我國IGCC的發(fā)展現(xiàn)狀

1、. 學(xué)號：學(xué)號：0862126405 姓名：姓名： 馬馬 海海 波波 班級：班級： 熱動(dòng)熱動(dòng)08-4班班 指導(dǎo)教師：黃軍指導(dǎo)教師：黃軍.前言前言v近階段近階段, 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 使得電力的需求逐年增大使得電力的需求逐年增大, 能源緊缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重能源緊缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重,已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的最重要的原因。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)展的最重要的原因。我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國國,煤炭在我國一次能源消費(fèi)中占據(jù)完全的主導(dǎo)位置煤炭在我國一次能源消費(fèi)中占據(jù)完全的主導(dǎo)位置, 2009年年, 我國電力煤耗我國電力煤

2、耗15. 6億噸億噸, 約占煤炭總產(chǎn)量的約占煤炭總產(chǎn)量的50%。但是我國。但是我國在煤炭的綜合利用方面在煤炭的綜合利用方面, 主要有著利用方法單一主要有著利用方法單一( 84% 用于直用于直接燃燒接燃燒)、利用效率低、污染嚴(yán)重等問題。煤煙型污染是我國、利用效率低、污染嚴(yán)重等問題。煤煙型污染是我國大氣污染的主要污染組成部分大氣污染的主要污染組成部分, 全國全國70%的煙塵的煙塵/CO2、90% 的的SO2 和和67% 的的NOX 來自于燃煤來自于燃煤, 其中其中CO2 排放量僅次于排放量僅次于美國美國, 居世界第二位居世界第二位, 并仍在迅速增加。照此發(fā)展下去并仍在迅速增加。照此發(fā)展下去, 估計(jì)

3、到估計(jì)到2020前后前后, 我國我國C02 排放將超越美國排放將超越美國, 居世界首位居世界首位, 環(huán)鏡保護(hù)環(huán)鏡保護(hù)所面臨的形勢將會(huì)變的異常嚴(yán)峻。所以所面臨的形勢將會(huì)變的異常嚴(yán)峻。所以, 提高效率提高效率, 減少污染減少污染, 經(jīng)濟(jì)可行經(jīng)濟(jì)可行, 是我國今后發(fā)展燃煤技術(shù)的主要發(fā)展方向是我國今后發(fā)展燃煤技術(shù)的主要發(fā)展方向 .1、IGCC技術(shù)概述及特點(diǎn)分析技術(shù)概述及特點(diǎn)分析v整體煤氣化聯(lián)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)合循環(huán)( IGCC - Integrated Gasification Combined Cycle) 發(fā)電技發(fā)電技術(shù)是將煤氣化術(shù)是將煤氣化技術(shù)與高效的技術(shù)與高效的聯(lián)合循環(huán)有機(jī)聯(lián)合循環(huán)有機(jī)結(jié)合的先

4、進(jìn)動(dòng)結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。力系統(tǒng)。.v它由兩大部分組成它由兩大部分組成, 即煤的氣化與煤氣凈化即煤的氣化與煤氣凈化系統(tǒng)部分和燃?xì)庀到y(tǒng)部分和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)部蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)部分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣冷卻凈化系統(tǒng)置、煤氣冷卻凈化系統(tǒng); 第二部分的主要設(shè)第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)。vIGCC系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要有：氣化技術(shù)、煤系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)主要有：氣化技術(shù)、煤氣凈化技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。氣凈化技術(shù)、燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。.IGCC 的工藝流程如下

5、的工藝流程如下: 煤經(jīng)過氣化成為中低熱值煤氣煤經(jīng)過氣化成為中低熱值煤氣, 經(jīng)過凈經(jīng)過凈化化, 除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物, 成為清潔的成為清潔的氣體燃料氣體燃料, 然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中燃燒然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中燃燒, 加熱燃?xì)夤べ|(zhì)以加熱燃?xì)夤べ|(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶龉︱?qū)動(dòng)燃?xì)馔钙阶龉? 燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水, 產(chǎn)生產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功。過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功。IGCC 聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力島較常規(guī)的聯(lián)聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力島較常規(guī)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)工質(zhì)和能量的交換與轉(zhuǎn)換利用更為復(fù)雜合循環(huán)系統(tǒng)工質(zhì)和能量的交換與

