云南褐煤的特点是水分高、挥发分高、化学活性高,隔绝空气加热到200e左右就有挥发分析出,因此采用低温热解工艺将其转化利用是行之有效的。根据云南省自身的地理特点,将太阳能转变成热能,应用到褐煤热解工艺中,是今后研究的新趋势。云南省太阳能资源相当丰富,年辐射量为45006000MJP(m2#a),最高达6167MJP(m2#a),而且散射辐射值很低,不足1672MJP(m2#a);日照百分率大多都超过50%,最高达67%;空气稀薄,阳光透视率高,太阳光波长主要分布在0.41.0Lm;年平均气温超过10e,平均最低气温在0e以上,因此太阳能设备的使用率为100%。这些数据充分说明了云南省地区太阳能资源相当丰富,如对这一新能源进行有效的开发和利用,必将对本地区经济的发展产生重大影响。云南褐煤资源丰富,就地开采,就地转化利用,不存在运输问题,在一定程度上降低了开采成本,再加上太阳能资源丰富,这就为煤的太阳能热解提供了有利条件,也为这一方案的可行性提供了依据。
技术上的可行性煤的太阳能热解需要满足一定的条件,即提供煤热解的高温热耗和能够隔绝空气的反应器。就目前煤的热解工艺和太阳能应用水平来说,这两个条件是容易实现的。现在技术上和经济上可行的太阳能发电技术为30200MW点聚焦塔式太阳能发电技术和线聚焦抛物面槽式太阳能热发电技术,这两种形式的聚光系统是目前太阳能电站获得大功率热能和动力的有效途径,当其达到一定的规模,就可获得高温热源,提供煤热解所需的温度。聚光比与吸收体表面温度的关系可以看出,塔式聚光系统和抛物面镜系统在某一聚光比时,吸收体温度随APE(吸收率P辐射率)的增大而提高。因此降低吸收体在高温下的E,就可以在较低的聚光比条件下,达到比较高的温度,从而维持煤的热解。
太阳光以辐射形式传递能量,容易做到在隔绝空气的条件下对煤进行加热热解。而且传热热阻非常低,R.W.TAYLOR等人设计的太阳能气化炉就能满足这一要求。他们设计了两种形式的太阳能气化炉,一种是固定床式,另一种是流动床式。这两种形式的气化炉都是密闭的,太阳光通过石英玻璃窗或石英玻璃管,在炉内聚焦成一定大小的焦斑,将煤加热使之达到热解温度。另据报道,美国新墨西哥州怀特沙漠实验地区堪莫尔实验室,利用太阳能对煤炭进行气化的第一次实验获得成功。实验时阳光通过可跟踪太阳的定日镜反射到聚光器上,聚焦成直径12.7cm的光斑,将煤炭加热到1920e,就能产生可燃煤气。这些成功的太阳能热利用技术和太阳能炉的设计及煤的太阳能气化实验,都为云南褐煤的太阳能热解提供了可靠的科学技术依据。并且我校在太阳能炉热效率方面作了大量的研究,采用的抛物面镜型聚光器的聚光温度可达630e左右,达到云南褐煤的热解温度,因此利用太阳能对褐煤进行热解在技术上是可行的。
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