新型电厂可将化石燃料转变为清洁的可燃氢气——
近零排放煤制氢发电与多联产
燃烧化石燃料产生的气体是温室气体的主要来源,也是酸雨、烟雾和汞中毒的主要肇事者。产生浓烟的煤炭看上去似乎不可能成为能源的未来。但是,美国最大的公用事业公司之一——美国电力公司(AEP)技术发展部的前负责人麦克·马德(Mike Mudd)说:“煤炭正在增长的势头并非注定给环境带来厄运。”
马德现在是美国未来电力企业联盟的首席执行官——未来电力项目是一项兴建和营运世界首座零排放燃煤发电厂的计划,总投资10亿美元。该项目采取政府与企业合作的方式,由美国能源部(DOE)负责协调,未来电力企业联盟负责具体实施。到2012年,一座由最新的高端技术装备的275兆瓦的发电站将投入运行。
任何地方的煤炭都含有25~90%的碳,在燃烧时,将与氧气化合,在释放能量的同时释放出大量有毒的化学物质,如二氧化碳、硫、氮的氧化物和汞等等。可是,煤炭中的碳也可以用来从水中分解氧,产生清洁的可燃气体——氢。在高压纯氧的环境之下,精细地对地下煤炭进行加热以释放氢气,这个过程叫做气化。透平机用燃烧所产生的氢气发电,二氧化碳则被泵入地下,其他污染物将被转化成一种惰性固体被埋存。
气化本身算不上什么新技术。第二次世界大战期间,为了减少石油的进口,德国的工程师们就采用了这种工艺制造合成气体,即合成气:一种氢气和一氧化碳的混合物,然后将其转化成柴油燃料。目前有6家美国发电厂在燃烧合成气发电,与常规发电厂一样排放同等的二氧化碳,但其污染物则更容易被收集处理。在美国新建和计划建设的发电厂中,将有28家采用气化工艺。
发电厂下一步将采用只燃烧从合成气中提取的氢气作为气化方案——一氧化碳与蒸气化合产生的额外氢气,将与二氧化碳一起被送入地下2700～16000英尺的含盐深储库。据估计,美国拥有可埋存2.2兆吨二氧化碳的地质能力,大致相当于美国电厂1000年的排放量。
今年7月,未来电力企业联盟将对4个可能的地址(伊利诺伊州和得克萨斯州各两个)完成环境影响评估。年底之前选中其中的一个,2009年开始建设。未来电力项目已经吸引了AEP和PEABODY能源公司等美国最大的煤炭供应商的参与,他们欲在碳控制技术方面取得飞跃。中国的华能电力集团也已经成为未来电力企业联盟的成员。
但是,要想通过未来电力计划减少美国二氧化碳的排放,就必须使美国所有的燃煤发电厂都改建成这种先进的新型零排放发电厂。而且,政府必须为发电厂设定国家级二氧化碳排放的极限。
有专家们认为,此种收集碳的方式并不是一个长期的解决办法,倒像是一个权宜之计。劳伦斯国家实验室的地质学家朱里奥·弗里德曼(Julio Friedmann)说:“将碳进行封存,您可以做上50～100年,您可以一直做到除了燃烧之外有了其他的选择为止。”