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关键词:电动四轮驱动;轮毂电机驱动;技术发展趋势
当今社会,资源紧缺与环境恶化的问题日益严重,新能源汽车的开发作为面对挑战、实现可持续发展的重要途径,是未来汽车产业的发展方向。对四轮驱动汽车而言,为了应对日益严苛的汽车排放、油耗法规提出的越来越高的技术要求,与传统的机械四轮驱动系统相比,电动四轮驱动系统的开发应用日渐广泛。
在前轮驱动车辆的基础上拓展成四轮驱动车辆,根据驱动后轮所施加驱动扭矩的来源,目前实现电动四轮驱动的主流技术主要有三种,本文主要分析了这三种类型电动四轮驱动技术的结构特征、优缺点和技术发展趋势。
1.电动四轮驱动技术主流结构分析
电动四轮驱动技术总体上可分为三种结构,电驱动桥技术、轮边减速驱动技术和轮毂电机直接驱动技术。
1.1电驱动桥技术
如图1所示,电驱动桥技术①利用一个驱动电机②通过减速器③实现降速增扭,驱动扭矩将通过差速器分配给左右驱动半轴。此技术已经应用在混合动力汽车上,在前轮驱动的汽车上装设了一个电驱动后桥(图2),即可为汽车提供混合驱动能力和四轮驱动能力。应用这种技术,电池电动车辆也可以通过两个单独的电动机分别驱动两个车桥获得四轮驱动能力。
按照减速器档位数叉可分为一档电驱动桥和两档电驱动桥两大类。两档电驱动桥相对于一档电驱动桥具有如下优点:
一、加速和爬坡时可以利用一档的大速比提升扭矩,从而提升动力;车辆高速行驶时的最高车速可以利用二档的小速比得到提高。
二、两档电驱动桥可以获得更低的电机转速,有利于优化电机NVH性能,整车NVH性能也将得到提升。
三、两档电桥相对于一档电桥的效率有提升,可以提高电效率,节省电池成本。
四、使用两档电桥可以使电机小型化。
电驱动后桥在雷克萨斯RX400混合动力车和丰田Highlander混合动力车上已有应用,国内哈弗、比亚迪等也有应用该技术。图3为哈弗混动四轮驱动系统展示,其中后桥应用了电驱动桥技术,驱动电机功率为60Kw,仅使用后驱动桥驱动时为纯电动两驱,前桥传统动力与后驱动桥同时提供动力时车辆实现四驱,即实现混动四驱模式,系统最大功率可达170KW。图4为比亚迪唐,1台电动机位于后驱动桥差速器一侧,通过车身中部电池组件获取电力驱动后轮。是国内自主品牌量产车中首次应用该技术的车型。
1.2轮边减速驱动技术
轮边减速驱动方式如图5所示,电机为普通的内转子电机,电机高转速、低扭矩运行。为满足汽车行驶时车轮的实际转速要求,常在电机和车轮之间增加一套固定传动比的减速装置,起到减速、增扭的作用,保证电动车低速行驶时能够获得足够大的扭矩。
轮边减速驱动装置广泛应用于大型矿用电动轮自卸车,1963年美国的两家公司Unit-Rig和GE(通用电气)合作研制并批产了M85型77t电动轮汽车。1968年,GE公司开发、研制并成功推出了电动轮驱动机构,开创了电动轮自卸车的新时代。
国际上电动轮自卸车生产国主要集中在美国/日本和德国等工业发达的国家,Komatsu公司的960E型电动轮自卸车(图6)额定载重327t,最大功率2160kW;Liebherr在2010年4月推出T282型自卸车(图7),额定载重363t。
1.3轮毂电机直接驱动技术
轮毂电机直接驱动形式如图8所示,使用低速的外转子电机,中间无减速机构,车轮通过安装在轮辋上的外转子驱动电机直接驱动,实现车轮与电机1:1的转速。轮毂电机直接驱动在车辆上的应用如图9所示,应用四个轮毂电机即可轻松实现电动四轮驱动。
对轮毂电机的应用与研究,日本有着世界领先的技术水平。早在2003年就有多种轮毂电机驱动产品被推出。例如:普利司通公司推出的动力阻尼型车内装式电机系统,以及丰田公司推出的FNE-N燃料电池概念车等等。
