整体煤气化联合IGCC电站环境影响的评价研究

摘要 整体煤气化联合循环技术发电系统，是将煤气化技术以及高效的联合循环相结合的先进动力系统。本文结合发电系统的现状以及环境质量状况识别整体煤气化联合循环发电对环境影响的内容，明确环境影响评价的重点，建立煤气整体化联合循环发电环境影响指标体系。

关键词 整体煤气化；IGCC；环境影响评价

中图分类号TM611.3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0095-01

在未来的相当长的时间内，我国将仍然以燃煤发电为主，为实现电力工业的可持续发展，我国的各大电力公司将共同发起实施以及推广以煤气化制氢、氢气轮机联合循环发电以及燃料电池发电为主，进行二氧化碳分离以及处理的煤基地能源系统。这种整体煤气化联合循环发电技术可以大幅度的提高煤炭的发电率，在我国节能减排计划中有着重要的意义以及战略地位。

1整体煤气化联合循环发电环境影响评价的特点

1.1 工作原理

整体煤气化联合循环发电是由两大部分组成，也就是煤的气化与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分。煤的气化与净化部分主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备。

燃气—蒸汽联合循环发电部分主要包括燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。从工艺流程来看，循环发电的主要工艺过程有：煤经过气化成为中低热值的煤气，接着经过净化除去煤气中的硫化物以及氮化物、粉尘等污染物，使之变为情节的气体燃料，这种清洁气体燃料燃烧以后，加热气体工质驱动燃气透平作功，与此同时，燃气轮机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。

1.2 整体煤气化联合循环发电技术的环保性能

IGCC技术能够把高效的燃气—蒸汽联合循环发电系统以及洁净的煤气化技术有机的结合，在高发电率的同时实现环保的特性，这种洁净的煤发电技术在当前节能减排的大环境下是很有发展前途的。这种技术下，污染物的排放物的量是常规的燃煤电站的1/10，脱硫技术可以达到99%，二氧化硫的排放大约是25mg/Nm3，而当前国家二氧化硫是100mg/Nm3，氮氧化物的排放只有常规的燃煤电站的15%左右，并且耗水也远远低于常规的电站。除此之外，IGCC电站效率已经可以达到42%~46%，甚至有的可以达到50%，燃煤以后，固体废物大大的减少，并且脱硫过程可以得到副产品硫或者是硫酸。IGCC技术以气化为核心，与燃料电池多联产结合，目标是接近零排放，是下一代洁净煤发电技术的典型。

1.3 存在的问题

系统的可靠性以及可利用性需要进一步提高。另外，这种技术系统较普通电站来说，系统比较复杂，包括发电以及化工两个方面，各自的技术水平就很高，还要与此同时将两个系统耦合起来，这就需要设计的优化以及运行的管理，需要将性能进行进一步的改进。除此之外，燃料的灵活性不够也是其缺点之一，而且就成本来言，IGCC单位造价远远高于现有的带烟气净化装置的蒸汽循环煤粉炉电厂。

2整体煤气化循环发电净化系统的要求

2.1 气化炉

IGCC系统是各种技术的有机结合，系统比较复杂，其中，气化炉、燃气轮机以及合成气净化装置是IGCC系统的关键设备，影响着整个系统的发电效率以及环保性能。

气化炉主要包括喷流气化炉、流化床气化炉以及固定床气化炉。IGCC系统中，燃气轮机与简单的天然气—蒸汽联合循环中使用的燃气轮机有着很大的区别。其中，喷流床是目前IGCC中最常使用的气化炉，气化炉的压力为20bar~60bar，所用的颗粒小于100μm的煤粉，与此同时采用氧、富氧、空气以及水蒸气作为气化剂。在高温气化以后，煤气中的主要成分是CO、H2、CO2以及水蒸气，离开气化炉的时候，温度可以达到1 200℃~1 400℃，高于灰的软化温度。为了防止热煤气中软化了的粘性飞灰将余热锅炉堵塞，就需要除尘以后的饿、冷煤气增压以后返送回煤气炉的出口使之与热煤气混合。煤粉灰以飞灰的方式随着热煤气，煤气经过除尘以及洗涤脱硫处理，成为洁净的煤气后，再送入煤气室。

2.2 合成气净化系统

为了使进入燃气轮机的合成气达到燃气轮机的要求，另外，也从环保的角度出发，就必须对气化炉出口的气体进行除尘以及脱硫。目前来讲，商业运行的IGCC系统都采用常温湿法净化系统以及高温干法净化系统来进行煤气净化。在经过旋风分离器之前，要使煤气粉尘的浓度降到1ppm以下，所以需要用旋风分离器以及250℃的陶瓷过滤器进行初级除尘，经过除尘以后，将煤气经过HCN/COS水解器，将COS转变为H2S，将HCN转化为NH3，然后进入MDEA脱硫装置以及claus硫回收装置进行脱硫。在这以后，再进行硫元素的回收，脱硫率可以达到94%。然而如果使用SCOT的话，可以使IGCC的供电系统的脱硫率达到97%以上。

另外，如果使用高温干法莱净化系统，能够充分的利用粗煤气的显热功能，使IGCC供电效率大大的提高；另外，在投资方面，因为无需建造复杂的废水处理系统、冷却系统以及热回收系统，投资费用会有所降低。但是就这种方法而言，目前没有达到完全的成熟，缺乏实际的经验。除了设备的可靠性收到质疑以外，脱硫所使用的脱硫剂以及催化剂在高温下一、容易失活，价格较高导致成本的升高。

总之，整体煤气化联合IGCC电站技术特别适合我国的高硫煤，此外，随着国内对石油燃料的需求的增大，国际油价的持续升高，IGCC技术有着广阔的发展前景。

参考文献

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[2]吴玉新，张建胜，岳光溪，等.采用简化PDF模型分析分级气流床气化炉的气化特性[J].中国电机工程学报，2008(9).

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