煤氣化聯合循環發電

煤氣化聯合循環發電技術是先把煤製成煤氣，再用燃氣輪機發電，排出高溫廢氣燒鍋爐，再用蒸汽輪機發電，整個發電效率可達45%。煤主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成，碳、氫、氧三者總和約占有機質的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化學工業的重要原料，有褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤這幾種分類。

基本介紹

• 中文名：煤氣化聯合循環發電
• 外文名：Coal gasification combined cycle power generation
• 發電效率：45%
• 優點：供電效率潛力大
• 性質：科學

簡介

餘熱鍋爐型和增壓鍋爐型燃氣一蒸汽聯合循環系統中，燃氣輪機需用輕油或天然氣，這在油和氣源日益枯竭之時，它的套用和發展受到很大的限制。因此，國內外多致力於提高煤的利用技術，這種技術的概念和路線非常清晰，那就是：使煤在氣化爐中氣化成為中熱值煤氣或低熱值煤氣，然後通過處理，把粗煤氣中的灰分、含硫化合物(主要是H₂S和COS)等有害物質除淨，供到燃氣-蒸汽聯合循環中去燃燒做功，藉以達到以煤代油(或天然氣)的目的，這樣，就能間接地實現在供電效率很高的燃氣-蒸汽聯合循環中燃用固體燃料-煤的願望。

顯然，在這種技術方案中，燃氣輪機，餘熱鍋爐以及蒸汽輪機部分都是常規的成熟技術，所不同的主要是煤的氣化和粗煤氣的淨化設備而已。這種燃煤的燃氣-蒸汽聯合循環稱為整體煤氣化燃氣-蒸汽聯合循環(IGCC)。在整體煤氣化聯合循環中，氣化用的壓縮空氣來自壓氣機，氣化用的蒸汽引自汽輪機抽汽。IGCC系統如圖1所示（1-氣化爐；2-煤氣淨化裝置；3-燃燒室；4-壓氣機；5-燃氣透平；6-發電機；7-餘熱鍋爐；8-汽輪機；9一凝汽器；10凝結水泵；11-給水加熱器(排氣冷卻器)）。

圖1 IGCC系統示意

煤氣化聯合循環發電的優點

(1)具有提高供電效率的很大潛在能力。目前，IGCC的供電效率可達42%-45%，21世紀有望突破50%～52%。

(2)單機容量已經能做到300～600MW等級，便於實現規模經濟的效應，因而可以適

應我國擬以大功率機組來快速滿足裝機容量大幅度增長的要求。

(3)耗水量比較少。一般來說，耗水量只有常規電站耗水量的50%～70%。這對於缺水的我國很有利，特別適宜在缺水的礦區建設坑口電站。

(4)燃煤後的廢物處理量小。脫硫後生產的元素硫酸可以出售。有利於降低IGCC的發電成本。灰和任何微量元素熔融冷卻形成的玻璃狀的渣，對環境無害，可以作為建築和水泥工業的原料。

(5)通過煤的氣化，除了發電之外，還能生產甲醇、汽油、尿素等燃料和化學品，使煤得以綜合利用。有利於降低生產成本。

(6)可以通過合理選擇氣化爐類型和氣化工藝，燃用各種品位的煤種。

煤氣化聯合循環發電的缺點

(1)單位投資費用和發電成本比較高；

(2)不適宜在功率較小的條件下使用； ‘

(3)對製造工藝要求很高。

一般來講，煤氣化聯合循環發電適宜於採用含硫量高於3%的煤種，其裝置功率最好能達到300～400MW及以上，這樣才能有利於降低投資費用和發電成本。