我国在轮毂电机技术研究领域起步较晚,研究成果主要包括同济大学研制的采用四个低速永磁无刷直流轮毂电机的“春晖一号”和“春晖二号”电动车。中国科学院北京三环通用电气公司开发的7.5 kW电动汽车专用的轮毂电机。哈工大一爱英斯电动汽车研究所开发的采用多态轮毂电机的轮毂驱动系统EV96-I型电动汽车等。
2.电动四轮驱动技术的优缺点
电动四轮驱动技术相对于传统机械四轮驱动技术主要优点如下:
优点一:省去了复杂的机械四轮驱动系统,包括分动器、主传动轴等零件。整车质量因传动系统零部件的减少而减轻。传动系的振动噪声问题得到改善。
优点二:可以获得更优的驾驶性及更好的燃油经济性。
优点三:可以实现车辆的“电子主动底盘”。汽车采用前轮驱动、后轮驱动或四轮驱动可依据行驶工况由车辆控制器进行适时转换与控制,每个车轮的驱动力也可根据汽车的行驶状态进行实时控制,能够真正实现车辆的“电子主动底盘”。
优点四:可广泛应用于不同车型,平台化战略有利于实现混合动力和纯电动。
三种电动四轮驱动结构的优缺点汇总如下表:
3.电动四轮驱动技术的发展趋势
2016年节能与新能源汽车技术路线的,提出了新能源汽车行业的发展目标,也指明了新能源汽车的发展方向。为了实现2020年纯电动乘用车续驶里程达到300km,2030年达到500km,且纯电驱动系统最高传动效率大于93%等技术目标,大力发展轮毂电机系统技术成为未来新能源汽车发展的关键技术。
轮毂电机技术适用于多种类型的车辆,可以为全新的或现有的车型改善燃油经济性、提升扭矩和功率、增加驾驶乐趣。轮毂电机布置灵活,完美适配纯电动、混合动力、插电式混合动力和燃料电池电动车等多种新能源车型。无论是基于前轮驱动还是基于后轮驱动的传统两驱车上,无需大规模改变现有动力总成体系,均可通过增加两个轮毂电机轻松实现混合动力四轮驱动,轮毂电机和传统动力并联使用,这对于混合动力车型很有意义。也可以在纯电动车辆上应用轮毂电机系统,实现纯电动四轮驱动,甚至八轮驱动。
制约轮毂电机四轮驱动技术发展及应用的主要因素同时也是轮毂电机发展的难点和热点,主要集中在控制方面,如电子差速控制技术等,本文暂不做深入探讨。从结构角度来看,机械结构方面的系统集成优化设计也是至关重要的,研制集成度高、体积小、质量轻的轮毂电机系统已经成为国内外行业关注的焦点,高度集成的轮毂电机系统,集轮毂电机、逆变器,电机控制和软件于一体,无需更换汽车原有的车轮轴承就可轻松完成电机安装。目前Protean Drive的轮毂电机可以提供81kW的功率,800N・m的扭矩,重量仅31Kg,可安装在直径为18~24英寸的常规车轮中。具有良好的再生制动性能,在制动过程中可回收85%的动能。因此车辆行驶里程在同样的电池容量下可以增加30%以上,续航里程相同的情况下可以通^降低电池容量减少成本。
轮毂电机技术因其能够独立驱动的众多优点,以及未来对车轮布置空间越来越严格的要求,随着电机转速可调范围的增加,这项技术受到了国内外越来越多整车厂商的关注,相信受需求牵引,轮毂电机直接驱动技术目前存在的技术难题会早日突破,将成为电动四轮驱动车辆的最终发展趋势。
关键词:风电融资
一、风电发展的现状与前景
能源是国民经济发展的重要基础,是人类生产和生活必需的基本物质保障。随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,对能源的需求也越来越高。长期以来,我国电力供应主要依赖火电。“十五”期间,我国提出了能源结构调整战略,积极推进核电、风电等清洁能源供应,改变过渡依赖煤炭能源的局面。风能是一种可再生清洁能源,风电与火电相比,不仅节能节水无污染,而且对保护生态环境大有好处。2005年我国通过《可再生能源法》后,我国风电产业迎来了加速发展期。2008年我国风电总装机容量达到1215.3万千瓦,2009年容量达到2200万千瓦,按照目前的发展速度,2010年风电装机容量有望达到3000万千瓦,跃居世界第2位。到2020年我国风电装机容量将达到1亿千瓦。届时,风电将成为火电、水电以外的中国第三大电力来源,而中国也将成为全球风能开发第一大国。
