煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的現狀與發(fā)展

中國化工貿易第10期節能減排China Chemical Trade2011年10月煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的現狀與發(fā)展杜明明(兗礦集團國宏化工有限責任公司，山東鄒城273500 )摘要: 煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術(shù)是煤氣化和燃氣一蒸汽聯(lián)合 循環(huán)的結合，是當今國際新興的一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，其具有高效、低污染、節水、綜合利用好等優(yōu)點(diǎn)，本文概述了IGCC發(fā)電系統的組成、優(yōu)缺點(diǎn)，并對IGCC發(fā)電技術(shù)的推廣提出了合理的建議。關(guān)鍵詞: IGCC煤氣化發(fā)電煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle,二、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統的主IGCC)發(fā)電技術(shù)是指煤經(jīng)過(guò)氣化產(chǎn)生中低熱值煤氣,經(jīng)過(guò)凈化要優(yōu)點(diǎn)除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉?.高效率、潛力大氣體燃料，燃燒后驅動(dòng)燃氣輪機發(fā)電，并且利用高溫粗煤氣目前國際上:IGCC電站的凈效率最高已達到45%以上,比余熱和煙氣余熱在廢熱鍋爐內產(chǎn)生高壓過(guò)熱蒸汽驅動(dòng)蒸汽輪常規亞臨界燃煤電站效率高6~ 9個(gè)百分點(diǎn),隨著(zhù)工程材料的不機發(fā)電。它既提高了發(fā)電效率,又有很好的環(huán)保性能，為燃斷發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)，若能采用成熟可靠的高溫煤氣凈化技煤發(fā)電帶來(lái)了光明，其發(fā)展令人矚目。從大型化和商業(yè)化的術(shù)，則可以較小熱量的損失，其發(fā)電凈效率有望達到50%。發(fā)展方向來(lái)看，IGCC把高效、清潔、廢物利用、多聯(lián)產(chǎn)和節2.可以充分利用煤炭資源，實(shí)現多聯(lián)產(chǎn)系統水等特點(diǎn)有機地結合起來(lái),被認為是21世紀最有發(fā)展前途的IGCC項目本身就是煤化工與發(fā)電的結合體，氣化爐產(chǎn)生潔凈煤發(fā)電技術(shù)"。的煤氣不僅可以用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，還可以用于供熱、合成一、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統的主氨、尿素等化工產(chǎn)品。要組成3.可經(jīng)濟低廉地去除CO2煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(CGC)主要由兩部分組成，煤的氣在IGCC發(fā)電系統中，通過(guò)對合成煤氣中CO轉換并進(jìn)行化與凈化部分和燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第-部分的主CO.脫除，可實(shí)現CO2零排放，是目前現有發(fā)電技術(shù)減排溫室要設備有氣化爐、煤氣凈化設備、空分裝置。第二部分的主氣體最可行、最經(jīng)濟的方法。要設備有燃氣輪機發(fā)電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發(fā)電系統4.優(yōu)良的環(huán)保性能(圖1)。IGCC系統中采用脫硫脫硝和粉塵凈化的設備造價(jià)較低、其基本原理是:煤和來(lái)自空氣分離裝置的富氧氣化劑在效率較高，其各種污染物排放量都遠遠低于國際上先進(jìn)的環(huán)煤氣化爐將煤氣化成中、低熱值的合成粗煤氣,然后經(jīng)凈化保標準，能滿(mǎn)足嚴格的環(huán)保要求。IGCC機組的脫硫效率可達系統將其除塵、脫硫、除染而制成可供燃氣輪機使用的精煤99%，SO排放總量比常規煤粉爐低很多, SO排放在25 mg/m'氣，進(jìn)入燃燒室產(chǎn)生高效燃氣帶動(dòng)汽機做功，同時(shí)還利用燃左右，并可回收單質(zhì)硫; NO,排 放濃度僅為常規電站的氣輪機排氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生不同參數蒸汽，以驅動(dòng)蒸汽輪機15%- -20%，耗水為常規電站的33% -50%，IGCC 電廠(chǎng)所采取發(fā)電，以及供熱等(圖1)。的這些凈化工藝過(guò)程不需要價(jià)格昂貴的催化劑，而不會(huì )造成二次污染。德汽輪機余燃鍋爐 燃氣輪機5.煤灰的處理有很多的優(yōu)點(diǎn)當分站氣. ...熟汽煤粉火力發(fā)電以飄塵狀或渣塊狀產(chǎn)生大量的粉煤灰，但----IGCC的煤灰則以溶渣排出,體積減少50%左右。同時(shí)，渣塊氣化能作為代替水泥用的骨材及路基材料，使渣塊得到利用。煤辦備「奇相水三、煤氣化聯(lián)▲低環(huán)0)發(fā)電系統的主I 能氣化要缺點(diǎn)中國煤化工CNM HG1. IGCC甲位延「成牛比止吊燃保加脫硫電站高因態(tài)站hIGCC電站的造價(jià)較高,是常規燃煤加脫硫燃煤電站成本圖1典型的IGCC主要 設備圖及工藝流程圖140 |中國化工貿易| China Chemical Tradewww. cheminfo.gov .cn中國化工信息網(wǎng)第10期中國化工貿易2011年10月China Chemical Trade節能減排的2倍左右，另外IGCC的水耗雖然只有常規火電機組的IGCC示范項目中的核心設備主要包括氣化爐、汽輪機、33%- 50%,但在氣化之后的廢棄產(chǎn)品處理方面成本非常高,這空分分離裝置、廢熱鍋爐等,而目前IGCC電站的關(guān)鍵設備大多些都阻礙了IGCC的推廣。數要從國外購買(mǎi)，成本高,建設周期長(cháng),見(jiàn)效慢。要降低成本,縮2.系統復雜短建設周期，必須要掌握核心技術(shù)，加強核心設備的制造能IGCC是化工與發(fā)電兩大行業(yè)的綜合體。技術(shù)難度大，安力與制造水平四。全和經(jīng)濟管理都十分復雜，并且是連續生產(chǎn)，互相牽連。任2.