整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)助推潔凈煤發(fā)電
華能綠色煤電天津IGCC示范電站采用的是我國自主開發(fā)的兩段式干煤粉氣化爐技術(shù)，即在完成一段氣化后，在氣化爐二段投入一定量的煤粉，這樣就降低了氣體的溫度，而回收的熱量又可以提高能量轉(zhuǎn)化效率，從而有助于提高發(fā)電效率。隨著示范項目的建成，這項新技術(shù)在運(yùn)行當(dāng)中將可能暴露出某些尚未發(fā)現(xiàn)的問題，但總體上看，兩段式干煤粉氣化爐技術(shù)已經(jīng)走在了IGCC技術(shù)的前沿。
什么是IGCC
整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC）技術(shù)被普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一，既能達(dá)到較高的發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能。在目前技術(shù)水平下，IGCC的發(fā)電效率已超過了百萬千瓦超超臨界機(jī)組，達(dá)到45%—48%（百萬千瓦超超臨界機(jī)組的發(fā)電效率一般為44%左右），今后有望達(dá)到更高。美國1998年4月推出的“綜合國家能源戰(zhàn)略”要求，2012年IGCC的發(fā)電效率要提高到60％以上。華能綠色煤電天津IGCC示范電站建成后，發(fā)電效率就可達(dá)到48％。
IGCC電站的污染物排放量僅為常規(guī)燃煤電站的1/10，脫硫效率可達(dá)99%。氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%—20%，耗水只有常規(guī)電站的1/2—1/3，對于環(huán)境保護(hù)具有重大意義。
IGCC發(fā)電系統(tǒng)由兩大分系統(tǒng)組成，即煤氣化、凈化系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。
前者的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備。煤炭在這一環(huán)節(jié)被氣化成為中低熱值煤氣，再除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，進(jìn)入到發(fā)電系統(tǒng)。發(fā)電系統(tǒng)的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。通過燃?xì)廨啓C(jī)將氣體燃料燃燒，以驅(qū)動燃?xì)馔钙桨l(fā)電。接著，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，從而產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動蒸汽輪機(jī)，再一次發(fā)電。
IGCC的歷史
常規(guī)燃煤發(fā)電技術(shù)有很長的歷史，已經(jīng)非常成熟，但它的發(fā)電效率在現(xiàn)有的、可以商業(yè)化應(yīng)用的材料條件下難以進(jìn)一步大幅提高。在環(huán)保方面，常規(guī)燃煤技術(shù)排放的污染物成份復(fù)雜，利用現(xiàn)有技術(shù)脫除污染的效率能達(dá)到90%—95%，但如果想進(jìn)一步提高到99%以上的深度凈化，在經(jīng)濟(jì)上要付出更大的代價，技術(shù)上也面臨很大的挑戰(zhàn)。
IGCC技術(shù)起源于天然氣發(fā)電。天然氣發(fā)電技術(shù)相對成熟，通過燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，比同等條件下傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)的發(fā)電效率高。由于天然氣本身屬于清潔能源，所以幾乎不排放污染物。
鑒于上世紀(jì)70年代世界油氣資源供應(yīng)緊張，一些歐美國家開始把目光投向了煤氣化領(lǐng)域，希望用煤氣替代天然氣，繼續(xù)利用燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)這種高效率的發(fā)電方式，第一代IGCC的概念由此形成。1972年西德建立了第一座IGCC裝置；而世界上真正試運(yùn)成功的第一座IGCC電站是1984年啟動的美國加州Cool Water電站，美國緊接著興建了另一座IGCC示范電站，并于1987年啟運(yùn)。到上個世紀(jì)90年代初，歐美國家以及印度都開始建設(shè)商業(yè)化示范電廠。經(jīng)過了10幾年的摸索，IGCC技術(shù)已經(jīng)走過了示范階段，開始向商業(yè)化建設(shè)前進(jìn)。所以，雖然IGCC技術(shù)已經(jīng)走過30多年的發(fā)展歷程，但仍然是一項比較新的技術(shù)。
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