IGCC介绍合成版 ppt课件
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IGCC与多联产
优点
高效：４３－４５％，比亚临界高５－７％，若采用 Ｈ级燃气轮机效率有望达到４８－５２％ 清洁：２１世纪最清洁的煤电技术 燃料适应性广：能够清洁利用高硫煤 省水：为同容量常规燃煤机组的１/２－２/３ 市场适应能力较强：受燃料价格波动影响较小 技术的继承性强：天然气联合循环改造，多联产
多联产
多联产系统是指利用从单一的设备（气化炉） 中产生的"合成气"（主要成分为CO＋H2），来 进行跨行业、跨部门的生产，以得到多种具有 高附加值的化工产品、液体燃料（甲醇、F－T 合成燃料、二甲醇、城市煤气、氢气）、以及 用于工艺过程的热和进行发电等。多联产系统 能够从系统的高度出发，结合各种生产技术路 线的优越性，使生产过程耦合到一起，彼此取 长补短，从而达到能源的高利用效率、低能耗、 低投资和运行成本、以及最少的全生命周期污 染物排放。
中国能源的出路
除了加速发展核能与可再生能源，最重要的方面是要 努力探索煤炭利用的可持续发展，以及积极发展现代 化的煤炭利用技术(非直接燃烧方式)。发展以煤(或石 油焦)气化为核心的多联产--通过煤(或焦炭)气化和化 工反应一次通过方式实现电力、液体燃料、化工产品、 供热、合成气的联产，是解决我国能源、环境、液体 燃料短缺等重要问题的战略方向。下图是对我国燃煤 电站装机容量的预测，自2000年以后燃煤电站的增量 增势显著，在增量中必须有相当大的比例是多联产。 若按照燃煤电站的现有技术发展，将来技术路线锁定， 需要花费更大的代价来扭转局面。因此，实施以煤气 化为核心的多联产战略刻不容缓。
资源、能源、环境一体化系统
上图是对我国多联产系统的简单阐释。煤经气 化后得到合成气(CO+H2)，净化以后可用于生 产化工原料、液体燃料(合成油、甲醇、二甲 醚等)和电力。多联产将动力与化工过程按最 优原则有机地耦合，联产高附加值液体燃料， 降低了产品成本，同时简化系统，从而降低投 资和运行成本，提高系统经济性和可靠性，在 节能减排上有显著的效益。这种多联产系统在 化工产品、液体燃料和电力之间可以按市场需 求或是发电的“峰谷”差进行适当调节，有很 好的灵活性。
IGCC ppt
IGCC
国内外发展现状
全世界第二座IGCC示范电站是位于 美国印地安纳州的Wabash电站，该 项目属于老厂增容改造，所以造价 会比从头新建电厂的费用略低,改造 后装机容量262MW，1995 年11 月转入商业运行。电厂总造价4亿3 千8百万美元，其中美国能源部补助 50%。单位造价约 US$1672/kW。
2 2
IGCC
为什么发展IGCC？
整体煤气化联合循环的特点
各种发电技术污染物排放比较
4 2 5
为什么发展IGCC？
整体煤气化联合循环的特点
主要优点
3
IGCC的燃料适应性广，褐煤、烟煤、贫煤、高硫煤、无烟煤、石油焦、泥煤都能适应。采 用IGCC发电技术，可以燃用我国储量丰富、限制开采的高硫煤，使燃料成本大大降低。 IGCC机组中蒸汽循环部分占总发电量约1/3，使IGCC机组比常规火力发电机组的发电水 耗大大降低，约为同容量常规燃煤机组的1/2～2/3左右。
整体煤气化燃气 - 蒸汽联合循环
20124140137 20124140133 20124140128 20124140136
张思聪 张炫 张世杰 仲启鑫
整体煤气化燃气 - 蒸汽联合循环
Integrated Gasification Combined Cycle
IGCC
1
什么是IGCC？
为何发展IGCC？ 国内外发展现状 结语
IGCC
IGCC
IGCC
为什么发展IGCC？
整体煤气化联合循环的特点
主要优点
1
IGCC将煤气化和高效的联合循环相结合，实现了能量的梯级利用，提高 了采用燃煤技术的发电效率。目前国际上运行的商业化IGCC电站的供电 效率最高已达到43%，与超超临界机组效率相当。当采用更先进的H系 列燃气轮机时，IGCC供电效率可以达到52%。 IGCC对煤气采用“燃烧前脱除污染物”技术，煤气气流量小(大约是常规 燃煤火电尾部烟气量的1/10)，便于处理。因此IGCC系统中采用脱硫、脱 硝和粉尘净化的设备造价较低，效率较高，其各种污染排放量都远远低于 国内外先进的环保标准，可以与燃烧天然气的联合循环电厂相媲美。
IGCC技术案例介绍
盐酸
异氰酸酯
煤
甲 醇
聚碳酸酯
环氧氯丙烷
（TDI、MDI）
Cl2
化
二甲醚
氯丁橡胶
工
有机硅系列产品 PVC
乙 烯
石油化工
2020/10/4
丙
丁二烯
苯
烯
炼油 乙烯 PX
甲 苯
二甲苯
硫 磺
