IGCC發(fā)電技術(shù)講解課件

IGCC發(fā)電技術(shù)李振中國家電站燃燒技術(shù)研究中心2008-8-2IGCC發(fā)電技術(shù)講解課件內(nèi)容IGCC概述關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備我國IGCC發(fā)展情況典型系統(tǒng)分析內(nèi)容IGCC概述整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)

IGCC—IntegratedGasificationCombinedCycleIGCC是煤氣化多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中的重要部分—先將煤轉(zhuǎn)化為煤氣，經(jīng)凈化后進入燃氣輪機發(fā)電，再進入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，推動蒸汽輪機發(fā)電的整體煤氣化聯(lián)合發(fā)電技術(shù)。原煤制備氣化除塵和脫硫燃氣輪機余熱鍋爐蒸汽輪機空分

發(fā)電機O2N2煙氣蒸汽整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)

IGCC—IntegratedGasiIGCC發(fā)展歷程和趨勢47億美元5200萬美元20億美元10億美元CCT1986~1993PPII2001~2002CCPI2002~2012FutureGen2003~2012開發(fā)可應(yīng)用于工程實施的發(fā)電新技術(shù)，并極大改善火力發(fā)電的排放水平，以滿足當時的環(huán)保標準要求電廠的污染控制，廢物的處理及副產(chǎn)品的利用近期目標：開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟可行的環(huán)境控制技術(shù)，解決現(xiàn)存環(huán)境污染問題。長遠目標：開發(fā)具有CO2捕集功能的發(fā)電和清潔燃料零排放的能源系統(tǒng)。建設(shè)一座以煤氣化為基礎(chǔ)，發(fā)電/制氫/液體燃料聯(lián)產(chǎn)，并考慮與CO2捕集封存相結(jié)合，實現(xiàn)CO2近零排放的新一代清潔能源示范電站IGCC發(fā)展歷程和趨勢47億美元5200萬美元20億美元10IGCC/聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展IGCC/聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展IGCC技術(shù)的發(fā)展分成三個階段

第一代IGCC技術(shù) 以八十年代中期建成的CoolWater電站為代表，該電站的供電效率為31.2%；第二代IGCC技術(shù) 以九十年代建成的美國Tampa電站和荷蘭Buggenum電站為代表。這兩座電站采用濕法常溫的煤氣凈化工藝配合一定程度的干法凈化，更先進的燃氣輪機和多壓的蒸汽系統(tǒng)，再熱式汽輪機。在合成氣顯熱回收、空分裝置的配置等方面進行了優(yōu)化。兩座電站的供電效率分別達到41%和43%。IGCC技術(shù)的發(fā)展分成三個階段

第一代IGCC技術(shù)第三代IGCC技術(shù)：

1、研發(fā)新型氣化爐及氣化工藝，進一步提高氣化爐燃料適應(yīng)性、可用率和轉(zhuǎn)換效率。

2、采用干式高溫合成氣凈化,包括干式高溫除塵和脫硫。

3、采用更加先進的燃氣輪機。

4、采用更高參數(shù)和更為優(yōu)化的蒸汽系統(tǒng)。美國已經(jīng)完成了第三代IGCC技術(shù)的設(shè)計與招標，GE技術(shù)獲得了非政府資助的IGCC項目。第三代IGCC技術(shù)：美國能源部能源研究中心（METC）對IGCC的預(yù)測年限效率造價第一代IGCC1985-199432%-42%3000-1500美元/kW第二代IGCC1995-200045%1200美元/kW第三代IGCC2000-201052%1050美元/kW美國能源部能源研究中心（METC）對IGCC的預(yù)測年限效率造IGCC發(fā)電技術(shù)的特點與超超臨界常規(guī)燃煤技術(shù)相比：燃料適應(yīng)性廣,尤其是儲量巨大的煙煤和褐煤;具有較高的熱效率,第三代IGCC電站效率將達到或超過52%;對環(huán)境污染小，廢物回收利用的條件好;實現(xiàn)SO2、NOx和粉塵的近零排放，其中粉塵排放量小于10mg/Nm3。溫室氣體CO2排放減少40－50％；節(jié)約水資源，由于大部分能源用于燃氣輪機發(fā)電，耗水量減少了1/2—2/3;

