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研究人員找到了一種使用枯樹(shù)作為發(fā)電廠燃料的方法
日期:2022-03-24   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_qianjiao 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]

 
野火在美國(guó)西部變得越來(lái)越突出和普遍。造成這些火災(zāi)的一個(gè)因素是樹(shù)皮甲蟲(chóng)——一種在樹(shù)皮下挖洞和繁殖的小甲蟲(chóng),如果受到嚴(yán)重侵?jǐn)_,最終會(huì)導(dǎo)致樹(shù)木腐爛和死亡。

被樹(shù)皮甲蟲(chóng)殺死的死樹(shù)和森林在美國(guó)西部的森林中很多見(jiàn)。根據(jù)楊百翰大學(xué)(Brigham Young University)化學(xué)工程教授安德魯·弗萊的說(shuō)法,在一些森林中,超過(guò)70%的樹(shù)木已經(jīng)死亡。這些枯死的樹(shù)木是野火的完美燃料,大大增加了大范圍和嚴(yán)重火災(zāi)的可能性。

為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題,弗萊和楊百翰大學(xué)的其他研究人員致力于開(kāi)發(fā)新的方法,將這些枯死、腐爛的樹(shù)木轉(zhuǎn)化為可用于燃煤電廠的燃料。另一個(gè)結(jié)果是,使用這種燃料可以減少凈碳排放。

“從兩個(gè)角度來(lái)看,這個(gè)項(xiàng)目真的很有用。”弗萊說(shuō)。“如果我們能減少野火的發(fā)生進(jìn)而抵消一些碳排放,它就有更多的優(yōu)勢(shì)。”

然而,使用枯死和腐爛的樹(shù)木存在問(wèn)題。這些樹(shù)木是來(lái)自植物的生物質(zhì)、可再生有機(jī)材料,可能會(huì)給沒(méi)有能力處理它的傳統(tǒng)發(fā)電站帶來(lái)問(wèn)題。生物質(zhì)燃料會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠堵塞,燃燒木材釋放的礦物質(zhì)也會(huì)在機(jī)械裝置上覆蓋灰燼(結(jié)焦),這可能很危險(xiǎn)。

“灰在燃燒器中是一件壞事,因?yàn)樗采w了傳熱表面和熱量需要逸出的地方。”弗萊說(shuō)。“它會(huì)降低整個(gè)發(fā)電廠的效率,如果你處理不當(dāng),最終可能會(huì)讓發(fā)電廠關(guān)閉。”

考慮到這些問(wèn)題,弗萊和他的團(tuán)隊(duì)致力于創(chuàng)造一種生物質(zhì)燃料,讓發(fā)電廠可以放心使用。在猶他州埃默里縣亨特發(fā)電廠的一次演示中,弗萊和他的團(tuán)隊(duì)證明了這是可能的。他們?cè)谀抢?4小時(shí)燃燒了900噸與煤混合的生物質(zhì),取得了巨大成功。該演示是一個(gè)重要的里程碑,表明生物質(zhì)燃料可以安全有效地用于發(fā)電廠。

這種成功很大程度上歸功于團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的燃料。由于發(fā)電廠的設(shè)計(jì)旨在處理煤炭而不是樹(shù)木,因此為了避免對(duì)現(xiàn)有硬件進(jìn)行更改,創(chuàng)造一種新型燃料。


為了制造這種燃料,弗萊使用了兩種不同的方法。一種是將樹(shù)木切碎成非常小的顆粒,然后將它們加熱一段時(shí)間,這一過(guò)程稱為烘焙。另一種稱為蒸汽爆破的方法是用蒸汽對(duì)切碎的木材材料加壓,然后迅速釋放壓力。這些方法對(duì)開(kāi)發(fā)新燃料至關(guān)重要,因?yàn)樗鼈兲峁┝艘环N方法來(lái)分解樹(shù)木的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)。一旦這種結(jié)構(gòu)被破壞,加工后的生物質(zhì)就可以被壓成顆粒并像煤炭一樣處理。

然而,即使使用這種新開(kāi)發(fā)的燃料,一些發(fā)電站可能仍不愿做出轉(zhuǎn)換。

弗萊說(shuō):“發(fā)電廠必須確保燃料是安全的,因?yàn)槿绻惆寻l(fā)電廠停掉,那么它會(huì)傷害到整個(gè)系統(tǒng)中的每個(gè)人。”

為確保新制備燃料的安全性,弗萊和他的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了廣泛的測(cè)試和調(diào)查。他們使用燃燒器和其他模仿發(fā)電廠的小型設(shè)備來(lái)測(cè)試他們的材料和新燃料,以確保一旦過(guò)渡到真正的發(fā)電廠就不會(huì)造成問(wèn)題。

研究人員計(jì)劃繼續(xù)與幾家發(fā)電廠合作,希望使生物質(zhì)燃料成為燃煤發(fā)電廠可行的長(zhǎng)期選擇。

有關(guān)這些努力的最新研究可以在《能源與燃料》雜志上找到。

原標(biāo)題: 研究人員找到了一種使用枯樹(shù)作為發(fā)電廠燃料的方法
 
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