整体煤气化联合循环(IGCC )发电技术
吕晶',孙福粼,吕华2,
(1.滚龙江省电力职工大学,黑龙江哈尔滨巧0030浮
150030;3.牡丹江第二发电厂,黑龙江牡丹江157015)
张宏炜',黄贵林3
蔽龙江省电力科学研究院.黑龙江哈尔滨
摘要:介绍了IGCC发电的优点及工作原理,IGCC电站的设备构成以及各种设备的性能比较,并介绍了世
界几大IGCC发电工程状况和我国在该领域的研究开发情况.环境保护对电力发展的要求,为IGCC发电技
术的发展,提供了广阔的发展前景和空间.洁净煤发电技术作为21世纪燃煤电厂的换代技术,是电力可持
续发展的重要迭择.
关镇词:电力环保;IGCC发电;可持续发展
中圈*;t*: TK434.6: TK477文献标识码:A文全编号;1002一1663(2002)02一0132-04
Generation of Power by IGCC
LD Jing',SUN Fu-zhu2, LD Flu.', ZHANG Hong-wei',DONG Gui-lin'
( 1. Heilongjiang Electric Power Science Research Institute,
Harbin 150030, China; 2. Heilongiiang Electric Power Staff
Univer-
sity, Harbin 150030, China; 3. Mudanjiang No, 2 Power Plant, Mudanjiang 157015, China)
Abstract: Describes the advantages and theory behind
generation of power by IGCC, the structural breakdown
of IGCC power station and the performance o# equipment reguired,
the development status of world major gen-
eration of power by IGCC projects and R&D status of generation
of power by IGCC technology in China, and
points out the environmental protection requirement for the
development of electric power provides a wide and
bright prospect and space for the development of generation of
power by IGCC, and the technology of genera-
ting power using clean coal is the right choice for power plants
buring coal for generation of power in the new
century to achieve sustained development.
Key words: environmental protection requirement for generation
of power; generation of power by IGCC; sus-
tained development
0前言
我国是一个产煤大国,是世界上为数不多的
几个以煤为主要能源的国家之一.这使我国能源
有两个明显的特点:一是煤炭在一次能源的生产
和消费中占有很大比重;二是我国的发电机组以 嫩煤机组为主,约占总装机容量的75%.大量的
煤炭开采利用,导致严重的大气污染.我国S02
收摘日期:2002 -02 -05,
作者简介日晶(1960一).男,I9"年毕业于哈尔滨工业大学
电力系统自动化专业,副教授.
的排放量居世界第一,CO:的排放量居世界第二
位,酸雨的覆盖面积已达国土面积的30%.国家
环保总局局长解振华指出:"'十五'期间,环境治
理要走市场化的路子","和电力系统有关的环保
治理,就是在S02控制区和酸雨控制区,要减少
20%的SO:的排放量.因此,对电厂的排硫要采
取一些独立性的政策,对不脱硫的要采取一些惩
罚性的政策".
因为我国一次能源主要以煤炭为主,煤炭在
一次能源结构中的主导地位,又决定了电力生产
中以煤为主的格局长期不会改变.因此,电力行
业必须通过发展洁净煤技术,提高电厂的环保性
132
第as卷第2期黑龙江电力2002年4月
能,提高能源利用效率.整体煤气化联合循环
(IGCC, Integrated coal Gasi#cation Combined Cy-
cle)发电技术,作为洁净煤发电技术之一,具有以 下优点:热效率高,目前热效率已达43%-46%,
21世纪可达到50%一52%;节水性强,耗水量只
有常规燃煤电站的50%左右;燃料适应性广,可
以大量燃用常规机组无法燃用的高硫煤;环保性
能好,煤的脱硫率可达98%一99%a ,SO,排放量只
有常规燃煤机组的1/15一1/30, No:排放量等同
于天然气,CO:的排放量很少,粉尘排放量几乎为
零;联合生产能力大,除发电外,还能生产硫磺,缸
气等产品,使煤炭得到充分利用,有利于降低生产
成本;还可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电
厂改造等.
