煤气化联合循环发电

科技工作者之家  |   2020-11-17 18:25

煤气化联合循环发电技术是先把煤制成煤气,再用燃气轮机发电,排出高温废气烧锅炉,再用蒸汽轮机发电,整个发电效率可达45%。煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上,是非常重要的能源,也是冶金、化学工业的重要原料,有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤这几种分类。1

简介余热锅炉型和增压锅炉型燃气一蒸汽联合循环系统中,燃气轮机需用轻油或天然气,这在油和气源日益枯竭之时,它的应用和发展受到很大的限制。因此,国内外多致力于提高煤的利用技术,这种技术的概念和路线非常清晰,那就是:使煤在气化炉中气化成为中热值煤气或低热值煤气,然后通过处理,把粗煤气中的灰分、含硫化合物(主要是H2S和COS)等有害物质除净,供到燃气-蒸汽联合循环中去燃烧做功,借以达到以煤代油(或天然气)的目的,这样,就能间接地实现在供电效率很高的燃气-蒸汽联合循环中燃用固体燃料-煤的愿望。2

显然,在这种技术方案中,燃气轮机,余热锅炉以及蒸汽轮机部分都是常规的成熟技术,所不同的主要是煤的气化和粗煤气的净化设备而已。这种燃煤的燃气-蒸汽联合循环称为整体煤气化燃气-蒸汽联合循环(IGCC)。在整体煤气化联合循环中,气化用的压缩空气来自压气机,气化用的蒸汽引自汽轮机抽汽。IGCC系统如图1(1-气化炉;2-煤气净化装置;3-燃烧室;4-压气机;5-燃气透平;6-发电机;7-余热锅炉;8-汽轮机;9一凝汽器;10凝结水泵;11-给水加热器(排气冷却器))所示。2

煤气化联合循环发电的优点(1)具有提高供电效率的很大潜在能力。目前,IGCC的供电效率可达42%-45%,21世纪有望突破50%~52%。

(2)单机容量已经能做到300~600MW等级,便于实现规模经济的效应,因而可以适

应我国拟以大功率机组来快速满足装机容量大幅度增长的要求。

(3)耗水量比较少。一般来说,耗水量只有常规电站耗水量的50%~70%。这对于缺水的我国很有利,特别适宜在缺水的矿区建设坑口电站。

(4)燃煤后的废物处理量小。脱硫后生产的元素硫酸可以出售。有利于降低IGCC的发电成本。灰和任何微量元素熔融冷却形成的玻璃状的渣,对环境无害,可以作为建筑和水泥工业的原料。

(5)通过煤的气化,除了发电之外,还能生产甲醇、汽油、尿素等燃料和化学品,使煤得以综合利用。有利于降低生产成本。

(6)可以通过合理选择气化炉类型和气化工艺,燃用各种品位的煤种。2

煤气化联合循环发电的缺点(1)单位投资费用和发电成本比较高;

(2)不适宜在功率较小的条件下使用; ‘

(3)对制造工艺要求很高。

一般来讲,煤气化联合循环发电适宜于采用含硫量高于3%的煤种,其装置功率最好能达到300~400MW及以上,这样才能有利于降低投资费用和发电成本。2

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学