日本整体煤气化联合循环发电的研究近况

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1、上海电力20O8年第4期日本整体煤气化联合循环发电的研究近况杨钦慧(上海第二工业大学，上海201209)摘要：整体煤气化联合循环(IGCC)发电是将煤气化技术与高效的联合循环相结合构成先进的动力系统，具有高效率、低污染的特点，近年来发展迅速。文章介绍了日本开发的空气喷吹IGCC系统的构成和技术特点，以及IGCC实证机的发展近况。关键词：IGCC机组；气化炉；热效率中图分类号：TKO1文献标识码：B表1实证设备任务的最终目标l引言指标目标整体煤气化联合循环发电(Integratedcoal可靠性预料达到年利用率在7O以上热效率送电端效率约42％左右(LHV)Gastificati

2、onCombienedCycle，IGCC)的开发，在SOx：8mg／L(16％氧换算)欧、美已商业运转，但煤炭气化通常采用的是耗氧环境性NOx：5mg／L(16氧换算)的氧气喷吹法。由于制氧需要消耗大量动力，缺灰尘：4mg／mN(16％氧换算)点明显。煤炭种类使用对煤粉火力不适合的低灰融点煤炭，能稳定运日本则不同，开发的是适合于在送电端将效适合性转。经济性发电原价预料能取得和煤粉发电同样的水平以下率提高的“空气喷吹气化方式”；与现有的煤粉火力发电方式比较，IGCC在商用阶段的发电效率3IGCC设备构成能提高2成，有效提高了煤炭利用。IGCC是将煤炭部分气化转化为主成分是一2日

3、本开发空气喷吹IGCC历程氧化碳及氢的可燃性混合气体，再精制成燃料驱1986—1996年期间，日本国内9家电力公动燃气涡轮机，利用涡轮轮排热产生蒸汽来驱动司、电源开发公司及电力中央研究所共同成立了蒸汽涡轮机的复合发电系统。由于LNG涡轮机煤炭气化复合发电技术研究组，接受新能源与工高温化技术的应用，在商用化阶段，能使热效率达业技术综合研究机构的委托，进行25Mw空气到48～50(LHV，送电端)，故期望可把目前喷吹IGCC示范设备的试验。热效率只有40～43的火力发电的这个指标虽然经历了示范设备中瓦斯化炉渣故障等的大大提高。困扰，最后还是以成功完成'789h的连续稳定运3．1IG

4、CC的特点转而告终。IGCC与煤粉火力发电相比，具有下面诸多但为了将IGCC技术商用化，利用根据商用优点：化设备规模试制的实用机进行了运转试验，因为(1)效率提高需要对可靠性、运用性、维护性、安全性、经济性等与煤粉火力发电相比，在商用阶段，能将发电做验证，作为IGCC开发的最终阶段，在2001年效率提高约2成。(6／15)日本国内9家电力公司和电源开发公司共(2)使用炭种扩大同出资成立了“清洁煤电力研究所”，2006年起在在IGCC中能使用灰融点低的煤炭，由于该福岛县长盘共同火力公司的物来发电站结构范围炭种产生渣块，难于在煤粉火力中使用。所提煤内建设IGCC的实证机，计划于20

5、08年开始运转炭大都产地分散在各产煤国，缺煤炭的日本，在利试验，围绕商用机进行的实证试验中的任务目标用煤炭上无疑扩大了品种。如表1所示。(3)低污染一414一2008年第4期上海电力单位发电量的SO、NOx及灰尘的排出量随在空气吹喷IGCC关键技术的空气吹喷气化炉发电效率提高而降低。而且，因为是复合发电，与中，采用了干式给炭空气吹喷二段二室喷流床气煤粉火力发电相比，能降低排水量3成左右。化方式，在图2中展示其原理；煤炭供给燃烧器与(4)煤灰处理的优点减压器双方。煤粉火力发电以飘尘状团粉或渣块形式产生生成气大量的灰，但IGCC的煤炭灰则以溶渣排出，容积大约减少1／2，有利于延长处

6、理灰场的寿命。同时，渣块能代替水泥用的骨材及作为路基材料，实现再利用。在填埋处理场合，不会有杂物溶解排到外部。(5)降低用水量如所周知，煤粉火力发电的烟气脱硫装置要用大量的水，但IGCC在燃料瓦斯阶段处理用的水量却大幅降低。3．21GCC系统的构成低一一高煤渣气化炉内温度日本开发的IGCC设备基本系统如图1所示，主要参数则见表2。图2空气吹喷气化炉原理煤炭供给煤炭在燃烧器内，煤炭与木炭在高温下燃烧，减压器则既对煤炭气化产生必要的高温热源，又具有将煤灰以熔融的渣排出的功能。一方面，通过减压器向来自燃烧器正上升的高温气吹人煤炭，使其气化的同时，利用气化的吸热反应降低气体的温度。具有

7、防止后部传热面的灰附着的功能。通过二段的气化，能达到熔渣良好地排出及高效气化。利用气化炉后的热交换器，将气化炉产生的气体冷却至所定温度；产生的气体和木炭(活性图1日本IGCC机组的基本系统图表2IaCC试验设备概要炭)的明显热，以高温蒸气回收。煤炭使用量250MW(1700t／d)煤气中的活性炭(木炭)用旋风器(除尘器)及设气化炉①空气吹喷，二段喷流床②干式给炭多孑L滤净器分离，回收的木炭(活性炭)在气化炉备煤气精制①MDEA化学吸收②石膏回收内的燃烧器中重新燃烧。规格煤气涡轮机1200。C