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1、第19卷第1期5燃气轮机技术6Vol.19No.12006年3月GASTURBINETECHNOLOGYMar.,2006XIGCC发电系统中煤气化工艺的选择1222史本天,郭新生,刘英萍,王璋(11海军航空工程学院,山东烟台264002;21烟台发电厂,山东烟台264002)摘要:简要介绍了煤气化的基本原理和各种气化技术的特点,总结并综合比较了Texaco和Shell两种气化炉的主要工艺特点。结合烟台IGCC示范机组,对IGCC电站气化技术选择的有关问题进行了探讨。关键词:IGCC;煤气化;选择;思考中图分类号:TQ545文献标识码:A文章编号:1009-2889(2006)01
2、-0021-05整体煤气化联合循环(IntegratedGasification深度。煤气化应用于IGCC,还要对煤气进行除尘和CombinedCycle,简称IGCC)发电技术是当今国际上脱硫,除去煤气中的粉尘和H2S、COS等有害物质,最引人注目的高效清洁发电技术之一。IGCC将煤以满足燃气轮机和污染物排放控制的要求。炭气化与燃气-蒸汽联合循环有效地结合起来,实煤气化技术种类很多,根据气化炉内料流形式,现了能量的梯级利用,可以将煤中的化学能尽可能可分为三大类,即固定床(如Lurgi、BGL型等)、流化多的转化为电能,极大的提高了机组的发电效率。床(如HTW、Winkler、U-
3、Gas、KRW型等)、喷流床目前世界上已经运行的IGCC机组,其供电效率已(如Texaco、Destec、Prenflo、Shell、GSP、ABB-CE型[3]经达到43%左右,随着相关关键技术的不断发展,等)。各类气化工艺的主要特性见表1。还可以进一步提高到50%左右[1]。影响IGCC过程表1各类气化工艺的主要特性总效率的诸多因素中,煤气化的影响比较显著,在其固定床流化床喷流床他因素不变的条件下,煤气化效率每提高1%,IGCC工业化典型炉型BGL/LurgiWinkler/HTWShell/Texaco的总效率可以提高0.5%左右[2],因而煤气化技术灰排出状态干灰干灰熔渣原
4、料特性的优劣直接关系到整个IGCC机组的总体效率。对小颗粒煤受限好不受限1煤气化原理及工艺类型对粘结性煤受限、需搅拌受限不受限对煤种的要求无烟煤、褐煤褐煤任何煤煤气化过程是个复杂的物理化学过程,有些问对灰熔点要求高高低题尚未完全研究清楚,而且不同的气化工艺其气化操作特性反应也不尽相同,主要是将固态燃料与载氧的气化气化压力/MPa(A)常压/2~3常压/1.02.8~3.0/2.6~2.8剂(O2、H2O、N2)发生不完全反应,转化成气(汽)态气化温度(出口)/e~400850~11001500~2000的可燃物质和惰性物质(CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、炉内最高温度/e
5、2000COS等)。煤的气化过程大体上可以分为两步:11耗氧量无/低低高碳、氢元素从煤中断裂、分解、脱出、碳元素缩聚富耗蒸汽高高低/无集;21提供气(汽)相反应物、夺取富集碳元素,补充炉内停留时间90分钟15分钟1秒/5秒氧元素,使相互化合成气(汽)相产物。气化过程中煤气含焦油、酚等小量/大量极少量无发生的化学反应可以简化为氧化(放热)反应,还原2煤气化工艺在IGCC中的应用(吸热)反应、甲烷生成(裂解)反应和水煤气平衡反应等。煤气组成取决于工艺类型、反应条件和反应三类气化工艺中固定床气化炉历史悠久,煤气X收稿日期:2005-06-2322燃气轮机技术第19
6、卷热值高,碳转化率高,冷煤气效率高。但要用块煤和采用单轴布置,燃气轮机应适合燃用合成气和0号不粘的硬质煤,容量较小,适于100MW以下机组使轻柴油并能在2种燃料间进行无干扰切换;余热锅用。美国正在建设一座以BGL气化炉为基础的炉采用多压、自然循环或强制循环、无补燃;蒸汽轮IGCC示范电站,容量约为477MW,其运行状况尚待机为多压、再热、双排气凝汽式;采用独立或部分整[3]实践检验。流化床气化炉可以进行空气或氧气气体化空分系统。化,对含灰较多的劣质煤尤为有利,原料准备简单,表2国外四家大型IGCC示范电站主要工艺参数不需要粉煤或块煤。空气气化时系统简单,但目前示范电站TampaWa
7、bashDemkolecPuertollanoRiver容量较小,运行可靠性和经验还有待于进一步提高所在国家美国美国荷兰西班牙和积累,目前美国PinonPineIGCC电站采用KRW气投运时间1997年1995年1996年1997年电站净功化炉,1997年投入天然气运行,采用煤气运行至今率/MW250261.6253300[3][4]电站总功尚未正常,其它流化床气化炉尚未进入IGCC示率/MW313297284335范。喷流床气化炉单炉容量大,可用率高,大容量运电站净
