火电厂脱碳脱汞技术.ppt

4．CO2分离 基于燃烧前脱碳的IGCC处理的气体具有高的气体压力和CO2浓度(约30%～40%)，这使得物理吸收法比化学吸收法更能体现出优势。 分离CO2的典型物理吸收法是聚乙二醇二甲醚法(Selexol法)和低温甲醇法。 目前大多数基于燃烧前脱碳的IGCC研究计划都选择Selexol法进行物理吸收。 5.燃气轮机 由于一般的燃气轮机是根据天然气等标准燃料设计的，当用于燃氢时，除燃烧室需进行一定改动以适应燃料变化外，压气机与透平匹配的运行工况以及燃气轮机特性将发生变化。 目前对于燃氢燃气轮机应采取掺氮燃烧方式还是纯氢燃烧方式的问题尚无定论。由于氢气的热值远高于天然气，纯氢燃烧容易引起回火，材料的氢脆裂，预混火焰的稳定性，热段材料性能降级，高NOx排放等问题；掺氮后由于燃气流量增大，又会引起轴系扭矩增大，轴系扭矩过大会对燃气轮机转子造成损伤。因此，究竟采用纯氢燃烧还是掺氮燃烧，还有待进一步研究。 (三) 燃烧前脱碳的IGCC技术特点 (1) 燃料适应性强。可利用高硫分、高灰分、低热值的低品位煤以及常规火力发电技术不能接受的劣质燃料(固体或液体)； (2) 发电效率高。发电效率可达45%以上，高于同容量的燃煤机组5%以上； (3) 环保性能优良。IGCC中处理的对象主要是粗煤气，在相同条件下，煤气的流量只是烟气的1/10量级，而且煤气在更高压力下污染物的浓度高，因而可以用更小的代价脱除更多的污染，能实现98%以上的污染物脱除效率。煤炭气化后煤中的硫分主要变成H2S，它比SO2的脱除要容易得多； (4) 耗水量较少 耗水量只有常规火电厂耗水量的50%～70%； (5) 可以实现多联产，能与其他先进的发电技术如燃料电池等结合等； (6) 装置系统复杂，造价高 IGCC电站的造价较高，是常规燃煤电站成本的2倍左右。 (7) 国外投产和运行的IGCC示范电站仅有几十台，运行不稳定，缺乏成熟的经验； (8) 燃氢燃气轮机、系统的整体优化配置及电站系统的控制技术有待深入研究。 二、富氧燃烧技术 (一) 富氧燃烧技术概述 富氧燃烧 人们把含氧量大于21％的空气叫做富氧空气。用富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。富氧的极限就是使用纯氧。 富氧燃烧的形式 大致可分为：微富氧燃烧、氧气喷枪、纯氧燃烧、空—氧燃烧4大类。 二、富氧燃烧技术 富氧燃烧特点 ①减少烟气排量及热损失； ②提高火焰强度和燃烧速度； ③降低燃料的燃点和减少燃尽时间； ④降低CO2、SO2、NOx等污染物的排放等。 (二) 燃煤电厂富氧燃烧技术 燃煤电厂富氧燃烧技术采用O2/CO2燃烧技术，也称为空气分离/烟气再循环技术，被认为是一种可以实现燃烧污染物近零排放的新型洁净煤发电技术。全球首个O2/CO2燃烧技术试验项目—阿尔斯通的德国黑泵电厂试验装置已于2008年9月投入运行，截止2010年1月，已运行将近4500小时。 1．O2/CO2燃烧技术工艺原理 锅炉排气中超过70%的气体为CO2，其余为水蒸汽和少量的其他气体，其烟气总量的70% ～75%循环使用，以维持安全经济的炉膛温度、合理的锅炉辐射与对流受热面吸热以及固态排渣。余下的烟气产物经净化后压缩冷凝液化，可得浓度为95%以上的CO2，压缩后可商业利用或深埋，一小部分不凝气体经烟囱排放。 2．O2/CO2燃烧技术特点 (1) 减少锅炉热损失，提高锅炉效率 (2) 增强锅炉燃烧适应性 实验已证明，当O2含量相同时，在O2/CO2燃烧气氛下，煤粉燃烧的火焰传播速度较空气燃烧气氛下低，这主要是由于CO2的比热容较N2大，另外还有气体辐射特性的差别。但在组织O2/CO2燃烧时可以适当提高氧浓度，煤焦着火点提前，火焰温度提高，燃烧时间缩短，燃尽率提高，燃烧性能得到改善。 (3) 提高烟气中CO2的浓度 烟气中CO2的浓度达到90％以上 2．O2/CO2燃烧技术特点 (4) 减少SO2的生成，便于脱硫 研究表明，O2/CO2燃烧介质和温度对SO2的排放没有明显的影响 CETC—O在试验中发现进行O2/CO2燃烧时炉堂内SO2的浓度比空气气氛下增大很多，甚至增长了3～4倍，导致SO3浓度高，加剧对金属材料的腐蚀，因此在设备选材时需要慎重考虑，或者在进行循环之前对烟气进行脱硫、脱水处理。 烟气中SO2由于沸点－10.02℃高于CO2的三相点温度－78.5℃，在压缩冷凝液化回收CO2的过程中，烟气中的SO2首先被液化并回收，有可能省去复杂昂贵的烟气脱硫设备，并得到资源化利用。 2．O2/CO2燃烧技术特点 (5) 减少NOx的生成 实验已证明，在富氧燃烧方式下，NOx的生成量显著减少，是常规空气燃烧的1/5～1/7。 由于CO2代替了空气中的N2，避免了热力型NOx和快速型NOx 的生成； O2/CO2气氛下高浓度的CO2