IGCC技术发展现状概述

#IGCC系统是各种技术的有机集成,系统复杂,其中气化炉、燃气轮机以及合成气净化设备是IGCC系统的重大关键设备,对整个系统的发电效率及环保性能影响较大。目前，适合250MW以上IGCC系统，单机容量较大的气化炉技术主要是气流床气化技术，其中以Texaco气化炉和Shell气化炉最为成熟（前者采用水煤浆气化，后者则是干煤粉气化），且二者在IGCC电站中均有实践经验。如:美国Tampa250MWIGCC电站采用Texaco气化炉,给煤量为2250t/d,以02为气化剂，气化室采用耐火砖结构，气化炉压力为2.8~3.0MPa。荷兰Buggenum250MWIGCC电站采用Shell气化炉，给煤量2000t/d,以0为气化剂，气化室为水冷2壁结构，气化压力为2.6~2.8MPa。Texaco与Shell都具有各自的优缺点，如：Texaco气化炉由于采用水煤浆气化，其运行压力可以高达10MPa，这样有利于与需要高压合成气的化工过程连接，现场环境条件好，易于操控，但与Shell相比，其碳转化率和冷煤气效率相对较低，氧耗则相对较高，但造价较Shell气化炉要低；Shell气化炉由于采用干法进料，煤粉制备、存储运输系统复杂，气化炉结构复杂，投资成本较高。相同条件下，IGCC发电干粉进料比湿法进料的净发电效率高2%~4%。3.3燃气轮机进入IGCC系统燃气轮机的合成气在燃料热值和燃料成分上与天然气有很大不同，如：合成气热值一般在10000kJ/Nm3左右，仅为天然气的1/3~1/4,热值的减小将导致燃料流量增大，燃气轮机的燃烧室、流道等都需要改进；合成气主要成分为H、C0还有少量的C0和N,而天然气主要成分为CH,且所含杂质2224很少，因此，在燃料燃烧过程中，由于合成气中含有大量的H以及H组分的波动,若采用DLN燃烧技术会带来回火及燃烧不稳定等问题。IGCC系统中使用的燃气轮机由于需要燃烧气化炉出来经过净化的合成气（以H和CO为主），且同系2统中其他设备整合，因此，IGCC系统中的燃气轮机与简单的天然气-蒸汽联合循环中使用的燃气轮机有很大的区别，需要进行很大的改进，以适合IGCC系统的需要。目前,IGCC系统燃气轮机主要采用SIEMENS或GE这两大公司生产的燃气轮机。合成气净化系统为了使进入燃气轮机的合成气达到燃气轮机所需的要求以及从环保角度出发，必须对气化炉出口合成气进行净化（除尘和脱硫）。粗煤气净化系统可分为“常温湿法净化系统”和“高温干法净化系统”。湿法净化系统由于比较成熟，目前，商业运行的IGCC系统均采用该工艺进行煤气净化，首先采用旋风分离器和250°C的陶瓷过滤器进行初级除尘，然后经过湿法洗涤器，使煤气粉尘浓度降至1ppm以下；此后，除尘后的煤气经过HCN/COS水解器，将COS转为HS，将HCN转化为NH，进而进入MDEA脱硫装置和23Claus硫回收装置中脱硫，并回收元素硫，脱硫率达94%,最后经SCOT装置的进一步使用，可使脱硫效率提高到97.85%以上。高温干法净化系统，可充分利用粗煤气的显热，使IGCC供电效率提高0.7%~2%,但目前该方法还处在研究开发阶段，尚不成熟，距离商业化运行还有一定距离。余热锅炉及蒸汽轮机系统为充分地吸收各子系统的余热、废热，目前在IGCC系统中，一般根据燃气轮机排气温度，合理地选择蒸汽循环流程。当燃气轮机排气温度低于538C时,不采用再热循环方案；当高于580C时，采用多压再热方案。另外，一般不从汽轮机抽汽加热给水，同时尽可能提高蒸汽初温和初压。如Buggenum电站采用双压再热方案(12.9MPa/511C,2.9MPa/511C)。随着燃气轮机初温的提高，IGCC中蒸汽循环完全有可能采用更高蒸汽参数。IGCC的发展制约因素IGCC发电技术的发展是未来煤炭能源系统的基础,应用前景广泛,市场潜力巨大，加快IGCC发电技术的应用和推广具有战略意义。但目前，IGCC技术的发展仍受一下几点原因的制约：比投资高。比常规燃煤电厂的比投资的造价高20%以上。目前，国外IGCC电站造价为1200~1600美元/kW。操作灵活性低和变负荷性能差。首先气化装置只能在负荷范围50%~100%运行，造成了IGCC电站的变负荷范围窄；其次，IGCC电站的变负荷速率不可以太高，一般认为调解负荷率为3%/min左右(常规燃煤电厂8%/min);再次，IGCC启动时间长，热启动需要1.5h~2d,冷启动大概需要2~3d;最后，受燃气轮机部分负荷效率低的影响，IGCC部分负荷时效率降低大。可用率低。目前世界示范IGCC电厂的可用率在70%~85%。结束语自20世纪70年代以来，先进国家对IGCC技术进行了持续的研究和发展，国外IGCC技术已经取得了初步的成效，基本走过了商业示范阶段。面对全球气候变化的挑战，IGCC发电技术以其潜在的高效率和CO2减排优势受到了广泛关注。随着煤气化技术及燃机技术的发展和进步，IGCC将朝着大容量、高效率、低排放的方向发展，目前存在的制约因素逐渐可以得到解决，其市场潜力巨大，有着极为广阔的发展空间,必将在未来的能源市场领域里占有越来越重要的地位。参考文献:段立强等.整体煤气化联合循环(IGCC)技术进展[J].燃气轮机技术，2003.3:9〜17.焦树建.关于目前世界上IGCC发展情况与趋势的评论[J].燃气轮机技术，2004.9:1〜5.赵洁等.国内外整体煤气化联合循环电厂发展概况及我国建设条件分析[J].中国电力，2006.4:43〜46.徐祥.IGCC和联产的系统研究[D].北京:中国科学院研究生院，2007.吴枫，闫文艳,闫承信.关于开发IGCC煤气化装置的探讨[J].燃气轮机技术，2005,18(2):13-17.施强,乌晓江,徐雪元,刘建斌.整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术与节能减排[J].节能技术，2009，(01).白慧峰,徐越,危师让,孙成贤.IGCC及多联产系统的发展和关键技术[J].燃气轮机技术,2009,(04).张燕娜,赵日晶.关于IGCC的应用前景分析[J].内蒙古科技与经济,2010,(03).李默.IGCC及多联产技术的发展现状及发展趋势[J].电站系统