整體煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電.doc

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1、整體煤氣化聯合循環(huán)（IGCC-IntegratedGasificationCombinedCycle）發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術和高效的聯合循環(huán)相結合的先進動力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設備有燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝過程如下：煤經氣化成為中低熱值煤氣，經過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒，

2、加熱氣體工質以驅動燃氣輪機作功，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐加熱給水，產生過熱蒸汽驅動蒸汽輪機作功。其原理圖見下圖　　IGCC技術把高效的燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術結合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術。在目前技術水平下，IGCC發(fā)電的凈效率可達43%～45％，今后可望達到更高。而污染物的排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10，脫硫效率可達99%，二氧化硫排放在25mg／Nm3左右。（目前國家二氧化硫為1200mg／Nm3），氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%--20%，

3、耗水只有常規(guī)電站的1/2-1/3，利于環(huán)境保護。IGCC具有以下一些突出優(yōu)點：（1）發(fā)電效率高，目前可達45%，繼續(xù)提高的潛力大。（2）與傳統(tǒng)的燃煤方式不同。它能實現98%以上的污染物脫除效率，并可回收高純度的硫、粉塵和其他污染物在此過程中一并被脫除。（3）用水量小，約為同等容量常規(guī)火電機組的三分之一至二分之一。（4）通過采用低成本的燃燒前碳捕捉技術可實現零碳排放。（5）能與其他先進的發(fā)電技術如燃料電池等結合，并能形成制氫、化工等多聯產系統(tǒng)?！　饣癄t、燃氣輪機、空氣分離裝置和余熱鍋爐是IGCC關鍵設備。氣化爐方面，

4、我們認為殼牌氣化爐具有產氣熱值高、煤種適應性廣、停機維護時間短等特點，將成為未來IGCC將推廣的重要爐型。燃氣輪機方面，適應煤氣的低熱值的燃氣輪機將成為首選機型?？諝夥蛛x裝置方面，目前仍以深冷技術為主，未來將有可能在PSA變壓吸附空分技術方面有所突破。整體煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電的分類　　由圖中可以看出IGCC整個系統(tǒng)大致可分為：煤的制備、煤的氣化、熱量的回收、煤氣的凈化和燃氣輪機及蒸汽輪機發(fā)電幾個部分?？赡懿捎玫拿旱臍饣癄t有噴流床（entrainedflowbed）、固定床（fixedbed）和流化床（fluidized

5、bed）三種方案。在整個IGCC的設備和系統(tǒng)中，燃氣輪機、蒸汽輪機和余熱鍋爐的設備和系統(tǒng)均是已經商業(yè)化多年且十分成熟的產品，因此IGCC發(fā)電系統(tǒng)能夠最終商業(yè)化的關鍵是煤的氣化爐及煤氣的凈化系統(tǒng)。具體來說，對IGCC氣化爐及煤氣的凈化系統(tǒng)的要求是：　　a)氣化爐的產氣率、煤氣的熱值和壓力及溫度等參數能滿足設計的要求　　b)氣化爐有良好的負荷調節(jié)性能，能滿足發(fā)電廠對負荷調節(jié)的要求　　c)煤氣的成分、凈化程度等要能滿足燃氣輪機對負荷調節(jié)的要求　　d)具有良好的煤種適應性　　e)系統(tǒng)簡單，設備可靠，易于操作，維修方便，具有電

6、廠長期、安全可靠運行所要求的可用率　　f)設備和系統(tǒng)的投資、運行成本低噴流床氣化爐　　噴流床是目前IGCC各示范工程中采用最多的一種氣化爐。它是一種高溫、高壓煤粉氣化爐，氣化爐的壓力為20-60bar，要求采用90%以上的顆粒小于100μm的煤粉，采用氧、富氧、空氣或水蒸氣作為氣化劑，當以氧為氣化劑時，氣化爐爐膛中心的火焰溫度可達2000℃。由于是高溫氣化，在產生的粗煤氣中不可能含有很多碳氫化合物、煤焦油和酚類物質，煤氣的主要成分是CO、H2、CO2和水蒸氣，離開氣化爐的熱煤氣溫度在1200-1400℃，往往高于灰的

7、軟化溫度。為了防止熱煤氣中已軟化了的粘性飛灰在氣化爐下游設備（余熱鍋爐）粘結堵塞，將除塵后的冷煤氣增壓后再返送回煤氣爐的出口和熱煤氣混合，將熱煤氣的溫度降低到比灰的軟化溫度低50℃，然后，熱煤氣再經過氣化爐的余熱鍋爐（輻射和對流蒸汽發(fā)生順）產生飽和蒸汽，同時使熱煤氣的溫度降低到200℃左右，約50%的煤中灰分在氣化爐高溫爐膛中心變成液態(tài)渣，由爐底排出并通過集渣器送入渣池?！　∶悍刍抑械囊燥w灰的形式隨熱煤氣，幫煤氣須經除塵、洗滌脫硫處理，成為清潔的煤氣，再送往燃燒室?！　娏鞔矚饣癄t由于是煤粉高溫高壓氣化，因此煤種適應

8、性廣，碳轉化率高，能達到99%以上?！　‘斍霸跉W美各地IGCC示范廠所選用的噴流床氣化爐有：美國德士古和CE爐，荷蘭的Shell爐，德國的Prenflo爐。給煤方式有濕法水煤漿給煤（如德士古爐）和干法給煤（如　shell和Prenflo爐）?！　∮捎趪娏鞔矚饣癄t的單爐生產能力大，并且具有較高的效率，燃料適應性廣，因而在今后發(fā)展大容量高效率的IG