我国IGCC的发展现状

1、 学号：学号：0862126405 姓名：姓名： 马马 海海 波波 班级：班级： 热动热动08-4班班 指导教师：黄军指导教师：黄军 前言前言 v近阶段近阶段, 随着我国经济的快速发展随着我国经济的快速发展, 使得电力的需求逐年增大使得电力的需求逐年增大, 能源紧缺、环境污染日益严重能源紧缺、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 国国,煤炭在我国一次能源消费中占据完全的主导位置煤炭在我国一次能源消费中占据完全的主导位置, 2009年年, 我国电力煤耗我国电

2、力煤耗15. 6亿吨亿吨, 约占煤炭总产量的约占煤炭总产量的50%。但是我国。但是我国 在煤炭的综合利用方面在煤炭的综合利用方面, 主要有着利用方法单一主要有着利用方法单一( 84% 用于直用于直 接燃烧接燃烧)、利用效率低、污染严重等问题。煤烟型污染是我国、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大气污染的主要污染组成部分, 全国全国70%的烟尘的烟尘/co2、90% 的的so2 和和67% 的的nox 来自于燃煤来自于燃煤, 其中其中co2 排放量仅次于排放量仅次于 美国美国, 居世界第二位居世界第二位, 并仍在迅速增加。照此发展下去并仍在迅速增加。照此发展

3、下去, 估计到估计到 2020前后前后, 我国我国c02 排放将超越美国排放将超越美国, 居世界首位居世界首位, 环镜保护环镜保护 所面临的形势将会变的异常严峻。所以所面临的形势将会变的异常严峻。所以, 提高效率提高效率, 减少污染减少污染, 经济可行经济可行, 是我国今后发展燃煤技术的主要发展方向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技术概述及特点分析 v整体煤气化联整体煤气化联 合循环合循环( igcc - integrated gasification combined cycle) 发电技发电技 术是将煤气化术是将煤气化 技术与高效的技术与高效的 联合循环

4、有机联合循环有机 结合的先进动结合的先进动 力系统。力系统。 v它由两大部分组成它由两大部分组成, 即煤的气化与煤气净化即煤的气化与煤气净化 系统部分和燃气系统部分和燃气蒸汽联合循环发电系统部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、煤气冷却净化系统置、煤气冷却净化系统; 第二部分的主要设第二部分的主要设 备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、汽轮机备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、汽轮机 发电系统。发电系统。 vigcc系统关键技术主要有：气化技术、煤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。气净化技术、燃气轮

5、机联合循环技术。 igcc 的工艺流程如下的工艺流程如下: 煤经过气化成为中低热值煤气煤经过气化成为中低热值煤气, 经过净经过净 化化, 除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物, 成为清洁的成为清洁的 气体燃料气体燃料, 然后送入燃气轮机的燃烧室中燃烧然后送入燃气轮机的燃烧室中燃烧, 加热燃气工质以加热燃气工质以 驱动燃气透平做功驱动燃气透平做功, 燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水, 产生产生 过热蒸汽驱动汽轮机做功。过热蒸汽驱动汽轮机做功。igcc 联合循环动力岛较常规的联联合循环动力岛较常规的联 合循环系统工质和能量

6、的交换与转换利用更为复杂合循环系统工质和能量的交换与转换利用更为复杂 igcc系统具有以下优点系统具有以下优点 v高效率, 且具有提高效率的最大潜力。 v煤洁净转化与非直接燃煤技术使它有极好环保性能。 v耗水量少, 比常规汽轮机电站少30% 50%。 v易大型化, 单机功率可达到300mw600mw 以上。 v能够利用多种先进技术使之不断完善。 v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。 v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。 v 能广泛共享相关科技成果, 有广阔的高新科技产业

7、 发展前景 2 、国内、国内igcc的发展现状的发展现状 v1994年4月国家三部三委成立igcc小组，启动 igcc示范项目。 v1994-1995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。 v1996-2000年，完成国家“九五”攻关“igcc关键 技术研究”。 v2001-2005年，完成国家“十五”863计划课题 “igcc设计集成和动态特性”。 v开展了广泛的国际合作（ge-texaco、shell e- gas、adb）。 v2004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300-400mw

8、igcc示范电站。 3、 igcc环保性能环保性能 vigcc 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。 v从表1中数据可以看出: 与其它传统燃煤机组相比具有

9、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控制污染物排放的特点和优势 v 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; vigcc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; v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

10、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; v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。 v4. 1传统研究方向的新发展 v4. 2 新型igcc 系统的开拓 4.1、传统研究方向的新发展、传统研究方向的新发展 vigcc 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,

11、 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 ： v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。 v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。 v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,

12、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。 v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。 v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、 新型新型igcc 系统的开拓系统的开拓 v基于igcc 系统具有高热效率、好环境

13、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 ： v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 。 vigcc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 。 vco2 零排放的igc

14、c 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 )。 v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、我国发展igcc的推动力的推动力 v为了降低由煤的直接燃烧造成的环境污染。 v可以利用我国含硫较高的煤炭资源。 v通过发展可替代燃料来减缓液体燃料的短缺。 v为co2的捕集和储存做准备 v替代一部分石油化工 v通过系统间的耦合，越过现有部门之间的界 限使3e达到最

15、大化 。 6、igcc发展障碍发展障碍 igcc商业化最主要的障碍有以下几点：商业化最主要的障碍有以下几点： v较高的成本较高的成本 igcc设备的建设成本要比传统燃煤电站高。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，一般都高于电站的比投资费用还比较高，一般都高于$1500 kw。 v较低的可用性较低的可用性 可用性在可用性在igcc电站中被认为是与其过程有关的重电站中被认为是与其过程有关的重 要参数来加以考虑。现有要参数来加以考虑。现有igcc电站的可用率仅电站的可用率仅80 。尽管。尽管igcc电站的可用率近年来增加很多，但电站的可用率近年来增加很多，但 仍落后

16、于燃煤电站。仍落后于燃煤电站。 v发展应用缓慢、其较长的建设周期和较少的运行经发展应用缓慢、其较长的建设周期和较少的运行经 验等。验等。 vigcc是能够同时提高燃煤发电效率、减小污染排放的先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 我国更需要我国更需要igcc. vigcc已经走过了概念验证和工业示范阶段，正在进入商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业示范阶段，示范阶段电站的运行证明了igcc高效洁净高效洁净 的特点，的特点，igcc电站的

17、可利用率目前可达到电站的可利用率目前可达到8085%，还需，还需 要进一步提高可靠性和可用率。要进一步提高可靠性和可用率。 vigcc不存在障碍性的技术难题，但目前的造价较高。开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 工程化是降低工程化是降低igcc造价的有效手段。造价的有效手段。 v进一步降低造价、提高效率、并控制进一步降低造价、提高效率、并控制co2是是igcc未来的未来的 主题，是实现煤炭发电包括主题，是实现煤炭发电包括co2在内污染物的近零排放的在内污染物的近零排放的 重要基础。重要基础。 vigcc的推广应用需要国家的政策支持。的推广应用需要国家的政策支持。 7、结语结语 参考文献参考文献 v1 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. v2 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. v3 林汝谋, 金红光, 蔡睿贤. 新一代能源动力系统的