原油
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6
IGCC的基本概念
2020/10/4
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7IGCC的基本概念来自ABC
气化技术和高效 联合循环相结合 的先进动力系统
• 化学利用：催化加氢，合成甲醇、甲烷、甲酸等；高分子
合成，合成聚碳酸酯、橡胶等；有机合成，合成尿素衍生
物。此法成本过高，处于研究阶段。
• 来源于 《电力设备》2008，9-5，P7
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IGCC的基本概念
• CO2的封存和利用
• CO2气驱强化采油（EOR）： • EOR法应用CO2提高原油开采量，同时部分封存CO2。 • 此技术比较成熟，美国在上世纪70年代就商业应用。 • 利用注入CO2从煤层获得煤层气的技术（ECBM）也有良 好前景。
• 生物固化：水藻类生物大量吸收CO2。成本过高。 • 氨吸收CO2生成碳酸氢铵。
• 来源于 《电力设备》李现勇 2008，9-5，P7
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IGCC的基本概念
• 多联产IGCC，是以煤气化为基础，保留IGCC高效、清洁的 优势，同时生产氢气、甲醇、二甲醚、乙烯等多种化工产 品。
• 多联产更适合石化行业的特点，有利于发挥IGCC的综合优 势。
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IGCC的基本概念
IGCC
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
IGCC研究 开发 (70’S)
IGCC试验 验证3639%(80’S)
IGCC商业 示范4045%(90’S)
IGCC应用 与发展4550%(00’S)
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
四座大容量商业 示范电站
三、IGCC未来 IGCC未来
（5）美国 ）美国Mesaba IGCC项目 项目 （6）加拿大 ）加拿大Alberta EPCOR IGCC＋CCS示范 ＋ 示范 项目 （7）英国 ）英国Centrica Teesside IGCC项目 项目
三、IGCC未来 IGCC未来
（8）英国 ）英国Powerfuel HatField IGCC项目 项目
LOGO
三、IGCC未来 IGCC未来
（1）美国 ）美国Duke Energy Indiana Edwardsport IGCC项目 项目 （2） 荷兰 ） 荷兰Nuon Maggnum IGCC项目 项目
（3）澳大利亚 ）澳大利亚ZeroGen示范项目 示范项目 （4）美国的 ）美国的FutureGen示范项目 示范项目
一、IGCC概述 IGCC概述
3、IGCC 分类 、
在整个IGCC的设备和系统中，燃气轮机、蒸汽轮机 的设备和系统中，燃气轮机、 在整个 的设备和系统中 和余热锅炉的设备和系统均是已经商业化多年且十分成熟 的产品，因此IGCC发电系统能够最终商业化的关键是煤 的产品，因此 发电系统能够最终商业化的关键是煤 的气化炉及煤气的净化系统。 的气化炉及煤气的净化系统。根据在煤的气化过程中选择 的气化炉类型可分为： 的气化炉类型可分为： 喷流床气化炉 流化床气化炉 固定床气化炉
华能天津整体煤气化发电IGCC电站项目和设计方案介绍_图文
0.1、IGCC—Integrated Gasification Combined Cycle 整体煤气化联合循环
燃料
气化 G
水
氧气
煤气 净化 整体化
I
空分
联合循环发电 CC
氮气
0.2、中国IGCC在建和计划项目
华能绿色煤电天津IGCC项目（250MW） 中电投廊坊IGCC项目（400MW） 大唐国际沈阳IGCC项目（400MW） 大唐国际天津IGCC项目（400MW） 大唐国际北京IGCC项目（400MW） 大唐深圳IGCC项目（400MW） 华电半山IGCC项目（200MW） 国华温州IGCC项目（300～400MW） 东莞天明电力IGCC项目（200MW）
800 1230 3000
10PPm O2 4PPm N2 1PPm O2
出装置界区压力 MPa(G) 3.7
~0.2
温度 ℃
33 饱和
7.6
≥80
0.8
80
饱和 ~0.2
~0.2
饱和
40 0.8
备注 内压缩
内压缩(出冷箱33℃， 再被加温到80℃) 上塔氮气出冷箱外压
