第28卷第5期化學(xué)工業(yè)2010年5月CHEMICAL INDUSTRY●33.煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)姜潔，申友軍(兗礦國(guó)泰化工有限公司，山東滕州277527)摘要:介紹該系統(tǒng)構(gòu)成,討論其煤氣化與凈化、燃汽輪機(jī)與蒸汽輪機(jī)的匹配等技術(shù)關(guān)鍵。指出該技術(shù)的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:煤氣化;發(fā)電;聯(lián)產(chǎn)法;燃?xì)廨啓C(jī);蒸汽輪機(jī)文章編號(hào): 1673-9647 (2010) 5- 0033-0303中圖分類號(hào): TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A1概述料、容量為2200 t/d的Destec氣流床，配西屋公煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(Integrated Coal Gasifcation司生產(chǎn)的110 MW功率WH501D燃?xì)廨啓C(jī)，電站Combined Cycle,簡(jiǎn)稱IGCC)是指煤經(jīng)過(guò)氣化產(chǎn)折合總功率為161 MW,凈效率(HHV) 為34.2%,生可燃?xì)怏w，燃燒后先驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，然后從1984年4月投運(yùn)直到1994年3月停運(yùn)，累計(jì)利用其高溫?zé)煔庥酂嵩趶U熱鍋爐內(nèi)產(chǎn)生高壓過(guò)熱運(yùn)行33 637 h。曾對(duì)不同煤種進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，顯示蒸汽，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。與常規(guī)燃煤發(fā)電技術(shù)了Destec氣化爐對(duì)不同煙煤都有好的適應(yīng)性。相比，ICCC不僅可以明顯提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的效2 IGCC 系統(tǒng)的構(gòu)成率，有利于節(jié)省能源，而且能夠極大減少發(fā)電污ICCC是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)有機(jī)染物的排放，有利于環(huán)境保護(hù)。因此，IGCC 作為結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤一種非常有效而潔凈的煤發(fā)電技術(shù)，已經(jīng)受到世的氣化與煤氣凈化部分和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電界各國(guó)的高度重視。部分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、世界上第一座ICCC裝置是1972年在德國(guó)煤氣凈化系統(tǒng);第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)Linen市的Kellerman電廠，容量為170 MW,采發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。典型用5臺(tái)Lurgi固定床氣化爐。該裝置出力和效率都的IGCC發(fā)電實(shí)現(xiàn)了能的梯級(jí)利用，從而提高了低于設(shè)計(jì)值,加之粗煤氣中含有焦油和酚等有害整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的效率,更重要的是它較好地解決物質(zhì)極難處理，該電站完成原定全部試驗(yàn)內(nèi)容后了常規(guī)燃煤電站固有的環(huán)境污染問(wèn)題。還有其燃于20世紀(jì)70年代末停運(yùn)。料適應(yīng)性強(qiáng)，耗水量少等優(yōu)點(diǎn)。典型ICCC的工第一座ICCC電站未能長(zhǎng)期運(yùn)行的主要原因藝過(guò)程如圖1所示。是氣化爐問(wèn)題。因而，如何經(jīng)濟(jì)有效地將煤轉(zhuǎn)化2.1煤的氣化與凈化為煤氣并從中去除有害物質(zhì)成為IGCC示范電站氣化爐是IGCC關(guān)鍵設(shè)備之一，氣化爐約在成敗的一個(gè)關(guān)鍵。而世界上真正試運(yùn)成功的第一2-3 MPa壓力下工作，以減小體積。煤的氣化過(guò)座IGCC電站是建于美國(guó)加州Daggett的CoolWater程實(shí)質(zhì)上是讓煤在氧氣不足量的情況下發(fā)生氧化(“冷水")電站，它采用水煤漿供料、容量為反應(yīng)。煤中的可燃物質(zhì)主要是一些由碳、氫元素1 000 /d的Texaco氣流床氣化爐，利用99.5%的組成的復(fù)雜分子。通常，供入氣化爐的氧氣量只氧氣為氣化劑，獨(dú)立空分裝置,常溫濕法除塵脫有可燃物質(zhì)完全燃燒生成CO2、H20和SO2時(shí)所需硫技術(shù)。通過(guò)27100h的運(yùn)行考核顯示其性能良的理出的粗煤氣的主要好、運(yùn)行可靠,尤其是污染物排放很少,被譽(yù)為成分中國(guó)煤化工氣體HS、cos、“世界上最清潔的燃煤電站”。美國(guó)同時(shí)建設(shè)的另HCNMHG收稿日期: 2010-03-25一座IGCC示范電站是建于路易斯安娜州Plaqutmin作者簡(jiǎn)介:姜潔(1981-), 女，黑龍江省人，從事甲醇I藝技的Dow化工廠內(nèi)的LCTI電站。它采用水煤漿供術(shù)工作。化學(xué)工業(yè)●34●CHEMICAL INDUSTRY2010年第28卷SO2,惰性氣體Ar, N2 和少量NH,、NOx及其他雜還難以和常規(guī)的汽輪機(jī)電站相匹配。而20世紀(jì)質(zhì),其中CO和H2占煤氣中的大部分，是合成氣90年代后研究出的高性能的燃?xì)廨啓C(jī)的透平初溫或燃料氣的有效成分。