二、风电项目目前融资方式及存在问题
(一)风电融资成本偏高
风电的融资成本主要是贷款利息。由于风电的固定资产投入比例较大,资金运转周期较长,一般为6-10年,造成风电项目建成后财务费用居高不下,形成的贷款利息较高,为企业的经营发展带来沉重的债务负担。
(二)风电生产缺乏优惠信贷政策支持,融资相对较难
虽然风电属国家鼓励发展的新兴产业,但目前仍执行一般竞争性领域固定资产投资贷款利率,贷期相对较短,而且缺乏优惠信贷政策支持,金融机构对风电项目的贷款要求必须有第三方进行连带责任担保,使风电企业融资更加困难。
(三)风电融资方式单一,融资风险高
风电项目目前至少80%资金靠债务融资,资本金仅20%。大规模的债务融资不仅导致风电企业资产负债率居高不下,贷款过度集中,资金链非常脆弱,增加企业的财务风险,而且影响企业再筹资能力,降低企业资金周转速度,增加了企业的经营成本。因此,融资方式的优化、融资渠道的拓宽已经势在必行。
三、风电项目融资方式的优化
(一)采用BOT项目融资模式
BOT即英文Build(建设)、Operate(经营)、Transfer(移交)的缩写,代表着一个完整的项目融资概念。项目融资是上世纪70年代兴起的用于基础设施、能源、公用设施、石油和矿产开采等大中型项目的一种重要筹资手段。它不是以项目业主的信用或者项目有形资产的价值作为担保获得贷款,而是依赖项目本身良好的经营状况和项目建成、投入使用后的现金流量作为偿还债务的资金来源。它将项目的资产而不是业主的其他资产作为借入资金的抵押。项目融资是“通过项目融资”,而非“为了项目而融资”。
1.BOT项目融资模式特点。BOT项目融资与传统意义上的贷款相比,有以下两个特点:一是项目融资中的项目主办人一般都是专为项目而成立的专设公司,只投入自己的部分资产,并将项目资产与其他财产分开,项目公司是一个独立的经济公司。贷款人(债权者)仅着眼于该项目的收益向项目公司贷款,而不是向项目主办人贷款。二是项目融资中的贷款人仅依赖于项目投产后所取得的收益及项目资产作为还款来源,即使项目的日后收益不足以还清贷款,项目主办人也不承担从其所有资产及收益中偿还全部贷款的义务。总之,项目融资的最重要特点,就是项目主办人将原来应承担的还债义务,部分转移到该项目身上,即将原来由借款人承担的风险部分地转移。
2.BOT项目融资模式的优缺点。优点:一是扩大借债能力。项目主建人的偿还能力不作为项目贷款的主要考虑因素,是否发放贷款根据项目的预期收益来决定。借进的款项不在主建人的资产负债表上反映,主借人的资信不会受到影响。二是降低建设成本,保证项目的经济效益。三是充分利用项目财务收益状况的弹性,减少资本金支出,实现“小投入做大项目”或“借鸡下蛋”。四是拓宽项目资金来源,减轻借款方的债务负担,转移特定的风险给放贷方(有限追索权),极小化项目发起人的财务风险。缺点:对项目发起人而言,基础设施融资成本较高,投资额大,融资期长、收益有一定的不确定性,合同文件繁多、复杂,有时融资杠杆能力不足,母公司仍需承担部分风险(有限追索权)。
(二)ABS资产证券化融资
ABS(Asset-BackedSecuritization,意为资产证券化)是项目融资的新方式。ABS融资是原始权益人将其特定资产产生的、未来一段时间内稳定的可预期收入转让给特殊用途公司(SPV),由SPV将这部分可预期收入证券化后,在国际国内证券市场上融资,给投资者带来预期收益的一种新型项目融资方式。
