整体煤气化联合循环发电(IGCC).pdfVIP

整体煤气化联合循环发电（IGCC ） 中国洁净煤技术网 整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle ）发电系统，是将煤气化 技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃 气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫 的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC 的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘 等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透 平作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下 图 整体煤气化联合循环系统简图 IGCC 技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电 效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC 发电的净效率可达 43%～45 ％，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的 1/10， 脱硫效率可达 99%，二氧化硫排放在 25mg ／Nm3 左右。（目前国家二氧化硫为1200mg ／Nm3 ）， 氮氧化物排放只有常规电站的 15%--20%，耗水只有常规电站的 1/2-1/3，利于环境保护。 整体煤气化联合循环发电的分类及作用 由图中可以看出IGCC 整个系统大致可分为：煤的制备、煤的气化、热量的回收、煤气的净 化和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个部分。可能采用的煤的气化炉有喷流床（entrained flow bed ）、 固定床（fixed bed ）和流化床（fluidized bed ）三种方案。在整个IGCC 的设备和系统中，燃气轮 机、蒸汽轮机和余热锅炉的设备和系统均是已经商业化多年且十分成熟的产品，因此 IGCC 发电 系统能够最终商业化的关键是煤的气化炉及煤气的净化系统。具体来说，对 IGCC 气化炉及煤气 的净化系统的要求是： a) 气化炉的产气率、煤气的热值和压力及温度等参数能满足设计的要求 b) 气化炉有良好的负荷调节性能，能满足发电厂对负荷调节的要求 c) 煤气的成分、净化程度等要能满足燃气轮机对负荷调节的要求 d) 具有良好的煤种适应性 e) 系统简单，设备可靠，易于操作，维修方便，具有电厂长期、安全可靠运行 所要求的可用率 f) 设备和系统的投资、运行成本低 1）喷流床气化炉 喷流床是目前 IGCC 各示范工程中采用最多的一种气化炉。它是一种高温、高压煤粉 气化炉，气化炉的压力为 20-60bar ，要求采用 90% 以上的颗粒小于 100 μm 的煤粉，采 用氧、富氧、空气或水蒸气作为气化剂，当以氧为气化剂时，气化炉炉膛中心的火焰温 度可达 2000 ℃。由于是高温气化，在产生的粗煤气中不可能含有很多碳氢化合物、煤焦 油和酚类物质，煤气的主要成分是 CO、H 、CO 和水蒸气，离开气化炉的热煤气温度 2 2 在 1200-1400℃，往往高于灰的软化温度。为了防止热煤气中已软化了的粘性飞灰在气 化炉下游设备（余热锅炉）粘结堵塞，将除尘后的冷煤气增压后再返送回煤气炉的出口 和热煤气混合，将热煤气的温度降低到比灰的软化温度低 50℃，然后，热煤气再经过气 化炉的余热锅炉（辐射和对流蒸汽发生顺）产生饱和蒸汽，同时使热煤气的温度降低到 200 ℃左右，约 50%的煤中灰分在气化炉高温炉膛中心变成液态渣，由炉底排出并通过 集渣器送入渣池。 煤粉灰中的以飞灰的形式随热煤气，帮煤气须经除尘、洗涤脱硫处理，成为清洁的煤 气，再送往燃烧室。 喷流床气化炉由于是煤粉高温高压气化，因此煤种适应性广，碳转化率高，能达到 99% 以上。 当前在欧美各地 IGCC 示范厂所选用的喷流床气化炉有：美国德士古和 CE 炉，荷兰 的 Shell 炉，德国的 Pre