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什么是IGCC
字号:[    ] 公布日期:2010-07-02

    全体煤气化结合循环(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)发电条理,是将煤气化技能和高效的结合循环相联合的先辈动力条理。它由两大局部构成,即煤的气化与污染局部和燃气-蒸汽结合循环发电局部。第一局部的次要设置装备摆设有气化炉、空分安装、煤气污染设置装备摆设(包罗硫的接纳安装),第二局部的次要设置装备摆设有燃气轮机发电条理、余热汽锅、蒸汽轮机发电条理。IGCC的工艺进程如下:煤经气化成为中低热值煤气,颠末污染,撤除煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等净化物,变为干净的气体燃料,然后送入燃气轮机的熄灭室熄灭,加热气体工质以驱动燃气轮机作功,燃气轮机排气进入余热汽锅加热给水,发生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下图

  

    IGCC技能把高效的燃气-蒸汽结合循环发电条理与干净的煤气化技能联合起来,既有高发电服从,又有极好的环保功能,是一种有开展远景的干净煤发电技能。在现在技能程度下,IGCC发电的净服从可达43%~45%,以后可望到达更高。而净化物的排放量仅为惯例燃煤电站的1/10,脱硫服从可达99%,二氧化硫排放在25mg/Nm3左右。(现在国度二氧化硫为1200mg/Nm3),氮氧化物排放只要惯例电站的15%--20%,耗水只要惯例电站的1/2-1/3,利于情况维护。

