整體煤氣化聯合循環igcc(存儲版)

　　

【正文】 d．對COS吸收能力強，無需水解單元e．揮發性小，不需加裝反洗裝置回收熔劑 f．無毒無腐蝕，設備可采用碳鋼材料g．熔劑市場上大量供應，容易采購 （Sulfinol） 環丁砜法（Sulfinol）屬物理化學吸收法。沒有被吸收掉的殘氣自吸收塔排出至焚燒爐中焚燒。各種濕法脫硫方式的目的僅在于將H2S氣體富集，形成高濃度的富含H2S氣體的酸性氣。IGCC蒸汽系統的HRSG HRSG的分類 聯合循環中的HRSG受燃氣輪機排氣制約。(3)臥式與立式HRSG的優缺點 兩類HRSG各有其優缺點和適應性，一般認為臥式自然循環的優點有： ①汽包容積較大，當功率變化使燃機排氣熱力波動時的適應性和自平衡能力較強，熱流量不易超過臨界值因而操作較安全。 (2)多壓有再熱的蒸汽循環 當燃氣輪機在額定功率下排氣溫度大于538℃時，多采用多壓有再熱的蒸汽循環，其目的提高底部循環的熱效率和降低汽輪機末級葉片的蒸汽濕度。因此，要保持HRSG無輻射受熱面，僅有對流受熱面結構簡單的型式。所以，應經技術分析而定。只有當下部循環為避免燃機功率變化和滿足新蒸汽參數要求以保證汽輪機安全發電等需要時，才采用補燃，此時稱它為補燃HRSG。一般單壓無再熱余熱鍋爐初壓不宜過高，多采用中壓至次高壓(～6. OMPa)。而汽輪機要求蒸汽參數相對穩定，即使在滑壓運行時變動量也不能很大而有一定制約，如汽機末級濕度的限制和非沸省煤器不產生汽化等。余熱鍋爐的排氣溫度越低，燃氣熱能的利用程度就越高。 (4)對同樣型號的燃氣輪機，在IGCC中汽輪機的功率要比燃燒天然氣或液體燃料的常規聯合循環大。采用滑壓運行方式時，余熱鍋爐在較低的壓力下可以多產生一些主蒸汽，因此汽輪機可以多發出一些功率。表3為原ALSTOM公司VECA109F聯合循環不同蒸汽循環類型的性能參數。選擇高壓和低壓新蒸汽壓力時應考慮兩個方面：(1)高壓蒸汽壓力必須相對較高，以使余熱利用的效率較高；(2)低壓蒸汽壓力應較低，以使余熱利用的程度較高。美國CE公司生產的燃氣蒸汽聯合循環中蒸汽參數的選擇如表4和表5所示。這是由于在考慮選擇主蒸汽壓力時，需要綜合考慮以下諸方面的影響：(l)對汽輪機效率的影響；(2)對余熱鍋爐余熱利用率的影響；(3)對汽輪機做功量的影響（通過主蒸汽流量和補汽蒸汽流量的影響來體現）；(4)對汽輪機排汽濕度的影響；(5)對整個聯臺循環性能的影響。 由表5可知，在再熱三壓蒸汽循環系統中，中壓蒸汽的壓力與再熱蒸汽的壓力為相同，這股蒸汽混合后，進入再熱器內再熱到設定的溫度，然后進到汽輪機的中壓缸中去膨脹做功。在選擇汽輪機低壓補汽的蒸汽溫度時，來自汽輪機外部的蒸汽溫度與汽輪機內主流蒸汽混合點的溫度必須予以考慮。也就是說在燃氣輪機確定后，如何使蒸汽部分出力及效率達到最高值是ICCC或聯合循環機組設計的關鍵，這一點直接體現在汽輪機參數的確定中。，六種汽輪機熱力循環的聯合循環效率的數據。 (7)汽輪機采用滑壓運行或滑壓—定壓復合運行方式。即汽輪機為有再熱或無再熱、多壓補汽式汽輪機。這要求汽輪機低壓缸有較大的通流能力和較長的末級葉片，凝汽器也要有較大的冷卻能力。 (10) IGCC蒸汽系統的流程，參數優化與各熱源參數（特別是燃機的排氣參數），聯合循環的汽水系統及蒸汽輪機參數等密切相關，與水、水蒸氣和熱源工質、參數，傳熱、傳質和煤氣發生副產汽，熱煤氣廢鍋產汽的蒸汽匯合點匹配優化和其它余熱回收系統等綜合優化，才能達到經濟目的，因而比常規聯合循環蒸汽系統參數優化要復雜得多。 (6)當新汽溫度一定時，蒸汽壓力的提高，朗肯循環效率提高，對汽輪機而言，因通流部分漏損和終濕度增大，內效率則降低，由于受到節點溫差△Tp限制，壓力越高，排煙溫度越高則余熱鍋爐效率越低，所以應優化配置。 HRSG（常規聯合循環）通常只利用燃機排氣余熱產汽，不再補加新燃料燃燒提高煙氣溫度與流量，這時稱它為不補燃HRSG。飽和汽溫與燃機排氣最小點稱節點溫差△Ts，節點溫差是設計HRSG的技術經濟參數。 HRSG的主要特性 HRSG與常規火電鍋爐有很大差別，其主要特點有： (l)主熱源 燃機排氣余熱為其主熱源，一般溫度為500—600℃的中溫且大流量(40～150t/h)。 所以兩種型式HRSG都有采用，臥式自然循環虛線右邊為汽水熱力系統部分技術條件較成熟，安全可靠性高些，機組容量較小的采用較多，而立式強制循環HRSG的技術難度高，強制循環泵在飽和水高溫條件下運行，但它的技術先進，占地少，多被新型大容量機組采用。在蒸發段借助循環泵把水壓入蒸發器管束，形成強制循環（圖5），水吸熱汽化后壓人汽包。為了提高煤的氣化轉換效率，致使高溫粗煤氣顯熱回收變得復雜：煤的氣化劑是蒸汽，除了氣化器的副產蒸汽外（接入水蒸氣系統），為保證氣化劑的安全供應，仍由蒸汽系統供應，水蒸氣系統變得龐大復雜，如圖1所示。 冷卻水消耗低 252。 (2)環丁砜濕法脫硫的特點： a. 物理－化學吸收過程 b. 對H2S和CO2的選擇性比較好 c. 與低溫甲醇洗相比，無需冷凍單元 d. 對COS吸收能力強，無需水解單元 e. 熔劑濃度高，硫容量大，能耗低 f. 砜胺溶液是良好的溶劑，會溶解管、閥和設備的密封材料 硫回收及尾氣處理濕法脫硫系統所富集起來的酸性氣送往硫回收系統進行處理。（NMP）濕法脫硫的特點： a. 物理吸收過程，酸性氣體雜質被熔劑b. 對H2S和CO2的選擇性比較好 c. 與低溫甲醇洗相比，無需冷凍單元，產品氣中夾帶有痕量熔劑,需在吸收部加裝反洗裝置進行脫除 ，容易采購 4. Selexol（NHD） Selexol（NHD）屬物理吸收法，溶劑：Selexol（NHD），中文名：聚乙二醇二甲醚。對于純IGCC發電廠來說，由于沒有后續的化學合成工藝，不需要特別高純度的凈化氣，無需采用造價高，運行費用高的低溫甲醇洗工藝。吸收溫度一般應選擇在70℃～20℃。 由上圖可見，常溫下甲醇的蒸汽分壓很大。典型的濕法脫硫工藝有低溫甲醇洗法、環丁砜法、烷基醇胺法、NHD法 。高溫煤氣脫硫借助于可再生的單一或復合金屬氧化物與硫化氫或其他硫化物的反應來完成，操作溫度在400℃ ～1200℃之間，與冷煤氣脫硫相比，不會浪費高溫煤氣中占總值10％～20％的顯熱，提高發電效率2％以上，但目前技術還未成熟，不能實現工業化。干法除塵除去大部分固體顆粒物，濕法洗滌除去其余固體顆粒物外，并除去粗煤氣中的鹵化物。4種氣化爐技術特點的綜合比較見表1。　 氣化爐 Destec氣化爐　80年代末至今，中國共引進4套（未計入首鋼一套）Texaco水煤漿氣化裝置，與魯南（二臺爐，一開一倍，單爐日處理量450t煤，）、吳涇（4臺爐，三開一備，單爐日處理500t煤，）、渭河（三臺爐，二開一備，單爐日處理量為820t，）、淮南（三臺爐，無備用，單爐日處理500t煤，），這4套裝置均用于生產合成氣，7臺用于制氨，5臺用于制甲醇。Texaco水煤氣化爐雷同于1952年開發成功地渣油氣化爐，經過1975年、1978年低壓與高壓中試裝置（激冷流程）以及1978年西德Oberhausen的RCH/RAG示范裝置（廢爐流程、150t煤/d，）考核與經驗積累，于1982年建成TVA裝置（180t，二臺爐，一開一備，）、1984年建成日本UBE裝置（1500t煤/d，三開一備，）以及Cool Water IGCC電站（910t煤/d，二臺爐，），這些裝置投運后都取得成功。 