我国IGCC的发展现状ppt课件.ppt

学号 0862126405姓名 马海波班级 热动08 4班指导教师 黄军 我国IGCC的发展及应用 前言 近阶段 随着我国经济的快速发展 使得电力的需求逐年增大 能源紧缺 环境污染日益严重 已经成为制约我国经济快速发展的最重要的原因 我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国 煤炭在我国一次能源消费中占据完全的主导位置 2009年 我国电力煤耗15 6亿吨 约占煤炭总产量的50 但是我国在煤炭的综合利用方面 主要有着利用方法单一 84 用于直接燃烧 利用效率低 污染严重等问题 煤烟型污染是我国大气污染的主要污染组成部分 全国70 的烟尘 CO2 90 的SO2和67 的NOX来自于燃煤 其中CO2排放量仅次于美国 居世界第二位 并仍在迅速增加 照此发展下去 估计到2020前后 我国C02排放将超越美国 居世界首位 环镜保护所面临的形势将会变的异常严峻 所以 提高效率 减少污染 经济可行 是我国今后发展燃煤技术的主要发展方向 1 IGCC技术概述及特点分析 整体煤气化联合循环 IGCC IntegratedGasificationCombinedCycle 发电技术是将煤气化技术与高效的联合循环有机结合的先进动力系统 它由两大部分组成 即煤的气化与煤气净化系统部分和燃气 蒸汽联合循环发电系统部分 第一部分的主要设备有气化炉 空分装置 煤气冷却净化系统 第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统 余热锅炉 汽轮机发电系统 IGCC系统关键技术主要有 气化技术 煤气净化技术 燃气轮机联合循环技术 IGCC的工艺流程如下 煤经过气化成为中低热值煤气 经过净化 除去煤气中的硫化物 氮化物 粉尘等污染物 成为清洁的气体燃料 然后送入燃气轮机的燃烧室中燃烧 加热燃气工质以驱动燃气透平做功 燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水 产生过热蒸汽驱动汽轮机做功 IGCC联合循环动力岛较常规的联合循环系统工质和能量的交换与转换利用更为复杂 IGCC系统具有以下优点 高效率 且具有提高效率的最大潜力 煤洁净转化与非直接燃煤技术使它有极好环保性能 耗水量少 比常规汽轮机电站少30 50 易大型化 单机功率可达到300MW 600MW以上 能够利用多种先进技术使之不断完善 能充分综合利用煤炭资源 能和煤化工结合成多联产系统 能同时生产电 热 燃料气和化工产品 便于与生产甲醇 醋酸 合成氨 尿素等化工过程相结合 使煤得以充分综合利用 有利于降低生产成本 能广泛共享相关科技成果 有广阔的高新科技产业发展前景 2 国内IGCC的发展现状 1994年4月国家三部三委成立IGCC小组 启动IGCC示范项目 1994 1995年 由西安热工研究院牵头 国内11个单位在IGCC领导小组领导下 完成了中国IGCC示范项目技术可行性研究 1996 2000年 完成国家 九五 攻关 IGCC关键技术研究 2001 2005年 完成国家 十五 863计划课题 IGCC设计集成和动态特性 开展了广泛的国际合作 GE Texaco ShellE GAS ADB 2004年至今 筹建或已建成多台IGCC示范电站 如中国电网公司烟台300 400MWIGCC示范电站 3 IGCC环保性能 IGCC发电技术把高效的燃气一蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术有机结合起来 既提高了发电效率 又具有极好的环保性能 是一种极具发展前景的洁净煤发电技术 在当前发展形势下 IGCC发电的净效率最高为43 45 随着技术的发展效率会有更大的提升 同时发电所造成的污染物仅为火电站的1 10 还可以达到99 的脱硫效率 二氧化硫排放在25mg m3左右 氮氧化物排放只有火电站的15 20 耗水只有火的1 2 1 3 在环保上是很优秀的 从表1中数据可以看出 与其它传统燃煤机组相比具有优越的环保性能 在SO2 NOX和CO2排放上都远远低于其它燃煤发电技术 IGCC控制污染物排放的特点和优势 IGCC通过煤炭气化和煤气净化 使炭变为洁净煤气 再到燃气轮机中燃烧做功 相当于常规锅炉的燃烧前处理 一般来说 燃烧前处理要比燃烧中 燃烧后处理更合理 更经济 IGCC中处理的对象主要是粗煤气 在相同条件下 煤气的流量只是烟气的1 10量级 而且煤气在更高压力下污染物的浓度高 因而可以用更小的代价脱除更多的污染 煤炭气化与燃烧有很大不同 特别是在气化的还原性气氛下 煤中的硫分主要变成H2S 它比SO2的脱除要容易得多 