淺談IGCC型潔凈煤發(fā)電技術(shù)

發(fā)布：2018-12-18 | 點(diǎn)擊：人次

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隨著能源技術(shù)及環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，IGCC型潔凈煤發(fā)電技術(shù)將會(huì)在我國(guó)發(fā)展起來(lái)。文中分析了整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)的基本原理，并介紹了煤的氣化，凈化裝置和技術(shù)。

整體煤氣化燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)（IGCC）是在70年代西方國(guó)家石油危機(jī)時(shí)期開(kāi)始研究的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)，它的技術(shù)概念和線路是非常清晰的，那就是：煤在氣化爐中氣化成為中熱值煤氣，然后通過(guò)處理，把粗煤氣中的灰分、含硫化合物等有害物質(zhì)除凈，供到煤氣化聯(lián)合循環(huán)中去燃燒做功，借以達(dá)到以煤代油的目的。這樣，就能間接地實(shí)現(xiàn)在供電效率很高的煤氣化循環(huán)中燃用固體燃料煤的愿望。在這種技術(shù)中，燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐以及蒸汽輪機(jī)部分都是常規(guī)的成熟技術(shù)，所不同的主要是煤的氣化和粗煤氣的凈化設(shè)備。人們希望通過(guò)這種技術(shù)，既能提高煤電站的供電效率，又能解決燃煤所帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題。

1技術(shù)原理

煤的氣化。是指把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送入氣化爐，在一定溫度和壓力下通過(guò)氣化劑的加入，以一定的方法流動(dòng)，轉(zhuǎn)化成燃料氣體，即煤氣。煤的氣化主要產(chǎn)生CO和H2，并在燃燒前由煤氣凈化裝置脫除氣態(tài)硫和氮。粗煤氣中的硫化氫，可在煤氣冷卻后通過(guò)化學(xué)吸收或物理吸附脫除。這些凈化工藝脫除90％的硫。另外，還可在氣化過(guò)程中加石灰石固硫，可脫硫90％。煤氣中的氮容易除去，形成氨還可回收利用。

2IGCC中使用的氣化裝置

2．1煤的氣化裝置

煤的氣化裝置分為固定床氣化爐、流化床氣化爐和噴流床氣化爐3種。整體煤氣化燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)對(duì)氣化爐的要求是：

a．設(shè)備的實(shí)用性：要求氣化爐的加工工序要少，工作可靠性和設(shè)備的可用性單爐的生產(chǎn)能力大，維修方便，而設(shè)備的制造和維護(hù)費(fèi)用低。

b．原料的適應(yīng)性：要求氣化爐能加了多品種煤，其中包括焦結(jié)性煤，并能改用重用和石油焦等其他原料。c．煤氣化處理系統(tǒng)的簡(jiǎn)單性：要求氣化爐所產(chǎn)生的煤氣中不含副產(chǎn)品焦油和酚類等有害物質(zhì)，煤塵的攜帶量也應(yīng)很少，這樣才能使煤氣的凈化系統(tǒng)簡(jiǎn)單化。

d，與發(fā)電設(shè)備運(yùn)行工況的匹配性：要求氣化爐具有對(duì)不斷變化負(fù)荷的適應(yīng)能力。它既能迅速停爐，又能迅速再啟動(dòng)。

2.2IGCC中氣化爐性能

IGCC中氣化爐比較（見(jiàn)表1、表2）。

3IGCC中使用的燃?xì)廨啓C(jī)

在IGCC的聯(lián)合循環(huán)中可以采用單軸式燃?xì)廨啓C(jī)作為發(fā)電設(shè)備的原動(dòng)機(jī)。目前發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)發(fā)展比較成熟，但是，由于它必須與IGCC的工藝流程有機(jī)地結(jié)合成為一個(gè)整體，并直接改燒煤氣，因而，必須對(duì)現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，才能適應(yīng)IGCC的工作需要。

由于燃?xì)廨啓C(jī)與IGCC系統(tǒng)中空氣分離系統(tǒng)連結(jié)關(guān)系的不同，以及燃用的合成煤氣品種的不同，燃?xì)廨啓C(jī)的改造內(nèi)容也就有所差異。下面以燃?xì)廨啓C(jī)燃用中熱值煤氣為例作簡(jiǎn)單介紹。

當(dāng)煤的氣化爐向燃?xì)廨啓C(jī)提供中熱值煤氣時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)中的壓氣機(jī)和燃?xì)馔钙綗o(wú)需進(jìn)行技術(shù)改造，燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室有必要作適當(dāng)改造。一方面是為了滿足中熱值煤氣燃燒特性的要求，另一方面則是為了滿足降低排氣中NOx排放量的要求。

實(shí)踐表明：當(dāng)原先燃用天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)改燒中熱值煤氣時(shí)，燃燒室的主要幾何尺寸，如火焰管的直徑和長(zhǎng)度無(wú)需改變，需要改變的是煤氣噴嘴和煤氣供應(yīng)管道的尺寸。這時(shí)火焰管一次燃燒區(qū)的空氣分配量變化很少，因而燃燒室的總體尺寸無(wú)需作重大變化。

為了降低燃燒過(guò)程中NOx的排放量，可采用①在燃燒室前方增設(shè)煤氣飽和器。這是一種向煤氣噴射一定數(shù)量的水，使煤氣中的水蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)，從而把燃燒區(qū)的溫度控制在1650℃以下，以防止NOX生成的措施。②采取“分級(jí)燃燒”把燃燒室改造成為低NOx排放量的新型燃燒室。

4煤氣的凈化技術(shù)

煤氣凈化分常溫（小于400℃）和高溫凈化2大類。

4．1常溫煤凈化技術(shù)

常溫煤氣除塵是把氣化爐出來(lái)的高溫煤氣先經(jīng)過(guò)多次冷卻，使溫度降至200左右，進(jìn)到旋風(fēng)除塵器中去進(jìn)行初次降塵，把粗顆粒的灰塵除去，再用濕式除塵器把細(xì)灰除凈。

常溫煤氣脫硫-常用濕式脫硫，又多為化學(xué)吸附法。該法采用MDEA（甲基二已醇胺）。

MDEA法，其系統(tǒng)如圖1。

4．2高溫煤氣凈化技術(shù)

高溫煤氣凈化技術(shù)——目前采用較多的高溫煤氣凈化需先冷卻至400℃以下再凈化，這樣煤氣顯熱損失太大。若采用550-600℃或843℃高溫凈化時(shí)，可提高IGCC熱效率。目前高溫陶瓷過(guò)濾器發(fā)展較快。

高溫煤氣脫硫主要是借助金屬氧化物的粒狀脫硫劑與煤氣中的H2S反應(yīng)，吸收硫的廢劑進(jìn)行氧化再生繼續(xù)使用。

5展望

煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）與其它發(fā)電方式相比，提高煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）供電效率的潛力是比較大的，其環(huán)保特性也是zui優(yōu)的，特別是在燃燒含硫量大于3％的高硫煤時(shí)，更是如此。當(dāng)今，還需要經(jīng)過(guò)一段發(fā)展和完善的過(guò)程，才能在電力工業(yè)中獲得一定數(shù)量的使用。在我國(guó)煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展是不可能與國(guó)際上的發(fā)展同步。但是，作為—個(gè)燃煤大國(guó)，特別是某些生產(chǎn)和燃用高硫煤的省份，污染治理的問(wèn)題已經(jīng)是刻不容緩了，而煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）正是解決高硫煤地區(qū)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、兼顧環(huán)保要求的zui佳選擇。

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