循環流化床氣化爐CFB缺點是氣化爐結構復雜、爐內設有破粘和煤分布器、爐篦等轉動設備，制造和維修費用大；入爐煤必須是塊煤；原料來源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復雜、流程長、設備多、爐渣含碳5%左右。隨著能源政策和環境的要來越來越高，不久的將來，會逐步為新的煤氣化技術所取代。 固定床間歇式氣化爐（UGI）總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（）發展；氣化溫度向高溫（1500～1600℃）發展；氣化原料向多樣化發展；固態排渣向液態排渣發展。綜合冷卻是前三者的聯合應用，能有效地提高冷卻效果，并使冷卻后葉片的溫度趨于均勻。通常冷卻后輪盤的溫度最高不超過 550℃，以便采用熱膨脹系數低、導熱系數高且較便宜的珠光體鋼來做輪盤。從燃燒室來的燃氣，經過進氣蝸殼、3個透平級和擴壓器后排出。靜子中裝有靜葉片，轉子上裝有動葉片。環管形燃燒室有若干個管形火焰筒沿圓周均勻地裝在一個共同的環形殼體內。燃燒室按結構形式又分為管形燃燒室、環形燃燒室和環管形燃燒室。火焰筒一般采用氣膜冷卻方式降低筒壁溫度（見發動機冷卻）。通常要求燃燒室具有燃燒穩定、燃燒效率高、點火范圍寬、流動阻力小以及結構簡單、尺寸小、安全可靠和壽命長等特性。在高速噴氣流噴出發動機時，同時帶動壓氣機和渦輪繼續旋轉，維持“工作循環”。空氣在壓氣機中被逐級增壓后，密度和溫度也逐級提高。提高燃氣初溫，并相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。達芬奇設計的煙氣轉動裝置，其原理與走馬燈相同。特別是在美國的Tracy電站中，需要不斷地改進以空氣為氣化劑的流化床氣化爐的結構，使之能保持穩定地運行，并解決高溫燭狀過濾器的斷裂以及脫硫劑粉化失效的問題。有關這些電站的調試過程以及所克服的故障，作者已在參考文獻中作過詳細的分析，在此不再重復。 此外，在“冷水”電站試運行的過程中，美國在Louisiana州Plaquemine的DOW化學工廠內也建設了一座IGCC的示范工程（LGTI），燃氣輪機的功率為110MW，余熱鍋爐中產生的蒸汽用于化工廠的生產工藝流程。 　三、整體煤氣化聯合循環的發展 1972年在德國Ltinen酌斯蒂克電站投運了世界上第一個以增壓鍋爐型燃氣一蒸汽聯合循環為基礎的IGCC電站，該電站的發電功率為170MW，實際達到的供電效率為34%，采用以空氣為氣化劑的燃煤的固定床式的Lurgi氣化爐。常規燃煤電廠目前沒有有效的脫除CO2的方法，IGCC具有實現CO2零排放的技術潛力。 IGCC發電技術把聯合循環發電技術與煤炭氣化和煤氣凈化技術有機的結合在一起，具有高效率、清潔、節水、燃料適應性廣，易于實現多聯產等優點，符合二十一世紀發電技術的發展方向。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃氣蒸汽聯合循環發電部分。當采用更先進的H系列燃氣輪機時，IGCC供電效率可以達到52%。采用IGCC發電技術，可以燃用我國儲量豐富、限制開采的高硫煤，使燃料成本大大降低。 世界上公認的真正試運成功的IGCC是于1984年5月建成于美國加州Daggett的“冷水”(Coal Water)電站，它是以余熱鍋爐型燃氣一蒸汽聯合循環為基礎的，該電站的凈功率為93MW，(HHV)。 