日本整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的研究近況

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1、上海電力20O8年第4期日本整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的研究近況楊欽慧(上海第二工業(yè)大學(xué)，上海201209)摘要：整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電是將煤氣化技術(shù)與高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合構(gòu)成先進(jìn)的動(dòng)力系統(tǒng)，具有高效率、低污染的特點(diǎn)，近年來發(fā)展迅速。文章介紹了日本開發(fā)的空氣噴吹IGCC系統(tǒng)的構(gòu)成和技術(shù)特點(diǎn)，以及IGCC實(shí)證機(jī)的發(fā)展近況。關(guān)鍵詞：IGCC機(jī)組；氣化爐；熱效率中圖分類號：TKO1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B表1實(shí)證設(shè)備任務(wù)的最終目標(biāo)l引言指標(biāo)目標(biāo)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(Integratedcoal可靠性預(yù)料達(dá)到年利用率在7O以上熱效率送電端效率約42％左右(LHV)Gastificati

2、onCombienedCycle，IGCC)的開發(fā)，在SOx：8mg／L(16％氧換算)歐、美已商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，但煤炭氣化通常采用的是耗氧環(huán)境性NOx：5mg／L(16氧換算)的氧氣噴吹法。由于制氧需要消耗大量動(dòng)力，缺灰塵：4mg／mN(16％氧換算)點(diǎn)明顯。煤炭種類使用對煤粉火力不適合的低灰融點(diǎn)煤炭，能穩(wěn)定運(yùn)日本則不同，開發(fā)的是適合于在送電端將效適合性轉(zhuǎn)。經(jīng)濟(jì)性發(fā)電原價(jià)預(yù)料能取得和煤粉發(fā)電同樣的水平以下率提高的“空氣噴吹氣化方式”；與現(xiàn)有的煤粉火力發(fā)電方式比較，IGCC在商用階段的發(fā)電效率3IGCC設(shè)備構(gòu)成能提高2成，有效提高了煤炭利用。IGCC是將煤炭部分氣化轉(zhuǎn)化為主成分是一2日

3、本開發(fā)空氣噴吹IGCC歷程氧化碳及氫的可燃性混合氣體，再精制成燃料驅(qū)1986—1996年期間，日本國內(nèi)9家電力公動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)，利用渦輪輪排熱產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動(dòng)司、電源開發(fā)公司及電力中央研究所共同成立了蒸汽渦輪機(jī)的復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)。由于LNG渦輪機(jī)煤炭氣化復(fù)合發(fā)電技術(shù)研究組，接受新能源與工高溫化技術(shù)的應(yīng)用，在商用化階段，能使熱效率達(dá)業(yè)技術(shù)綜合研究機(jī)構(gòu)的委托，進(jìn)行25Mw空氣到48～50(LHV，送電端)，故期望可把目前噴吹IGCC示范設(shè)備的試驗(yàn)。熱效率只有40～43的火力發(fā)電的這個(gè)指標(biāo)雖然經(jīng)歷了示范設(shè)備中瓦斯化爐渣故障等的大大提高。困擾，最后還是以成功完成'789h的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)3．1IG

4、CC的特點(diǎn)轉(zhuǎn)而告終。IGCC與煤粉火力發(fā)電相比，具有下面諸多但為了將IGCC技術(shù)商用化，利用根據(jù)商用優(yōu)點(diǎn)：化設(shè)備規(guī)模試制的實(shí)用機(jī)進(jìn)行了運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，因?yàn)?1)效率提高需要對可靠性、運(yùn)用性、維護(hù)性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等與煤粉火力發(fā)電相比，在商用階段，能將發(fā)電做驗(yàn)證，作為IGCC開發(fā)的最終階段，在2001年效率提高約2成。(6／15)日本國內(nèi)9家電力公司和電源開發(fā)公司共(2)使用炭種擴(kuò)大同出資成立了“清潔煤電力研究所”，2006年起在在IGCC中能使用灰融點(diǎn)低的煤炭，由于該福島縣長盤共同火力公司的物來發(fā)電站結(jié)構(gòu)范圍炭種產(chǎn)生渣塊，難于在煤粉火力中使用。所提煤內(nèi)建設(shè)IGCC的實(shí)證機(jī)，計(jì)劃于20

5、08年開始運(yùn)轉(zhuǎn)炭大都產(chǎn)地分散在各產(chǎn)煤國，缺煤炭的日本，在利試驗(yàn)，圍繞商用機(jī)進(jìn)行的實(shí)證試驗(yàn)中的任務(wù)目標(biāo)用煤炭上無疑擴(kuò)大了品種。如表1所示。(3)低污染一414一2008年第4期上海電力單位發(fā)電量的SO、NOx及灰塵的排出量隨在空氣吹噴IGCC關(guān)鍵技術(shù)的空氣吹噴氣化爐發(fā)電效率提高而降低。而且，因?yàn)槭菑?fù)合發(fā)電，與中，采用了干式給炭空氣吹噴二段二室噴流床氣煤粉火力發(fā)電相比，能降低排水量3成左右?；绞?，在圖2中展示其原理；煤炭供給燃燒器與(4)煤灰處理的優(yōu)點(diǎn)減壓器雙方。煤粉火力發(fā)電以飄塵狀團(tuán)粉或渣塊形式產(chǎn)生生成氣大量的灰，但I(xiàn)GCC的煤炭灰則以溶渣排出，容積大約減少1／2，有利于延長處

6、理灰場的壽命。同時(shí)，渣塊能代替水泥用的骨材及作為路基材料，實(shí)現(xiàn)再利用。在填埋處理場合，不會(huì)有雜物溶解排到外部。(5)降低用水量如所周知，煤粉火力發(fā)電的煙氣脫硫裝置要用大量的水，但I(xiàn)GCC在燃料瓦斯階段處理用的水量卻大幅降低。3．21GCC系統(tǒng)的構(gòu)成低一一高煤渣氣化爐內(nèi)溫度日本開發(fā)的IGCC設(shè)備基本系統(tǒng)如圖1所示，主要參數(shù)則見表2。圖2空氣吹噴氣化爐原理煤炭供給煤炭在燃燒器內(nèi)，煤炭與木炭在高溫下燃燒，減壓器則既對煤炭氣化產(chǎn)生必要的高溫?zé)嵩?，又具有將煤灰以熔融的渣排出的功能。一方面，通過減壓器向來自燃燒器正上升的高溫氣吹人煤炭，使其氣化的同時(shí)，利用氣化的吸熱反應(yīng)降低氣體的溫度。具有

7、防止后部傳熱面的灰附著的功能。通過二段的氣化，能達(dá)到熔渣良好地排出及高效氣化。利用氣化爐后的熱交換器，將氣化爐產(chǎn)生的氣體冷卻至所定溫度；產(chǎn)生的氣體和木炭(活性圖1日本IGCC機(jī)組的基本系統(tǒng)圖表2IaCC試驗(yàn)設(shè)備概要炭)的明顯熱，以高溫蒸氣回收。煤炭使用量250MW(1700t／d)煤氣中的活性炭(木炭)用旋風(fēng)器(除塵器)及設(shè)氣化爐①空氣吹噴，二段噴流床②干式給炭多孑L濾凈器分離，回收的木炭(活性炭)在氣化爐備煤氣精制①M(fèi)DEA化學(xué)吸收②石膏回收內(nèi)的燃燒器中重新燃燒。規(guī)格煤氣渦輪機(jī)1200。C