可實現(xiàn)供電、冷、熱、城市煤氣和工業(yè)蒸汽等的多聯(lián)供，以及甲醇、氫、硫酸和建材等的多聯(lián)產(chǎn)。IGCC發(fā)電技術(shù)的特點與超超臨界常規(guī)燃煤技術(shù)相比：關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備空分技術(shù)煤氣化技術(shù)煤氣凈化技術(shù)燃機島技術(shù)常規(guī)島技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)與關(guān)鍵設(shè)備空分技術(shù)空分技術(shù)及其分類

空分系統(tǒng)是為氧氣氣化的煤氣化爐提供氣化劑――氧氣而設(shè)置的空氣分離系統(tǒng)。主要分為以下幾類：低溫精餾法：是先將氣體混合物冷凝為液體，然后再按各組分蒸發(fā)溫度的不同將他們予以分離。精餾的方法適用于被分離組分沸點相近的情況，如氧和氮的分離、氧和氬的分離等分凝法：是利用各組分沸點的差異進行分離，與低溫精餾不同的是不將全部組分冷凝，而是使某一組分或某幾個組分冷凝，其他組分仍保持氣態(tài)，也是一種低溫分離方法。這種方法適用于被分離組分沸點相距較遠的情況，如氮和氫的分離、氖和氦的分離等。吸收法：用某種液態(tài)吸收劑在適當?shù)臏囟?、壓力條件下吸收氣體混合物中某些組分，以達到分離的目的。吸收過程根據(jù)其吸收機理不同可分為物理吸收和化學吸收，主要用于吸收二氧化碳等。

空分技術(shù)及其分類空分系統(tǒng)是為氧氣氣化的煤氣化爐提供低溫精餾法工藝系統(tǒng)

常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程是目前國內(nèi)外廣泛采用的低溫精餾法空分工藝。低溫精餾法工藝系統(tǒng)常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程是目前國內(nèi)吸附法：利用多孔性的固體吸附劑對氣體混合物中某些組分具有選擇吸附的機理。以達到氣體分離的目的。在空分設(shè)備中一般用分子篩除去空氣中的水分及二氧化碳。

薄膜滲透法：是利用高分子聚合物薄膜的滲透選擇性從氣體混合物中將某種組分分離出來的一種方法。該法分離過程不需要發(fā)生相態(tài)變化，不需低溫，設(shè)備簡單，操作方便。但目前容量不大。由以上分析可知：成熟的低溫精餾法仍將是目前IGCC系統(tǒng)制氧的可靠選擇

吸附法：利用多孔性的固體吸附劑對氣體混合物中某些組分具有選擇評價空分性能的主要指標能耗指標：主要包括蒸汽和電的消耗指標。噪音指標；機組壽命和連續(xù)運行周期；壓縮機機械性能保證值

。評價空分性能的主要指標能耗指標：主要包括蒸汽和電的消耗指標。整體化空分系數(shù)名稱整體化空分系統(tǒng)獨立空分系統(tǒng)部分整體化空分系統(tǒng)形式空分所用壓縮空氣是由燃氣輪機壓氣機出口抽取的。空分所用的壓縮空氣是與燃機無關(guān)的獨立壓縮機供給的。空分所用的空氣一部分來自于燃氣輪機壓縮機抽取，另一部分由單獨的空壓機供給。特點能耗較低;收益不大;問題較多。耗能較多;便于電廠的綜合控制;給電廠調(diào)試運行帶來好處。供電效率略低;運行調(diào)節(jié)性好;凈輸出功率較大.整體化空分系數(shù)（Xas）定義為從燃氣輪機的壓氣機所抽空氣量占空分裝置所需空氣量的比例。獨立空分系統(tǒng)的Xas=0；整體空分系統(tǒng)的Xas=1；部分整體化空分系統(tǒng)的Xas介于0與1之間。根據(jù)其與燃氣輪機的配合關(guān)系分為如下三種：整體化空分系數(shù)名稱整體化空分系統(tǒng)獨立空分系統(tǒng)部分整體化空分系煤氣化原理煤的氣化是一個在高溫條件下使煤與氣化劑作用，進行各種化學反應(yīng)，把煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂嫌妹簹饣蚝铣捎妹簹?。氣化爐中的氣化反應(yīng)主要是煤中的C與氣化劑中的O2、H2O、CO2和H2的反應(yīng)，也有C和產(chǎn)物以及產(chǎn)物之間進行的反應(yīng)。主要發(fā)生以下反應(yīng)：

