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整体煤气化联合循环

整体煤气化联合循环Integrated Gasification Combined CycleIGCC),是将煤气化技术和联合循环相结合的动力系统。

在该系统中,或其他碳基燃料在气化炉中的欠氧和高压环境下气化后经过除尘、脱的净化,成为清洁的天然气 - 合成煤气(合成气),再使用燃气蒸汽联合循环发电技术发电。这些污染物中的一些污染物,例如硫,可以通过克劳斯工艺英语Claus process转化为可再使用的副产物。这导致二氧化硫,颗粒物,汞的排放量减少。

煤气化技术种类很多,分类方法也有多种。根据气化炉内料流的形式,可分为固定床、流化床及气流床三大类。 根据IGCC的特点和要求,大型化的气化技术中,目前应用最多的是气流床技术。气流床技术中按原料进料方式可分为干煤粉进料及水煤浆进料两类。

重要性 编辑

丰富的煤炭可以在美国和其他许多国家被发现,并且它的价格一直保持相对稳定。因此它被用于美国电力需求的50%左右。[1]因此IGCC技术所允许的较低的排放可能在未来是重要的,因为对环境和地球的影响越来增长的关心将使污染物排放法规收紧。[1]

这种技术被用于位于密西西比州肯珀的正在建设中的项目--肯珀项目是利用褐煤生產密西西比州人所需的能源。然而2017年7月計畫在超出預算40億美元後,仍無法按預定計畫運行,密西西比電力公司沒有選擇,只好宣布潔淨煤計畫不可行失敗,利用現有設備改以天然氣發電。[2]

操作 编辑

下面是一个整体煤气化联合循环(IGCC)工厂的示意流程图:

 
整体煤气化联合循环(IGCC)电站的方框图,它采用热回收蒸汽发生器英语Heat recovery steam generator(HRSG)

气化过程可以从各种含碳原料产生合成气,例如高硫煤,重质石油残渣,和生物质

该设备被称为集成是因为(1)在气化段中产生的合成气在组合循环中用作燃气轮机的燃料,(2)由气化段中的合成气冷却器产生的蒸汽由蒸汽轮机使用 联合循环。在这一个实例中,产生的合成气用作产生电力的燃气轮机中的燃料。在普通的联合循环中,在热回收蒸汽发生器英语Heat recovery steam generator(HRSG)中使用来自燃气轮机废气的所谓“余热”,以便为汽轮机循环进行蒸汽。 IGCC工厂通过将气化过程产生的较高温度的蒸汽添加到汽轮机循环,来提高总体工艺效率。然后,将蒸汽用于蒸汽涡轮机以产生额外的电力。

煤的气化原理 编辑

煤气化反应

  1. 煤的干馏和热解(>120℃)
    煤→煤气(CO2 、CO、CH4、H2O、H2、NH3、H2S)+焦油(液体)+焦炭
  2. 碳-氧间的反应
    C+O2=CO2 放热反应
    2C+O2=2CO 放热反应
    C+CO2=2CO 二氧化碳还原反应,强吸热反应
    2CO+O2=2CO2 放热反应
  3. 碳-水蒸汽的反应
    C+H2O=CO+H2 水蒸汽分解反应,吸热反应
    C+2H2O=CO2+H2 水蒸汽分解反应,吸热反应
    CO+H2O=CO2+H2 一氧化碳变换反应,放热反应
  4. 甲烷生成反应(低温高压下易于反应)
    C+2H2=CH4 放热反应
    CO+3H2=CH4+H2O 放热反应
    2CO+2H2=CH4+CO2 放热反应
    CO2+4H2=CH4+2H20 放热反应
  5. 其他元素的反应(非主导反应)
    S+O2=SO2
    2H2S+SO2=3S+2H2O
    N2+3H2=2NH3
    SO2+3H2=H2S+2H2O
    C+2S=CS2
    N2+H2O+2CO=2HCN+1.5O2
    SO2+2CO=S+CO2
    CO+S=COS
    N2+XO2=2NOX

IGCC的发展 编辑

世界IGCC电站发展历史:

