天然气如何发电?

如题所述

一般来讲,除核电厂之外,许多公共设施可以用大型锅炉发电,这可以产生数百兆瓦的电力。这些基础发电厂 (可以为整个国家提供大量的电力)主要是以煤为燃料的,较小的高峰调节工厂 (可以在夏季或其他高峰用电时供电)则常常以天然气为动力。最近,大型基础电力设施已经开始大量使用天然气,以减少硫化物、氮化物与颗粒物 (煤烟或烟尘)的排放。

天然气涡轮机

涡轮机与喷气式飞机发动机相似,可以采用各种能量为动力,包括水力发电、核能或者化石燃料 (如天然气、石油和煤炭)。涡轮机产生机械能以驱动发电机,它可以将涡轮机的能量转化为电能。天然气可以直接用于以蒸汽为动力的涡轮机 (使用以天然气为燃料的锅炉产生的蒸汽)进行间接发电。许多高峰调节的工厂用天然气涡轮机发电。

天然气涡轮机可以达到极高的效率 (可达40%),而且极少产生氮的氧化物 (低于25/1000000)和其他空气污染物。一些发电机使用“组合循环”,这种设施将蒸汽与天然气涡轮机结合,以达到更高的整体效率。在美国,联邦政府支持开发更为高效、更低排放的天然气涡轮机的研制与开发,旨在进一步提高空气质量

共燃与再燃

联邦政府的法令要求发电厂 (也称为中心发电站)减少空气污染物的排放。硫氧化物的排放可以用一种称为静电除尘器的设备来控制,特制的燃烧炉与催化剂可以减少氮的氧化物的排放。然而,这些技术可能引起一些操作问题,在一些情况下还会减少锅炉的功率或输出的能量。最近,许多公共设施和发电厂正在转向使用天然气,将其作为一种锅炉的补充燃料以减少排放量,而且,此举的一种优点在于可以提高锅炉的功率。在这些技术中,天然气供给锅炉的热量约占总热量的20%或略低于此值。所以, 目前,煤或其他燃料依然是主要的燃料。

共燃是大型公共设施锅炉中最简单的使用天然气的设备 (图7.15)。天然气锅炉的原理是将天然气直接喷射到锅炉的燃烧室内,这些天然气与煤 “共燃”,或一起燃烧。这种共燃可以减少硫化物与氮氧化物的排放,并减少不透光物质 (颗粒排放物)的排放。

天然气共燃 (得到天然气研究所许可)

在再燃中,将天然气喷射到锅炉内煤的燃烧面上,以便对燃烧的物质进行“再燃”。天然气再燃可以极大地减少氮氧化物的排放,燃烧效率可达50%以上。共燃与再燃可与常规的排放物控制技术结合起来,进一步减少排放物。

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