1）煤的裂解和揮發(fā)份的燃燒水煤漿和氧氣進入高溫氣化爐后,水份迅速蒸發(fā)為水蒸汽。煤粉發(fā)生熱裂解并釋放出揮發(fā)份。裂解產(chǎn)物及揮發(fā)份在高溫、高氧濃度下迅速完全燃燒,同時煤粉變成煤焦,放出大量的反應(yīng)熱。煤氣化原理煤的氣化是一個在高溫條件下使煤與氣化劑作用，進行各2）燃燒及氣化反應(yīng)煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng),生成CO、CO2

等氣體,放出反應(yīng)熱;另一方面,煤焦又和水蒸汽、CO2

等發(fā)生化學反應(yīng),生成CO、H2。

3）氣化反應(yīng)水煤氣反應(yīng)：甲烷重整反應(yīng)：2）燃燒及氣化反應(yīng)煤氣化技術(shù)煤氣化技術(shù)氣化技術(shù)的分類分類方式按照供熱式分類按氣化劑分類按照固體燃料和運動狀態(tài)分類種類1.自熱式氣化法2.間接供熱氣化法3.煤的水蒸氣氣化和加氫氣化相結(jié)合4.熱載體供熱1.空氣－蒸汽氣化2.氧氣－蒸汽氣化3.氫氣氣化1.移動床（固定床）氣化法2.流化床氣化法3.氣流床氣化法氣流床氣化法：粉煤由氣化劑夾帶入爐，進行并流式燃燒和氣化反應(yīng)。采用氣體和水作為介質(zhì)，在一定壓力下噴入氣化爐煤粉與同時噴入的氧化劑在短時間內(nèi)接觸，在高溫高壓下氣化過程瞬間完成。氣流床工藝按照進料方式不同分為水煤漿和干粉進料兩種

氣化技術(shù)的分類分類方式按照供熱式分類按氣化劑分類按照固體燃料評價氣化爐性能的主要指標冷煤氣效率μ1

顯然，提高μ1就是把煤中的化學能，更多地變成煤氣的化學能，去燃氣輪機系統(tǒng)做功。用干法供煤、提高氣化溫度、采用兩段氣化爐等，均可提高冷煤氣效率。性能良好的氣化爐的μ1可達80％～88％。熱效率：評價氣化爐性能的主要指標冷煤氣效率μ1碳轉(zhuǎn)化率:指煤中所含碳元素在氣化爐中轉(zhuǎn)化成為煤氣成分中含碳量的百分數(shù)。對于性能良好的氣化爐，采用干法供煤、氧氣氣化，可使煤的轉(zhuǎn)化率達99％以上。比氧耗：每生產(chǎn)1000Nm3(CO+H2)所能消耗的純氧量，稱為比氧耗，單位：Nm3/1000Nm3。比煤耗：

每生產(chǎn)1000Nm3(CO+H2)所能消耗的干煤量，稱為比煤耗，單位：kg/1000Nm3。產(chǎn)氣率：氣化爐干煤氣中有效氣（CO+H2）產(chǎn)量（Nm3/h）和氣化爐入爐干基原料量（kg/h）的比值，單位：Nm3/kg碳轉(zhuǎn)化率:指煤中所含碳元素在氣化爐中轉(zhuǎn)化成為煤氣成分中含氣流床氣化爐比較氣流床氣化爐比較水煤漿氣化技術(shù)水煤漿氣化工藝進料設(shè)備及系統(tǒng)簡單；運行、計量方便，運行經(jīng)驗比干粉進料更多，運行安全可靠，易于升高壓力，進料靈活，容易轉(zhuǎn)換成油或其它廢料的氣化；磨煤、制漿、燃燒器均比干粉進料簡單；水煤漿制備飛灰少，環(huán)境好，國內(nèi)也有一定的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)；水煤漿氣化工藝冷煤氣效率、熱煤氣效率和煤氣熱值低于干法進料的氣化爐，電站的供電效率一般較干法供料的氣化工藝低1.5～2個百分點。水煤漿氣化工藝在國內(nèi)應(yīng)用經(jīng)驗較多。水煤漿氣化技術(shù)水煤漿氣化工藝進料設(shè)備及系統(tǒng)簡單；水煤漿氣化IGCC典型系統(tǒng)水煤漿氣化IGCC典型系統(tǒng)GEEnergy(Chevron-Texaco)

