煤电智慧化与洁净燃煤技术结合的燃煤发电过程研究

煤电智慧化与洁净燃煤技术结合的燃煤发电过程研究

赵宗辉、何志明、王德庆、朱宏亮

国家电投集团内蒙古白音华煤电有限公司坑口发电分公司

摘要：燃煤发电作为碳排放较高的能源形式之一，在我国能源供应中起着重要的作用。然而，在全球环境保护和可持续发展的背景下，如何减少燃煤发电对环境的影响成为一个紧迫的问题。煤电智慧化与洁净燃煤技术的结合，为解决这一问题提供了新的途径。通过引入智能监测与控制系统，以及应用能效管理与优化技术，煤电智慧化技术可以实现对燃煤发电过程的精确监控和自动化控制，从而提高发电效率。与此同时，洁净燃煤技术主要包括脱硫、脱硝和脱汞等技术，可显著降低燃煤发电对大气、水体以及土壤等环境的污染程度。因此，本文主要针对煤电智慧化与洁净燃煤技术的结合在燃煤发电过程中的应用进行探讨，仅供参考。

关键词：煤电智慧化；洁净燃煤技术；燃煤发电

一、煤电智慧化技术

（一）智能监测与控制系统

1.基于物联网的传感器技术

基于物联网的传感器技术是煤电智慧化技术的关键支撑，它通过将各种传感器与物联网相连接，实现对煤电发电过程中各种参数的实时监测。这些传感器可以识别和测量燃煤发电过程中的温度、压力、流量、浓度等关键信息，并将这些数据通过物联网传输给数据采集与分析系统，从而实现对燃煤发电过程的精准监测和评估。

2.数据采集与分析

数据采集与分析是煤电智慧化技术中的重要环节，通过对从传感器获得的数据进行实时监测和分析，可以深入了解煤电发电过程中的各种参数变化及其对发电效率的影响。该系统能够判断煤种质量及含硫量等信息，提供相应的调节参数以保证燃烧稳定和高效运行。同时，通过与历史数据和经验模型的比对，可以实现对燃煤发电过程中的异常情况的实时预警，及时采取措施避免可能的事故。

3.自动化控制系统的应用

自动化控制系统是煤电智慧化技术的核心组成部分，它通过对监测数据的实时分析和处理，自动调节煤电发电过程中的各种参数，以确保燃煤发电过程的安全稳定和高效运行。该系统能够根据实时监测到的数据，自动调整燃煤供给、空气流量、循环水流量等关键参数，以保持燃煤发电过程的最佳状态。同时，它还可以自动控制污染物排放，使用先进的脱硫、脱硝和除尘设备，有效降低燃煤发电过程中的大气污染物排放。

（二）能效管理与优化

1.能源消耗监测与分析

能源消耗监测与分析是实现煤电智慧化的关键步骤之一，通过对煤电发电过程中各种能源的消耗进行实时监测和分析，可以了解能源消耗的情况及其变化趋势，从而找出能源消耗的关键环节和潜在问题，并提出相应的改进措施。此外，通过与能源消耗的历史数据对比，还可以评估各种改进措施的效果，为能源消耗的管理和优化提供参考依据。

2.高效燃烧技术

高效燃烧技术是提高燃煤发电过程能效的关键措施之一，它通过优化燃烧设备和调节燃烧参数，实现燃煤发电过程中燃料的充分利用和燃烧效率的提高。在高效燃烧技术中，采用先进的炉膛结构和燃烧器设计，以确保煤燃烧的均匀性和稳定性；同时，采用先进的调节控制技术，根据燃煤发电过程中的实际情况，自动调节燃烧参数，以获得最佳的燃烧效果和能源利用效率。

3.废热回收利用

废热回收利用是提高煤电发电过程能效的另一重要手段，它通过将燃煤发电过程中产生的废热进行回收和利用，实现能源的再利用和排放减少。在煤电智慧化技术中，可以采用各种废热回收和利用技术，如余热发电、烟气余热利用等，将燃煤发电过程中的废热转化为电能或其他可利用的能源形式，从而提高煤电发电过程的能效和环境友好性。