6、轉(zhuǎn)換利用更為復(fù)雜.IGCC系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn) v高效率, 且具有提高效率的最大潛力。v煤潔凈轉(zhuǎn)化與非直接燃煤技術(shù)使它有極好環(huán)保性能。v耗水量少, 比常規(guī)汽輪機(jī)電站少30% 50%。v易大型化, 單機(jī)功率可達(dá)到300MW600MW 以上。v能夠利用多種先進(jìn)技術(shù)使之不斷完善。v能充分綜合利用煤炭資源, 能和煤化工結(jié)合成多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng), 能同時(shí)生產(chǎn)電、熱、燃料氣和化工產(chǎn)品。v便于與生產(chǎn)甲醇、醋酸、合成氨、尿素等化工過程相結(jié)合, 使煤得以充分綜合利用, 有利于降低生產(chǎn)成本。v 能廣泛共享相關(guān)科技成果, 有廣闊的高新科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景.2 、國內(nèi)、國內(nèi)IGCC的發(fā)展現(xiàn)狀的發(fā)展現(xiàn)狀v1994年4月

7、國家三部三委成立IGCC小組，啟動(dòng)IGCC示范項(xiàng)目。v1994-1995年，由西安熱工研究院牽頭，國內(nèi)11個(gè)單位在IGCC領(lǐng)導(dǎo)小組領(lǐng)導(dǎo)下，完成了中國IGCC示范項(xiàng)目技術(shù)可行性研究。v1996-2000年，完成國家“九五”攻關(guān)“IGCC關(guān)鍵技術(shù)研究”。v2001-2005年，完成國家“十五”863計(jì)劃課題“IGCC設(shè)計(jì)集成和動(dòng)態(tài)特性”。v開展了廣泛的國際合作（GE-Texaco、Shell E-GAS、ADB）。v2004年至今，籌建或已建成多臺(tái)IGCC示范電站。如中國電網(wǎng)公司煙臺(tái)300-400MWIGCC示范電站。.3、 IGCC環(huán)保性能環(huán)保性能vIGCC 發(fā)電技術(shù)把高效的燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)

8、電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來,既提高了發(fā)電效率, 又具有極好的環(huán)保性能, 是一種極具發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在當(dāng)前發(fā)展形勢下, IGCC 發(fā)電的凈效率最高為43% 45% , 隨著技術(shù)的發(fā)展效率會(huì)有更大的提升; 同時(shí)發(fā)電所造成的污染物僅為火電站的1/10, 還可以達(dá)到99% 的脫硫效率, 二氧化硫排放在25mg /m3 左右。氮氧化物排放只有火電站的15% 20%, 耗水只有火的1 /2 1 /3, 在環(huán)保上是很優(yōu)秀的。v從表1中數(shù)據(jù)可以看出: 與其它傳統(tǒng)燃煤機(jī)組相比具有優(yōu)越的環(huán)保性能, 在SO2、NOX 和CO2 排放上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它燃煤發(fā)電技術(shù) .IGCC 控制污染物排放的特點(diǎn)和

9、優(yōu)勢控制污染物排放的特點(diǎn)和優(yōu)勢v IGCC通過煤炭氣化和煤氣凈化, 使炭變?yōu)闈崈裘簹? 再到燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒做功, 相當(dāng)于常規(guī)鍋爐的燃燒前處理。一般來說, 燃燒前處理要比燃燒中、燃燒后處理更合理、更經(jīng)濟(jì);vIGCC中處理的對象主要是粗煤氣。在相同條件下, 煤氣的流量只是煙氣的1/ 10 量級, 而且煤氣在更高壓力下污染物的濃度高, 因而可以用更小的代價(jià)脫除更多的污染; v煤炭氣化與燃燒有很大不同, 特別是在氣化的還原性氣氛下, 煤中的硫分主要變成H2S, 它比SO2 的脫除要容易得多;由于采用聯(lián)合循環(huán), 高效節(jié)水, 熱污染少, 同時(shí)由于效率高, 污染物排放相應(yīng)減少; v由于采用氣化工藝, 可以同

10、化工技術(shù)相結(jié)合, 不僅可以實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn),而且對分離利用CO2 也提供了一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的途徑。.4、IGCC發(fā)展趨向發(fā)展趨向 隨著科技水平的日益提高, IGCC技術(shù)也在人們的不斷努力下得到了顯著的發(fā)展, 主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)個(gè)方面。v4. 1傳統(tǒng)研究方向的新發(fā)展v4. 2 新型IGCC 系統(tǒng)的開拓.4.1、傳統(tǒng)研究方向的新發(fā)展、傳統(tǒng)研究方向的新發(fā)展vIGCC 電站的供電效率、單位造價(jià)、發(fā)電成本和運(yùn)行可用率存在著巨大的改進(jìn)潛力, 因此將繼續(xù)沿著傳統(tǒng)研究方向, 不斷地改進(jìn)IGCC 技術(shù)中各主要部套和系統(tǒng)的性能、提高其可用率、降低其成本, 對IGCC 電站系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，這方面的具體方向和措施主要有以下幾個(gè)方