1 IGCC发电技术
IGCC是一种将煤在高温高压的气体炉内部
分氧化,变换成以CO,H:为主要气体的气体燃料
后,经气体精制装置消除气化气体中硫和粉尘等
有害成分,将洁净的煤气供给燃气轮机发电,燃气
轮机的排热由回收炉回收,产生蒸汽,带动汽轮机
发电的联合发电技术.
IGCC发电主系统主要由煤气化炉,气体精制
装置,联合发电设备等构成.
1.1煤气化技术
煤气化炉的种类及特点如表1所示. 表1煤气化炉的种类及特点
t A
原理图
固定床式气化炉流化床式气化炉喷流床式气化炉
煤块生成煤气生成煤气仑||
酬免长
煤粒几,.j
矿琐链州
91A%AI i`G炉愧子
4氧气燕汽,}
煤粉
空气气Aa
气化溢度
煤粒径
代表性炉
450-900℃
5-30 mm
[..哺炉
7加-900℃
5一6mm以下
.KRW炉
. Wicker炉 1 200-1 800℃
0.1 mm以下
Shell炉Prentlo炉
lGC炉.Texaco炉
Dow炉
气化炉内煤气化的主要反应如下.
煤的干烟:
煤NCH, +H2 + C
碳与氧之间的反应:
C+仇-CO, (发热反应:碳的燃烧反应)
C+1/2仇-.CO(发热反应:碳的不完全燃烧反应)
C+C仇-2CO(吸热反应:发生炉煤气反应)
碳与水蒸汽之间的反应:
C + H2O-.H,+CO(吸热反应:水煤气化反应)
碳与氢的反应:
C +2H2}CH,(加氢甲烷气化反应)
将煤气化的气化剂,一般使用空气或氧.由
于使用的气化剂不同,产生气体的组成,发热量也
不同.使用空气作为气化剂时,产生气体的发热
量比较低,为4 187 kJ/时(LHV);使用氧作为气
化剂时,产生气体的发热量比较高,为10 468 kJ/
.1(LHV).另外,气化剂不同,产生气体的成分 和发热量要随气化炉的形式,气化温度以及压力,
原料煤的性质,灰的流动特性,熔融温度,气化剂
的种类,产生气体的用途等不同而不同.
1.2煤气精制技术
煤气精制装置要求的产品规范必须满足作为
燃气轮机燃料的入口条件限制和环境排放要求.
煤气精制装置由除去有害成分的煤气精制装置和
除去粉尘的除尘装置构成.在气体精制方法中有
湿式法和干式法两种,湿式法是已经实用化的气
体精制技术,由于能除去碱性金属和氨,对保证燃
气轮机运行的可靠性和环境保护方面有利.但
是,由于该法存在着煤气的显热损失,热效率不
高.而干式法由于是在高温下处理,煤气显热损
失少,有利于效率的提高,目前正处于技术开发阶
段.各种湿式脱硫处理的性能比较如表2所示.
日本及美国正在进行干式脱硫法的研究开
发,表3所示为干式脱硫实验设备的开发状况.
干式脱硫法吸收剂大致分为铁,锌,铜等金属
氧化物和铿,钠,钾等碱性碳酸盐及锡等熔融金
一133一
Vol. 241 No. 2Heilongjiang Electric PowerApr. 2002
属.目前各国正在对金属氧化物,碱性碳酸盐进床式. 行研究.脱硫方式有流化床式,固定床式和移动
表2各种湿式脱硫处理的性能比较
项目Generic MDEA UCARSOLG./Spec
化学吸收
4月-1
化学吸收化学吸收化学吸收
Su场not-M
化学/物理
吸收
MDEA
绷-107
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栩邓翎100
一BAsF<40绷绷333
黑<40州 川U(心到'r'崔 Ml电二巴 方式 主成分MDEA<40洲扔10026 10154171376 450550440113绷 294240260