共=NUM頁(yè)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述1.1國(guó)外典型IGCC電廠美國(guó)TampaIGCC電廠，裝機(jī)容量控制為250mw系統(tǒng)中設(shè)置了具有可靠高壓空氣分離裝置,通過(guò)單獨(dú)安裝設(shè)立空氣壓縮機(jī),對(duì)空氣進(jìn)行壓縮分離,可以獲得95%純凈度的氧氣以及98%純凈度的氮?dú)?。且其產(chǎn)量分別可高達(dá)2100噸與6300噸。美國(guó)TampaIGCC電廠位于佛羅里達(dá)州，是美國(guó)DOE支持的潔凈煤發(fā)電計(jì)劃的第三輪示范項(xiàng)目。裝機(jī)容量為250MW,該電廠利用水煤漿氣化技術(shù)，作為以水煤漿為原料的加壓氣化床，系統(tǒng)中設(shè)置有可靠的高壓空氣分離裝置，通過(guò)單獨(dú)設(shè)立的空氣壓縮機(jī)，對(duì)空氣進(jìn)行壓縮分離，可以得到95%純凈度的氧氣以及98%純凈度的氮?dú)?。且產(chǎn)量可以高達(dá)2100噸和6300噸。Texaco氣化爐是有美國(guó)Texaco石油公司在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而來(lái)的，原本的設(shè)計(jì)是通過(guò)利用重油以及天然氣作為原始材料通過(guò)系統(tǒng)制造合成氣。在最初設(shè)計(jì)的1948年，最開(kāi)始采用預(yù)先加熱干燥后進(jìn)行旋風(fēng)分離對(duì)高壓狀態(tài)下的水煤漿進(jìn)行處理，但是這種處理方法會(huì)使預(yù)熱干燥器中的煤粉結(jié)塊從而影響干燥器正常工作，無(wú)法解決干式加料技術(shù)。在隨后的三十年里，耐高溫抗熔渣耐火材料得到了有效的發(fā)展進(jìn)步，以及制備高溫水煤漿的技術(shù)逐漸完善，最終選擇水煤漿濕式直接進(jìn)料，最終得以完成整體設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)中的氣化壓力可以達(dá)到2.8~3.0MPa，同時(shí)氣化溫度大約能達(dá)到1482℃，在氣化的過(guò)程中，水煤漿的初始濃度為68%,此時(shí)由CO、H2、CO2、水蒸氣等組成的高溫粗煤氣，溫度會(huì)大幅度減低。溫度會(huì)進(jìn)一步的降低，最終降至480℃，煤氣的顯熱會(huì)被循環(huán)利用，生成飽和蒸汽，壓力會(huì)達(dá)到10.4MPa。最終利用文丘里洗滌器濕法除塵，同時(shí)利用N-甲基二乙醇胺（MDEA）法進(jìn)行脫硫，去除煤氣中的固體顆粒、硫化物、鹵化物和重金屬鹽等有害物質(zhì)，控制最終排氣達(dá)到相關(guān)環(huán)境法律規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拿簹鈨艋?，也?huì)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)形成一定程度上的保護(hù)。電廠采用的燃?xì)廨啓C(jī)入口初始溫度為1260℃，實(shí)際運(yùn)行凈效率為39%，機(jī)組在2001年開(kāi)始投入商業(yè)運(yùn)行。圖1-3美國(guó)Tampa電廠工藝流程簡(jiǎn)圖日本勿來(lái)電廠IGCC機(jī)組出力級(jí)別為250MW級(jí)。對(duì)比同等容量下的單純以氧氣作為氧化劑的空氣分離裝置，其空氣分離規(guī)模只有20%~25%，空氣分離系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單，規(guī)模需求較小。主要用于提供輸送煤氣所需要的惰性壓縮氣體，以及按照一定比例將所得氧氣混合至空氣中，以獲得富氧空氣進(jìn)一步提升氣化效果。2008年3月，作為示范的勿來(lái)電廠達(dá)到250MW的額定功率。驗(yàn)證了空氣氣化IGCC的可靠性。1.2國(guó)內(nèi)典型IGCC電廠華能“綠色煤電”項(xiàng)目天津IGCC煤氣化發(fā)電為作為中國(guó)第一座自主設(shè)計(jì)和建造的IGCC電廠，電廠采用兩段式干煤粉加壓氣化技術(shù)進(jìn)行了電廠的煤氣化部分設(shè)備的設(shè)計(jì)，搭建了2000t/天級(jí)全熱回收的廢鍋式氣化裝置，這項(xiàng)技術(shù)華能是由主設(shè)計(jì)，并擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。單位動(dòng)態(tài)投資高達(dá)12978元/千瓦，約為普通燃?xì)鈾C(jī)組3~4倍，廠用電耗率的設(shè)計(jì)最大值達(dá)到25%[15]。高昂的運(yùn)行費(fèi)用和廠用電率的重要原因之一空氣分離器的使用。深冷空氣分離單元會(huì)產(chǎn)生大量的輔助功耗，約占所有輔助功耗的50%-70%，此外，深冷空分單元的投資還占IGCC總投資的15%以上[16-18]。圖1-4綠色煤電項(xiàng)目工藝流程簡(jiǎn)圖1.3空氣氣化爐和純氧化氣化爐對(duì)比氣化爐因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)空氣氣化得到的煤氣的熱值偏低，為了解決燃?xì)廨啓C(jī)燃燒低熱值煤氣之后產(chǎn)生的同流問(wèn)題，選擇從燃?xì)廨啓C(jī)牙期集中抽取所需的全部空氣，這樣做還能夠利用燃?xì)廨啓C(jī)軸流壓氣機(jī)效率高的優(yōu)點(diǎn)。粗煤氣繼續(xù)進(jìn)行整體循環(huán)還需要進(jìn)行預(yù)熱回收以及潔凈化處理，繼續(xù)降溫用于多途徑比如潔凈煤氣，汽機(jī)凝結(jié)水的預(yù)熱，以及燃料氣的家事處理，最終通過(guò)脫硫處理，煤氣經(jīng)過(guò)之前的預(yù)熱加濕處理能夠進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行燃燒，燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)進(jìn)行熱回收之后進(jìn)一步壓縮輸送至氣化爐，燃機(jī)排氣最終進(jìn)入整體聯(lián)合循環(huán)余熱爐。如果單純利用氧氣作為氧化劑則選取完全整體化空氣分離系統(tǒng)進(jìn)行氣化劑處理，通過(guò)空氣分離系統(tǒng)得到的氮?dú)鈱⑷坑糜谙♂屓剂弦堰_(dá)到降低NOX排放的目的[19]。以空氣作為氣化劑的氣化爐系統(tǒng)由于不需要高濃度氧氣作為氧化劑可以省去復(fù)雜的完全整體化空氣分離系統(tǒng)，與此同時(shí)，整體構(gòu)造更加簡(jiǎn)便，系統(tǒng)的功效更低，相對(duì)的，空氣氣化爐氣化強(qiáng)度低，氣化時(shí)的溫度變化更加的不可控，得到的煤氣含氮量高，熱值低，過(guò)程中進(jìn)入到系統(tǒng)中的氣化劑和最終生成的合成氣的體積流量都相對(duì)較大，不利于燃?xì)獾拿摿騼艋约叭紵６匝鯕鈿饣臍饣癄t，體積小，煤氣熱值高，單爐容量大，但需要較復(fù)雜的空分系統(tǒng)，自用功率高[20]。參考文獻(xiàn)[1]BP.BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019版[2]BP.BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2019版中國(guó)專題[3]張博,彭蘇萍,王佟,等.構(gòu)建煤炭資源強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略路徑與對(duì)策研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2019,21(01):96-104.[4]杜祥琬.能源革命——為了可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2014,16(05):1-8.[5]趙振可,翁一武,王玉璋,李楊.IGCC系統(tǒng)中空氣氣化爐的模擬研究[J].華東電力,2010,38(03):412-416.[6]小山智規(guī).三菱重工業(yè)株式會(huì)社技術(shù)本部長(zhǎng)崎研究所.Personalcommunication.[7]高健,倪維斗,小山智規(guī).IGCC系統(tǒng)中空氣氣化爐與氧氣氣化爐的對(duì)比研究[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),2007(02):1-5.[8]高麗.德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù),2010,29(7):161-162.[9]WolferadorfC,MeyerB.ThecurrentstatusandfutureprospectsforIGCCsystems[M/OL]//IntegratedGasificationCombinedCycleTechnologies.[2018-05-06].[10]施強(qiáng),烏曉江,徐雪元,等.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電技術(shù)與節(jié)能減排[J].節(jié)能技術(shù),2009,27(1):18-20,96.[11]許世森,

