IGCC主要系统中煤气净化系统的构成与特点
从气化炉产生的原煤气含有大量有害杂质,无法满足燃气轮机安全可靠运行和环保法规的要求,必须预先净化处理,以除去粗煤气中的硫化物、粉尘、氮化物以及碱金属与卤化物等有害物质。现多采用常温湿法除尘脱硫工艺,相对成熟。由于在净化前,先要将高温煤气冷却降温,虽然可以回收部分煤气显热,但由于能量的品位降低了,必将影响到 IGCC 整体的效率。因此,人们正致力于研究开发高温干法脱硫技术,它与煤气低温净化技术相比能使 IGCC的净效率提高0.7-2.0 个百分点。
目前,粗煤气的净化系统主要有“常温湿法净化系统”和“高温干法净化系统”两种。前者技术相当成熟,后者则正在研制开发中。现阶段在我国建设IGCC示范电站还只能采用常温煤气净化工艺。目前高温煤气净化技术还不很成熟,还处于发展阶段。
IGCC联合循环系统把化工系统和动力系统相结合,流程非常复杂,其联合循环动力岛和煤气化净化系统以及空分制氧系统之间存在复杂的物质和能量交换,是决定 IGCC 系统性能的核心部分。清晰的认识 IGCC联合循环系统的流程特点和设备性能是建立通用准确的系统模型的基础。为此,首先分析常规联合循环的概念和分类特点,并在此基础上对 IGCC联合循环的类型和构成进行分析。
空分装置与空气侧系统整体化:为了供给气化炉所需的纯氧或高浓度富氧的气化剂,需设置制氧空分设备及其系统。
目前在IGCC电站中采用的制氧空分系统有三种方案:
a.独立的空分系统:空分装置所需的压缩空气,完全是由一台专门设置的空气压缩机供给的;
b.完全整体化空分系统:空分装置所需要的压缩空气全部是从燃气轮机的压缩机中抽取的;
c.部分整体化空分系统;空分装置所需空气一部分由独立空气压缩机提供,另一部分来源于燃气轮机压气机抽气。
我国IGCC示范电站应在系统优化的前提下选择独立空分或部分整体化空分系统,不宜采用完全整体化的空分系统。
对于不同空分系统利用不同的压力等级(高压或低压),但目前对各种压力等级空分系统大多采用深度冷冻方法分离空气以制取氧气。如对独立空分系统,常用低压(0.6MPa )流程,一般需把空气冷却到-172℃左右才进入制氧过程。
由于空分系统中氧气和氮气的压缩耗功很大,采用上述常规空分工艺流程的IGCC的厂用电耗率较高,因此人们正在研究使液N2和液O2先增压、后气化的空分制氧流程。IGCC 中空分系统和燃气轮机系统组成的空气侧系统的整体综合优化对IGCC系统的热力性能、比投资费用以及运行可靠性等都有很大影响。
从空分系统的空气来源看,空气侧整体化有独立空分、完全整体化和部分整体化三种一体化方式。独立空分会使厂用电率增大,但它运行灵活;完全整体化方式的厂用电率低,但运行不灵活。比如荷兰Buggenum 电站采用完全整体化,厂用电率仅 10.92%;部分整体化可兼顾两方面优点。随着IGCC空分整体化程度的提高,IGCC 的热经济性也相应提高,但是完全整体空分方式IGCC的运行灵活性却受到限制。
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