由于采用联合循环 高效节水 热污染少 同时由于效率高 污染物排放相应减少 由于采用气化工艺 可以同化工技术相结合 不仅可以实现多联产 而且对分离利用CO2也提供了一个比较现实的途径 4 IGCC发展趋向 随着科技水平的日益提高 IGCC技术也在人们的不断努力下得到了显著的发展 主要体现在以下两个个方面 4 1传统研究方向的新发展4 2新型IGCC系统的开拓 4 1 传统研究方向的新发展 IGCC电站的供电效率 单位造价 发电成本和运行可用率存在着巨大的改进潜力 因此将继续沿着传统研究方向 不断地改进IGCC技术中各主要部套和系统的性能 提高其可用率 降低其成本 对IGCC电站系统进行优化 这方面的具体方向和措施主要有以下几个方面 发展单机功率更大 燃气初温更高 热耗率更低的燃气轮机 IGCC系统中联合以燃气轮机为主 燃气轮机是IGCC系统中最关键的技术 依靠高温材料和冷却技术的改进不断提高透平初温T3仍然是燃气轮机发展的主要趋势 提高增压煤气化炉的性能和运行可用率和可靠性 目前 IGCC电站的运行可用率在很大程度上取决于气化炉的可用率 高温煤气净化技术 煤气在500 600 的高温下除尘和脱硫 可简化IGCC系统 降低造价 并提高热效率 高温净化技术的突破主要取决于长寿命的陶瓷过滤器和高重复性的脱硫剂的开发 新型制氧空分系统 目前在IGCC电站中都采用深冷法制氧设备 这种设备的价格高 制氧所耗的能量又多 为了降低电站的厂用电耗率 以便提高IGCC的供电效率 人们正在研究一种离子转移膜式的制氧新设备 高参数的蒸汽循环 高参数的蒸汽循环与高温燃气轮机的联合应用是保证IGCC系统高性能的关键 在有条件的基础上 蒸汽轮机的主蒸汽参数向亚临界参数方向发展 是IGCC技术发展的一个趋势 4 2 新型IGCC系统的开拓 基于IGCC系统具有高热效率 好环境性能 多功能以及好经济性 许多国家都制定了未来IGCC发展的宏伟目标 其中最有代表性是美国2003年提出未来电力计划 各国学者不断提出新概念 新循环及新技术 致力于新型IGCC系统的开拓与创新 主要有以下几个方面 整体煤气化燃料电池联合循环系统 IG FC CC 该系统是由燃料电池 燃气轮机和汽轮机组成的三重联合循环系统 是燃料电池通过电化学反应把燃料化学能直接转化为电能的非热力学过程和热力学循环有机结合的动力系统 IGCC多联产系统 目前IGCC技术与化工工业流程相结合 形成一个以煤气化为核心的多联产能源系统 CO2零排放的IGCC系统 该系统应用先进的膜分离技术和采用膜分离与深冷结合的制氧法 由氢燃料热力系统 氢氧联合循环 和含碳燃料热力系统并联组成新颖的CO2零排放双循环IGCC系统 简DC IGCC 燃料多样化的IGCC系统 开拓采用各种廉价 废弃的或专有的燃料能源的IGCC系统也是一个重要发展方向 5 我国发展IGCC的推动力 为了降低由煤的直接燃烧造成的环境污染 可以利用我国含硫较高的煤炭资源 通过发展可替代燃料来减缓液体燃料的短缺 为CO2的捕集和储存做准备替代一部分石油化工通过系统间的耦合 越过现有部门之间的界限使3E达到最大化 6 IGCC发展障碍 IGCC商业化最主要的障碍有以下几点 较高的成本IGCC设备的建设成本要比传统燃煤电站高 IGCC电站的比投资费用还比较高 一般都高于 1500 kW 较低的可用性可用性在IGCC电站中被认为是与其过程有关的重要参数来加以考虑 现有IGCC电站的可用率仅80 尽管IGCC电站的可用率近年来增加很多 但仍落后于燃煤电站 发展应用缓慢 其较长的建设周期和较少的运行经验等 IGCC是能够同时提高燃煤发电效率 减小污染排放的先进洁净煤技术 中国的能源结构和可持续发展战略决定了我国更需要IGCC IGCC已经走过了概念验证和工业示范阶段 正在进入商业示范阶段 示范阶段电站的运行证明了IGCC高效洁净的特点 IGCC电站的可利用率目前可达到80 85 还需要进一步提高可靠性和可用率 IGCC不存在障碍性的技术难题 但目前的造价较高 开发高效低成本的关键技术 打破技术垄断及加快自主技术工程化是降低IGCC造价的有效手段 进一步降低造价 提高效率 并控制CO2是IGCC未来的主题 是实现煤炭发电包括CO2在内污染物的近零排放的重要基础 IGCC的推广应用需要国家的政策支持 7 结语 参考文献 1 代百乾 张忠孝 王婧 等 中国火力发电节能减排潜力的探讨 J 节能技术 2008 26 2 163 167 2 林汝谋 徐玉杰 徐刚 等 新型IGCC系统的开拓与集成技术 J 燃气轮机技术 2005 2 7 15 3 林汝谋 金红光 蔡睿贤 新一代能源动力系统的研究方向与进展 J 动力工程学报 Vo l23 No 3 2370 2376 2003 4 徐强 曹江 周一工 等 整体煤气