為1250~1310C，可建造供電效率40%~46%的ICCC大裝置,在熱力學(xué)性能上足以和傳統(tǒng)的燃煤電站相競(jìng)爭(zhēng)。新型商業(yè)應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣初溫高達(dá)1430%C,其組成的IGCC系統(tǒng)凈效率可達(dá)50%以上。燃用中熱煤氣的燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)和透平與常規(guī)的燃?xì)廨啓C(jī)相差不大，可以不經(jīng)改造而直申回四接用。燃用低熱值煤氣的燃?xì)廨啓C(jī)，在相同出力下燃?xì)饬髀试黾樱胶夤r運(yùn)行點(diǎn)向喘邊界靠近,M-↓常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)一般不能滿足燃用低熱值煤氣的要1-氣化爐; 2-凈化系統(tǒng); 3- -壓氣機(jī); 4- 燃燒室;求。因此，需要重新設(shè)計(jì)低值煤氣燃?xì)廨啓C(jī),并5-燃?xì)馔钙? 6-空分裝置; 7一空氣壓縮機(jī); 8-氧且在燃燒方面需解決如下一一些問(wèn)題: (1) 燃燒穩(wěn)氣壓縮機(jī); 9-氮?dú)鈮嚎s機(jī); 10- 氮?dú)怙柡推? 11-余定性，機(jī)組低負(fù)荷容易發(fā)生熄火; (2) CO完全熱鋼爐; 12-蒸汽輪機(jī)燃燒，在低負(fù)荷下，燃燒效率有所下降，未燃燒圖1 IGCC 系統(tǒng)CO排放會(huì)超過(guò)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn); (3) 在用柴油補(bǔ)燃目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)行的氣化爐絕大多數(shù)是以純氧(機(jī)組啟動(dòng)時(shí)或者氣化爐出力不足時(shí))排氣冒黑或富氧作為氣化劑的，在空氣分離的過(guò)程中消耗煙, NO,超標(biāo); (4) 火焰管壁局部溫度高。的能量一般超過(guò)IGCC發(fā)電量的10%。 煤既可以2.3 余熱鍋爐用純氧或富氧進(jìn)行氣化，也可以直接采用空氣進(jìn)性能先進(jìn)的ICCC離不開(kāi)高效率的蒸汽底循行氣化。前者氣化所得的是中熱值煤氣;后者為環(huán)，為了充分地吸收各子系統(tǒng)的余熱，在IGCC低熱值煤氣,其中含有大量的隨空氣帶人的N2。系統(tǒng)中應(yīng)合理選擇蒸汽循環(huán)流程。氽熱鍋爐的利雖然采用空氣氣化節(jié)省了空分所需的巨大能量,用不僅僅是在IGCC裝置中，在各種余熱利用的但由于存在一定的缺陷,難以實(shí)現(xiàn)。在21世紀(jì)可場(chǎng)合中都會(huì)用到余熱鍋爐。為了提高ICCC的機(jī)持續(xù)發(fā)展的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)下，燃燒化石燃料所產(chǎn)生的組功率和效率,學(xué)者們提出了多種技術(shù)改進(jìn)余熱.溫室氣體CO2若全部排放到大氣,將對(duì)環(huán)境造成鍋爐，使汽輪機(jī)能夠更高效和大功率化。很大影響，破壞地球大氣圈和巖石圈的碳分布,2.4 汽輪機(jī)系統(tǒng)因此必須對(duì)CO2進(jìn)行處理。實(shí)際上，IGCC裝置的汽輪機(jī)系統(tǒng)就是普通的煤氣在離開(kāi)氣化爐之后接下來(lái)要進(jìn)行的是除汽輪機(jī)，主要是進(jìn)行參數(shù)匹配。ICCC系統(tǒng)是無(wú)補(bǔ)塵和脫硫，由于燃?xì)鈱⒅苯釉谌細(xì)廨喼凶鞴?，所燃的，汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)由燃?xì)廨啓C(jī)排氣決定,以對(duì)凈化的要求是比較高的“。除塵- -般分為兩個(gè)汽輪機(jī)的功率大于燃?xì)廨啓C(jī)功率的1/2但小于燃步驟來(lái)完成:旋風(fēng)分離器(除去粗顆粒)和濕法洗氣輪機(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)的單機(jī)功率和鍋爐電站的汽機(jī)滌器(除去細(xì)灰塵)。脫硫常用物理吸附、化學(xué)吸相比，小很多，因此ICCC的汽輪機(jī)功率是比較附:和化學(xué)吸收來(lái)完成凈化過(guò)程,通常是在接近常溫小的。整個(gè)機(jī)組的功率一般不會(huì)超過(guò)單獨(dú)使用的下完成的。氣化爐中產(chǎn)生的煤氣必須經(jīng)過(guò)換熱器大型汽輪機(jī)。降溫，不可避免地將產(chǎn)生煙損失。高溫脫硫如果3 IGCC系統(tǒng)發(fā)展存在的問(wèn)題能夠滿足要求，將使ICCC系統(tǒng)的效率得以提升。IGCC是潔凈煤發(fā)電技術(shù)中有相當(dāng)發(fā)展前途的脫硫技術(shù)是目前IGCC系統(tǒng)研究的另一個(gè)要點(diǎn)。先進(jìn)技術(shù)之一，備受電力工程界的關(guān)注2。至今,2.2燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)這中國(guó)煤化工3經(jīng)取得了相當(dāng)大IGCC聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)以燃?xì)廨啓C(jī)為主。燃?xì)廨喌某扇砘虡I(yè)運(yùn)行示范機(jī)與汽輪機(jī)的功比為1.30~2.0。 燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)是階MHCNMH L熟的程度。目前，影響整個(gè)ICCC系統(tǒng)性能的主要因素。