整体煤气化联合循环发电技术分析

T技术应用ECHNOL .OGY APPL ICATION整体煤气化联合循环发电技术分析宋旭龙(太原煤炭气化(集团)有限责任公司,山西太原030024)摘要随着我国经济的快速发展,极大程度上带动电力工业的迅猛发展，如何在电力资源短缺的情况下,既能发展电力工业又可以达到环保减少损耗成为相关部门的重大课题之一。电力技术的升级和发展为这些问题的解决提供了技术基础。在建立科学、协调、快速、高效和有序电力工业的过程中，废燃气、废热在国家的相关政策逐步实施，完善系统体制的同时也重新被有效利用。绿色燃煤等新型发电技术在大量采用的同时逐渐被国产化，这为国家快速发展电力工业提供了强有力支持。关键词电力工业; 煤气化;能源中图分类号: TM611文献标识码:A文章编号: 1671-7597 (2014) 13-0106-01我国是以煤炭为主要--次能源的国家,发展煤基燃料的联3) 整体煤气化联合循环克服了单独煤气化的缺点。在单独合循环是一个重要的方向。此项技术在循环热效率、调峰性能、煤气化的过程中,煤的化学能中15%多的热量损失于冷却水中，容量、交加、节约水资源上得以完好的改善,其使用高硫煤并且利用这一部分热量加热余热锅炉的给水，从而体现整体化的成为资源化或生产单体硫等特点上具有明显作用。在未来以环优势。保的燃煤发电技术中可以发展成为世界最洁净的燃煤发电技术。4)优良的环保性能。整体煤气化联合循环发电系统在将固1实践中整体煤气化联合循环的方式方法及分析体燃料比较经济地转化成燃气轮机能燃用的清洁气体燃料的基在目前适用范围最广、效果最为明显的整体煤气联合循环础上，很好地解决了燃煤污染严重且不易治理的问题，具有大系统中，煤和来自空气分离装置的富氧化剂送入气话装置中生气污染物排放量少,废物处理量小等突出优点，足以满足对未成的煤气成为发电机做功发电的燃料，而压气机输出的压缩空来燃煤发电系统日益严格的环保指标要求。气的一- 部分送入燃气轮机燃烧室，作为燃烧所需空气，另一部3整体煤气化联合循环系统的主要构成部分及其特点分供空气分离装置所用。在实现燃气一蒸汽联 合循环的过程1)IGCC主要系统中煤炭气化系统的组成与优势的组成与中间接或直接的使用了固体燃料煤的目标。优势固定床气化也被称为移动床气化。其有独特的形成原理,(IGCC)即合成气制备与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发煤由气化炉顶加入，气化剂则由炉底加入，在流动气体不会改电部分,其系统的设计是以煤气化设备为主导的。图1为一种变固体颗粒的相对位置时,即称固定状态。依据固定床气化简单、典型的(IGCC 系统简图。可靠的特性,在发电技术中占据主流地位。2 (IGCC)的特点以小颗粒煤为气化原料，自上而下的气化剂的作用下,保.1)燃料的适应性广。可利用高硫分、高灰分、低热值的低持不中断和无序的沸腾、悬浮的状态运动中进行着混合热交替，致使整个床层温度均衡被称为流化床气化即沸腾床气化。流化品位煤。2)具有进一步提高效率的前景。先进的煤气化技术可达到床气化的特性是生产强度较固定、煤种适应性强。气流床气化技术室一种并流式气化。其操作主要是在气化99%的碳转化率，气化炉的总效率可达94%。炉内煤炭细粉颗粒经过特殊喷嘴进入反应室,瞬间发生排气美烟囱燃火反应,即使在不充分的氧化条件下，能够保持同时发生热解、燃烧以及吸热的气化的反应，由此得出其较大兼容性的特效。綦汽轮机t热锅妒 tH燃气轮机2)IGCC主要系统中煤气净化系统的组成与优势。因为从气化炉产生的原煤气里含有大量对人体有害杂配汽质，所以为了达到燃气轮机安全、可靠运行和环保法规空分站清洁煤气的要求,预先净化处理，以除去粗煤气中的硫化物、粉尘、氯化物记忆碱金属与卤化物等有害物质。气化炉t换热器十洗涤增十低温|十脱碴3)空气分离系统。整体煤气化联合循环的煤气化煤气冷却反应均采用富氧气体作为气化剂，空气分离制氧通常采用常规的低温液化绝热分离方法,在制氧过程中,要求煤制备和水向空气分离系统提供至少0.6 MPa压力的压缩空气，因高温煤气净化此，制氧的绝大部分功耗为空气的压缩。空气分离制氧墙和水系统分离出来的氮气压力也较高,可全部或部分地直接酸回注到燃气轮机做功，空分后获得的氮气也可以作为副↓802产品出售中国煤化工，圆志盐机主要是考虑为.图1整体煤气化联合循环工 艺流程图了适应不YHC N M H G的微小顺粒所存↓↓(下转第115页)↓↓106硅谷I2014年第13期总第157期SILICON VALLEY表1序号项目蒸汽(t/h)电量(MW)备注1背压机排汽123. 1624. 34E1. 1+1.21.拖动汽轮机84.816.34折合当量功率背压机补汽至补凝机39. 168按汽量折合发电功率背压机排汽至除氧器加热蒸汽12.5凝结水通过水泥窑罩和冷渣器后背压机漏汽漏汽至除氧器及轴封加热器背压机进汽137. 