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IGCC发电技术简介 2020 4 9 1 目录 一 概述二 空分部分三 煤气化部分四 动力岛部分五 电气部分 2020 4 9 2 一 概述 IGCC系统流程示意图IGCC系统组成及工艺流程IGCC技术特点华能天津IGCC电站效果图绿色煤电计划分步目标 2020 4 9 3 绿色筐内为绿色煤电技术实验室 1 IGCC系统工艺流程图 2020 4 9 4 IGCC系统流程示意图 2020 4 9 5 2 IGCC系统组成及工艺原理 整体煤气化联合循环 IGCC IntegratedGasificationCombinedCycle 发电系统 是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统 它由两大部分组成 即煤的气化与净化部分和燃气 蒸汽联合循环发电部分 第一部分的主要设备有气化炉 空分装置 煤气净化设备 包括硫的回收装置 第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统 余热锅炉 蒸汽轮机发电系统 2020 4 9 6 IGCC的工艺过程如下 煤经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 变为清洁的气体燃料 然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧 加热气体工质以驱动燃气透平作功 燃气轮机高温排气进入余热锅炉加热给水 产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功 2020 4 9 7 3 IGCC技术特点 IGCC技术把高效的燃气 蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来 既有高发电效率 又有极好的环保性能 是一种有发展前景的洁净煤发电技术 在目前技术水平下 IGCC发电的净效率可达43 45 今后可望达到更高 而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1 10 脱硫效率可达99 二氧化硫排放在25mg Nm3左右 目前国家二氧化硫排放标准为200mg Nm3 氮氧化物排放只有常规电站的15 20 耗水只有常规电站的1 2 1 3 利于环境保护 2020 4 9 8 4 华能天津IGCC电站效果图 2020 4 9 9 5 绿色煤电计划分步目标 2020 4 9 10 二 空分部分 2020 4 9 11 目录 1 系统作用2 系统组成3 装置流程 2020 4 9 12 空分装置的作用 从原料空气中提取纯氧 纯氮 氧气用作煤炭气化的原料 氮气用作工艺气体 空分装置增压机中部抽出中压气体 作为仪表空气和工厂空气供全厂使用 其系统简图如下所示 1 系统作用 2020 4 9 13 过滤器 空压机 预冷系统 纯化系统 增压机 低压换热器 高压换热器 膨胀机 精馏塔 液氮泵 液氧泵 空气 253000Nm3 h 5 25MPa 176500Nm3 h 72300Nm3 h 65500Nm3 h 104000Nm3 h 0 8MPa 20000Nm3 h N2去气化 13 3 7MPa 46000Nm3 h 37000Nm3 h 7 6MPa N2去气化 O2去气化 制氬系统 空气分离装置流程示意图 空气 2020 4 9 14 装置型号 KDON 46000 57000 装置型号含义 K 空 KONG 气分离设备 D 低 DI 压 ON 主要产品为氧 Oxygen 和氮 Nitrogen 46000 氧气产品产量46000M3 h 57000 氮气产品产量57000M3 h 流程特点 分子筛前端净化 空气增压膨胀进下塔 