顯然, 20燃煤的ICCC電站尚未具備取代有FGD的燃煤蒸世紀(jì)80年代初溫1 1009燃?xì)廨啓C(jī)組成的IGCC(下轉(zhuǎn)第41頁(yè))第5期汪多仁:環(huán)氧大豆油的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.41●application in polyurethanes US6, 399, 698 B1.E. Allen,Denver ,Colorado (US); Melvlle E.D. Hillman,[17 ]Herman P. Benecke, Columbus 0H (US) PlasticizersHilliard ,0hio (US);George E. Cremeans ,Grovepon,Ohioderived from vegetable oils US 2002/0013396 A1.(US); and Edward S.Lipinsky , Worthington ,Ohio (US)[18]Garth L Wilkes，Blacksburg, VA (US); SeungmanMethod to produce eyelie esters US6, 969, 735 B1.Sohn, Maynard,MA (US); Bahman Tamami, Shiraz[20]llen David Godwin, Seabrook, TX (US) Plasticizers(IR)Nonisocyanate polyurethane materials， and theirfrom less branched decyl alcohols US6, 969, 735 B1.preparation from epoxidized soybean oils and related[21 ]Heny Wu-Hsiang Yang，Kingwood, TX (US); Wenepoxidized vegetable oils , incorporation of carbon dioxideLi，Houston, TX (US);Bruce R. Lundmark , Houston,into soybean oil, and carbonation of vegetable oils US 7,TX (US); Chon-Yie Lin，Houston, TX (US); Chia045, 577 B2.Yung Cheng, Seabrook,TX (US); Plasticized polyolefin[19]Dan W. Verser ,Golden ,Colorado (US); Alex Cheung,compositionsUS7,619,026 B2.Fort Collins ,Colorado (US); Timothy J. Eggeman,Lakewood ,Coloredo (US); Wlim A. Evanko ,Golden,[22]Paul D. Bloom, Decatur, IL (US) Eporidized esters ofColorado (US); Kevin H. Scilling ,Arvada ,Coloradovegetable oil fatty acids as reactive diluents US 2006/(US); Manfred Meiser ,Arvada , Colorado (US); Anthony0020062 A1. .Development and Application of Epoxidized SoybeanWANG Duo-ren(PetroChina Jilin Petrochemical Corp, Jilin 132101, Ch "a)Abstract: The production methods, technical progress and main applications of epoxidized soybean at home and abroad werereviewed. The recent domestic production status of trimelitic anhydride was also introduced.Keywords: epoxidized soybean; plasticizer; polyvinyl chloride(上接第34頁(yè))汽電站以及燒天然氣的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的條(2)繼續(xù)不斷地改進(jìn)IGCC技術(shù)中各主要部件,它必須在進(jìn)- - 步提高供電效率、降低投人/產(chǎn)套和系統(tǒng)的性能，提高其可用率,降低其成本。出比和發(fā)電成本，以及提高整個(gè)電站的運(yùn)行可用率方面做許多工作。參考文獻(xiàn):4 IGCC 今后的發(fā)展方向[1]張德祥. 煤化工工藝學(xué)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社.(1) IGCC技術(shù)與化工工業(yè)流程相結(jié)合,形成[2] 魏欲曉.水煤漿氣化技術(shù)的發(fā)展與其面臨的問(wèn)題[J].一個(gè)以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)的能源系統(tǒng);煤炭工程, 2004, (10):56- -58.Integrated Coal Gasification Combined Cycle SystemJIANG Jie，SHEN You-jun(Yankuang Guotai Chemical Co., Ld, Shandd中國(guó)煤化工TMHCNMHGAbstract: To introduce the integrated coal gasification combined cycle ( IGCC) system in tems of its formation, gasifcation,purification, and the matching of gas turbine and steam tubine etc. To discuss the key techniques and give the development trend.Keywords: coal gasification; power generation; co-production process; gas turbine; steam turbine