ConocoPhillipsE-Gas典型的水煤漿氣化爐GEEnergy(Chevron-Texaco)Co干煤粉氣化技術(shù)干粉氣化工藝進料在煤的制備、干燥、加壓及輸送過程中，系統(tǒng)復雜，設(shè)備較多；但煤氣熱值高，冷煤氣效率高，可氣化含灰量較高的煤；燃燒噴嘴的壽命長，組成的IGCC電站效率較高，運行的安全性（加壓防爆）等不及水煤漿進料氣化工藝，初投資相對較高。干煤粉氣化技術(shù)干粉氣化工藝進料在煤的制備、干燥、加壓及輸送過廢熱鍋爐廢熱鍋爐是煤加壓氣化島中的一個重大關(guān)鍵設(shè)備，它承擔著復雜工況下一系列繁重的工藝任務(wù)，該設(shè)備的運行情況直接影響IGCC可用率及可靠性，是IGCC電站的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是IGCC電站主要難點之一。我們所說的IGCC電站中裝備的廢熱鍋爐并非是一個孤立的設(shè)備，它必須滿足其前置氣化工藝和后續(xù)工藝的要求。廢熱鍋爐廢熱鍋爐是煤加壓氣化島中的一個重大關(guān)鍵設(shè)備，它承擔著輻射廢鍋輻射廢鍋與氣化爐之間由喉部相連，用來回收氣化爐出口煤氣的顯熱。熔渣和粗合成氣從氣化爐流向輻射廢鍋，熔融渣從輻射廢鍋出口流出，合成氣經(jīng)過受熱面換熱以后從輻射廢鍋底部排除到對流廢鍋，這是提高系統(tǒng)效率的重要方法。輻射廢鍋應(yīng)用于水煤漿氣化系統(tǒng)的技術(shù)在國內(nèi)還沒有經(jīng)過工業(yè)化應(yīng)用，國內(nèi)缺乏應(yīng)用于水煤漿氣化工藝的輻射廢鍋的設(shè)計和制造經(jīng)驗。輻射廢鍋輻射廢鍋與氣化爐之間由喉部相連，用來回收氣化爐出口煤輻射廢鍋形式一：內(nèi)部的水冷壁的高度要根據(jù)溫度場的計算確定，合成氣到達該處的灰渣溫度要小于T1溫度.輻射廢鍋輻射廢鍋形式一：內(nèi)部的水冷壁的高度要根據(jù)溫度場的計算確定，合輻射廢鍋形式二：外部的水冷壁的折彎處高度要根據(jù)溫度場的計算確定，合成氣到達該處的灰渣溫度要小于T1溫度。輻射廢鍋形式二：外部的水冷壁的折彎處高度要根據(jù)溫度場的計算確輻射廢鍋形式三：輻射廢鍋內(nèi)水冷壁的高度通過計算得到。

輻射廢鍋形式三：輻射廢鍋內(nèi)水冷壁的高度通過計算得到。對流廢鍋對流廢鍋可以選擇火管式和水管式兩種形式?；鸸苁綄α鲝U鍋具有傳熱效率高，體積小，造價低的優(yōu)勢，其缺點是系統(tǒng)吹灰困難容易造成積灰。Tampa電廠水煤漿氣化IGCC系統(tǒng)采用的火管式對流廢鍋的積灰問題比較嚴重，影響機組的可用率，目前已經(jīng)停止使用。水管式對流廢鍋具有吹灰和受熱面布置容易的特點，但是缺點是傳熱效率不如火管式，設(shè)備體積龐大，造價要高于火管式廢鍋。對流廢鍋對流廢鍋可以選擇火管式和水管式兩種形式。

