固体和液体燃料气化发电.pdfVIP

固体和液体燃料气化发电 概述 气化是固体和液体原料 如煤或石油 向主要成分为氢 H2和一氧化碳 CO 的气体的转化 气化已应用了一百多年 所产气体有多种用途 如家庭供暖和照明 城市煤气 化学制品 如氨 NH3或甲醇及汽油和柴油替代产品 近年 人们关注于利用气化发电 最初 的原因是大型 高效燃气轮机的开发 不 久意识到煤炭气化结合燃气轮机发电 可 能具有最现代化的常规燃煤电厂一样的效 率 而排放物却要少得多 20世纪70年代 初期 在德国建立了第一座整体煤气化联 合循环发电厂 IGCC如今 世界上已 有若干座燃煤示范厂 图1GBL气化炉 经英国煤气公司特许刊出 IGCC电厂也能燃用石油衍生的原料 如重油和焦油 这些产品在石油精炼过程 中形成 传统上 这些产品用于生产电厂锅炉用重质燃料油和作船用燃料 但 是 近年来 重质燃料油的市场需求迅速下降 且目前一些炼油厂的这类产品过 剩 将这些重油气化既可为炼油厂提供电力 也可用于出口 且产生的H2可在炼 油厂里提质和清洁其他产品 如柴油和汽油 在欧洲至少有4个大的燃石油的 IGCC项目在进行 生物质和废物都可气化 但是IGCC技术趋于偏爱大型 集中化电厂 但生物质 和废物最好是用于其资源附近的较小电厂 因此 可选择在邻近现有电厂的小型 气化炉气化生物质和废物 利用这些气化产品部分取代燃用的煤或石油 这就使 现有电厂在可获得生物质和废物时利用他们 某些气化炉技术可将生物质 废物 同煤一起气化 目前处于领先地位的几个生物质和废物气化项目大多在欧洲进行 几个最重要 的项目在英国 IGCC厂尚处于试验阶段 到目前为止 几乎所有这类项目都需要政府某种形式 的支持 该技术在广泛应用之前 有三个不足之处要加以改善 1 同备有环保装置的传统燃煤电厂相比 建立IGCC电厂费用昂贵 2 迄今为止 IGCC厂的可靠性较差 3 至少那些配有制氧 O2装置的IGCC设备的操作灵活性尚待充分证实 尤 其是 IGCC设备的启动时间次数是以天计而非小时计 进一步的开发工作需要克服这些障碍 使该技术可以被接受 一旦排除这些障 碍 IGCC设备将会在世界上新燃煤电厂占有重要的市场份额 该技术带来的效益 气化技术带来以下效益 · 使燃煤发电高效 洁净 · 石油残渣洁净发电有很大机会与炼油厂的生产实现整体化 · 固体和液体废物的有益环境的处理伴随着能源进一步回收的机会 · 利用生物质发电 英国贸工部的支持 自1990年以来 英国贸工部 DTI已资助49个与气化发电有关的项目 资助 基金为1090万英镑 所有这些项目的总费用为3660万英磅 简介 气化 气化是指含碳固体或液体物质向主要成分为H2和CO的气体的转换 所产生的气 体可用作燃料或作为生产诸如NH3或甲醇类产品的化学原料 气化的限定化学特性是使给料部分氧化 在燃烧中 给料完全氧化 而在热解 中 给料在缺少O2的情况下经过热降解 气化的氧化剂是O2或空气和 一般为蒸汽 蒸汽有助于作为一种温度调节剂作 用 因为蒸汽与给料中的碳的反应是吸热反应 即吸收热 空气或纯O2的选择 依几个因素而定 如给料的反应性 所产生的气体用途和气化炉的类型 气化最初的主要应用是将煤转化成燃料气 用于民用照明和供暖 虽然在中国 及东欧 气化仍有上述用途 但在大多数地区 由于可利用天然气 这种应用 已逐渐消亡 最近几十年中 气化主要用于石化工业 将各种碳氢化合物流转换 成合成气 如为制造甲醇 为生产NH3提供H2或为石油流氢化脱硫或氢化裂解 提供H2另外 气化更为专门的用途还包括煤转换为合成汽车燃料 在南非应 用 和生产代用天然气 SNG 至今未有商业化应用 但在70年代末和80年代 初已受到重视 气化发电 在近十年中 电力工业因可利用大型燃气轮机发电而发生变化 这些燃气轮 机 无论是单独使用 开路循环燃气轮机 OCGT还是同热回收锅炉和蒸气轮 机联合使用 联合循环燃气轮机 CCGT都已证实是一种高效 洁净且宜操作 的发电方法 燃气轮机发电的主要弱点是只能燃用洁净燃料 这种燃料或者是气 体 如天然气 或者是易汽化的 如蒸馏燃料和液化石油气 LPG 燃气轮 机不能燃用煤或重质燃料油 这些则是传统电力工业的主要燃料 气化是煤和燃料油这类传统燃料与燃气轮机间的桥梁 将这类燃料气化产生 一种燃料气 洁净后可在燃气轮机发电厂使用 因此