浅谈IGCC发电与先进煤炭气化技术.pdf

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1、2010年第4期能源技术与管理109doi：10．3969／j．issn．1672—9943．2010．04．046浅谈IGCC发电与先进煤炭了匕孜术云增杰，吴国光，孟献梁，罗晓强，张玉良，梁霏飞(中国矿业大学化工学院，煤炭}sPY-与高效洁净利用教育部重点实验室，江苏徐州221008)[摘要]简单介绍了整体煤气化联合循环发电的基本原理和典型的流程。针对IGCC技术在国内外的发展状况，介绍了国外从第一个示范成功的IGCC电站到目前商业化运行的发展过程及目前的发展情况，以及国内的一些研究成果和商业化的运行情况，并指出了发展的方向。对IGCC中的关键技术，煤炭气化技术

2、作了针对性的介绍，通过几种代表性的气化技术的比较，指出了未来煤炭气化技术的发展方向。[关键词]IGCC发电；煤炭气化；德士古；壳牌[中图分类号]TQ54[文献标识码]B[文章编号]术、煤气净化、空气分离、燃气轮机联合循环技术0引言以及系统的整体化技术有机结合，实现了煤炭资我国“富煤贫油少气”，这决定了我国以煤炭源的高效、洁净利用，从根本上解决现有燃煤电站作为主要的能源。据专家预测，我国以煤炭为主的效率低下和污染严重的主要问题，被公认为是世能源结构在未来50a内不会发生改变。我国是世界上最清洁的燃煤发电技术l2_，整体煤气化联合界上最大的煤炭生产国和使用国，越来越多

3、的煤循环的基本形式如图i所示。从总体上看，IGCC炭将用来发电。我国2005年用于发电的煤炭比例较好的实现了煤中化学能的洁净转化，并通过联只有44％，预计到2030年用于发电的煤炭比例合循环实现了能量的高效梯级利用[]。将增加到70％。2005年，在总装机容量中，以燃煤为动力资源的火力发电的容量占到了发电总容量的75．6％左右。预计到2020年，火力发电的容量将占到发电总容量的60％左右，火力发电仍将是主要的发电方式。然而，煤炭的使用已经造成了严重的环境污染和大量的CO排放。70％～80％的SO、NOx、Hg、粉尘和CO的排放都是由于煤炭的直接燃烧造成的。我国CO

4、的排放量已经超过美国跃居世界第图1典型IGCC系列图一，因此环境污染物排放量的控制，尤其是对CO2IGCC在国内外的发展现况排放的处理是迫在眉睫的。我国将面临着经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限的资源和严2．1IGCC在国外的发展状况格的环保要求下，节约资源和环境保护将是电力世界上真正第一次试运行成功的IGCC示范技术发展的总体趋势。目前，在洁净煤发电领域电站是美国CoolWaterIGCC电站，它于1984年中，整体煤气化联合循环(IGCC)是最具有竞争5月成功地验证了IGCC的可行性。该电站的成功力，最有发展前途的燃煤发电装置⋯。运行，彻底地解决了燃煤电站

5、固有的污染物排放严重的问题，被誉为当时最清洁的燃煤电站。1整体煤气化联合循环发电技术原理2O世纪90年代，IGCC开始进入商业示范阶整体煤气化联合循环(IGCC)发电技术是指段，纯粹以发电为目的的200～300MW等级燃煤将煤炭、生物质、石油焦、重渣油等多种含碳燃料IGCC示范电站有5座，即美国的Tampa、Wabash进行气化，将得到的合成气净化后用于燃气一蒸River电站，荷兰Buggenum电站，西班牙汽联合循环的发电技术。这种技术将煤炭气化技Puertollano电站和日本的Nakoso电站。这些电站110云增杰，等浅谈IGCC发电与先进煤炭气化技术201

6、0年第4期在运行过程中经过不断的调试和技术改进，供电2009年5月正式核准，建设我国第一台25万kW效率已提高至42％～43％；比投资费用降低到等级整体煤气化燃气一蒸汽联合循环发电机组，1500～2200$／kW。目前IGCC正逐步从商业示范采用华能集团和西安热工研究院自主研发的具有向商业应用阶段过渡，目前全球范围在建或计划自主知识产权的2000t／d级两段式干煤粉气化建设的电站共有50座，总装机容量25000MWEs]。炉，首台机组计划于2011年建成。建成后，发电效IGCC电站与常规粉煤电站相比具有发电效率高、率达48％，脱硫效率达99％以上，可回收高纯度较低

7、的污染物排放量等优点，因而受到美国和西的硫，并将氮氧化物的排放控制在较低水平。方各国的高度重视。2008年，美国EPRI提出了IGCC多联产技术是我国未来燃煤发电的发IGCC+CCS(CarbonCapture&Sequestion，简称展方向，它以IGCC发电为基础，将煤制氢、燃料CCS)示范思路，分别支持进行10％2O％二氧化电池发电、液体燃料生产和CO捕集和封存技术碳脱除的IGCC、50％～70％二氧化碳脱除的相结合，使煤气化过程和多种副产品生产过程之IGCC、80％～90％的二氧化碳脱除的IGCC示范。间达到最优耦合来实现较高的经济效益，较低的随着煤气化技

8、术和燃气轮