6612. 3281+2+3， 发电量数据来源于设备厂工况图总发电量36.66.E1+4厂用电量根据设备功率计算.外供电量35. 66水泥线实际负荷50 MW为2980 kw、 3750 kW、1440 kw, 共有两条水泥线，总当量功率接建电厂则处于孤网运行,事故情况下会对水泥生产设备造成16340 kW,对应拖动机总进汽量84.8 t/h。重大事故。通过引入热功联产技术，做到热、电平衡，- -方面根据系统设计时的能量平衡图，数据统计见表1。可以保证:设备的安全运行的影响,另-方面通过全盘考虑水泥根据上表，不考虑管道汽水损失和锅炉排污情况下,锅炉线余热回收，糅合到热力系统中,能有效降低能耗,帮助企业蒸发量137. 66 t/h, 达到锅炉额定蒸发量(150 t/h) 的91.8%，取得相对优势，直而国际竞争。在设计工况下运行。根据锅炉厂热力计算书数据，锅炉标煤耗参考文献14.5 t/h,结合上表，全厂供电煤耗406g/kW.h, 远低于同型[1]杨勇正.遏制水泥新增产能探索共赢整合模式提升水泥行业机组平均485g/kW●h的标准,实现节能目标。目前市场到厂价值[J].中国建材，2012 (07)标煤价格700元/吨(燃料依托长江水运),锅炉每小时燃料成[2]李振宇，肖胜福.水泥行业环保新标准带来的影响及应对策本为10150元;下网电价0.67元/kW●h,如果按电机用电量计略一以遵化市为例[J].河北金融，2012 (06)算，则购电成本23892元，在不计如炉渣回收水泥线等节能手[3]倪付任.我国水泥行业项目投资风险管理研究[D].中国矿业段的情况下,节能效益非常可观。大学，2013.4结束语[4]郭洪东.用系统工程的观点分析热功联产汽轮机的经济性当前，随着国内建材企业纷纷走向国外，在广大东南亚、[J].石油和化工节能，2008 (05)非洲、南美洲等地区建立生产基地,直接面临的问题是这些地[5]王金明.热功联产是提高热电厂经济效益的有效措施[J].中区往往电力基础设施落后，没有电网覆盖或电网薄弱，如果直国设备工程，2003 (05) .↑↑(.上接第106页)↑↑↑↑(.上接第110页)↑↑在的磨蚀和腐蚀而设计。为了经济、有效地控制燃气轮机排气65. 4C,不含POSS树脂的Tg要低8'C, Tg上升同PosS的物理中的NOx的含量，采取在燃烧室内喷水，或在煤气送入燃气轮聚集作用有直接联系。我国学者徐洪耀等人通过使用自由聚合机之前，与无盐水接触,增大煤气的湿度,借以降低燃气轮机来合成POSS与乙酯基米乙烯的共聚物PAS- POSS以及PVP-POSS,燃烧室内的火焰温度,使燃气轮机排气的NOx的含量得到控制。发现这两种材料的Tg都是伴随POSS含量而出现先降后升的变余热锅炉是整个联合循环系统中一个重要的有机组成部分，化，因此他们就推论影响PAS-POSS合成物Tg出现上涨的主要余热锅炉的功能和结构与联合循环方案及其给水系统预热方案问题就是材料之间的偶极-偶极反应或者是材料之间出现的纳密切相关,为系统整体优化和各主要子系统匹配的一个关键所米效应。如果POSs成分太低,那么那些块头比较突出的POSS在，起承上启下的作用。就能够拉开分子间距离，从而进一-步降低分子间出现的偶极-偶极反应，这自然会不可避免地带来合成物热性能出现问题。4结论整体煤气化联合循环技术在发电工业的成功应用将依赖于不过如果进一步增加POSS成分的比例,那么POSS材料内部分成本的降低和可靠性及可操作性的增强，关键领域在于更好地子之间的纳米效应还有单体之间存在的偶极-偶极反应就会出了解燃料气化性能,提高IGCC主要设备部件的可靠性并降低基现上涨，这样--来就能够给分子的运动以及旋转带来额外的阻碍，进一步提高合成物热性能。建成本，可对整个IGCC工艺进行最优化设计。总而言之，POSS 的合成还需要加强以下几个方面工作，-方面要改进生产工艺从而降低生产成本，另一方面要深入理论探索，例如使用计算机来模拟POSS的合成过程，从而探究反应[1]能源与矿业工程学部咨询组.发展燃气机充分利用我国燃气条件以及化学环境对其结构的影响,进而建立更科学的模型，得到低成本、高性能的POSS基高分子材料，从而推动POSS的能源的研究[R].北京:能源与矿业工程学部咨询组，2004[2]赵洁，赵敏，谢秋野.国内外整体煤气化联合循环电厂发展产业化以及实用化。概况及我国建设条件分析[J].中国电力，2006 (4): 42-46.[3]戴佩琨，程钧培.火力发电新技术发展[J].发电设备，[1]马德柱，何平笙，徐种德高聚物的结构与性能[M].北京:2004， 18(1): 1-6.科学出版社，20[4]叶大戟.华能集团“绿色煤电”发展战略[N].中国电力报,[2]何曼君，陈中国煤化工订版) [M]. 上2005-12-07 (10).海:复旦大学出版YHCNM HG硅谷115 I