11、面 ：.v發(fā)展單機(jī)功率更大、燃?xì)獬鯗馗?、熱耗率更低的燃?xì)廨啓C(jī) 。IGCC 系統(tǒng)中聯(lián)合以燃?xì)廨啓C(jī)為主, 燃?xì)廨啓C(jī)是IGCC 系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù), 依靠高溫材料和冷卻技術(shù)的改進(jìn)不斷提高透平初溫T3仍然是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的主要趨勢。v提高增壓煤氣化爐的性能和運(yùn)行可用率和可靠性。目前, IGCC電站的運(yùn)行可用率在很大程度上取決于氣化爐的可用率。v高溫煤氣凈化技術(shù)。煤氣在500 600的高溫下除塵和脫硫, 可簡化IGCC 系統(tǒng), 降低造價(jià), 并提高熱效率。高溫凈化技術(shù)的突破主要取決于長壽命的陶瓷過濾器和高重復(fù)性的脫硫劑的開發(fā)。v新型制氧空分系統(tǒng)。目前在IGCC 電站中都采用深冷法制氧設(shè)備, 這種設(shè)備的價(jià)格

12、高, 制氧所耗的能量又多, 為了降低電站的廠用電耗率, 以便提高IGCC 的供電效率, 人們正在研究一種離子轉(zhuǎn)移膜式的制氧新設(shè)備。v高參數(shù)的蒸汽循環(huán)。高參數(shù)的蒸汽循環(huán)與高溫燃?xì)廨啓C(jī)的聯(lián)合應(yīng)用是保證IGCC 系統(tǒng)高性能的關(guān)鍵, 在有條件的基礎(chǔ)上, 蒸汽輪機(jī)的主蒸汽參數(shù)向亞臨界參數(shù)方向發(fā)展, 是IGCC 技術(shù)發(fā)展的一個(gè)趨勢。.4.2、 新型新型IGCC 系統(tǒng)的開拓系統(tǒng)的開拓v基于IGCC 系統(tǒng)具有高熱效率、好環(huán)境性能、多功能以及好經(jīng)濟(jì)性, 許多國家都制定了未來IGCC發(fā)展的宏偉目標(biāo), 其中最有代表性是美國2003年提出未來電力計(jì)劃。各國學(xué)者不斷提出新概念、新循環(huán)及新技術(shù), 致力于新型IGCC系統(tǒng)的

13、開拓與創(chuàng)新, 主要有以下幾個(gè)方面 ：.v整體煤氣化燃料電池聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)( IG-FC-CC) 。該系統(tǒng)是由燃料電池、燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)組成的三重聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng), 是燃料電池通過電化學(xué)反應(yīng)把燃料化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的非熱力學(xué)過程和熱力學(xué)循環(huán)有機(jī)結(jié)合的動(dòng)力系統(tǒng) 。vIGCC多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。目前IGCC 技術(shù)與化工工業(yè)流程相結(jié)合, 形成一個(gè)以煤氣化為核心的多聯(lián)產(chǎn)能源系統(tǒng) 。vCO2 零排放的IGCC 系統(tǒng) 。該系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的膜分離技術(shù)和采用膜分離與深冷結(jié)合的制氧法, 由氫燃料熱力系統(tǒng)(氫氧聯(lián)合循環(huán))和含碳燃料熱力系統(tǒng)并聯(lián)組成新穎的CO2 零排放雙循環(huán)IGCC 系統(tǒng)( 簡DC -IGCC )。 v燃料多樣化的