1.ABS资产证券化融资的特点。ABS资产证券化融资有两个特点:一是ABS融资方式实质上是“公司负债型融资”。由于ABS能够以企业本身较低的信用级别换得高信用级别,与银行贷款相比,不仅节省融资成本,且能使非上市公司寻求到资本市场融资渠道。二是ABS发起人出售的是资产的预期收入,而不是增加新的负债,因此既获得了资金,又没有增加负债率,也不改变原股东结构。
2.ABS资产证券化融资的优缺点。优点:一是门槛较低。企业只要拥有产权清晰的资产,该资产又能够产生可预测的稳定现金流,现金流历史记录完整,就可以以该资产为支撑发行资产支持证券。二是效率较高。通过破产隔离,资产证券化变成资产信用融资,即资产支持证券的信用级别与发起人或是SPV本身的信用没有关系,只与相对独立的这部分资产有关。投资者只需根据这部分资产状况来决定投资与否,避免了对一个庞大企业全面的经营、财务分析,投资决策更加简便,市场运行效率得到提高。三是内容灵活。资产证券化可以做相对灵活的设计:融资的期限可以根据需要设定;利率也可以有较多选择,甚至可以在发行时给出票面利率区间,与投资者协商而定。四是成本较低。资产证券化的资金成本包括资金占用费(票面利率)和筹资费用(根据现行标准测算,年成本约1%)两个方面。只要达到一定规模,这些成本要显著低于股票和贷款融资,也略低于债券融资。五是时间更短。资产证券化受国家支持,只需证监会审批,时间仅需要两个月到半年;而债券发行需向发改委审批额度,证监会批准,审批时间长达9个月到一年。六是资金用途不受限制。资产证券化融入的资金,在法律上没有用途限制,可用于偿还利率较高的银行贷款。这一点和债券融资也有很大区别。七是不改变资产所有权。目前资产证券化模式下,企业出售未来一定时间的现金收益权,但实物资产所有权不改变。八是能改善资本结构。资产证券化是一种表外融资方式,融入的资金不是公司负债而是收入,能降低资产负债率,提高资信评级。缺点:由于我国信用评级的不完善和我国法律环境存在的缺陷,可能会加大资产证券化的融资成本。
(三)采用PPP融资模式
PPP融资模式,即“public-privatepartnership(公共民营合伙制模式)”,是政府、营利性企业和非营利性企业基于某个项目而形成的相互合作关系的形式。通过这种合作形式,合作各方可以达到比预期单独行动更有利的结果。合作各方参与某个项目时,政府并不是把项目的责任全部转移给私人企业,而是项目的监督者和合作者,它强调的是优势互补、风险分担和利益共享。
1.PPP融资模式的特点。PPP融资模式不仅意味着从私人部门融资,最主要的目的是为纳税人实现“货币的价值”,或者说提高资金的使用效率。PPP融资模式主要有5个特点。一是私人部门在设计、建设、运营和维护一个项目时通常更有效率,能够按时按质完成,并且更容易创新;二是伙伴关系能够使私人部门和公共部门各司所长;三是私人部门合作者通常会关联到经济中的相关项目,从而实现规模经济效应;四是能够使项目准确地为公众提供其真正所需要的服务;五是由于投入了资金,私人参与者保证项目在经济上的有效性,而政府则为保证公众利益而服务。
【关键词】风力发电 新能源 特点
根据国际煤炭会议的资料介绍,我们可以看出,煤炭在世界上的储量还是比较丰富的,根据当前的开采速度来计算,还可以开采大约200年左右,石油的开采量大约还能维持30多年,天然气也是社会经济发展中的重要能源,但是也是相对有限的,大约还可以开采60年左右,这些能源都会给空气带来严重的污染。全球变暖等多种气候反常的现象都与此有关。风能是一种清洁而安全的能源之一,在自然界中可以源源不断的生成,也会有规律的补充,因此,其开发潜力是非常大的。
一、我国风能储备现状
