采用IGCC技术改造常规燃煤电厂的技术和环保优势.pdf

第 5卷 2 0 0 2年 山东 电力 高等专科 学校学报 J o u rna l o f S h a n d o n g C o l l e g e o f E l e c t r i c P o we r 第 2期第 1 9 --2 2页 采用 I GCC技术改造 常规燃 煤 电厂 的技术 和环保优势 Ad v a n t a g e s f o r Re p o we r i n g Co n v e n t i o n a l Co a l Pl a n t s wi t h I GCC 郭新生 战 谊 邓润亚 南明军 烟 台发 电厂 ， 烟 台2 6 4 0 0 2 摘要 对传 统燃煤 火电机 组进 行改造是优化 我国火电结构的一条重要途径 ， 先进 的 I C , C 发 电技术具有 高效 率、 低污染 等特 点 ， 比较适合于 改造 污染严 重 的低 效率燃煤 机 组。本文 主要从技 术和环保 方面论 述 了 I C , C 改造常 规燃煤机 组 的优 势所在 ， 并 初 步估算 了 I C , C 的环保经济效 益。 关键词 I C , C 改造燃煤环保 中图分 类号 TK1 6 、 TM6 1 1 ． 3 1 文献标识 码 B 0引 言 我 国是 世界上 少数 几个 以煤炭 为 主要 一 次能 源 的国家 ， 煤炭 占一 次能源 总消耗 量 的 6 5％以上 。 在我 国的发 电能源构成 中 ， 煤 电 比例很 大 ， 2 0 0 0年 火 电装机容 量 占总容量 的 7 4 ． 8 ％， 电煤 消耗 占煤 炭 消耗 总 量 的 4 1 ％。 目前 我 国火 电结 构 的 状 况 是 发 电机 组单 机 容 量 小 ， I O O MW 以下 的小 火 电 占火 电机组 的 1 ／ 3以上 ； 供 电煤耗高 、 效 率低 ， 2 0 0 0 年全 国平均供 电煤 耗 3 9 0 g ／ k wh以上 ， 比世 界先进 水平高 5 0 ～6 0 g , ／ k wh ； 火 电机组 污染 严重 ， 由于经 济 、 技术及环境 标 准等 多方 面 的原 因 ， 烟 气 除尘效 率低 ， s oe 排放处 于失控状 态 。随着 国家环 保标准 的提高 ， 对 火 电厂污染 物排 放控制 更加 严格 ， 1 9 9 6 年 国家修订 了火 电厂 污染 物 的排放标准 ， 增加 了对 s o2 和 NO x的排放浓度 的限制。1 9 9 8年又进一步 对 s o2和酸 雨控 制 区提 出更严 格 的限制 ， 即 2 0 0 0 年要求 达标排放 ， 并 实行 总量 控制 ； 禁 止在 大 中型 城 市及近郊新建燃 煤 电厂 ； 新建 、 改造 电厂煤 的含 硫量 大于 1 ％ 的必 须 装 脱 硫 设 施 ， 现 有 含 硫 量 1 ％的电厂要求减排 。 因此 ， 对老机 组进 行改 造 ， 提 高机组 经 济 和环 保效益 ， 是满足 日益严 格 的环保 要求 ， 优化 我 国火 电结构 的一 条重要 途径 。 1 采用 I C , C 改造常规燃煤 电厂 的技术优 势 为 了满足 日益严格 的环保要求 ， 对 老机组进行 改造 ， 主要是 安装脱 硫脱 硝装 置 ， 但这种 方法 投 资 较大 ， 脱硫装 置造价约 占电站造价 的 1 ／ 5 ～1 ／ 4 ， 脱 硝装置造价 约 占 电站造 成 1 ／ 1 01 ／ 8 。运 行 成本 也较 高 ， 采 用 F GD装 置 的 电价 将 上 涨 0 ． 0 3元／ k wh左 右 ， 不 能 产 生 新 的 经 济 收 入 ， 还 会 造 成 二 二 次 污染 。 目前 采 用 的烟 气 脱硫 技 术 ， 其 脱 硫效 率 在 9 0％左右 ， 最先进 的脱硫 技术效 率也 不超过 9 8 ％。 同时 ， 这种改造并 不 能提 高机组效 率 ， 老机 组效 率 低 、 煤耗高 的状况不 能得 到彻底 改善。 另一种 选择是将常 规电厂改造为 I GC C电厂 ， I GC C是整体煤气化燃 气 一蒸汽联 合循 环 的简称 ， 是 当今世界最 先进 、 最 洁净 的燃煤发 电技术 。它将 先进 的煤气化技 术和联合循环发 电技术结合起来 ， 在气化炉 中将 煤 炭转 化 成 洁净 的合 成 气 主 要 为 H2 和 c o 作 为燃 气轮机 汽轮机 联合 循环 的燃 料 。采用这种 “ 联合循环” ， 将燃煤 电厂 的污染物排 放降低到接近燃烧 天然气 的水平 ， 却使用便宜 的煤 做燃料 ， 并能充分利用老厂原有 的基础设施 。 采用 I G CC技术改造传 统燃煤 电厂 ， 尤其是对 于那些使用寿命快要结束 的电厂而言 ， 是一种 明智 的选择。