缩到0.8MPa(G)
设计工况2 100% 9.13 520 195700 4.54 424 4.09
520 252315 0.548
208 18450 2340.8 0.0049 94457
13、IGCC全厂系统 13.1、IGCC系统aspen plus模型
13.2 IGCC电厂设计煤种额定工况全厂平衡图
13.3、设计煤种各工况平衡图
6、气化炉废热锅炉产生的中压饱和蒸汽一部分注入 合成气饱和器及辅汽外，其余全部回到余热锅炉中压 汽包。
IGCC
整体煤气化联合循环技术的发展和工艺摘要：随着世界和国家对环境认知的提高，节能减排的程度的加强。
作为能耗高，污染大的电厂来说，节能减排潜力巨大。
本文通过IGCC电站发电技术、工艺过程、主要系统和发展过程，总结了IGCC电站的优点和缺点，以及IGCC电站设计时应注意的问题。
同时对IGCC的发展进行简要的介绍。
关键词：IGCC；洁净煤技术；发展；联合循环发电；效率IGCC,即整体煤气化联合循环(IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle)发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进能源动力系统。
IGCC技术将煤气化过程与联合循环系统相结合，通过煤气化生成合成燃料气，驱动燃气轮机发电，其尾气通过余热锅炉生产蒸汽驱动汽轮机发电，使燃气与蒸汽联合发电，有较高的系统效率和较好的环境效果。
因此IGCC不仅具有一般联合循环效率高、污染低的特点；而且由于能够利用煤及其他劣质燃料，从而可以实现原料的劣质化及低成本。
1.1国外igcc的发展自从1972年世界上第一台工业规模的整体煤气化联合循环电站在德国建成以来，在20十级90年代，IGCC得到了空前的发展。
随着煤气化技术及燃气轮机技术的发展和进步，IGCC 将朝着大容量、高效率、低排放的方向发展。
气化炉的容量达到2 500～3 000 t/d，采用G 型或H 型高性能大容量的燃气轮机联合循环，功率达到400～600MW，联合循环效率超过55%，单位千瓦造价降至约1000美元。
随着广义总能系统概念的提出，使得IGCC 系统中热转功的热力循环研究思路有了突破，重在不同循环、不同技术、不同产品的有机结合和多目标优化。
日本政府资助日本电源开发株式会社计划建设一座整体煤气化燃料电池联合循环(IGFC)示范电厂，通过煤气化，利用燃料电池、燃气轮机和蒸汽轮机技术，提高资源利用效率，降低排放浓度。
该项计划中燃料电池采用固体氧化物燃料电池(SOFC)，全厂发电效率将达到60%。
IGCC技术概述
整体煤气化联合循环发电技术简介（IGCC）2009年8月19日整理目录一、基本情况概述 (2)1、IGCC提出的背景 (2)2、IGCC国外现状及发展趋势 (4)3、IGCC国内现状及发展趋势 (8)4、目前对IGCC系统研究的不足 (10)二、IGCC主要系统的主要构成部分及其特点 (11)1、IGCC主要系统中燃气机轮系统的构成与特点 (11)2、IGCC主要系统中煤炭气化系统的构成与特点 (13)3、IGCC主要系统中煤气净化系统的构成与特点 (23)4、IGCC主要系统中余热锅炉系统的构成与特点 (25)5、IGCC主要系统中蒸汽轮机系统的构成与特点 (27)三、IGCC联合循环的主要特点 (28)四、基于Aspen plus 过程模拟的IGCC整体系统的性能分析 (30)1、Aspen plus过程模拟软件的基本原理和功能 (30)2、Aspen Plus 软件在燃煤发电工程中的应用 (32)3、IGCC中燃气轮机系统的选取和其各参数的计算 (34)4、IGCC中余热锅炉及蒸汽系统输入参数选取和计算 (37)5、IGCC整体系统的性能模拟结果及分析 (39)五、近期IGCC技术的相关报导 (42)1、天津开建国内环保水平最高燃煤电厂污染物排放减90% (42)2、华能IGCC技术打入美国市场 (43)3、华能集团联手七大央企 70亿投资IGCC (44)4、能源局：华能IGCC项目获批将在全国进行推广 (50)IGCC（整体煤气化联合循环发电技术）简介IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle，整体煤气化联合循环）技术被普遍认为是最有发展前景的洁净煤发电技术之一，既能达到较高的发电效率，又有极好的环保性能。
一、基本情况概述1、IGCC提出的背景“绿色煤电”计划的提出，是从我国能源结构的现实特点出发的，而IGCC技术的发展是绿色煤电的重点。
煤炭在我国一次能源结构中占6成以上，目前全国的发电装机容量中煤电占70％以上。
