煤气化联合循环发电技术的现状与发展

中国化工贸易第10期节能减排China Chemical Trade2011年10月煤气化联合循环发电技术的现状与发展杜明明(兖矿集团国宏化工有限责任公司，山东邹城273500 )摘要: 煤气化联合循环(IGCC)发电技术是煤气化和燃气一蒸汽联合 循环的结合，是当今国际新兴的一种先进的洁净煤发电技术，其具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点，本文概述了IGCC发电系统的组成、优缺点，并对IGCC发电技术的推广提出了合理的建议。关键词: IGCC煤气化发电煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,二、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主IGCC)发电技术是指煤经过气化产生中低热值煤气,经过净化要优点除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的1.高效率、潜力大气体燃料，燃烧后驱动燃气轮机发电，并且利用高温粗煤气目前国际上:IGCC电站的净效率最高已达到45%以上,比余热和烟气余热在废热锅炉内产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮常规亚临界燃煤电站效率高6~ 9个百分点,随着工程材料的不机发电。它既提高了发电效率,又有很好的环保性能，为燃断发展和技术的改进，若能采用成熟可靠的高温煤气净化技煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。从大型化和商业化的术，则可以较小热量的损失，其发电净效率有望达到50%。发展方向来看，IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节2.可以充分利用煤炭资源，实现多联产系统水等特点有机地结合起来,被认为是21世纪最有发展前途的IGCC项目本身就是煤化工与发电的结合体，气化炉产生洁净煤发电技术"。的煤气不仅可以用于联合循环发电，还可以用于供热、合成一、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主氨、尿素等化工产品。要组成3.可经济低廉地去除CO2煤气化联合循环系统(CGC)主要由两部分组成，煤的气在IGCC发电系统中，通过对合成煤气中CO转换并进行化与净化部分和燃气蒸汽联合循环发电部分。第-部分的主CO.脱除，可实现CO2零排放，是目前现有发电技术减排温室要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。第二部分的主气体最可行、最经济的方法。要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统4.优良的环保性能(图1)。IGCC系统中采用脱硫脱硝和粉尘净化的设备造价较低、其基本原理是:煤和来自空气分离装置的富氧气化剂在效率较高，其各种污染物排放量都远远低于国际上先进的环煤气化炉将煤气化成中、低热值的合成粗煤气,然后经净化保标准，能满足严格的环保要求。IGCC机组的脱硫效率可达系统将其除尘、脱硫、除染而制成可供燃气轮机使用的精煤99%，SO排放总量比常规煤粉炉低很多, SO排放在25 mg/m'气，进入燃烧室产生高效燃气带动汽机做功，同时还利用燃左右，并可回收单质硫; NO,排 放浓度仅为常规电站的气轮机排气经余热锅炉产生不同参数蒸汽，以驱动蒸汽轮机15%- -20%，耗水为常规电站的33% -50%，IGCC 电厂所采取发电，以及供热等(图1)。的这些净化工艺过程不需要价格昂贵的催化剂，而不会造成二次污染。德汽轮机余燃锅炉 燃气轮机5.煤灰的处理有很多的优点当分站气. ...熟汽煤粉火力发电以飘尘状或渣块状产生大量的粉煤灰，但----IGCC的煤灰则以溶渣排出,体积减少50%左右。同时，渣块气化能作为代替水泥用的骨材及路基材料，使渣块得到利用。煤辦备「奇相水三、煤气化联▲低环0)发电系统的主I 能气化要缺点中国煤化工CNM HG1. IGCC甲位延「成牛比止吊燃保加脱硫电站高因态站hIGCC电站的造价较高,是常规燃煤加脱硫燃煤电站成本图1典型的IGCC主要 设备图及工艺流程图140 |中国化工贸易| China Chemical Tradewww. cheminfo.gov .cn中国化工信息网第10期中国化工贸易2011年10月China Chemical Trade节能减排的2倍左右，另外IGCC的水耗虽然只有常规火电机组的IGCC示范项目中的核心设备主要包括气化炉、汽轮机、33%- 50%,但在气化之后的废弃产品处理方面成本非常高,这空分分离装置、废热锅炉等,而目前IGCC电站的关键设备大多些都阻碍了IGCC的推广。