对于风能这种资源来说,可以利用的风能主要是跟风能的密度和可以利用的风能年累计的小时数。我国的疆域相对比较辽阔,可以利用的风力能源巨大,其中可以利用的风能储备量大约为2.50亿千瓦,全部断下来大约有10亿左右的风能储备量。这种资源受到地势的影响比较大,世界上的风能资源很多都在沿海跟大陆比较开阔的收缩地带储存。在我国,新疆、内蒙古以及东南沿海地带的风能储存相对比较丰富,在东南沿海地带以及周围的岛屿,其风能密度大约可以达到每平方米300瓦以上,风速每秒3—20米,年累计超过6000小时以上。我国风能资源最好的内陆地带就是新疆到内蒙古这一代,风能的的密度在每平方米200瓦到300瓦之间,这些地区都都比较适合进行风力发电。
二、风力发电的原理
在风力发电的装置中,包含很多结构,有风轮,也有发电机。风力发电机的组成部分包括机头、转体、尾翼叶片。风力发电的基本原理就是利用风能设备,把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化。实际上就是利用空气中的动能,也就是“风能”来带动风车设备的叶片的旋转,之后把叶子的转轴连接到增速机器上提高旋转的速度,从而把机械的动能向机械能转化,之后通过转轴带动发电机起到发电的作用。其中叶片是用来接受风力的,可以通过机头把风能转化为电能,尾翼可以使叶片能够始终对着风吹来的方向,这样能获取比较大的风能。转体是为了更灵活的转动从而实现尾翼方向的调整,机头的转子是一个永磁体,能够切割力线从而产生电能。利用风能发电的形式主要有两种,一种是独立运行的形式,另一种是风力并网发电技术。就小型独立风力发电系统来说,一般都不采用并网发电,要进行独立的使用,单台装机的容量大约是100瓦到5000瓦之间,一般情况下不会超过10千瓦。小型风力发电机器的输出的主要是13v到25v变化的交流电,需要经过充电器的整流,之后在对蓄电瓶进行充电,这样才能使得风力发电机的电能向化学能转变。之后用户逆变电源,把电瓶里的化学能变化为交流220v的市电,这样才能保证使用的稳定性。
三、风力发电的特点和优缺点
(一)风力发电的特点
首先,风能取之不尽,用之不竭,属于清洁高效的新能源。在进行风力发电的时候,要让不会产生任何废气和废水,没有其他污染,属于一项可再生能源,用风力发电是一个非常有利的事情。跟其他发电方式进行比较,风力发电不需要购买燃料,也不需要对材料的运费负责,更不需要对发电遗留的残渣进行处理。
其次,风力发电具有地域性,不是每一个地域都可以修建风力发电站。风力发电站必须要要建立在风能资源丰富的区域,风速比较大,持续的时间也是相当长的,风力资源跟地势和地貌有着比较大的关系。
再次,风力发电具有比较强的季节性,这个特点就决定了风力发电只能在整个发电系统中处于一个配角的位置,风力发电的使用方式主要有两种:一种是能源利用:风力发电机群并网进行,没有风就不发电;另一种是没有电网的高山、牧区和海岛,主要是风力发电机跟柴油发电机联合运行,有风力的时候进行风力发电,没有风力的时候用柴油机进行发电。
(二)风力发电的优缺点
优点:清洁,具有比较好的环境效益;属于可再生资源,不会枯竭;建设周期比较短,投资也不大;装机的规模比较灵活。
缺点:有噪声和视觉方面的污染;占用的土地面积比较大;稳定性不好,
不可控;当前的应用成本比较高。
四、风力发电的展望
当前我国风力发电产业的发展比较迅猛,但是也存在一系列问题:主要是我国没有完全掌握风力发电机组的核心设计和制造方面的技术,而且一些零部件的产品跟国外比较会存在一定的差距;加上我国风力发电规划跟电网规划不是特别协调,风电的技术标准有待完善。因此,我国未来风力发电产业的噶站,需要加大自主研发力度,尽可能的掌握关键技术,加大风力电网的坚实力度,实现风电开发的规范性,还要加大政策资金的扶持力度,尽快建立完善的风电标准。相信通过这些努力,未来我国的风电产业将会获得更大的发展。
五、结论
总之,风力发电开启了新能源时代,我们要认真研究风力发电的特点,不断完善风力发电技术,争取让大自然赐给人类的这份礼物得到充分的利用。
参考文献:
[1]韩永奇,韩晨曦.中国风电产业的发展与前景[j].新材料产业,2010,(12).