14、IGCC 系統(tǒng)。開拓采用各種廉價(jià)、廢棄的或?qū)Ｓ械娜剂夏茉吹腎GCC 系統(tǒng)也是一個(gè)重要發(fā)展方向 .5 、我國發(fā)展、我國發(fā)展IGCC的推動(dòng)力的推動(dòng)力v為了降低由煤的直接燃燒造成的環(huán)境污染。v可以利用我國含硫較高的煤炭資源。v通過發(fā)展可替代燃料來減緩液體燃料的短缺。v為CO2的捕集和儲(chǔ)存做準(zhǔn)備 v替代一部分石油化工 v通過系統(tǒng)間的耦合，越過現(xiàn)有部門之間的界限使3E達(dá)到最大化 。.6、IGCC發(fā)展障礙發(fā)展障礙IGCC商業(yè)化最主要的障礙有以下幾點(diǎn)：商業(yè)化最主要的障礙有以下幾點(diǎn)：v較高的成本較高的成本 IGCC設(shè)備的建設(shè)成本要比傳統(tǒng)燃煤電站高。設(shè)備的建設(shè)成本要比傳統(tǒng)燃煤電站高。IGCC電站的比投資費(fèi)用還比

15、較高，一般都高于電站的比投資費(fèi)用還比較高，一般都高于$1500kW。v較低的可用性較低的可用性 可用性在可用性在IGCC電站中被認(rèn)為是與其過程有關(guān)的重電站中被認(rèn)為是與其過程有關(guān)的重要參數(shù)來加以考慮?，F(xiàn)有要參數(shù)來加以考慮?，F(xiàn)有IGCC電站的可用率僅電站的可用率僅80。盡管。盡管IGCC電站的可用率近年來增加很多，但電站的可用率近年來增加很多，但仍落后于燃煤電站。仍落后于燃煤電站。v發(fā)展應(yīng)用緩慢、其較長的建設(shè)周期和較少的運(yùn)行經(jīng)發(fā)展應(yīng)用緩慢、其較長的建設(shè)周期和較少的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等。驗(yàn)等。.vIGCC是能夠同時(shí)提高燃煤發(fā)電效率、減小污染排放的先是能夠同時(shí)提高燃煤發(fā)電效率、減小污染排放的先進(jìn)潔凈煤技術(shù)，中國

16、的能源結(jié)構(gòu)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決定了進(jìn)潔凈煤技術(shù)，中國的能源結(jié)構(gòu)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略決定了我國更需要我國更需要IGCC.vIGCC已經(jīng)走過了概念驗(yàn)證和工業(yè)示范階段，正在進(jìn)入商已經(jīng)走過了概念驗(yàn)證和工業(yè)示范階段，正在進(jìn)入商業(yè)示范階段，示范階段電站的運(yùn)行證明了業(yè)示范階段，示范階段電站的運(yùn)行證明了IGCC高效潔凈高效潔凈的特點(diǎn)，的特點(diǎn)，IGCC電站的可利用率目前可達(dá)到電站的可利用率目前可達(dá)到8085%，還需，還需要進(jìn)一步提高可靠性和可用率。要進(jìn)一步提高可靠性和可用率。vIGCC不存在障礙性的技術(shù)難題，但目前的造價(jià)較高。開不存在障礙性的技術(shù)難題，但目前的造價(jià)較高。開發(fā)高效低成本的關(guān)鍵技術(shù)、打破技術(shù)壟斷及加快自主

17、技術(shù)發(fā)高效低成本的關(guān)鍵技術(shù)、打破技術(shù)壟斷及加快自主技術(shù)工程化是降低工程化是降低IGCC造價(jià)的有效手段。造價(jià)的有效手段。v進(jìn)一步降低造價(jià)、提高效率、并控制進(jìn)一步降低造價(jià)、提高效率、并控制CO2是是IGCC未來的未來的主題，是實(shí)現(xiàn)煤炭發(fā)電包括主題，是實(shí)現(xiàn)煤炭發(fā)電包括CO2在內(nèi)污染物的近零排放的在內(nèi)污染物的近零排放的重要基礎(chǔ)。重要基礎(chǔ)。vIGCC的推廣應(yīng)用需要國家的政策支持。的推廣應(yīng)用需要國家的政策支持。7、結(jié)語結(jié)語.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)v1 代百乾, 張忠孝, 王婧, 等. 中國火力發(fā)電節(jié)能減排潛力的探討 J. 節(jié)能技術(shù). 2008, 26( 2) : 163- 167.v2 林汝謀, 徐玉杰, 徐剛, 等. 新型IGCC系統(tǒng)的開拓與集成技術(shù) J. 燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù), 2005, ( 2): 7- 15.v3 林汝謀, 金紅光, 蔡睿賢. 新一代能源動(dòng)力系統(tǒng)的研究方向與進(jìn)展 J. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), Vo .l 23, No. 3,2