随着技术 的发展 ， I GC C发 电技 术 已经相 对成熟 ， 与 常 规机 组 相 比， I GC C技 术 具 有 以 下优 点 维普资讯 2 0 郭新生战谊邓 润亚南明军 采用 I G C C技术改 造常规燃煤 电厂 的技术 和环保优势 1 供 电效 率 高 ， I C - C C技 术 有效 的实 现 了煤 化学能 的梯级转换 ， 使 发 电效率 大 幅度提 高 ， 目前 已经 达 到 4 24 5 ％ ， 预 计 到 2 0 1 0年 可达 到 5 2 ％ 以 上 ， 这对 于火电厂发 电效 率卡 H 对较低 的我 国来说 ， 具有很大的吸引 力。 目前 我 国常规 电站 的热 效率 只 有 3 3 ％左 右 。 2 环 保 效 果 好 ， 由 l f I GC C 系 统 中采 用 了脱 硫 、 脱硝 和粉尘净 化 的措施 ， 大大 降低 了污染 物 的 排放浓度 ， 其各种 污染 排放量都远远低 于国际上先 进 的环 保 标 准 。 I r 过 可 以 燃 用 我 国 储 量 丰 富 的高硫煤 ， 燃 料成 本大大降低。 3 节 水 ， 其 用 水 量 只 有 常 规 电 站 的 5 0 ％ 左 右 。 4 I G CC技 术 还 可 以设 计 成 生产 其 他 产 品 ， 如 氢 、 蒸 汽 、 氨 、 甲醇 和 氧 基 化 学 品 ， 可 根 据 发 电量 和其 他_Ⅱ 』 售商品 的规模 大小 的经 济性来 提高 收益 率 采用 I C技 术 改 造 老 电厂 时 ， 一 些 公 用 设 施 可 以得 到应 用以降低投 资和减少建设时 间 ， 如化水 系统 、 固体处理系统 ， 输 电系统及其它公用 系统等。 通过 以上 已存在 基础设 施 的使用 ， I GC C系统设 备 投 资 可 以减 少 2 0 ％左 右 。 2 采用 I GC C发 电技术 改造 老机组的环保优势 采 用 I GC C技 术 改 造 常 规 燃 煤 电厂 的 一 个 突 出优点是 ， 固体 和气 体污 染 物排 放非 常低 。 I GC C 通过商业 证 明可 行 的措 施 来 降低 污染 物 的排放 。 防止 污染 的措施 其一是燃 烧前脱硫 ， 同时将 煤 中含 硫 的 9 8 ％转换 成单 质硫 ， 可 以作 为 工艺 过程 的副 产 品销售 。其 二是低 热值 的气 体在设 计合 理 的燃 气轮机 中燃 烧 ， 产 生 的烟气 含 有 的 NOx和 C O 以 及灰尘排放量都非 常低。 2 ． 1 固体排放量 I GC C中的固体物排 放 量很小 ， 其排尘 量 为常 规 P C电厂 布袋 式除尘 的 1 ／ 3之一左 右 ， 为美 国环 保局标 准的 1 ／ 1 0量级 。因为气化炉 中是还原性气 氛 ， 故煤 中所含的灰分在气化炉 中不 发生反应 。气 化炉排 出的固体渣 为玻璃 状不可渗透性材料 ， 适合 于铺 路 和用 做 水 泥 填 料 。 给 煤 中 未 转 换 的 碳 则 从 炉渣 中分离 出来 ， 全 部 或者 大部分 材料 循环 利用 ， 以提 高机组 的热效率 ； 一部分也可 以作 为固体燃 料 与 煤 和 石 油 焦 一 起 出售 。 煤 中所含 的硫 在气化 炉 中转换 成气 态 的硫 化 氢 。在合成气净化 中酸性气体净 化部分 ， 可以采用 常规 的脱 硫剂 从 合 成 气 中脱 去 硫化 氢 。 I GC C电 厂的脱硫 率 9 8 ％ ～9 9 ％ 以上 ， 并 可将 其 转化 成单 质硫 或硫酸 ， 在市场上出售 。煤 中的氯化 物 可以转 化成氯化铵盐 ， 作 为化肥 出售 ， 也 可 以在与标 准 生 化池 相配合的相 对较 小 的污水 流 中除 去。在 这 种 条件 下 ， I GC C产生 的 固体废 弃 物量 很小 。图 1是 常规 电厂与 I G C C电厂固体 物排放 的比较 。 图 1 常规 电厂与 I G CC电厂 固体物排放 的比较 2 ． 2 气体产物排放 跟常规 电厂 一样 ， I GC C仍 然 有气体 产物 的排 放 问题 ， 但是 I G CC电厂 的气态污染 物排 放量非常 低 。S 02排 放 小 于 4 5 mg ／ Nm3 ， 粉 尘 排 放 小 于 2 m g／ Nm 3 ，氮 氧 化 物 排 放 小 于 5 0 mg ／ Nm3 ； 而 P C F G D 电 厂 s oe排 放 小 于 1 2 0 0 mg ／ Nm0 ， 粉 尘 排 放 2 00 m g／ Nm 0 ，氮氧化物一般 未考 虑 如考 虑采 用脱 氮措施后可 以达 到 6 5 0 mg ／ Nm3 ， 但 费用较 高 。 当 使用含 硫 量大 于 3 ％ 的煤 种时 ， I G C C 的优 点更 加 突 出。如 图 2所 示 ， S Ox和 NOx的排放 量在 采用 I GC C技 术改 造后 降低 了 7 0～8 0 ％。污染 物排 放 的大大降 低 ， 很 容 易满 足 日益严 格 的环保 标 准 要 求 。 图 2 S Ox和 NOx排放量 的比较 维普资讯 本文共4页，欲获取全文，请点击链接 的“下载全文”按钮下载全文，您也可以登录维普官网（）搜索更多相关论文。