浅谈IGCC型洁净煤发电技术

发布：2018-12-18 | 点击：人次

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随着能源技术及环保技术的发展，IGCC型洁净煤发电技术将会在我国发展起来。文中分析了整体煤气化燃气-蒸汽联合循环的基本原理，并介绍了煤的气化，净化装置和技术。

整体煤气化燃气—蒸汽联合循环（IGCC）是在70年代西方国家石油危机时期开始研究的一种洁净煤发电技术，它的技术概念和线路是非常清晰的，那就是：煤在气化炉中气化成为中热值煤气，然后通过处理，把粗煤气中的灰分、含硫化合物等有害物质除净，供到煤气化联合循环中去燃烧做功，借以达到以煤代油的目的。这样，就能间接地实现在供电效率很高的煤气化循环中燃用固体燃料煤的愿望。在这种技术中，燃气轮机、余热锅炉以及蒸汽轮机部分都是常规的成熟技术，所不同的主要是煤的气化和粗煤气的净化设备。人们希望通过这种技术，既能提高煤电站的供电效率，又能解决燃煤所带来的环境污染问题。

1技术原理

煤的气化。是指把经过适当处理的煤送入气化炉，在一定温度和压力下通过气化剂的加入，以一定的方法流动，转化成燃料气体，即煤气。煤的气化主要产生CO和H2，并在燃烧前由煤气净化装置脱除气态硫和氮。粗煤气中的硫化氢，可在煤气冷却后通过化学吸收或物理吸附脱除。这些净化工艺脱除90％的硫。另外，还可在气化过程中加石灰石固硫，可脱硫90％。煤气中的氮容易除去，形成氨还可回收利用。

2IGCC中使用的气化装置

2．1煤的气化装置

煤的气化装置分为固定床气化炉、流化床气化炉和喷流床气化炉3种。整体煤气化燃气—蒸汽联合循环对气化炉的要求是：

a．设备的实用性：要求气化炉的加工工序要少，工作可靠性和设备的可用性单炉的生产能力大，维修方便，而设备的制造和维护费用低。

b．原料的适应性：要求气化炉能加了多品种煤，其中包括焦结性煤，并能改用重用和石油焦等其他原料。c．煤气化处理系统的简单性：要求气化炉所产生的煤气中不含副产品焦油和酚类等有害物质，煤尘的携带量也应很少，这样才能使煤气的净化系统简单化。

d，与发电设备运行工况的匹配性：要求气化炉具有对不断变化负荷的适应能力。它既能迅速停炉，又能迅速再启动。

2.2IGCC中气化炉性能

IGCC中气化炉比较（见表1、表2）。

3IGCC中使用的燃气轮机

在IGCC的联合循环中可以采用单轴式燃气轮机作为发电设备的原动机。目前发电用燃气轮机已经发展比较成熟，但是，由于它必须与IGCC的工艺流程有机地结合成为一个整体，并直接改烧煤气，因而，必须对现有的燃气轮机进行适当的改造，才能适应IGCC的工作需要。

由于燃气轮机与IGCC系统中空气分离系统连结关系的不同，以及燃用的合成煤气品种的不同，燃气轮机的改造内容也就有所差异。下面以燃气轮机燃用中热值煤气为例作简单介绍。

当煤的气化炉向燃气轮机提供中热值煤气时，燃气轮机中的压气机和燃气透平无需进行技术改造，燃气轮机的燃烧室有必要作适当改造。一方面是为了满足中热值煤气燃烧特性的要求，另一方面则是为了满足降低排气中NOx排放量的要求。

实践表明：当原先燃用天然气的燃气轮机改烧中热值煤气时，燃烧室的主要几何尺寸，如火焰管的直径和长度无需改变，需要改变的是煤气喷嘴和煤气供应管道的尺寸。这时火焰管一次燃烧区的空气分配量变化很少，因而燃烧室的总体尺寸无需作重大变化。

为了降低燃烧过程中NOx的排放量，可采用①在燃烧室前方增设煤气饱和器。这是一种向煤气喷射一定数量的水，使煤气中的水蒸汽达到饱和状态，从而把燃烧区的温度控制在1650℃以下，以防止NOX生成的措施。②采取“分级燃烧”把燃烧室改造成为低NOx排放量的新型燃烧室。

4煤气的净化技术

煤气净化分常温（小于400℃）和高温净化2大类。

4．1常温煤净化技术

常温煤气除尘是把气化炉出来的高温煤气先经过多次冷却，使温度降至200左右，进到旋风除尘器中去进行初次降尘，把粗颗粒的灰尘除去，再用湿式除尘器把细灰除净。

常温煤气脱硫-常用湿式脱硫，又多为化学吸附法。该法采用MDEA（甲基二已醇胺）。

MDEA法，其系统如图1。

4．2高温煤气净化技术

高温煤气净化技术——目前采用较多的高温煤气净化需先冷却至400℃以下再净化，这样煤气显热损失太大。若采用550-600℃或843℃高温净化时，可提高IGCC热效率。目前高温陶瓷过滤器发展较快。

高温煤气脱硫主要是借助金属氧化物的粒状脱硫剂与煤气中的H2S反应，吸收硫的废剂进行氧化再生继续使用。

5展望

煤气化联合循环（IGCC）与其它发电方式相比，提高煤气化联合循环（IGCC）供电效率的潜力是比较大的，其环保特性也是zui优的，特别是在燃烧含硫量大于3％的高硫煤时，更是如此。当今，还需要经过一段发展和完善的过程，才能在电力工业中获得一定数量的使用。在我国煤气化联合循环的发展是不可能与国际上的发展同步。但是，作为—个燃煤大国，特别是某些生产和燃用高硫煤的省份，污染治理的问题已经是刻不容缓了，而煤气化联合循环（IGCC）正是解决高硫煤地区发展经济、兼顾环保要求的zui佳选择。

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