以上這兩臺IGCC的示范運行運行成功，為上一世紀90年代開始的較大規模地研究和規劃發展IGCC電站的計劃增添了動力。目前9F等級的燃氣輪機在改燒低熱值煤氣時可以使IGCC的單機容量達到300MW以上： ⑦對于以純發電為目的的ICCC電站來說，采用噴流床式的、以氧氣為氣化劑的氣化爐是比較合適的，它能提高碳的轉化率，并有利于提高IGCC電站的單機容量。發電成本尚不能與有FGD的燃煤電站抗衡(初步估計發電成本大于￥)。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。壓氣機由渦輪驅動，其主要性能參數有：轉速、空氣流量、增壓比和效率等。軸流式壓氣機的面積小，增壓比和效率都高，已廣泛用于燃氣渦輪發動機中。這些問題是由燃燒室和渦輪的高工作溫度、通過壓氣機和渦輪葉片而不斷變化著的氣流、以及排出燃氣并形成推進噴氣流的排氣系統的設計工作造成的 2 、燃燒室(1) 燃燒室簡介：燃燒室是燃料或推進劑在其中燃燒生成高溫燃氣的裝置。噴嘴用來將燃料（航空煤油）以極小的油珠噴入火焰筒,使燃料在吸熱后能很快蒸發成為油氣,與空氣組成極易燃燒的可燃混合氣。②折流式：氣流由壓氣機流出后，折成兩路流入火焰筒。各燃燒室之間通過聯焰管來傳焰和均壓。50～60年代的發動機多采用這種結構。在燃氣透平中一般為2～5級。由拉桿螺栓將輪盤等聯接而成的組合式轉子，能減少熱應力。為增強抗熱腐蝕的能力，葉片表面較普遍地采用防腐蝕的保護措施，例如防腐蝕涂層和表面滲鋁等。　　CFB氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產合成氣，可生產煤氣 （～）m3。粗煤氣中幾乎不含焦油、酚等有害物質，煤氣容易凈化，這是中國自行開發成功的先進的煤氣化技術。氣流床對煤種（煙煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有較大的兼容性，國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠在運作，其清潔、高效代表著當今技術發展潮流。重900t。　　　煤氣攜帶煤灰總量的20%～30%沿氣化爐軸線向上運動，在接近爐頂處通入循環煤氣激冷，激冷煤氣量約占生成煤氣量的60%～70%，煤器降溫至900℃，熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進入管式余熱鍋爐。氣化溫度為1500～1700℃。迄今為止，世界上已投入運行的4座250 MW以上的IGCC電站分別是美國的Wabash River( MW)和Tampa(250 MW)、荷蘭的Demkolec(253 MW)和西班牙的Puertollano(300 MW)。2．煤氣凈化的目的和要求煤氣凈化的主要目的是為了滿足燃氣輪機和環保的要求，粗煤氣中含有的粉塵、H2S、COS、鹵化物、NH堿金屬及焦油等雜質，不但污染環境，而且對燃氣輪機和余熱鍋爐等主要設備有強的磨損和腐蝕作用z了使IGCC機組正常運行并達到較高的可靠性，必須在煤氣進入燃氣輪機之前，對其進行凈化處理。高溫高壓陶瓷管過濾器原理與布袋除塵器相同，采用特殊陶瓷材料做為濾件，經過濾后，煤氣中含塵量不超過20mg/Nm3，最低可達到1－2 mg/Nm3。干法的特點是脫硫精度高，投資低，運行費用低，幾乎沒有動力消耗，適合進口濃度低和處理氣體量少的脫硫要求。 中文 甲醇。 壓力的選擇： 升高壓力，可以增加硫化物在甲醇中的溶解度。（3）低溫甲醇洗工藝的優缺點：178。溶劑： P