[2]迟永宁,刘燕华,王伟胜,陈默子,戴慧珠.风电接入对电力系统的影响[j].电网技术, 2007,(03)
关键词:能源 煤制气 气化
1 前言
我国拥有丰富的煤炭资源,是一个以煤为主要能源的发展中国家。多年来,煤炭消费占我国一次能源消费比例的三分之二以上。环渤海、长三角、珠三角三大经济带对天然气需求巨大,而内蒙古、新疆等地煤炭资源丰富,但运输成本高昂。因此,将富煤地区的煤炭资源就地转化成天然气,是煤炭能源清洁高效转化的重要基础,成为继煤炭发电、煤制油、煤制烯烃之后的又一重要战略选择。
先进的煤制气工艺的开发和利用,是我国实现煤化工战略的重要步骤。目前,煤制气工艺技术的发展正朝着低消耗、低污染、高效能、高自动化方向发展。煤制天然气是指煤经过气化产生合成气,再经过甲烷化处理,生产代用天然气(SNG)。煤制天然气的能源转化效率较高,技术已基本成熟,是生产石油替代产品的有效途径。
2自动化控制系统在煤制气系统领域中的应用
随着经济全球化的不断发展和深入,电气自动化控制系统为我国煤制气领域的发展做出了巨大的贡献。随着自动化信息化技术的发展及电力市场的推进,采用更加先进的自动化控制技术及其产品,提高煤制气领域电气自动化运行和管理水平,节能降耗,增强企业竞争力,成为煤制气领域的热门课题。在控制方式上,煤制气领域系统的主要设备监控需要接入DCS系统,但在两台机组共用一台起/备变的情况时,由于一台机组的检修不能影响另一台机组的正常运行,因此需要考虑两台机组DCS电气控制的模式,确保对其控制权的唯一性。在布置方式和数量上,煤制气用电设备分散安装于各配电室和电动机控制中心,元件数量众多,运行管理信息量大,检修维护工作复杂。与热工系统相比较,电气设备操作频率低,有的系统或设备运行正常时,几个月或更长时间才操作一次,电气设备保护自动装置要求可靠性高,动作速度快,比如保护动作速度要求在40s以内完成。随着DCS技术、面向对象技术和嵌入式以太网技术的发展,煤制气系统自动化的保护和测控单元由传统的相对独立设计,向着集保护、测量、控制、远动于一体的综合化及网络化智能保护测控单元发展,直接面向一次设备或设备组合,就地安装,除实现继电保护、实时电量监控、状态信息记录及历史记录等基本功能外,还能与站控层联网实现事故分析、状态监视、微机防误操作和安全保障等功能。
3 煤制气工艺型式多样性
到目前为止,已经实现工业化应用的气化炉有数十种之多。依据煤与气化剂在气化炉内的接触方式的不同,一般将气化工艺分为固定床气化、流化床气化和气流床气化三大类型[1]- [2]。
3.1 固定床气化炉
固定床气化炉以鲁奇炉为代表,煤与气化剂(氧、蒸汽)逆流流动,块状煤从炉顶加入,在逐步下移过程中与热的煤气气化剂换热,发生干燥、干馏、气化、燃烧和灰渣冷却,气化剂则在上升过程中换热,反应转化为煤气。该气化过程效率高,氧耗低,但蒸汽用量较大。适用于褐煤、年轻烟煤气化制城市煤气和焦油能集中加工的场合,不太适用于现电和能源化工合成。
3.2 流化床气化炉
流化床气化炉用煤粒度小,气化强度高,达到固定床的2~3倍,床内温度更加均一,出口温度高达900℃,粗煤气中几乎不含焦油、酚类等难净化物质,净化流程简化。常规流化床气化炉的缺点在于,为防止炉内结渣,保证正常的流态化,操作温度较低,仅适合褐煤和高活性烟煤;灰渣和飞灰未转化量达煤量的10%,需另设锅炉燃烧。