實(shí)施多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)何一塊出現問(wèn)題，都會(huì )造成很大損失。將IGCC和煤化工技術(shù)結合構成基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)系四、IGCC發(fā)電技術(shù)在我國的發(fā)展統，形成包括電力和多種化工產(chǎn)品輸出，使IGCC的發(fā)電過(guò)程從20世紀90年代初，國家科技部、國家電力公司(原電力與制H、供熱以及生產(chǎn)化工產(chǎn)品的過(guò)程按最優(yōu)原則結合起來(lái)，工業(yè)部)等部門(mén)]就組織全國的技術(shù)力量,對我國發(fā)展IGCC發(fā)電比單純的IGCC系統具有更好的經(jīng)濟效益、更高的能量利用率技術(shù)開(kāi)展了可行性研究，結果認為在我國發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)以及更加靈活的運行操作性'"。是非常必要和迫切的。3.加大政府扶持力度國內科研單位經(jīng)過(guò)國家“八五”科技攻關(guān),在IGCC系統潔凈煤技術(shù)也并非沒(méi)有得到政府的重視。早在1997年,《中優(yōu)化和一些核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)方面取得了很大的進(jìn)步，已形成國潔凈煤技術(shù)“九五”計劃和2010年發(fā)展規劃》就得到國務(wù)了很強的技術(shù)支撐力量?！癐CCC設計集成和動(dòng)態(tài)特性”、“干院批準。國務(wù)院2005年發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的煤粉加壓氣化技術(shù)”、“多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)” 和“煤若 千意見(jiàn)》提出,由國家發(fā)改委制定規劃,完善政策,組織建設示氣高溫凈化技術(shù)”等被列入國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計劃給予大力范工程,并給予- -定資金 支持推動(dòng)潔凈煤技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。支持。這為IGCC電站的建設以及我國IGCC發(fā)電技術(shù)的發(fā)展奠但是這些政策都不夠系統和細化，至今,我國還沒(méi)有系統的潔定了良好的基礎。在此基礎上, 1999年國家批準了IGCC示范凈煤技術(shù)指引方針以及配套的支持措施,而原有的有關(guān)鼓勵發(fā)電站項目建議書(shū)，IGCC示范項目正式立項，示范電站功率為展煤 炭加工技術(shù)的政策已隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，不能滿(mǎn)足現實(shí)需300MW或400MW。要42005年，兗礦集團國泰化工有限責任公司在山東滕州建六、結語(yǔ)成年產(chǎn)24萬(wàn)噸甲醇和20萬(wàn)噸醋酸、8萬(wàn)千瓦發(fā)電的多聯(lián)產(chǎn)示范IGCC是一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù),具有高效、低污染工程。由中石化投資建設的福建煉油乙烯- -體化項目也建設等特性，特別在CO.準零排放上具有獨特優(yōu)勢,為進(jìn)一步推進(jìn)了一套以瀝青為原料的氣化發(fā)電裝置，聯(lián)產(chǎn)蒸汽和氫氣。但我國節能減排開(kāi)辟了- -條新的道路，是解決煤電可持續發(fā)展嚴格意義上講，這兩個(gè)項目?jì)H僅是帶有IGCC的某些技術(shù)特點(diǎn)的最有效的技術(shù)途徑之一- ,符合21世紀發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，的聯(lián)產(chǎn)工程，不是典型的IGCC發(fā)電站。同時(shí)能帶動(dòng)-批新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 開(kāi)發(fā)和采用I GCC發(fā)電技2009年，我國首座自主開(kāi)發(fā)、制造并建設的IGCC示范工術(shù)對我國電力工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。程項目(華能天津IGCC示范電站)在天津臨港工業(yè)區正式開(kāi)工，并且2011年5月底完成分系統調試，進(jìn)行整套試行;預計參考文獻: .明年年底投入運行。這標志著(zhù)具有我國自主知識產(chǎn)權、代表[1]焦樹(shù)建IGCC技術(shù)發(fā)展的回顧與展望[D.電力建設2009,( 1):1-7.世界潔凈煤技術(shù)前沿水平的IGCC項目取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，開(kāi)[2]曲偉平清潔煤發(fā)電的cCs和IGCC聯(lián)產(chǎn)技術(shù)D].電源技術(shù)應啟了我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的新紀元。用2010.4();:1-8.五、推廣IGCC發(fā)電技術(shù)[3]徐連兵整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現狀和前景(0.電力勘我國富煤貧油少氣的能源結構特點(diǎn)決定了我國以煤為主察設計205(6):8-11.的能源結構在未來(lái)幾十年內不會(huì )發(fā)生根本性的改變，由此造[4]朱軍.我國IGCC發(fā)電技術(shù)的發(fā)展0.陜西電力206(6):46-49.成的環(huán)境問(wèn)題和能源利用效率低下等多方面問(wèn)題，成為我國目前亟待解決的問(wèn)題。而IGCC發(fā)電技術(shù)是當今國際新興的-作者簡(jiǎn)介:杜明明(1981.12-),女(漢),山東省鄒城市，兗礦集團種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，其具有高效、低污染、節水、綜國宏化工有限責任公中國煤化工合利用好等優(yōu)點(diǎn)，可以解決我國燃煤造成- - 系列的問(wèn)題。應YHCNMH G當大力推廣。1.促進(jìn)設備國產(chǎn)化www. cheminfo gov.cn中國化工信息網(wǎng)China Chemical Trade中國化工貿易| 141