    全体煤气化结合循环发电的分类
  由图中可以看出IGCC整个条理大抵可分为:煤的制备、煤的气化、热量的接纳、煤气的污染和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个局部。能够接纳的煤的气化炉有喷流床(entrained flow bed)、牢固床(fixed bed)和流化床(fluidized bed)三种方案。在整个IGCC的设置装备摆设和条理中,燃气轮机、蒸汽轮机和余热汽锅的设置装备摆设和条理均是曾经贸易化多年且非常成熟的产物,因而IGCC发电条理可以终极贸易化的要害是煤的气化炉及煤气的污染条理。详细来说,对IGCC气化炉及煤气的污染条理的要求是:   a) 气化炉的产气率、煤气的热值和压力及温度等参数能满意设计的要求   b) 气化炉有精良的负荷调理功能,能满意发电厂对负荷调理的要求   c) 煤气的身分、污染水平等要能满意燃气轮机对负荷调理的要求   d) 具有精良的煤种顺应性   e) 条理复杂,设置装备摆设牢靠,易于操纵,维修方便,具有电厂临时、平安牢靠运转所要求的可用率   f) 设置装备摆设和条理的投资、运转本钱低
    喷流床气化炉
  喷流床是现在IGCC各树模工程中接纳最多的一种气化炉。它是一种低温、高压煤粉气化炉,气化炉的压力为20-60bar,要求接纳90%以上的颗粒小于100μm的煤粉,接纳氧、富氧、氛围或水蒸气作为气化剂,当以氧为气化剂时,气化炉炉膛中央的火焰温度可达2000℃。由于是低温气化,在发生的粗煤气中不行能含有许多碳氢化合物、煤焦油和酚类物质,煤气的次要身分是CO、H2、CO2和水蒸气,分开气化炉的热煤气温度在1200-1400℃,每每高于灰的硬化温度。为了避免热煤气中已硬化了的粘性飞灰在气化炉卑鄙设置装备摆设(余热汽锅)粘结梗塞,将除尘后的冷煤气增压后再返送回煤气炉的出口和热煤气混淆,将热煤气的温度低落到比灰的硬化温度低50℃,然后,热煤气再颠末气化炉的余热汽锅(辐射和对流蒸汽发作顺)发生饱和蒸汽,同时使热煤气的温度低落到200℃左右,约50%的煤中灰分在气化炉低温炉膛中央酿成液态渣,由炉底排挤并经过集渣器送入渣池。   煤粉灰中的以飞灰的方式随热煤气,帮煤气须经除尘、洗濯脱硫处置,成为干净的煤气,再送往熄灭室。   喷流床气化炉由于是煤粉低温高压气化,因而煤种顺应性广,碳转化率高,能到达99%以上。   以后在泰西各地IGCC树模厂所选用的喷流床气化炉有:美国德士古和CE炉,荷兰的Shell炉,德国的Prenflo炉。给煤方法有湿法水煤浆给煤(如德士古炉)和干法给煤(如 shell和Prenflo炉)。   由于喷流床气化炉的单炉消费才能大,而且具有较高的服从,燃料顺应性广,因此在以后开展大容量高服从的IGCC电站中具有强无力的竞争位置。
    流化床气化炉
  流化床气化炉可以充沛应用床内气固两相间的高强度的传热和传质,使整个床层内温度散布平均,混淆条件好,有利于气化反响的停止。同时,可以应用流化床高温熄灭,在熄灭和睦化进程中参加脱硫剂(石灰石或白云石),将发生的大局部SO2和H2S脱除。由于流化床气化炉内的反响温度普通控制在850-1000℃,因而,它发生的焦油、烃、酚、苯和萘等大分子无机物根本上都能被裂解为复杂的双原子或三原子气体,煤气的次要本钱是CO和H2,CH4的含量普通少于2%。   以后,用于IGCC条理的流化床气化炉有KRW炉,U-Gas炉和温克勒炉等。
    牢固床气化炉
  牢固床气化炉是最早开辟出的气化炉,它和燃煤的层燃炉相似,炉子下部为炉排,用以支承下面的煤层。通常,煤从气化炉的顶部参加,而气化剂(氧或氛围和水蒸气)则从炉子的下部供入,因此气固间是逆向活动的。这种气化炉和燃煤的层燃炉一样,对煤的粒径有肯定的要求。   牢固床气化炉有两种煤气出口团体的设计。粗煤气独一出口地位设计在枯燥区下面煤层的顶部,称为单段气化炉,此时出口处煤气的温度为370-590℃,在这煤气温度下,气的油和煤焦油等会发作裂解和聚合反响,从而天生彼临时质焦油和沥青。同时低温煤气穿过煤层时发生的猛烈干馏会使煤发作爆裂,发生少量煤尘,并随粗煤气一同带出气化炉。因此这种单段气化炉的粗煤气质量是比拟差的。另一种设计是,有两个煤气出口,除了在枯燥区上部的出口外,另一个则在气化区的顶部,煤气产量的一半从这个出口分开气化炉。由于流经挥发剖析出区和枯燥区的煤宇量只要单段炉的,有利于避免由于煤的爆裂而发生的少量煤尘,并且不会发生彼临时质焦油和沥青。因而,两段炉发生的粗煤气的质量是比拟好的。   用于IGCC条理的牢固床气化炉次要是鲁奇炉,天下上最早的德国IGCC树模厂接纳的便是鲁奇牢固床单段固态排渣气化炉。这种气化炉的最大缺陷是,运用焦结性煤时,容易形成床体壅闭,负气流不畅,煤气质量不波动。别的,由于煤在气化炉内迟缓下移至酿成灰渣需停顿0.5-1个小时,因此单炉的气化容量无法设计得很大。并且,排挤的煤气中还含有少量的沥青、煤焦油和酚等,使煤气的污染处置进程非常庞大。为改进上述题目,强化煤的气化进程,英国煤气公司在固态排渣鲁奇炉的根底上,将其开展成液态排渣鲁奇炉。液态排渣气化炉由于其熄灭区的温度较高,因此有利于进步煤的氧化速率和碳的转化率,延长煤在炉内的停顿日期,对煤粒直径的要坟比固态排渣炉宽。但颗粒尺寸小于6mm的要限定在10%以下。液态排渣气化炉有以下特点:1)碳转化率是三种气化炉中最高的,排渣的物理热丧失大。2)绝对平安牢靠;3)煤气消费才能有限,是三种炉型中才能最低的。

 
责任编辑: 马颖 封闭窗口
 
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