灰熔聚流化床气化炉是常规流化床的一种改进,全床温度提高到1050摄氏度,可适合多种煤的气化,而同时保持适中的操作温度,使其气化氧耗低,操作费用低,结构简单,材料要求低,投资低。代表性的有KRW、U-gas和AFB三种。
3.3 气流床气化炉
气流床气化炉是流化床气化炉的进一步改造,使用更细的粒度和更高的温度,从而成倍地加快了反应速度,达到了极高的炭转化率和气化炉单台处理能力,为当前世界煤气化市场的主导选择。气流床气化炉依照进料方式有两种类型:水煤浆进料和干粉进料,结构上也分为耐火砖热壁炉和水冷壁炉两种。
水煤浆加压气化炉是已工业大规模应用最多的气流床气化炉,以Texaco炉最多。优点是压力高,运行可靠,气化温度高,煤气有效成分高。缺点是煤浆水蒸发和升温热损失大,煤耗、氧耗高,操作温度限制了高灰熔点煤的使用。
干粉煤进料加压气化炉以shell炉为代表,它克服了煤浆进料的水蒸发升温的热损失,反应温度进一步提高到1500~1600℃,转化率和煤种适应性进一步提高。缺点是,增加了气体的物理显热以及高压废热回收的困难和投资。
4煤制气工艺选择的科学性
每种煤气化技术均有其相应的特点和适用范围,还没有一种综合比较非常突出的方式,这也是造成国内煤制气方式多元化的一个主要因素。在发展煤气化技术的过程中,煤气化工艺以及气化炉型的选择是一项重要工作,它关系到整个工程的投资乃至产品的生产成本。
首先,在保证技术可行经济合理的前提下,根据原料情况选择气化工艺及气化炉型的选择范围。通常工业气化炉用氧、蒸汽或空气、蒸汽为气化介质,气化炉的选择取决于下列因素[3]:
① 煤的物理、化学性质,主要包括碳含量、热值、热稳定性、化学性质、灰分含量、粒度等因素 ;
② 气化工质(空气,氧气,蒸汽);
③ 气化工况:温度、压力、加热效率和炉内停留时间;
④ 气化炉型式:进料方式(干粉煤、水煤浆)、气固接触方式(流动型式)、排灰方式(干渣、液渣)以及最终的气体净化方式。
其次,要考虑煤气化技术与下游后续加工技术对煤气化生产的煤气数量、组成、压力以及煤气净化程度等条件都会有其特殊的要求。
还要考虑气化炉型与生产规模的合理匹配,不同煤气化技术对于所建装置的规模效应不尽相同,同时相应的装置投资、建设周期、对市场的适应性均有所不同。
5煤制气项目发展局限性
①大规模发展煤制气势必增加煤炭开采强度,给环境造成压力。另外,煤制气尚处于示范阶段,不具备大规模发展的条件。
②煤制气能否获得经济效益,主要风险来自于原煤的价格。改价后煤制气价格上涨也能引发煤价上涨,这会导致煤制气项目存在相当大的风险。
③煤制气项目在生产过程中会产生一些废物,如一氧化碳、硫化物和一些含酚废水等,如处理不当,会对环境造成很大污染。
④任何一种气化炉型,往往优势越明显,其缺点也越突出,因此,没有绝对“最好”的煤气化工艺,只有相对“最合适”的煤气化炉型。
6 结语
在能源急剧紧张的现代工业社会,优质高效能源的开发具有重大意义。鉴于我国的能源现状,开发煤制气技术,将有力缓解我国的能源危机。此外煤制气符合国家“高产能低碳化利用”的能源发展战略,对实现煤炭资源的清洁具有重大意义。
参考文献:
[1]王洋,房倚天,黄戒介等. 煤气化技术的发展-煤气化过程的分析和选择[J]. 东莞理工学院学报,2006,13(4):90-100.