氣化爐出來的合成氣中的Ka、Na等堿金屬鹽是以氣態(tài)形式進入輻射廢鍋，由于其結(jié)晶溫度在600℃－700℃之間，故在輻射廢鍋內(nèi)不會沉積，但在對流廢鍋里就容易沉積，根據(jù)以往的垃圾焚燒鍋爐和秸桿焚燒鍋爐經(jīng)驗，解決辦法是避開此溫度區(qū)，如采用空腔膜式水冷壁，降低氣體溫度，使其在進入對流受熱面時，溫度已低于600℃。在對流廢鍋的設(shè)計中充分考慮Ka、Na鹽的結(jié)晶問題，在入口段設(shè)置膜式水冷壁，此段內(nèi)不布置對流受熱面，使合成氣經(jīng)過此段膜式水冷壁后溫度降到600℃以下。氣化爐出來的合成氣中的Ka、Na等堿金屬鹽是以氣態(tài)形式進入煤氣凈化在IGCC系統(tǒng)中，合成氣凈化工藝必不可少。通常合成氣中除CO、H2、CH4、CO2外，還有H2S、COS、粉塵、鹵化物、NH3、堿金屬及焦油蒸汽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對燃氣輪機及后續(xù)的其它系統(tǒng)有腐蝕和磨損的危害，為了使IGCC機組正常運行并達到較高的可靠性，必須在合成氣進入燃氣輪機之前，對其進行凈化處理。

煤氣凈化在IGCC系統(tǒng)中，合成氣凈化工藝必不可少。通常合成氣煤氣凈化技術(shù)常溫濕法的凈化系統(tǒng)已經(jīng)是相當成熟的技術(shù)，而高溫干法的凈化技術(shù)則正在開發(fā)之中。煤氣凈化技術(shù)常溫濕法的凈化系統(tǒng)已經(jīng)是相當成熟的技術(shù)，而高溫干除塵工藝從氣化爐出來的粗煤氣中總是含有一定數(shù)量的粉塵，它的含塵量則因氣化爐類型的不同和原煤含灰量之不同而差別很大。在氣流床氣化爐中，在燃燒含灰量大于20%的煤種時，大約有10%~15%的含灰量將以粉塵的形式被煤氣帶出氣化爐。當煤的含灰量為10%時，粉塵的攜帶量將增至50%。對于流化床氣化爐來說，粉塵的攜帶量還會更多。除塵工藝主要分為:干法＋濕法洗滌除塵、濕法洗滌除塵。

除塵工藝從氣化爐出來的粗煤氣中總是含有一定數(shù)量的粉塵，它的含干法＋濕法洗滌除塵主要包括以下過程：干法除塵：來自合成氣冷卻器的粗煤氣先進入旋風分離器進行除塵，而后再進入高溫高壓陶瓷過濾器中進一步的過濾，使得進入脫硫系統(tǒng)之前合成氣最大含塵量不高于1～2mg/Nm3。

濕式洗滌：經(jīng)干法除塵后的煤氣進入洗滌塔，在洗滌塔中除去合成氣中的氯化氫和氟化氫，并進一步除塵和冷卻，進入水解和脫硫工序。

COS水解轉(zhuǎn)換：合成氣離開洗滌塔后進入COS催化水解塔，在催化劑作用下將原氣中的有機硫轉(zhuǎn)化為易脫除的無機硫，即分別將COS轉(zhuǎn)化成H2S。其反應(yīng)式如下：

COS＋H2O＝H2S＋CO2干法＋濕法洗滌除塵主要包括以下過程：濕法洗滌除塵合成氣首先經(jīng)過文丘里洗滌器，使得灰塵與水充分的結(jié)合，然后送入合成氣洗滌塔。洗滌塔的洗滌包括3個步驟：（1）首先在水面下對灰渣進行收集；（2）然后是凝結(jié)水洗滌盤對合成氣進行清洗；（3）最后是合成氣洗滌塔頂部的除霧器將合成氣中的水滴去除。出口的合成氣的含塵量小于4mg/Nm3。合成氣洗滌塔底部水和輻射廢鍋底部含灰水（黑水），被送到黑水閃蒸系統(tǒng)處理。濕法洗滌除塵合成氣首先經(jīng)過文丘里洗滌器，使得灰塵與水充分的結(jié)脫硫工藝脫硫工藝主要分為以下兩種:常溫濕法脫硫系統(tǒng)高溫干法脫硫系統(tǒng)由于高溫脫硫目前還處于研究開發(fā)和試驗階段，所以通常采用常溫濕法煤氣脫硫方式。