IGCC
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二、我国发展IGCC的必要性
1. 能源结构以煤为主
我国能源消费结构特点， 原油 造成了环境污染严重、 22.71% 能源效率低等多方面问题。
天然气 水电 2.82% 7.35%
煤炭 67.12%
2003年中国能源消费结构
中国一次能源结构
1% 6% 25%
能源消费结构源于我国能源 资源的自然条件和开发利用 水平。
为气化炉提供氧气 为输煤系统/燃气 轮机提供氮气
制氧空分系统技术已经成熟。 空分系统同整个电站的整合，以及如何降低空分系统造价，降 低空分系统能耗是需要进一步研究的问题。
三、IGCC系统中的主要设备 4、燃气轮机
燃气轮机主要是利用燃 料的燃烧，把化学能转 变成热能，燃烧后的高 温高压气体膨胀做功驱 动透平运转，从而带动 电机发电。 701F航改机 MS7001F
排气
西门子燃气轮机系列
西门子主要燃气轮机产品
燃气轮机型号 电网频率，Hz 进气温度，℃ 压比 排气流量，kg/s 排气温度，℃ 燃气轮机功率，MW 燃气轮机效率，% 联合循环效率，% SGT-1000F SGT6-2000E SGT6-4000F SGT5-2000E SGT5-3000E SGT5-4000F 50/60 1190 16.2 192 571 69 36.5 54.0 60 1060 11.0 360 544 109 34.0 51.9 60 1230 16.9 457 582 185 38.8 57.7 50 1060 11.1 519 540 159 34.5 52.3 50 1161 14.0 532 573 190 36.4 55.6 50 1230 16.9 659 582 268 39.0 57.7
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项目
单位
数值
备注
气化炉原料煤处理能力 t/d
2165
净化合成气 煤耗 氧耗
Nm3/h
kg/1000 Nm3 （CO+H2+CH4） kg/1000 Nm3 （CO+H2+CH4）
1lt;350
气化温度
℃
1300～1500
气化压力
MPa
3.0
两段式干煤粉加压气化炉
两室两段反应 多喷嘴 分级气化 水冷壁寿命长 液态排渣 减少冷煤气再循环量 气化岛自耗功小 煤气冷却器和除尘器
纯化系统：通过吸附除去空气中的水份、二氧 化碳和一些碳氢化合物；
分馏塔系统:其中又可细分为增压机系统、膨胀 机系统、低压主换系统、高压主换系统、精馏 系统；换热器对空气降温，精馏塔将空气分离 为氧和氮两种组分。
全精馏制氩系统
分子筛全貌
3、装置流程：
空气经过滤器进入空压机，增压后进入预冷系统， 洗涤之后进入分子筛除去杂质和有害气体。
空气分离装置流程示意图
空空气气
过
滤
253000Nm3/h
器
制
氬
系
统
精
馏
塔
预 13℃
空 压 机
5.25MPa 冷 系 统
纯 化 176500Nm3/h
系 统
增 压 机
72300Nm3/h
65500Nm3/h
104000 Nm3/h
低 0.8MPa
压 换
N2去气化 20000Nm3/h
热
器
膨胀机
7.6MPa 37000Nm3/h
III. 流程特点：分子筛前端净化；空气增压膨胀进下 塔；氧、氮双泵内压缩流程；上塔规整填料；全 精馏制氩。
左图： 空分冷箱全貌
空分的低温设备 一般放在冷箱中， 冷箱中填充珠光 砂，减少冷量损 失。如高压换热 器，低压换热器， 膨胀机，精馏塔 等。
2、系统组成
预冷系统：空气的初级过滤、压缩和冷却系统 ，除去空气中的二氧化硫等酸性气体，通过降 低空气温度来减少空气含水量；
分子筛后的空气一路经低压主换入下塔精馏；一 路进入增压机。增压机出口空气一部分进高压主换冷 却后再进入膨胀机膨胀制冷，进入下塔精馏；另一部 分经高压主换冷却后变为高压液空，引入下塔精馏。
低压氮气从塔顶引出；液氮从塔中部抽出，经 液氮泵加压、换热器复热送出；液氧从塔中部抽出， 经液氧泵加压、高压换热器复热送出。
IGCC的工艺过程如下：煤经气化成 为中低热值煤气，经过净化，除去煤气 中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物， 变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮 机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动 燃气透平作功，燃气轮机高温排气进入 余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动 蒸汽轮机作功。