  • 1972年,德国Lünen,170MW,Lurgi正压气化;
  • 1984年,美国Cool Water,100MW,Texaco气化(余热锅炉);
  • 1987年,美国LGTI,160MW,E-Gas气化,热电联产;
  • 1994年,荷兰Buggenum,253MW,Shell气化,净效率43%;
  • 1995年,美国Wabash River,265MW,E-Gas气化,老厂改造;
  • 1996年,美国Tampa,260MW,Texaco气化;
  • 1997年,西班牙Puertollano,300MW,Prenflo气化,净效率45%;
  • 1997年,美国PinonPine,100MW,KRW气化,高温净化,未正常运行;
  • 1998年,意大利ISAB,500MW,Texaxo气化,炼厂底料,发电联产制氢;
  • 1999年,意大利API能源项目,280MW,Texaxo气化,炼厂底料,发电联产制氢;
  • 2000年,意大利Sarlux,550MW,Texaxo气化,炼厂底料,发电联产制氢;
  • 2001年,日本GSK,500MW,Texaxo气化,炼厂底料,发电联产制氢;
  • 2006年,意大利Sardinia,620MW,Shell气化,西门子燃机;
  • 2007年,捷克Vresova,400MWe IGCC,HTW气化工艺,GE燃机;
  • 2008年,日本CCP,250MW IGCC,MHI空气气化,三菱燃机;
  • 2012年,中国华能天津IGCC,265MW,两段式干煤粉加压气化,西门子燃机。

參見 编辑

參考 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 Schon, Samuel C., and Arthur A. Small III. "Climate change and the potential of coal gasification." Geotimes 51.9 (Sept 2006): 20(4). Expanded Academic ASAP. Gale. University of Washington. 28 Oct. 2008 |date=October 29, 2008
  2. ^ 潔淨煤炭發電夢一場. [2017-07-02]. (原始内容于2017-07-02). 