氧 氮双泵内压缩流程 上塔规整填料 全精馏制氩 2020 4 9 15 左图 空分冷箱全貌 空分的低温设备一般放在冷箱中 冷箱中填充珠光砂 减少冷量损失 如高压换热器 低压换热器 膨胀机 精馏塔等 2020 4 9 16 预冷系统 空气的初级过滤 压缩和冷却系统 除去空气中的二氧化硫等酸性气体 通过降低空气温度来减少空气含水量 纯化系统 通过吸附除去空气中的水份 二氧化碳和一些碳氢化合物 分馏塔系统 其中又可细分为增压机系统 膨胀机系统 低压主换系统 高压主换系统 精馏系统 换热器对空气降温 精馏塔将空气分离为氧和氮两种组分 全精馏制氩系统 2 系统组成 2020 4 9 17 分子筛全貌 2020 4 9 18 空气经过滤器进入空压机 增压后进入预冷系统 洗涤之后进入分子筛除去杂质和有害气体 分子筛后的空气一路经低压主换入下塔精馏 一路进入增压机 增压机出口空气一部分进高压主换冷却后再进入膨胀机膨胀制冷 进入下塔精馏 另一部分经高压主换冷却后变为高压液空 引入下塔精馏 低压氮气从塔顶引出 液氮从塔中部抽出 经液氮泵加压 换热器复热送出 液氧从塔中部抽出 经液氧泵加压 高压换热器复热送出 3 装置流程 2020 4 9 19 预冷系统 空冷塔 右 水冷塔 左 2020 4 9 20 液氧储罐 蓝色 液氮储罐 黄色 2020 4 9 21 三 煤气化部分 2020 4 9 22 目录 1 煤气化系统简图2 煤气化系统组成3 气化系统流程简介4 气化炉本体设备5 合成气净化系统概述 2020 4 9 23 1 煤气化系统流程方框图 2020 4 9 24 2 煤气化系统组成 磨煤与干燥系统粉煤加压及输送系统气化系统排渣系统净化硫回收系统 2020 4 9 25 3 气化系统流程简介 原煤经过研磨干燥后变成合格的煤粉 通过氮气加压输送 与氧气 水蒸汽混合物一起进入气化炉 发生不完全燃烧和还原反应 生成粗合成气 再经过净化系统除尘 脱硫后送入燃机 本系统中还会生成副产品灰渣和工业用硫 2020 4 9 26 4 气化炉设备概述 我厂气化炉采用西安热工研究院自主研发的 二段式干煤粉气化炉 装置规模如下表 27 两段式干煤粉加压气化炉 两室两段反应多喷嘴分级气化水冷壁寿命长液态排渣减少冷煤气再循环量气化岛自耗功小煤气冷却器和除尘器尺寸小冷煤气效率高比氧耗低检修维护方便 2020 4 9 28 气化炉剖视和模型图 激冷环 膜式水冷壁 环形空间 渣池 煤烧嘴套筒 2020 4 9 29 气化炉本体之内件侧视图 2020 4 9 30 气化装置框架图 2020 4 9 31 5 合成气净化系统概述 合成气净化装置的作用是脱除粗合成气中的硫化物 生产出净化合成气作为发电岛的燃料气 满足排放气中SO2浓度达到环保要求 合成气净化系统由干法除尘装置 湿法洗涤装置以及脱硫装置组成 采用金属过滤器和湿法洗涤除尘 烟尘浓度小于1mg m3 2020 4 9 32 根据合成气压力高 硫含量高 处理气量大等特点 采用MDEA N 甲基二乙醇胺 脱除酸性气工艺 硫回收装置采用生物脱硫工艺 作用是处理合成气净化装置送来的富H2S气体和煤气化装置送来的酸性气 满足废气达到环保排放要求 SO2排放浓度小于1 4mg m3 同时产出副产品工业硫磺 本套装置硫回收率可达到99 8 常规电厂一般为90 2020 4 9 33 四 动力岛部分 2020 4 9 34 目录 1 动力岛整体流程图2 动力岛的整体流程介绍3 燃机系统基本情况介绍4 汽轮机系统基本情况介绍5 余热锅炉系统基本情况介绍 2020 4 9 35 动力岛主机配置 燃气 蒸汽联合循环机组配置型式 1 1 1 1套燃气轮发电机组 1台余热锅炉和1套蒸汽轮发电机组 2020 4 9 36 1 动力岛整体流程图 2020 4 9 37 联合循环模块图 2020 4 9 38 联合循环纵剖面图 2020 4 9 39 2 动力岛的整体流程 