3、IGCC技术特点
• IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统 与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率， 又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净 煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的 净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。而 污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫 效率可达99%，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右。 （目前国家二氧化硫排放标准为200mg/Nm3）， 氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水 只有常规电站的1/2-1/3，利于环境保护。
预冷系统： 空冷塔（右） 水冷塔（左）
液氧储罐 （蓝色）
液氮储罐 （黄色）
三、煤气化部分
目录
1、煤气化系统简图 2、煤气化系统组成 3、气化系统流程简介 4、气化炉本体设备 5、合成气净化系统概述
1、煤气化系统流程方框图
2、煤气化系统组成
➢ 磨煤与干燥系统 ➢ 粉煤加压及输送系统 ➢ 气化系统 ➢ 排渣系统 ➢ 净化硫回收系统
IGCC发电技术简介
目录
一、概述 二、空分部分 三、煤气化部分 四、动力岛部分 五、电气部分
一、概述
1. IGCC系统流程示意图 2. IGCC系统组成及工艺流程 3. IGCC技术特点 4. 华能天津IGCC电站效果图 5. 绿色煤电计划分步目标
1、IGCC系统工艺流程图
（绿色筐内为绿色煤电技术实验室）
• 合成气净化系统由干法除尘装置、湿法洗涤装 置以及脱硫装置组成。
3、气化系统流程简介
原煤经过研磨干燥后变成合格 的煤粉，通过氮气加压输送，与氧气、水 蒸汽混合物一起进入气化炉，发生不完全 燃烧和还原反应，生成粗合成气。再经过 净化系统除尘、脱硫后送入燃机。本系统 中还会生成副产品灰渣和工业用硫。
4、气化炉设备概述
• 我厂气化炉采用西安热工研究院自主研发的“二段式干煤粉 气化炉”。装置规模如下表：
尺寸小 冷煤气效率高 比氧耗低 检修维护方便
气化炉剖视和模型图
激冷环
煤
烧
环形空间
嘴
套
膜式水冷壁
筒
渣池
气化炉本体之内件侧视 图
气化装置框架图
5、合成气净化系统概述
• 合成气净化装置的作用是脱除粗合成气中的硫 化物，生产出净化合成气作为发电岛的燃料气 ，满足排放气中SO2浓度达到环保要求。
4、华能天津IGCC电站效果图
5、绿色煤电计划分步目标
二、空分部分
目录
1、系统作用 2、系统组成 3、装置流程
1、系统作用
空分装置的作用：从原料空气中提取纯氧、 纯氮，氧气用作煤炭气化的原料，氮气用作工艺 气体；空分装置增压机中部抽出中压气体，作为 仪表空气和工厂空气供全厂使用。其系统简图如 下所示：
IGCC系统流程示意图
2、IGCC系统组成及工艺原理
整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统， 是将煤气化技术和高效的联合循环相结合 的先进动力系统。它由两大部分组成，即 煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环 发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、 空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收 装置），第二部分的主要设备有燃气轮机 发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。
N2去气化
3.7MPa O2去气化
46000Nm3/h
高压换热
器
液液 氮氧 泵泵
I. 装置型号：KDON—46000/57000
II. 装置型号含义：K—空（KONG）气分离设备； D—低（DI）压； ON—主要产品为氧(Oxygen） 和氮（Nitrogen）； 46000—氧气产品产量 46000M3/h； 57000—氮气产品产量 57000M3/h。