整体煤气化联合循环, integrated, gasification, combined, cycle, igcc, 是将煤气化技术和联合循环相结合的动力系统, 在该系统中, 煤或其他碳基燃料在气化炉中的欠氧和高压环境下气化后经过除尘, 脱硫的净化, 成为清洁的天然气, 合成煤气, 合成气, 再使用燃气蒸汽联合循环发电技术发电, 这些污染物中的一些污染物, 例如硫, 可以通过克劳斯工艺, 英语, claus, process, 转化为可再使用的副产物, 这导致二氧化硫, 颗粒物, 汞的排放量减少, 煤气化技术种类. 整体煤气化联合循环 Integrated Gasification Combined Cycle IGCC 是将煤气化技术和联合循环相结合的动力系统 在该系统中 煤或其他碳基燃料在气化炉中的欠氧和高压环境下气化后经过除尘 脱硫的净化 成为清洁的天然气 合成煤气 合成气 再使用燃气蒸汽联合循环发电技术发电 这些污染物中的一些污染物 例如硫 可以通过克劳斯工艺 英语 Claus process 转化为可再使用的副产物 这导致二氧化硫 颗粒物 汞的排放量减少 煤气化技术种类很多 分类方法也有多种 根据气化炉内料流的形式 可分为固定床 流化床及气流床三大类 根据IGCC的特点和要求 大型化的气化技术中 目前应用最多的是气流床技术 气流床技术中按原料进料方式可分为干煤粉进料及水煤浆进料两类 目录 1 重要性 2 操作 3 煤的气化原理 4 IGCC的发展 5 參見 6 參考重要性 编辑丰富的煤炭可以在美国和其他许多国家被发现 并且它的价格一直保持相对稳定 因此它被用于美国电力需求的50 左右 1 因此IGCC技术所允许的较低的排放可能在未来是重要的 因为对环境和地球的影响越来增长的关心将使污染物排放法规收紧 1 这种技术被用于位于密西西比州肯珀的正在建设中的项目 肯珀项目是利用褐煤生產密西西比州人所需的能源 然而2017年7月計畫在超出預算40億美元後 仍無法按預定計畫運行 密西西比電力公司沒有選擇 只好宣布潔淨煤計畫不可行失敗 利用現有設備改以天然氣發電 2 操作 编辑下面是一个整体煤气化联合循环 IGCC 工厂的示意流程图 nbsp 整体煤气化联合循环 IGCC 电站的方框图 它采用热回收蒸汽发生器 英语 Heat recovery steam generator HRSG 气化过程可以从各种含碳原料产生合成气 例如高硫煤 重质石油残渣 和生物质 该设备被称为集成是因为 1 在气化段中产生的合成气在组合循环中用作燃气轮机的燃料 2 由气化段中的合成气冷却器产生的蒸汽由蒸汽轮机使用 联合循环 在这一个实例中 产生的合成气用作产生电力的燃气轮机中的燃料 在普通的联合循环中 在热回收蒸汽发生器 英语 Heat recovery steam generator HRSG 中使用来自燃气轮机废气的所谓 余热 以便为汽轮机循环进行蒸汽 IGCC工厂通过将气化过程产生的较高温度的蒸汽添加到汽轮机循环 来提高总体工艺效率 然后 将蒸汽用于蒸汽涡轮机以产生额外的电力 煤的气化原理 编辑煤气化反应 煤的干馏和热解 gt 120 煤 煤气 CO2 CO CH4 H2O H2 NH3 H2S 焦油 液体 焦炭 碳 氧间的反应 C O2 CO2 放热反应 2C O2 2CO 放热反应 C CO2 2CO 二氧化碳还原反应 强吸热反应 2CO O2 2CO2 放热反应 碳 水蒸汽的反应 C H2O CO H2 水蒸汽分解反应 吸热反应 C 2H2O CO2 H2 水蒸汽分解反应 吸热反应 CO H2O CO2 H2 一氧化碳变换反应 放热反应 甲烷生成反应 低温高压下易于反应 C 2H2 CH4 放热反应 CO 3H2 CH4 H2O 放热反应 2CO 2H2 CH4 CO2 放热反应 CO2 4H2 CH4 2H20 放热反应 其他元素的反应 非主导反应 S O2 SO2 2H2S SO2 3S 2H2O N2 3H2 2NH3 SO2 3H2 H2S 2H2O C 2S CS2 N2 H2O 2CO 2HCN 1 5O2 SO2 2CO S CO2 CO S COS N2 XO2 2NOXIGCC的发展 编辑世界IGCC电站发展历史 1972年 德国Lunen 170MW Lurgi正压气化 1984年 美国Cool Water 100MW Texaco气化 余热锅炉 1987年 美国LGTI 160MW E Gas气化 热电联产 1994年 荷兰Buggenum 253MW Shell气化 净效率43 1995年 美国Wabash River 265MW E Gas气化 老厂改造 1996年 美国Tampa 260MW Texaco气化 1997年 西班牙Puertollano 300MW Prenflo气化 净效率45 1997年 美国PinonPine 100MW KRW气化 高温净化 未正常运行 1998年 意大利ISAB 500MW Texaxo气化 炼厂底料 发电联产制氢 1999年 意大利API能源项目 280MW Texaxo气化 炼厂底料 发电联产制氢 2000年 意大利Sarlux 550MW Texaxo气化 炼厂底料 发电联产制氢 2001年 日本GSK 500MW Texaxo气化 炼厂底料 发电联产制氢 2006年 意大利Sardinia 620MW Shell气化 西门子燃机 2007年 捷克Vresova 400MWe IGCC HTW气化工艺 GE燃机 2008年 日本CCP 250MW IGCC MHI空气气化 三菱燃机 2012年 中国华能天津IGCC 265MW 两段式干煤粉加压气化 西门子燃机 參見 编辑肯珀项目 發電成本參考 编辑 1 0 1 1 Schon Samuel C and Arthur A Small III Climate change and the potential of coal gasification Geotimes 51 9 Sept 2006 20 4 Expanded Academic ASAP Gale University of Washington 28 Oct 2008 date October 29 2008 潔淨煤炭發電夢一場 2017 07 02 原始内容存档于2017 07 02 取自 https zh wikipedia org w index php title 整体煤气化联合循环 amp oldid 62509479, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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