二、洁净燃煤技术

（一）脱硫技术

1.石膏法脱硫

石膏法脱硫是一种常见的煤电发电厂中用于脱硫的技术。通过将煤燃烧后产生的废气与石灰乳进行接触反应，可以有效去除废气中的二氧化硫(SO2)。这种技术的原理是，在石膏乳浆中，二氧化硫会被氧化成硫酸根离子，从而实现废气脱硫的效果。石膏法脱硫技术具有成本较低、操作简便、脱硫效率高等优点。同时，该技术还可以回收并利用生成的石膏，将其作为建材、水泥等领域的原料，实现了资源的综合利用。然而，需要注意的是，石膏法脱硫产生的大量石膏乳浆需要进行处理和储存，避免对环境造成二次污染。

2.氨法脱硫

氨法脱硫是另一种常用的煤电发电厂中脱硫的技术。其原理是利用氨气与煤燃烧后产生的废气中的二氧化硫进行反应，形成硫酸铵，并通过后续处理将硫酸铵转化为混合肥料。相比于石膏法脱硫，氨法脱硫技术能够回收并利用废气中的二氧化硫，达到资源的节约与循环利用。氨法脱硫技术的优势在于氨气的二次消费，不仅可以解决废气处理，还可以提供有机肥料的生产原料。然而，该技术也存在一些问题，如氨气的导致空气质量问题以及对环境的潜在影响等。因此，在实施氨法脱硫技术时，需要严格控制氨气的排放和监测，有效减少对环境的不良影响。

3.碳酸盐法脱硫

碳酸盐法脱硫是一种新型的煤电发电厂中用于脱硫的技术。这种技术利用可再生的天然气或氢气等作为还原剂，将废气中的二氧化硫还原为硫化物，进一步转化为无毒、无害的碳酸盐固体。与传统的脱硫方法相比，碳酸盐法脱硫不仅能够实现高效脱硫，还可以减少废物产生和废物处理成本。碳酸盐法脱硫技术具有高效、环保的特点，能够实现高脱硫率，并且对废物的处理具有较低的成本。然而，在实施该技术时需要注意一些问题，如高温条件下的反应控制、废物的后续处理以及设备的运维等。

（二）脱硝技术

1.SCR技术

SCR技术是一种常用的煤电厂脱硝技术。通过在燃烧过程中向废气中添加氨水或尿素溶液，废气中的氮氧化物会与氨水中的氨发生催化反应，生成氮气和水蒸气，从而实现废气脱硝的效果。SCR技术具有高效、可靠的特点，能够有效降低废气中氮氧化物的排放浓度。此外，SCR技术对煤电厂的适应性较好，可以适用于各种不同类型的锅炉和燃烧设备。

2.SNCR技术

SNCR技术是另一种常用的煤电厂脱硝技术。与SCR技术不同的是，SNCR技术在废气中直接喷射氨水或尿素溶液，通过自由基反应来将废气中的氮氧化物还原为氮气和水蒸气。SNCR技术具有设备简单、操作方便的优点，适用于各种规模的燃煤锅炉。然而，相比于SCR技术，SNCR技术在脱硝效率和氨逃逸方面存在一定的局限性，需要综合考虑运行参数和设备选择。

（三）脱汞技术

1.活性碳吸附法

活性碳吸附法是一种常见的煤电发电厂中用于脱汞的技术。该技术通过在废气中设置活性碳吸附装置，利用活性碳对废气中的汞进行吸附，达到脱汞的效果。活性碳吸附法具有高效、经济的特点，能够实现较高的脱汞效率。此外，活性碳还可以进行再生和循环利用，减少废物的产生和处理成本。

2.高温催化氧化法

高温催化氧化法是另一种常用的煤电发电厂中脱汞的技术。该技术通过在高温条件下将废气与催化剂接触反应，利用氧气将废气中的汞转化为易于处理的无机盐或形成固体颗粒，实现脱汞的效果。高温催化氧化法具有高度选择性和高脱汞效率的特点，能够有效地降低废气中汞排放的浓度。然而，在实施该技术时需要控制催化剂的稳定性和寿命，并且对高温条件下的设备运行需要特殊考虑。

三、结语

总而言之，煤电智慧化技术和洁净燃煤技术的结合在燃煤发电过程中起到了关键的作用。通过煤电智慧化与洁净燃煤技术的结合，燃煤发电行业能够实现更加环保高效的发展。未来，我们应该不断推进科技创新，加大对智慧化技术和洁净燃煤技术的研发力度，以实现燃煤发电过程的最优化，并为可持续发展做出贡献。

参考文献：

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