ＩＧＣＣ与多联产.pptVIP

IGCC与多联产 　 王灵梅　教授　 2008年3月8日 IGCC 　整体煤气化联合循环( Integrated gasifica2tion combined cycle , IGCC) 是指将煤炭、生物质、石油焦、重渣油等多种含碳燃料进行气化,将得到的合成气净化后用于燃气—蒸汽联合循环的发电技术 特点：不仅可以很大程度上解决目前燃煤电站效率低、污染大的问题,而且也克服了天然气供应不足和价格昂贵的问题。从系统构成及设备制造的角度来看,这种系统继承和发展了当前热力发电系统几乎所有技术 煤的气化 通常是指在气化剂的参与下,在一定的温度和压力条件下,把煤炭转化成可燃气体的过程。现IGCC 中有的采用空气或空气—水蒸气混合气体为气化剂,气化产物为低热值煤气;有的采用氧气或富氧气体为气化剂,气化产物为中热值煤气。煤在气化炉中燃烧,产生的高温用来切断煤中的高分子化学键,使其与气化剂反应,生成含有CO、H2 、CH4 等可燃气体的合成煤气。 净化系统 气化炉的净化是将煤中的灰分转变成易清洁处理的玻璃态渣, 气化炉内温度维持在1 400 ～1 600 ℃,使煤中所含的大量矿物性的灰份被熔化成为灰渣,煤中约90 %的灰份变成渣,10 %的灰份成为飞灰。气化炉采用液态排渣,渣在水槽中淬冷成半径为5mm 左右的不可浸出的玻璃状颗粒渣,其主要成分是Si 、Al 、Fe 和Ca 等无害的惰性物质,无二次污染,是良好的建筑材料,亦可以作为磨料、绝缘材料或筑路材料出售 除尘 常温煤气净化系统一般都采用文丘里湿法洗涤器除尘。粗煤气离开气化炉后,经过初步冷却,进入陶瓷管过滤器或旋风分离器进行初级除尘,粗颗粒循环回气化炉,粗煤气接着进入文氏洗涤器精除尘,把细颗粒的飞灰除净,使煤气的含尘浓度降至1～2mg/ Nm3 ,收集的飞灰可作水泥原料,对环境无害。 脱硫 常温脱硫一般采用MDEA 脱硫工艺。煤中的硫份在气化炉中部分转化成硫化物(主要是H2S 和少量的COS) 留在粗煤气里。粗煤气逐步冷却至40 ℃左右进入常温脱硫装置,脱硫吸收剂尽可能地吸收煤气中的H2S 成为富液,富液经解吸释放H2S ,再生出的吸收剂循环使用,分离出的H2S 输送到其后的Claus 硫回收装置中生成元素硫,硫磺纯度在99 %以上。回收副产品硫磺可以提高综合利用效益。如果采用COS 水解装置把COS 转化成H2S ,脱硫率可进一步提高到98 %以上。 粗煤气净化系统 粗煤气净化系统主要进行粗煤气的除尘和脱硫,可以分为常温净化和高温净化两种。目前,由于高温净化还不成熟,投入商业运行的IGCC 电站的净化措施都采用常温净化系统,同时采用显热回收系统,尽量减少粗煤气显热和潜热的损失。 燃气轮机 进入燃气轮机燃烧室内燃烧,推动燃气轮机膨胀做功。燃气轮机出口的烟气温度约为560 ℃～600 ℃,为充分利用烟气余热和使汽轮机与燃气侧匹配,余热锅炉内布置有蒸发器、过热器、再热器。由于余热锅炉内的烟气流量非常大,在较低的烟气能级处只加热给水不能完全利用烟气的余热,不仅原来的300 MW 机组热力系统中的1 号、2 号、3 号高压加热器和5 号、6号低压加热器应该切除,而且在余热锅炉内产生部分低压蒸汽与再热蒸汽一道进入汽轮机中压缸内做功。 制氧空分设备 　空分设备主要包含O2 制备和N2 制备装置。在IGCC 系统中,通常需要制备高纯度的O2 (一般在95 %以上) 作为气化剂;对于干煤粉供料的气化装置,还需要制备高纯度的N2 (纯度大于99. 9 %) 用于煤粉的输送和飞灰再循环。制氧技术可以分成两大类:低温制氧,常温制氧。前者主要是基于深冷法制氧,技术成熟可靠,生产能力大,所得氧气纯度高。目前占整个制氧市场的85 %。常温制氧方法目前还不具备大规模提供高纯度氧气的能力 耗能太大。例如Cool Water ,WabashRiver , Tampa 电站中,空分系统消耗的能量占总的厂用电的70. 1 % ,75. 5 % ,82. 19 %。Proxair 公司正联合开发一种膜分离技术。该技术采用陶瓷膜,能够在800 ℃～900 ℃高温下将O2 分离出来。至今的研究表明,商业规模的陶瓷膜晶片模块能够在2. 93 MPa 下可靠运行,示范工程已经在1. 379 MPa 和800 ℃～900 ℃下运行了5 000 h 。采用这种膜分离技术, IGCC 电站的净功率可以增加7 %,制氧能耗降低37 % ,空分系统设备总投资降低35 % ,整个IGCC 电站的比投资费用能够降低7 %左右[13 ] 。 理论基础 煤气化原理 蒸汽－燃气联合循环理论 系统集成优化理论 系统集成优化理论 系统集成优化的范围包括不同尺度过程-企业-园区-区域，集成内容包括物质集成、能量集成