燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)及IGCC發(fā)電課件

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)及IGCC發(fā)電技術內(nèi)蒙古電力工程技術研究院目錄1引言2燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)2.1燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)構成

2.2燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的工作原理2.3燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電特點

2.4燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的發(fā)展概況及前景3IGCC發(fā)電技術3.1IGCC發(fā)電的系統(tǒng)構成

3.2IGCC發(fā)電的工作原理3.3IGCC發(fā)電特點

3.4IGCC發(fā)電的發(fā)展概況及前景

3.5IGCC發(fā)電技術值得注意的幾個問題4IGCC技術改造1引言年份總裝機容量/MW水電火電核電風電容量/MW比例/%容量/MW比例/%容量/MW比例/%容量/MW比例/%1998277289.0065065.0023.46209883.5075.6921000.76224.000.081999298767.9072970.0024.42223434.0074.7921000.70268.000.082000316000.0076800.0024.30236800.0074.9021000.66346.000.102001319060.0079350.0024.87237540.0074.4021700.68402.000.122002339190.0083010.0024.47253010.0074.5931700.93468.000.132003356620.0086080.0024.13265550.0074.4650001.40567.000.152004419160.00108260.0025.83304900.0072.7460001.43764.000.182005517184.80116520.0021.00384410.0078.0068501.321266.000.242006622000.00128570.0020.67484050.0077.8268501.101870.000.302007713000.00148000.0020.76554000.0077.6990801.275561.700.782008792530.00171520.0021.64601320.0075.8788501.158940.001.13

根據(jù)“中電聯(lián)”的年度報告，截止到2008年，全國裝機容量已達到7.9253億KW。我國的水電、火電、核電和風電的裝機容量比例分別為21.64%、75.87%、1.15%和1.13%。具體見下表2燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)2.1燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的系統(tǒng)構成

燃氣輪機（壓氣機、燃燒室、透平、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)）燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)是指將燃氣輪機和蒸汽輪機組合起來的一種發(fā)電方式余熱鍋爐（鍋爐）蒸汽輪機

PG9171(E)型燃氣輪機的結(jié)構圖

2.2燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的工作原理空氣壓氣機燃料燃氣輪機高溫排氣余熱鍋爐蒸汽輪機空氣壓氣機燃料燃氣輪機高溫排氣鍋爐燃料蒸汽輪機a余熱利用式b排汽再燃式常用的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電方式有余熱利用式和排氣再燃式兩種

2.2燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的工作原理壓氣機吸入空氣壓縮后送入燃燒室內(nèi)，使燃料（油或天然氣）燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃氣，進入燃氣輪機膨脹做功發(fā)電，再將燃氣輪機排出的氣體引入鍋爐（或余熱鍋爐），作為鍋爐的熱源，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入蒸汽輪機再發(fā)電。這樣就形成了燃氣輪機和蒸汽輪機共同作為原動機的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。余熱利用式的系統(tǒng)簡單，燃氣輪機出力占總出力的比例大，蒸汽輪機不能單獨運行；排氣再燃式系統(tǒng)運行控制系統(tǒng)復雜，蒸汽輪機出力占總出力比例大，蒸汽輪機可單獨運行。1）具有良好的的環(huán)保性能2）電廠整體循環(huán)效率高3）耗水量少4）啟、停快，靈活性強2.3燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電特點5）等量熱值的油氣價格比煤炭的價格高的多，致使單一的燃氣輪機發(fā)電成本遠遠高于燃煤電廠。煤前期處理裝置——供煤系統(tǒng)和碎煤機煤氣化裝置——氣化爐、熱交換器、炭回收裝置煤氣凈化裝置——除塵器、脫硫裝置聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置——燃氣輪機、蒸汽輪機和、余熱鍋爐等

IGCC技術實際上就是將煤先氣化、凈化，再以氣化和凈化后生成的潔凈煤氣作為燃氣輪機的燃料，以取代燃油或天然氣，具有取代傳統(tǒng)煤炭發(fā)電的潛能。3IGCC發(fā)電技術3.1IGCC發(fā)電的系統(tǒng)構成

燃煤磨制成干煤粉或水煤漿(煤前期處理裝置)，與氧化劑一起噴入氣化爐，在高溫貧氧情況下，生成CO、C02、CH4、H2S等粗煤氣(煤氣化裝置)，然后經(jīng)煤氣凈化系統(tǒng)對煤氣除塵、脫硫而凈化成潔凈煤氣(煤凈化裝置)，再送到燃氣輪機燃燒產(chǎn)生熱能，并轉(zhuǎn)化為有效功率輸出，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，以驅(qū)動蒸汽輪機作功再發(fā)電。余熱鍋爐的尾氣排入大氣；氣化爐的液態(tài)渣被水激冷破碎形成玻璃體渣運至廠外；飛灰回到氣化爐再燃燒或壓成灰餅運至廠外；脫硫裝置脫出的硫還原成純硫綜合利用。3.2IGCC發(fā)電工作原理3.4IGCC發(fā)電技術的發(fā)展概況及前景

從80年代末IGCC技術的發(fā)展主要在于優(yōu)化工藝過程及各子系統(tǒng)，提高供電率，降低造價，降低運行成本

1984年美國COOI—WATER工程是世界上第一個示范運行成功的完整的IGCC電站，總?cè)萘繛?00MW90年代初，歐美開始對100~150MW級IGCC試驗／示范電站(采用噴流床氣化爐)進行放大的可行性研究，并對鼓氧或鼓空氣固定床、噴流床、流化床氣化技術的優(yōu)缺點進行評價，由此250-300MW級鼓氧噴流床氣化技術成為了1990年一1995年歐美所建IGCC示范電站的主流我國政府為了改變能源利用的低效率和污染重的局面，已經(jīng)投入了大量的財力和人力，進行有關潔凈煤發(fā)電技術的研究工作，并和一些國外廠商進行多方面的合作今后較長時間，我國仍將以煤作為電力工業(yè)的主要能源。因此，開發(fā)建造IGCC電站是21世紀我國電力工業(yè)的一項科技工程3.5IGCC發(fā)電技術值得注意的幾個問題

1）目前，世界上的IGCC還處于技術和性能尚需不斷完善和發(fā)展的階段，主要設備都尚未定型，因而對主要設備和系統(tǒng)的選擇，必須根據(jù)他們的運行業(yè)績和今后發(fā)展的趨勢來判斷2）IGCC電站中負荷急速增長或遞減率，目前只能做到3％／min，尚未達到5％／min的要求3）IGCC電站中必須有柴油或天然氣為備用燃料。燃料的儲量不僅僅是為了保證電站的啟動，更要考慮到當氣化爐或其系統(tǒng)故障時，燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組仍然能用作備用燃料正常發(fā)電4）IGCC電站的建設、安裝一般得花2～3a，調(diào)試時間至少需半年。

技術改造系統(tǒng)配置圖4IGCC技術改造適用于燃煤及燃油機組

現(xiàn)有電廠的鍋爐、汽輪機和整個系統(tǒng)基本保持不變，鍋爐及控制系統(tǒng)需做少量的改造，另增一套燃油或天然氣的單循環(huán)燃氣輪機發(fā)電機組；燃氣輪機排出的尾氣進入現(xiàn)有的鍋爐，一部分氣體作為補燃燃料的燃燒氣體，現(xiàn)有鍋爐的煤