在每个孔洞中放置雷管,然后用引线把所有的雷管连接起来,之后用电荷将其引爆,当然会设置爆炸延迟,使得每个雷管先后爆炸,这样持续性爆炸比同时爆炸具有更强大的威力。爆炸使得岩层断裂。
第二、一位露出煤层矿工使用巨大的挖土机清理掉碎石泥土后,就露出了固态且坚硬的煤层。从矿井的侧面我们可以看出煤层上覆盖有多少岩石。前端装载机把煤矿装进运煤车,一辆运煤车一次性可将220吨煤炭从矿井运输到仓库,这样煤炭就可以送至。附近的发电厂,当一家公司准备开采煤矿时,是先要清理表面植被和土壤层,作为开垦土地的一部分,公司会将表层土储存起来,直到煤矿开采结束,再用表面土和岩石重新填埋矿井,然后种上植被。
第三、发电厂坐落在人工湖旁边,这样方便取水,用以加热,形成蒸汽发电。煤矿送进发电厂以后,压碎器将其打碎成棒球大小的煤块,将不同级别的煤炭混合,可以加大热能产出煤炭,经过传送带至运送室内仓库,此时的煤炭就可以进入锅炉了。同时巨大的吸力泵从湖中取水,熔炉把里面的水加热到537摄氏度,远超过沸点的温度,把水换成高压蒸汽,蒸汽进入旋转的涡轮机,让线圈旋转产生电能,留在涡轮机中的蒸汽温度不到50度,并且被压缩至真空状态。
第四、然后经过装满水的冷却冷凝器,水吸收了残留的热量,蒸汽变成了液体的水一变再次利用,煤炭燃烧过程中会产生二氧化硫,发电厂将废气注入含有石灰的容器,用于中和硫化物,化学反应产生的水蒸汽会。排出外面。从涡轮发电机延伸出电缆,可以把电送到室外的变压器,室外的变压器对其加高变压,以减少传送的电能损耗。此时,煤炭中的热量就可以通过变压器传送到千家万户。
煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为三大主要用途:动力煤、炼焦煤、煤化工用煤,主要包括气化用煤,低温干馏用煤,加氢液化用煤等。
煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料。构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等,此外,还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。
煤炭是世界上分布最广阔的化石能资源,主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、苏联加盟共和国(23%)和中国(12%),此外,澳大利亚、印度、德国和南非4个国家共占29%,上述7国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%,已探明的煤炭储量在石油储量的63倍以上,世界上煤炭储量丰富的国家同时也是煤炭的主要生产国。
煤利用能量转化的原理发电。
燃料在燃烧时加热水生成蒸汽,将燃料的化学能转变成热能,蒸汽压力推动汽轮机旋转,热能转换成机械能,然后汽轮机带动发电机旋转,将机械能转变成电能。
煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为三大主要用途:动力煤、炼焦煤、煤化工用煤,主要包括气化用煤,低温干馏用煤,加氢液化用煤等。
(1)发电用煤:中国约1/3以上的煤用来发电,平均发电耗煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值,把热能转变为电能。
(2)蒸汽机车用煤:占动力用煤3%左右,蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨·km)左右。
(3)建材用煤:约占动力用煤的13%以上,以水泥用煤量最大,其次为玻璃、砖、瓦等。
(4)一般工业锅炉用煤:除热电厂及大型供热锅炉外,一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多,数量大且分散,用煤量约占动力煤的26%。
(5)生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的23%。
(6)冶金用动力煤:冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤,其用量不到动力用煤量的1%。
扩展资料
中国虽然煤炭资源比较丰富,但炼焦煤资源还相对较少,炼焦煤储量仅占中国煤炭总储量27.65%。
炼焦煤类包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.553%),主焦煤(占5.26%),瘦煤(占4.01%),其他为未分牌号的煤(占0.55%)。
非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55%),弱粘煤(占1.74%),不粘煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.3%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。
炼焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢,是钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”。
参考资料来源:百度百科-煤 (词语释义)
利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置(包括电厂锅炉、汽轮机和发电机及其辅助装置)转换成电能的一种发电方式。在所有发电方式中,火力发电是历史最久的,也是最重要的一种。由于地球上化石燃料的短缺,人类正尽力开发核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等,以求最终解决人类社会面临的能源问题。最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善,输变电技术的改进,特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求,20世纪30年代以后,火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300~600兆瓦级(50年代中期),到1973年,最大的火电机组达1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高,每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到80年代后期,世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂,容量为4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低,因而到90年代初,火力发电单机容量稳定在300~700兆瓦。
火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原动机分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用燃料分,主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益,火力发电应尽量靠近燃料基地进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。
火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。
火力发电的重要问题是提高热效率,办法是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。90年代,世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能;大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%~70%。此外,火力发电大量燃煤、燃油,造成环境污染,也成为日益引人关注的问题。
热电厂为火力发电厂,采用煤炭作为一次能源,利用皮带传送技术,向锅炉输送经处理过的煤粉,煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽,经一次加热之后,水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率,应对水蒸汽进行二次加热,水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业,其余部分流经凝汽器水冷,成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵,经过低压加热器到除氧器中,此时为160度左右的饱和水,经过除氧器除氧,利用给水泵送入高压加热器中,其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料,最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。
利用燃料(煤)发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,推动气轮机旋转,带动发电机转子(电磁场)旋转,定子线圈切割磁力线,发出电能,再利用升压变压器,升到系统电压,与系统并网,向外输送电能。
把煤进行二次转化,有个最大的弊端:水资源的浪费和转化过程中能量的消耗。我国煤化工产业主要分布在缺水的地方。这就造成了环境不可逆转的破坏。
电力用煤,即所谓的动力煤。这部分是直接燃烧的;建材行业使用煤炭,也是用于加热水泥、玻璃、陶瓷等的窑炉。钢铁行业使用焦煤,作为还原剂,并不是直接燃烧,而化工行业则主要使用无烟煤作为原料经过,对干煤粉或水煤浆进行蒸馏气化过程来制备氮肥和煤焦油。
这其中,直接燃烧煤炭的两大产业再加上其他需求,大约合计占到煤炭消费总量的75%左右。国家能源局的近期目标,是将煤炭消费占中国一次能源消费的比重从现在的65%左右降低到60%以下。(印度和南非的比重大约是70%,美国大约22%)。
燃煤并非全部都不经济;这有一个成本核算问题。如果直接燃煤的综合经济效率要高于煤转化为其他热能产品的效率,那社会就会倾向于直接燃煤。所谓直接燃煤的浪费,指的是煤炭本身作为基础原料可以用于其它工业制品的可能效益,要超过燃烧所带来的价值。
煤炭的深加工,一方面,是用于制备各种碳素类材料、制备还原剂(炼焦);另一方面是去除其中有害物质并提取各种其他化学成分,如苯、酚,煤制甲醇、乙二醇等等。热能燃料方向的利用则有煤制天然气、、煤直接液化、间接液化等等手段。
但这些加工,都有一个经济效益的约束。比如煤化工产业需要大量的水资源,有些类别甚至达到1:10的比例。因此,在审批煤化工项目时,目前的国内当局非常审慎。