什么是干净的煤技术?

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俄亥俄州科恩斯维尔的燃煤电厂
图像提供太平间文件

煤是所有化石燃料中最脏的。当燃烧时,它会产生有助于全球暖化,产生酸雨并污染水。周围所有的Hoopla核能,,,,水电生物燃料,您可能会因为认为肮脏的煤炭终于出路而被原谅。

但是煤炭并不是工业革命的乌干残余 - 它产生了一半的一半在美国,只要廉价且丰富的资料来源,并且很可能会继续这样做[来源:能源信息管理]。清洁煤技术试图通过使用多种技术清洁煤炭并包含其排放量来减少严酷的环境影响。

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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,焦油和肥料。煤衍生物,一种称为固化的碳可乐,融化铁矿石并降低它以创建。但是大多数煤炭(美国供应量的92%)都进入了发电[来源:能源信息管理]。电厂和发电厂的电力公司和企业燃烧煤炭,使蒸汽变成涡轮机并发电。

当煤炭燃烧时,它会释放二氧化碳和其他排放烟气,您看到的滚滚云中涌出的烟雾堆。一些干净的煤炭技术在燃烧之前将其净化。一种煤炭准备,洗煤,通过将压碎的煤与液体混合并允许杂质分离并定居,从而消除了不良的矿物质。

其他系统控制着煤炭燃烧,以最大程度地减少二氧化硫,氮氧化物和颗粒物的排放。湿洗涤器,或烟气脱硫系统,去除二氧化硫,这是酸雨,通过用石灰石和水喷洒烟气。混合物与二氧化硫反应形成了干墙的一种合成石膏。

低诺克(氮)燃烧器减少氮氧化物的产生,这是地面的原因臭氧,通过限制氧气并操纵燃烧过程。静电除尘器去除加剧哮喘的颗粒,并通过向电场充电,然后在收集板上捕获它们,从而引起呼吸疾病。

气化避免完全燃烧煤炭。使用集成气化的组合循环(IGCC)系统,蒸汽和热加压的空气或氧与煤炭结合在迫使碳分子分开的反应中。所结果的合成气然后将一氧化碳和氢的混合物清洗并在燃气轮机中燃烧以发电。燃气轮机的热能也为蒸汽轮机提供动力。由于IGCC发电厂创造了两种形式的能源,因此它们有可能达到50%的燃油效率[来源:美国能源部]。

接下来,我们将了解所有清洁煤炭技术中最雄心勃勃的雄心勃勃,以及在清洁煤炭变得商业上可行之前需要发生的事情。

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排放量在哪里?

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煤炭不会很快到达任何地方 - 它产生了一半的美国电源。
亚伦·科贝特/石头/盖蒂图像

碳捕获和存放- 也许是最有希望的清洁煤技术 - 从固定来源捕获和隔离二氧化碳(CO2)排放力量植物。由于二氧化碳有助于全球暖化,减少其进入大气的释放已成为主要的国际关注点。为了发现最有效,最经济的手段碳捕获,研究人员已经开发了几种技术。

烟道分离用溶剂去除二氧化碳,用蒸汽从二氧化碳上脱离,并将蒸汽凝结成浓缩的溪流。烟气分离使商业上可用的二氧化碳有助于抵消其价格。另一个过程,氧气燃烧,用纯氧气或富集的氧气燃烧燃料,以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与其他烟道间隔分开的能源密集型过程。第三种技术,预燃烧捕获,将其作为气化过程的一部分燃烧之前,将其除去。

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捕获后,固定容器将收集的二氧化碳隔离,以防止或停止其重新进入大气中。两个存储选项,地质海洋,必须包含二氧化碳,直到峰值排放量从现在开始数百年。地质存储涉及将二氧化碳注入地球。耗尽或气场和深盐水含水层安全地含有二氧化碳,而不可固定的煤则吸收了二氧化碳。一个调用的过程增强石油回收率已经使用二氧化碳来维持压力并改善储油罐中的提取。

海洋存储是一种仍处于早期阶段的技术,涉及将液体二氧化碳注入500至3,000米深的水中,并在压力下溶解。但是,这种方法将略微降低pH值,并可能损害海洋栖息地。所有形式的二氧化碳存储都需要仔细的准备和监视,以避免产生超过二氧化碳控制益处的环境问题。

由于替代形式的能源还不能像煤炭一样替代像煤一样便宜和丰富的电源,因此清洁煤技术有望减轻煤炭排放的日益严重的高潮影响。但是,公用事业公司和企业并不始终仅仅是为了环境而接受技术 - 该技术必须首先具有经济意义。

清洁煤炭并隔离其排放量大大提高了本来是廉价燃料的每日价格。在出售苏打水或商业二氧化碳等副产品时,以及干冰可以抵消清洁煤技术的价格,碳的费用可能会使减排的财务现实。

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来源

  • “清洁煤炭技术:它的工作原理。”英国广播公司的新闻。http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4468076.stm"Coal Basics 101。”
  • 能源信息管理。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/gasification/index.html
  • Herzog,Howard和Dan Golomb。“化石燃料使用的碳捕获和储存。”马萨诸塞州技术研究所,能源与环境实验室。http://sesedestration.mit.edu/pdf/enclyclopedia_of_energy_article.pdf
  • 斯内尔,玛丽莲·柏林。“煤炭可以干净吗?”塞拉杂志。http://www.sierraclub.org/sierra/200701/coal.asp
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