动力岛的热力循环是由燃气轮机的布雷登循环和蒸汽轮机的郎肯循环组成 燃机的流程是以空气和合成气 轻柴油 为工质 汽机的流程是以水蒸汽为工质 整个流程如下 空气经过进气系统过滤后进入压气机压缩 压缩空气进入燃烧室 与合成气 轻柴油 燃烧生成高温高压的燃气 再将燃气送入透平里膨胀做功驱动发电机发电 做完功后的排气进入余热锅炉 用余热加热给水 使给水汽化成高温高压的水蒸汽 低温烟气排入大气 高温高压的水蒸汽在蒸汽轮机里膨胀做功驱动发电机发电 做完功后的低温水蒸汽在凝汽器中冷凝成凝结水 再由给水泵送入余热锅炉再次进行循环 此过程为整体联合循环过程 2020 4 9 40 3 燃气轮机 绿色煤电天津IGCC工程根据气化炉的容量 配套使用 E 级燃机 主机暂按西门子公司SGT5 2000E V94 2 型燃机 V94 2型燃气轮机由原西德电站设备联合制造有限公司 KrartwerkeUnitAG KWU 研究制造 采用单缸单轴 轴向排气的结构 具有设计合理 运行可靠 寿命长 适合多种燃料 检修方便等优点 既适于作为电网的基本负荷机组 也适合于作为调峰机组 概述 制造厂家 上海电气集团股份有限公司 德国SIEMENS燃气轮机型号 SGT5 2000E LC 型燃气轮机型式 重型 工业型 额定转速 3000r min 2020 4 9 41 燃气压缩机 叶片级数 17级 型式 轴流式 叶片可调级数 1级燃机燃烧室 布置方式 筒型布置 燃烧室型式 DLN 燃烧室数量 2个 每个燃烧室的燃料喷嘴数量 8个 每个燃烧室的点火器数量 8个 每个燃烧室的火焰监测器数量 2个燃机透平 级数 4级 型式 轴流式燃气轮机排气流量 额定工况 1770 9t h 暂定 燃气轮机排气温度 额定工况 554 燃气轮机总重量 281吨燃气轮机尺寸 m 16 1 长 x10 宽 x7 4 高 2020 4 9 42 燃机布置图 2020 4 9 43 4 余热锅炉 余热锅炉型式 自然循环 三压再热 无补燃 卧式 露天布置 杭锅制造余热锅炉高压部分 蒸汽量 196 4t h额定蒸汽出口压力 9 225MPa a 额定蒸汽出口温度 522 余热锅炉中压再热部分 热再热蒸汽量 246 7t h热再热蒸汽出口压力 4 12MPa a 热再热蒸汽出口温度 522 余热锅炉低压部分 蒸汽量 31 6t h额定蒸汽出口压力 0 571MPa a 额定蒸汽出口温度 207 排烟温度 70 2020 4 9 44 余热锅炉典型结构图 2020 4 9 45 余热锅炉现场图 2020 4 9 46 5 蒸汽轮机 制造厂家 上海电气集团股份有限公司汽轮机厂型号 LZN92 9 0 4 0 0 519型式 单缸 三压再热 凝汽式汽轮机额定考核工况下轴功率 92 147MW排汽压力 4 9kPa a 排汽流量 277593kg h末级叶片长度 905mm 2020 4 9 47 五 电气部分 2020 4 9 48 目录 1 电气主接线2 电气主接线示意图3 各级中性点接地方式4 设备规范 燃气轮发电机及其主变 汽轮发电机及其主变 启备变 高压厂变 2020 4 9 49 1 电气主接线 我厂一期规模为250MW级IGCC机组 包括煤气化岛和动力岛 机组的动力岛设一拖一的燃气蒸汽联合循环发电机组 包括一台E级燃气轮机及发电机 一台余热锅炉和一台蒸汽轮机及发电机 通过220kV电压接入系统 出线一回至临港220kV变电站 厂内220kV升压站采用屋内GIS配电装置 单母线接线 出线一回 主变进线2回 启备变间隔1回 启备变电源从厂内220kV升压站引接 厂用电从燃气轮发电机出口引接 电压等级为10 5kV 2020 4 9 50 2 电气主接线示意图 2020 4 9 51 3 各级中性点接地方式 发电机中性点采用经接地变压器 二次侧接电阻 的接地方式 主变中性点采用隔离开关接地的接地方式 220kV启动 备用变压器高压侧中性点采用隔离开关接地的