一體化煤氣化聯合循環(IGCC)的發展近況
自美國加州洛杉磯附近的CoolwaterIGCC電站獲得成功的運行之後,鑒於IGCC電站的優越環境排放指標以及十分吸引人的潛在的高發電效率,發達國家正在興建或計劃興建的IGCC商業示範電站和商用電站(其中有些不單是發電,而是與其他工業生產相結合)達十多個,采用當前世界先進的煤氣化工藝技術,具備代表性的有Texaco,Dow,Shell,BGL,HTW,Prenflo,KRW,U-Gas等,發電規模為60-500兆瓦不等。一類是商業示範電站,另一類是采用成熟技術的商用電站。
IGCC商業示範電站的目標是明確的,它可分為第一代和第二代IGCC商業示範電站。
第一代IGCC電站的特點為:純氧氣化、濕法加料、空氣分離裝置產生的N2未作動力回收。
該商業示範電站屬美國潔淨煤技術第四期計劃——CCT-IV,於1992年批準,計劃1995年投產。
第二代IGCC電站的特征是:空氣或富氧作為汽化劑;熱煤氣除塵、除硫或者冷煤氣除塵、除硫;空分後的N2回注到燃氣輪機;於法加料;進一步提高燃氣輪機的入口初溫。
第二代IGCC商業示範電站的目標是使發電淨效率將提高到44%-47%(商用階段)。
其代表性的示範電站如PinonPine電站,1992年8月立項,屬CCT-Ⅳ計劃,1993年開始實施,將在1996-1997年建成。
中國的IGCC開發,自20世紀70年代中在國家科委領導下就已經開始。太原重型機器廠1986年仿製成功直徑2.8米魯奇固定床氣化爐,該爐日處理煤120噸,產氣1500立方米/時。化工部臨潼化肥研究所建成了日處理煤36噸的氣流床水煤漿氣化中試裝置。魯南化肥廠、首都鋼鐵廠、西安化肥廠和上海焦化廠“三聯供”工程共引進8套德士古煤氣化爐。蘭州煤氣公司引進捷克固定床加壓氣化爐,並在大連合作生產。上海發電設備成套設計研究所與美國GE公司完成了燃氣輪機燃用低熱值煤氣和雙燃料調節係統的研究工作。
國內許多單位對IGCC用於發電、供熱以及聯產化工產品進行了許多可行性研究工作。
增壓流化床燃燒聯合循環(PFBC-CC)研究概況PFBC技術自1969年首先在英國開始實驗室規模研究以來,以瑞典ABBcarbon公司開發提供的P200型PFBC模塊為基礎的三座PFBC-CC電站已成功地建造在西班牙的Escatron,瑞典的Vartan和美國的Tidd。這三座商業示範電站已分別在1990年開始運行。其中瑞典Vartan電站到1993年1月已燃煤運行10500小時,PFB鍋爐最長連續運轉時間為740小時,累計發電量125974兆瓦時。
上述PFBC-CC商業示範電站投運幾年來表明,它的實際運行情況已經基本達到和接近設計數據。電站發電輸出功率達到原設計值97%,燃燒效率高達99%,脫硫效率>90%,NOx的排放量隻有原設計值的1/3。第一代的PFBC-CC電站發電效率比相同參數的常規蒸氣電站效率高3%-5%,供電效率達39%-41%(亞臨界或超臨界蒸氣參數),節約煤炭10-15%。ABBcarbon公司正準備在P200型PFBC裝置成功基礎上,推出P800型PFBC裝置,組成350規模的PFBC-CC電站與相應規模的IGCC電站的性能比較。如果以帶煙氣脫硫的常規燃煤電站(PC+FGD)的投資、燃料、運行維修及發電成本為100,並與PFBC-CC,IGCC作相應比較。
目前,國外在大力發展第一代PFBC-CC發電技術的基礎上,進一步開發第二代PFBC-CC發電技術。第二代PFBC-CC采用部分氣化及前置燃燒的方法使燃機進口溫度可以提高到1200℃左右,從而使聯合循環效率達到45%-48%,其經濟性可以和煤氣化聯合循環相比。美國FosterWheeler等公司開發的典型的第二代PFBC-CC方案,已進入中試階段,預計今後十年內第二代PFBC-CC將可能進入商業示範。