脫硫工藝脫硫工藝主要分為以下兩種:常溫濕法煤氣脫硫物理吸收法：適用于IGCC工程的主要有NHD（Selexol）法即聚乙二醇二甲醚法。美國的CoolWaterIGCC示范電站在用?；瘜W吸收法：適用于IGCC工程的主要有MDEA法即甲基二乙醇胺。美國的Tampa、WabashRiver和西班牙的PuertollanoIGCC示范電站在用。物理—化學吸收法：適于IGCC的方法主要有環(huán)丁砜（Sulfinol）法。荷蘭DemkolecIGCC示范電站在用。直接轉(zhuǎn)化法（又稱氧化法）

常溫濕法煤氣脫硫物理吸收法：適用于IGCC工程的主要有NH煤氣常溫濕法脫硫已得到廣泛使用，國外的IGCC電站中采用較多的是MDEA法、Selexol法和環(huán)丁砜法（Sulfinol）。國內(nèi)開發(fā)的MNHD工藝技術(shù)是一種物理溶劑吸收的氣體脫硫脫碳凈化方法，所用的吸收溶劑是以聚乙二醇二甲醚為主的混合物，可在常溫下脫除合成氣中所含的H2S、CO2、COS、RSH、RH及CnHnS等雜質(zhì)，且吸收溶劑對H2S的吸收能力遠大于CO2，即對H2S的選擇性更好。

煤氣常溫濕法脫硫已得到廣泛使用，國外的IGCC電站中采用較多燃機島技術(shù)燃機島主要由濕飽和器、凈燃氣加熱器、閥站、燃氣輪機及其輔助設(shè)備組成。

燃機島技術(shù)燃機島主要由濕飽和器、凈燃氣加熱器、閥站、燃氣輪機燃氣輪機燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平組成。空氣由壓氣機的入口進入壓氣機，經(jīng)過壓縮提高壓力后進入燃燒室，與進入燃燒室的燃料混合燃燒，提高燃燒所產(chǎn)生燃氣溫度后進入透平，高溫，高壓的燃氣在透平里膨脹，將燃氣的熱能和壓力能先轉(zhuǎn)變成燃氣高速運動的動能，隨后再進一步轉(zhuǎn)變成機械功．燃氣輪機燃氣輪機由壓氣機、燃燒室和燃氣透平組成。評價燃氣輪機性能的主要指標熱效率：當工質(zhì)完成一個循環(huán)時，把外界加給工質(zhì)的熱能，轉(zhuǎn)化為機械能的百分數(shù)。熱效率有以下幾種表示形式：

1）簡單循環(huán)效率：

2）燃機發(fā)電效率：

3）燃機供電效率（凈效率）：評價燃氣輪機性能的主要指標熱效率：當工質(zhì)完成一個循環(huán)時，把外熱耗率：每產(chǎn)生1KWh的電功所需消耗的燃料的熱能，即比功：進入燃氣輪機壓氣機的1kg空氣，在燃氣輪機中完成一個循環(huán)后所能對外輸出的機械功（或電功），或凈功。壓縮比：壓氣機出口空氣與入口空氣壓力的比值。燃氣初溫：進入燃氣透平的燃氣溫度T3排氣溫度：燃氣透平出口的氣體溫度T4燃燒室溫度熱耗率：每產(chǎn)生1KWh的電功所需消耗的燃料的熱能，即壓氣機吸入口的壓力保持系數(shù)：壓氣機與燃氣透平之間的壓力保持系數(shù):燃氣透平排氣側(cè)的壓力保持系數(shù)：壓氣機吸入口的壓力保持系數(shù)：壓氣機的等熵壓縮效率：工質(zhì)在理想的絕熱壓縮過程中所需吸收的壓縮功與在實際壓縮過程中的壓縮功的比值；燃氣透平的等熵膨脹效率:

工質(zhì)在透平的實際膨脹過程中，能夠發(fā)出的實際機械功，與工質(zhì)在按照理想絕熱膨脹過程進行膨脹，而達到一個終態(tài)壓力時，所能發(fā)出的理想機械功的比值；燃燒室的燃燒效率壓氣機的等熵壓縮效率：工質(zhì)在理想的絕熱壓縮過程中所需吸收的壓合成氣燃氣輪機合成氣燃氣輪機合成氣低污染燃燒室雙燃料噴嘴、火焰筒立體圖合成氣低污染燃燒室雙燃料噴嘴、火焰筒立體圖合成氣壓氣機和抽氣系統(tǒng)設(shè)計壓氣機壓氣機轉(zhuǎn)子合成氣壓氣機和抽氣系統(tǒng)設(shè)計壓氣機壓氣機轉(zhuǎn)子合成氣燃氣透平合成氣燃氣透平合成氣燃機與天然氣燃機的比較燃料成分不同：合成氣的主要成分是CO，還有一定量H2；天然氣的主要成分是CH4。燃燒方式不同：天然氣燃機一般采用預(yù)混燃燒方式；而合成氣燃機一般采用擴散燃燒防止因為可燃組分，特別是H2含量的變化發(fā)生回火。TexacoShellCO54%65.1%H234%25.6%CO211%0.8%CH40.01%0.01%合成氣燃機與天然氣燃機的比較燃料成分不同：合成氣的主要成分是稀釋燃燒方式：為了控制NOx排放，合成氣燃氣輪機要采用稀釋燃燒方式。常用的稀釋劑有N2和水蒸氣。

1）N2回注——將空分所得的非純凈氮氣再用氮氣壓縮機增壓后，與潔凈合成氣摻混在一起，返回到燃氣輪機系統(tǒng)中去參與循環(huán)過程，這樣，就可以增加做功的工質(zhì)流率，并可以降低燃燒室內(nèi)火焰的溫度，有利于減少NOx的排放量。

2）加濕飽和——對合成氣在進入燃機之前進行加濕飽和，進而達到降低NOx排放的目的。稀釋燃燒方式：為了控制NOx排放，合成氣燃氣輪機要采用稀釋壓氣機與燃氣透平的比率不同：CO的燃燒速度比CH4低的多，在相同的輸入熱功率下，合成煤氣的流量要比天然氣大的多，因此改燒合成氣并且采用稀釋燃燒技術(shù)后，通過燃氣透平的工質(zhì)流量增加約8～10％，導致壓氣機背壓略有增高，輸出功率增加，燃機偏離設(shè)計點工作。采用燃機壓氣機出口抽氣可以解決該問題。壓氣機與燃氣透平的比率不同：CO的燃燒速度比CH4低的多，余熱鍋爐在IGCC中余熱鍋爐是回收燃氣輪機的排氣余熱，借以產(chǎn)生推動蒸汽輪機發(fā)電所需蒸汽的換熱設(shè)備。從循環(huán)角度分析，余熱鍋爐是將燃氣循環(huán)與蒸汽循環(huán)聯(lián)結(jié)起來的一個熱力部件，起著承上啟下的作用，是系統(tǒng)整體化和各子系統(tǒng)匹配的一個關(guān)鍵所在。余熱鍋爐主要的評價指標余熱鍋爐的當量效率：節(jié)點溫差：余熱鍋爐中蒸發(fā)器入口處燃氣的溫度與飽和水溫度之間的差值。即接近點溫差：余熱鍋爐中省煤器出口的水溫與相應(yīng)壓力下飽和水溫之間的差值。即排煙溫度高溫端差主要的評價指標余熱鍋爐的當量效率：余熱鍋爐目前，IGCC系統(tǒng)中都采用無補燃的余熱鍋爐，它們可以是自然循環(huán)的方式，也可以是強制循環(huán)方式。傳熱面都采用鰭片管。為了方便制造和安裝，均采用模塊結(jié)構(gòu)。余熱鍋爐的汽水循環(huán)方式有單壓、雙壓、雙壓再熱、三壓、三壓再熱汽輪機以及配套設(shè)置。余熱鍋爐目前，IGCC系統(tǒng)中都采用無補燃的余熱鍋爐，它們可以IGCC中的蒸汽輪機與在常規(guī)電站中的蒸汽輪機的區(qū)別在IGCC中一般不從蒸汽輪機中抽取蒸汽去加熱給水，因而蒸汽輪機的低壓缸排向凝汽器的蒸汽流量要比常規(guī)的蒸汽輪機多。在IGCC中蒸汽輪機必須適應(yīng)快速啟動的要求，這就要求在蒸汽輪機的結(jié)構(gòu)上采取必要的措施。在IGCC中蒸汽輪機一般采用滑壓運行。IGCC中的蒸汽輪機與在常規(guī)電站中的蒸汽輪機的區(qū)別在IGCC評價蒸汽輪機性能的主要指標蒸汽輪機功率；相對內(nèi)效率：排氣干度：評價蒸汽輪機性能的主要指標蒸汽輪機功率；葉頂損失：葉片的端部損失。葉根損失：葉片的根部損失。級效率：又稱級的相對內(nèi)效率，指級的有效焓降

