闫亦成-整体煤气化联合循环发电技术研究-last-100609

南京工程学院毕业设计说明书（论文）

图4-1 CO2捕捉对投资成本的影响

图4-2 CO2捕捉对发电成本的影响

钟智辉等人从投资回收期、内部收益率等经济指标出发，对常规火电与IGCC的经济性作了综合性的比较，并对电价、效率、投资等主要因素作了敏感性分析，最后得出结论和建议[1]。认为：洁净煤发电技术是未来火电的发展方向，而IGCC则是其中最有前途的洁净煤发电技术，其效率高，环保效果好，它的主要缺点是单位投资高。如果考虑常规电站及其他电站因污染环境而引起的经济损失以及因治理环境的花费，IGCC具有更好的综合效益和优越性。

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第五章 IGCC发展前景展望与一些问题

5.1 IGCC发展会遇到的一些问题

IGCC作为一项新技术，现阶段还存在以下不足[8]：

（1）由于现阶段国产化程度不高，导致IGCC电站造价昂贵, 其造价高于8000元/kW。就目前来讲，IGCC电站的造价和成本是高于电站的。与超临界相比，这个差距在建厂投资成本上达到10%～15%（也有人认为更多），在发电成本上则多了5%左右。建造一座IGCC电厂的投资已经从最初的2800美元/kW降低到目前的1500美元/kW，随着技术的发展和改进，IGCC电站的成本还将进一步降低[6]。

（2）适用于发电的大容量、高性能气化炉仍在发展中，单炉日处理大于3000t的气化炉仍未能实现工业化应用；目前人们正在设计制造9G和9H型燃气轮机，这样就可以把燃煤的IGCC电站的单机容量提高到550MW左右，供电效率达到50%～52%，比投资费用则有望降至1000美元/kW左右.这个计划正在实施之中，有可能在2010年前实现[9]。

（3）高温煤气净化设备复杂，可靠性、经济性有待提高。

洁净煤发电技术是未来火电的发展方向，而IGCC则是其中最有前途的洁净煤发电技术。它效率高，环保效果好，而缺点主要是单位投资高。但是如果考虑PC/FGD等电厂因污染环境而引起的经济损失以及治理环境所需的花费，IGCC会具有更好的综合效益和优越性。

5.2 IGCC发展的前景展望

下面简单介绍一下IGCC系统主要组成部分的发展方向。

对于气化炉的发展：根据燃料的特性、电站的容量和运行特点，合理地选择气化炉的炉型、容量和台数，特别要关注排灰渣系统的结构与容量的设计，调试中则必须调整O2/水蒸汽量的配比，合理控制反应区和排渣口的温度，在气化剂耗量较少的前提下，力求具有良好的气化性能、排渣流畅不凝堵，耐火砖温度合适，以延长其使用寿命。

对于燃气轮机的发展：1、提高燃气轮机的初温、热效率和单机容量，并降低其比投资费用；2、改烧合成煤气，并使同一台机组有混烧或单独燃烧多种燃料的问题；3、考虑燃气透平与压气机工质流量的匹配问题；4、控制燃气

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轮机功率增大极限；5、改进燃气透平叶高温热障涂层的材料与运行状态的监护。

对于余热锅炉的发展：根据Siemens公司的估计，在今后先进联合循环的设计中，主蒸汽参数将提高到17.0MPa/570℃ ，再热蒸汽的参数则将选为3.9MPa/570℃，这样可以利用高效蒸汽循环的效率来抵偿不断增涨的燃料价格

[9]

。在余热锅炉的高压部分采用直流锅炉的设计方案，可以取消高压锅筒，使

联合循环机组得以快速启动，并获得高效率。此外，还能因不用高压锅筒而节省不少投资费用。

对于空分技术的发展[4]：目前，在美国能源部的资助下Air Products & Chemicals公司与Praxair公司正在联合开发一种基于离子转移膜技术的空分技术。它将比深冻空分设备更便宜，而且能效更好。它采用无孔交错传导的陶瓷膜，使它在800℃～900℃温度范围内运行，由于在该膜的结晶结构中含有氧离子空穴，氧气可以通过这些空穴进行扩散，从而由空气中把O2分离出来。该技术的研究焦点在于：开发一种新型的钙钛矿化合物，这种物质具有化学稳定性和很好的机械特性，可以用于高温高压的反应环境之中，它的离子传导率很高，并能用标准的陶瓷工艺方法进行加工和处理。试验表明：通过该陶瓷膜的O2流量不会受供气不纯度的影响，它允许供气中含有少量的SO2。其结构寿命可达10年或10年以上。该制O2系统可以生产出热的纯O2流，以及一股含O2量很少的热的压力气流。这股热的气流若与燃气轮机集成在一起，就可以回收相当数量的能量。由此可见，这种技术非常适合在IGCC中使用。

5.3 结语

IGCC自20世纪70年代初期研发开始，至今已有30多年了，虽然在整个技术的总体上已经取得了重大发展，特别是在某些工业发达的国家建立了若干个示范工厂，进行了商业示范运行，取得了不少经验，显示了它在环保性能方面的充份优越性。但由于某些技术尚未完全成熟，影响了它的热效率、环境特性和经济性和可靠性、可用率和可维护性，致使其比投资费用和发电成本还比较高，可用率还不甚理想。因而至今尚不能作为一种强有力的洁净煤发电技术与目前已经相当成熟、而且还正在发展的煤粉蒸汽电站相竞争。为此，继续不断地开发和改进现有IGCC的某些关键技术及其工作系统，以求充分发挥IGCC装置的潜在优势，确实是推动该技术在我国走向商业化的当务之急。

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致谢

本次设计能够顺利完成，首先要感谢我的母校——南京工程学院。她提供了我们学习知识的土壤，使我们在这里茁壮成长；其次我要感谢热能与动力学院的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人的道理，尤其感谢在本次设计中给予我大力支持的毕小龙老师。每当有疑问，老师总能耐心的解答，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；再次要感谢我的同学们，他们的帮助与关怀，使我感到了兄弟般的情谊；最后还要感谢相关资料的编著者，感谢你们为我们提供一个良好的平台，使得本次设计圆满完成。

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文献

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