危師讓.

國(guó)外4座大型IGCC電站的煤氣化工藝[J].

中國(guó)電力,

1999,

32(8):

60–65.[12]馮展管,

吳成軍.

燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組參數(shù)優(yōu)化及配置研究[J].內(nèi)江科技,

2014,

35(10):

63–64.[13]李政,

梁心玉,

薛亞麗.

基于煙煤、褐煤的IGCC系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性對(duì)比[J].

中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),

2012,

32(5):

39–47.[14]朱赟.氣流床煤氣化模擬中反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.[15]孟康.天津IGCC電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[D].華北電力大學(xué)(北京),2017.[16]RyzhkovA,BogatovaT,GordeevS.TechnologicalsolutionsforanadvancedIGCCplant[J].Fuel,2018,214(FEB.15):63-72.[17]TolaV,PettinauA.Powergenerationplantswithcarboncaptureandstorage:Atechno-economiccomparisonbetweencoalcombustionandgasificationtechnologies[J].AppliedEnergy,2014,113(jan.):1461-1474.[18]ITMOxygencanprovidea15%increaseinelectricity,andafactoryefficiencyincreaseofmorethan10%[J].GasTurbineWorld,2008,38(1):34-38.[19]王波.基于輸運(yùn)床氣化爐的IGCC系統(tǒng)集