與級的理想可用能量之比。葉頂損失：葉片的端部損失。我國IGCC發(fā)展情況發(fā)展IGCC的必要性及意義發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展趨勢我國IGCC發(fā)展情況發(fā)展IGCC的必要性及意義中國能源消費狀況中國能源消費狀況煤的污染問題煤的污染問題繼超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)之后，IGCC是世界上極有發(fā)展前途的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。我國經(jīng)濟發(fā)展水平與和諧社會的建設(shè)為IGCC的發(fā)展提出了要求和物質(zhì)基礎(chǔ)。IGCC作為燃煤發(fā)電或結(jié)合多聯(lián)產(chǎn)，具有效率高、環(huán)境友好、特別是CO2減排等優(yōu)勢，代表未來電力技術(shù)的發(fā)展方向。IGCC是多項科學技術(shù)匯合組成的新型高效潔凈煤發(fā)電技術(shù)，將推動我國化工、機械、能源、環(huán)保產(chǎn)業(yè)及城市建設(shè)、綜合利用等方面的發(fā)展。我國發(fā)展IGCC的目的與意義繼超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)之后，IGCC是世界上極有發(fā)展前途的一IGCC發(fā)電列入《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》；國家發(fā)改委將IGCC發(fā)電列為“十一五”期間的重點項目和重點產(chǎn)業(yè)；國家科技部將IGCC發(fā)電列為國家“十一五”重大專項；國家計劃在全國范圍內(nèi)，計劃建設(shè)13個單機容量為400MW的IGCC-多聯(lián)產(chǎn)項目。我國發(fā)展IGCC戰(zhàn)略IGCC發(fā)電列入《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》；我國發(fā)我國IGCC的現(xiàn)狀我國IGCC的現(xiàn)狀我國IGCC科技的示范項目華能天津IGCC華電半山IGCC東莞IGCC新建200MWe級干煤粉氣化技術(shù)E級燃機新建200MWe級水煤漿氣化技術(shù)130MW級燃機120MWe級節(jié)油工程粉煤加壓密相輸運床氣化技術(shù)40MW級燃機200MWe級粉煤加壓密相輸運床氣化技術(shù)130MW級燃機我國IGCC科技的示范項目華能天津華電半山東莞新建200MW山西潞安油電聯(lián)產(chǎn)示范工程兗礦榆林油電聯(lián)產(chǎn)示范工程百萬噸級合成油/60MWe級電聯(lián)產(chǎn)4臺低溫費托合成反應(yīng)器40MW級燃機16萬噸/年合成油/60MWe級電聯(lián)產(chǎn)單機費托合成反應(yīng)器40MW級燃機山西潞安兗礦榆林百萬噸級合成油16萬噸/年合成油我國FutureGen的總體目標（1）建立以煤基氣化為基礎(chǔ)的IGCC氫能發(fā)電技術(shù)及CO2脫除關(guān)鍵單元技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)的試驗系統(tǒng)和研究平臺，進行上述單元技術(shù)及其系統(tǒng)集成技術(shù)的研究，為近零排放的煤電技術(shù)工程化提供經(jīng)濟與技術(shù)分析的依據(jù)。我國FutureGen的總體目標（1）建立以煤基氣化為基礎(chǔ)我國FutureGen我國FutureGen（2）進行燃煤電站CO2捕集、利用與封存的單元技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的研究，建立工業(yè)試驗裝置，為燃煤電站CO2捕集、利用與封存提供關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)技術(shù)，同時進行經(jīng)濟技術(shù)分析，為我國CO2近零排放技術(shù)選擇和技術(shù)方案提供科學依據(jù)；（3）完成中美FutureGen合作計劃中方所承擔的任務(wù)，為中美FutureGen以及國際煤電CO2減排合作提供技術(shù)支撐與服務(wù)。（2）進行燃煤電站CO2捕集、利用與封存的單元技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)氣化凈化預(yù)混空分單元粗合成氣聯(lián)合循環(huán)煤或生物質(zhì)

污N2

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