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IGCC技术现状和发展前景 董卫国 国家电力公司热工研宅院 危师让 国家电力公司热工研完院 摘要： 和目前建成的几个大客量示范电站的调谈运行情况，根据我国能源资源和电力．．r-jk的发展及环境状况， 分析了在我国发展IOCC发电技术的必要叶皇和可能性。最后．概要介绍了我国IGCC示范工程的进展情况。 关键词IGCC联舍循环发电碟气化 1 前言 七十年代初期的石油危机路世界带来巨大影响和冲击。西方主要工业国家政府从本国经济发展和 国家安全的战略角度考虑，推_}亍能源多样化的政策，并鼓励发电行业燃料多样化。根据对世界能源结构 的分析，普遍认为煤的储量大．价格稳定、比较容易获得，但煤在燃烧过程中对环境造成的影响是一个 不容忽视的问题。因此，各国政府在考虑利用储量丰富的煤炭资源的同时，积极推动洁净煤技术的研究 与开发工作。经过几十年的努力，不同形式的洁净煤发电技术得到了很大发展。 从70年代开始，一些工业发达国家就有计划地开展了IGCC发电技术的开发研究。第一个成功进行 IGCC发电工业性示范的是1984年投运的美国Cool 计运行27100小时后停运。电站曾经对四个媒种进行过一系列试验，累计气化煤113万吨．这台机组的 重要意义在于证明IGCC发电技术是可行的，并破称为“世界上最清洁的燃煤电站”。 得益于近十余年来燃气轮机技术的迅速发展，目前燃气轮机单机功率超过200MW，燃用天然气或油 的联合循环发电净效率己超过58％。随着燃气温度的进一步提高和蒸汽循环的优化，下世纪初联合循环 今后可能达到52％或更高，而污染物排放量仅为目前发达国家先进环保标准的若干分之一。 2 lGOC发电技术 Combined GasificationCycle)发电技术由两大部分组成，卸 整体煤气化联合循环(IGCC--Integrated 煤的气化和净化部分及燃气一蒸汽联合循吓发电部分。目前国外开发的煤气化技术有十余种，按炉型可 分为固定床、流化床和气流床三大类。目前几种气流床气化一E艺相对成熟、单炉容量大、运行经验被多、 IGCC示范电站的工艺流程示意图a 所示是采用Texaco气化技术的美国Tampa Texaco气化技术是水煤浆进料氧气气化的气流床气化I：艺。煤在磨煤机中制备成浓度为60～68％水 煤浆，与纯度为95％氧气，从顶部一个特制喷嘴向r喷入气化炉炉膛一一个用耐火砖衬里的高压钢制容 器中，形成一个连续的部分氧化过程。粗煤气主要成分是CO和H：，还有～定数量的CO：、水蒸汽，此 外尚有微量的Ar、}l：、CH。、H：s和COS，不含任何重质碳氢化合物、焦油和其他有害副产品。煤中所 含灰分在气化过程牛熔融成液态渣，随煤气在炉底水槽中凝聚成玻璃状颗粒。炉内气化压力可为2．8～ 8．7Mpa，气化温度篓为1371℃一1426℃。 一系列的煤气冷却装置用来回收煤气的显热，以改善系统热效率。高温煤气首先进入由辐射式煤气 冷却器和对流式煤气冷却器组成的高温煤气冷却系统。在辐射式煤气冷却器中，煤气温度降到约700C， 在对流式煤气冷却嚣中继续冷却到480℃。煤气显热在两级冷却器中得到回收，产生10．4MPa的饱和蒸汽。 在进入燃气轮机以前，煤气还需经过除尘、脱硫等煤气净化装置，脱除煤气中的粉尘、硫化物等有害 物质，使既满足燃6：轮机对燃料的要求，又能使排放浓度符合环保标准。目前建设的示范电站基本上都 采用常温煤气净化技术，即湿法除尘和常温湿法法脱硫．脱硫效率可达96％～98％。在系统中还设置了 若干低温煤气冷却器，进一步回收煤气显热。吸收了H：s和CO，的吸收剂经再生、分离，把H：S和CO： ：分离出来，再送往硫回收装置生产硫酸或元素硫。为了进一步提高IGCC的效率和简化煤气净化系统并降 低造价，很多国家正在研究和开发高温煤气净化技术，有的已在示范电站进行工业性示范。Tampa电站 也设置了一套10％{≯量的高温煤气净化装置进行工业性示范。 巨l IGCC电站工艺流程示意图 为向气化炉提供氧气，电站配置了一套空分装置。空分站日产2100吨纯度为95％的氧气和6300吨 纯度为98％的氮气。氧气除供气化炉用外．