数要从国外购买，成本高,建设周期长,见效慢。要降低成本,缩2.系统复杂短建设周期，必须要掌握核心技术，加强核心设备的制造能IGCC是化工与发电两大行业的综合体。技术难度大，安力与制造水平四。全和经济管理都十分复杂，并且是连续生产，互相牵连。任2.实施多联产技术何一块出现问题，都会造成很大损失。将IGCC和煤化工技术结合构成基于煤气化的多联产系四、IGCC发电技术在我国的发展统，形成包括电力和多种化工产品输出，使IGCC的发电过程从20世纪90年代初，国家科技部、国家电力公司(原电力与制H、供热以及生产化工产品的过程按最优原则结合起来，工业部)等部门]就组织全国的技术力量,对我国发展IGCC发电比单纯的IGCC系统具有更好的经济效益、更高的能量利用率技术开展了可行性研究，结果认为在我国发展IGCC发电技术以及更加灵活的运行操作性'"。是非常必要和迫切的。3.加大政府扶持力度国内科研单位经过国家“八五”科技攻关,在IGCC系统洁净煤技术也并非没有得到政府的重视。早在1997年,《中优化和一些核心技术的开发方面取得了很大的进步，已形成国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展规划》就得到国务了很强的技术支撑力量。“ICCC设计集成和动态特性”、“干院批准。国务院2005年发布《关于促进煤炭工业健康发展的煤粉加压气化技术”、“多喷嘴水煤浆加压气化技术” 和“煤若 千意见》提出,由国家发改委制定规划,完善政策,组织建设示气高温净化技术”等被列入国家重点科技攻关计划给予大力范工程,并给予- -定资金 支持推动洁净煤技术和产业化发展。支持。这为IGCC电站的建设以及我国IGCC发电技术的发展奠但是这些政策都不够系统和细化，至今,我国还没有系统的洁定了良好的基础。在此基础上, 1999年国家批准了IGCC示范净煤技术指引方针以及配套的支持措施,而原有的有关鼓励发电站项目建议书，IGCC示范项目正式立项，示范电站功率为展煤 炭加工技术的政策已随着时代的发展，不能满足现实需300MW或400MW。要42005年，兖矿集团国泰化工有限责任公司在山东滕州建六、结语成年产24万吨甲醇和20万吨醋酸、8万千瓦发电的多联产示范IGCC是一种先进的洁净煤发电技术,具有高效、低污染工程。由中石化投资建设的福建炼油乙烯- -体化项目也建设等特性，特别在CO.准零排放上具有独特优势,为进一步推进了一套以沥青为原料的气化发电装置，联产蒸汽和氢气。但我国节能减排开辟了- -条新的道路，是解决煤电可持续发展严格意义上讲，这两个项目仅仅是带有IGCC的某些技术特点的最有效的技术途径之一- ,符合21世纪发电技术的发展方向，的联产工程，不是典型的IGCC发电站。同时能带动-批新技术产业的发展。 开发和采用I GCC发电技2009年，我国首座自主开发、制造并建设的IGCC示范工术对我国电力工业的发展具有重要意义。程项目(华能天津IGCC示范电站)在天津临港工业区正式开工，并且2011年5月底完成分系统调试，进行整套试行;预计参考文献: .明年年底投入运行。这标志着具有我国自主知识产权、代表[1]焦树建IGCC技术发展的回顾与展望[D.电力建设2009,( 1):1-7.世界洁净煤技术前沿水平的IGCC项目取得了实质性进展，开[2]曲伟平清洁煤发电的cCs和IGCC联产技术D].电源技术应启了我国洁净煤发电技术的新纪元。用2010.4();:1-8.五、推广IGCC发电技术[3]徐连兵整体煤气化联合循环发电技术的发展现状和前景(0.电力勘我国富煤贫油少气的能源结构特点决定了我国以煤为主察设计205(6):8-11.的能源结构在未来几十年内不会发生根本性的改变，由此造[4]朱军.我国IGCC发电技术的发展0.陕西电力206(6):46-49.成的环境问题和能源利用效率低下等多方面问题，成为我国目前亟待解决的问题。而IGCC发电技术是当今国际新兴的-作者简介:杜明明(1981.12-),女(汉),山东省邹城市，兖矿集团种先进的洁净煤发电技术，其具有高效、低污染、节水、综国宏化工有限责任公中国煤化工合利用好等优点，可以解决我国燃煤造成- - 系列的问题。应YHCNMH G当大力推广。1.促进设备国产化www. cheminfo gov.cn中国化工信息网China Chemical Trade中国化工贸易| 141