关键词:天然气 计量计 发展趋势
一、引言
天然气是一种非常好的燃料和化工原料。作为燃料,它具有燃烧完全,单位发热量相对大,燃烧后产物对环境破坏力小的优点;作为化工原料,它具有质优,洁净,成本低的优点,可利用它生产很多精细化工产品和高附加值产品。
流量计量在企业生产和经营管理过程中是一项重要技术基础工作。流量计量不仅是天然气供需双方进行贸易结算的依据,同时也是天然气生产过程中的一个重要的产能和技术指标。准确计量天然气的量不但能公平的进行贸易结算,并且能改良生产工艺,降低生产成本,提高产品质量,保证安全生产,提高社会效益以及经济效益。所以,天然气流量计量的问题是天然气使用过程中需要面对的一个非常重要问题,天然气流量计量的问题已经成为制约天然气工业发展的重要因素。
二、天然气计量流量计
目前国内外主要使用孔板流量计,涡轮流量计和超声流量计。为保证计量结果精确度高并且稳定可靠,还会配备相应的校验装置。
1.孔板流量计
孔板流量计具有简单牢固,结构易于复制,性能稳定可靠,价格低廉,使用期限长等特点,包括节流装置,差压变送器和流量显示仪(或流量计算机)三部分。但是孔板流量计也存在一些重大缺点。由于孔板流量计输出信号为模拟信号,重复性不高,并且有很多能够影响整套流量计的精确度的因素,因此精确度提高的难度很大。
2.涡轮流量计
气体涡轮流量计的主要特点为精确度高,重复性好,结构紧凑轻巧,方便安装维护及流通能力强等特点。与孔板流量计不同,涡轮流量计输出的为脉冲频率信号,不仅适用于总量计量,也方便与计算机连接,并且无零点漂移,具有很强的抗干扰能力。同时,涡流流量计在获取信号时可以获得高频率信号,且信号的分辨力强。
3.气体超声流量计
继孔板流量计,涡轮流量计之后,气体超声流量计是第三类适用于高压、高精度大、口径的天然气流量计。它具有测量精确度高、无压损、范围度特宽、安装使用费低、无可动部件等优势。与孔板、涡轮流量计相比,气体超声流量计还很年轻,许多实用问题仍在探索中,尽管它仅是气体涡轮流量计的副手,但是它有明显的潜力和后发优势。
4.其他新型流量计量技术
互补式气体流量计逐步引起了人们的注意,它是一种可替换的计量技术,在测定液体流量方面已经成功使用了很长时间,但在测定输气管线流量方面的应用经验还很少。这种流量计有直管式和曲管式两种基本构型。互补式流量计目前尚处于实验阶段,在输气管测定方面主要适用于高压、低容量的场合,然而在输气管线中应用并不多。AGA输气计量委员会于1999年5月决定开始制定一个互补式气体流量计气体工业标准。
三、我国天然气计量的现状及发展趋势
各种流量计都同时拥有优点和缺点。我国天然气计量中还存在选型等诸多问题,为了解决这些问题,我国天然气计量技术可能会像以下几方面发展:
1.积极制定天然气计量的有关标准并完善,特别要尽快研究制定天然气能量计量的有关标准和天然气产品质量标准及其检测方法标准。流量计量仪表品种多,然而在我国,除了标准孔板流量计外,均缺乏必要的标准或规范支持。
2.改善计量管理方法。应该从加强培训教育,提高计量工作人员素质,建立完善计量管理制度,搞好天然气计量的基础建设,严格执行仪表年检等方面改善计量管理方法,建立专业性强、设备技术完善、管理到位的管理体系。
3.计量方式的智能化。在电子技术、计算机以及互联网技术的迅猛发展的大趋势下,出现了如SCADA系统和智能涡轮流量计系统等智能化系统。天然气计量技术已逐步具备在线、实时、智能等特点,还能够依靠网络技术实现远程化管理、控制和通信,智能化发展是天然气计量技术发展的必然趋势。
4.加强技术培训,借鉴国外经验。在国外,能量计量取代传统的体积计量成为天然气国际贸易中常用的计量技术,而我国的天然气计量领域中仍主要运用体积计量方法。尽快与国际接轨,引进、消化、吸收近几年发展起来的天然气计量新技术也是天然气计量技术发展的必然趋势。
四、 结束语
通过以上分析,选择相应的流量计量设备,提高计量准确度和技术水平是天然气计量管理工作是天然气计量技术能否应用于实际生产中创造效益的关键。因此加强计量管理,积极学习和吸取国外好的经验和技术,提高员工技能,以节能降耗为目标,开发企业的潜能是使计量管理工作真正全面深入展开,提高企业社会和经济效益的必要措施。
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