科技成果——煤气化多联产燃气轮机发电技术

煤炭清洁利用技术探讨随着人口的增长和工业发展的不断推进，能源需求也在持续增加。

然而，由于传统燃煤方式带来的环境问题，如大气污染和温室气体排放，煤炭清洁利用技术变得尤为重要。

本文将从不同的角度探讨煤炭清洁利用技术，包括煤气化、燃煤发电技术改进、煤炭中的高附加值产品开发等。

一、煤气化技术煤气化是将煤转化为合成气的过程。

合成气中主要包含一氧化碳（CO）和氢气（H2），可用于产生电力、燃料、化工原料等。

煤气化技术具有高效能转化、灵活性强等优点。

1. 煤气化过程煤气化过程由煤炭的预处理、气化反应和合成气的净化等环节组成。

首先，通过粉碎、干燥和脱灰处理等，将煤炭制备成适合气化的颗粒；然后，利用适当的气化剂（如空气、氧气、水蒸气等）进行气化反应，将煤炭转化为合成气；最后，通过净化过程，去除合成气中的杂质，使其达到应用要求。

2. 煤气化应用领域煤气化技术广泛应用于燃料、化工和电力等领域。

在燃料方面，合成气可以被用作煤制天然气、燃烧炉料或直接用于汽车燃料电池。

在化工方面，合成气可用于合成甲醇、合成氨等化工原料。

在电力方面，合成气可用于燃气轮机发电或用于直接还原精铁等。

二、燃煤发电技术改进燃煤发电是目前全球最主要的电力来源，而燃煤排放的二氧化碳和颗粒物等对环境造成严重影响。

因此，改进燃煤发电技术是实现煤炭清洁利用的重要途径。

1. 超超临界燃煤发电技术超超临界燃煤发电技术是一种高效、低排放的电力发生方式。

通过提高燃烧温度和压力，使煤炭燃烧更充分、更高效，并减少氮氧化物和颗粒物等有害物质的排放。

2. 脱硫和脱硝技术脱硫技术用于去除煤炭燃烧产生的二氧化硫，而脱硝技术则用于减少燃煤发电过程中产生的氮氧化物排放。

当前常用的脱硫技术包括湿法脱硫和石膏脱水等方法，而脱硝技术主要有选择性催化还原和选择性非催化还原等。

三、煤炭中的高附加值产品开发除了燃煤和气化之外，煤炭还可作为原料生产各种高附加值产品，如化工品、炭黑和液化燃料等。

这类技术不仅能够提高煤炭的利用价值，还有利于减少燃烧带来的环境问题。

整体煤气化联合循环发电系统基本工艺过程整体煤气化联合循环发电系统（IGCC：Integrated Gasification Combined Cycle）是一种先进的洁净煤发电技术。

这项技术通过煤气化产生合成气（主要为一氧化碳和氢气），再利用这些气体推动燃气轮机和蒸汽轮机联合发电。

IGCC不仅效率高，而且排放低，尤其是硫、氮和颗粒物的排放远低于传统的燃煤电厂。

以下是IGCC系统的基本工艺过程的详细描述。

1. 煤的预处理首先，原煤经过破碎和筛分，去除其中的石块、金属等杂质，得到适当粒度的煤粉。

预处理还包括可能的煤干燥过程，以降低煤中的水分含量，提高后续气化过程的效率。

此外，为了提高气化效率和减少气化炉的结渣，有些IGCC电厂还会对煤进行预处理，如添加助熔剂或进行部分氧化。

2. 煤气化预处理后的煤粉与气化剂（通常是氧气、二氧化碳或水蒸气的混合物）在气化炉中高温（通常超过1300℃）下进行气化反应。

在气化过程中，煤中的碳与气化剂反应生成一氧化碳、氢气和少量甲烷等可燃气体，这些气体被称为合成气或煤气。

气化炉内还会产生一些熔渣，这些渣通过炉底的排渣系统排出。

3. 煤气净化从气化炉出来的粗煤气含有飞灰、未反应完全的碳、硫化物、氯化物等杂质。

这些杂质不仅影响后续燃气轮机的运行，还可能造成环境污染。

因此，需要对粗煤气进行净化处理。

净化过程通常包括除尘、脱硫、脱氯和可能的碳氢化合物调整等步骤。

净化后的煤气应满足燃气轮机对气体燃料的要求。

4. 燃气轮机发电净化后的煤气进入燃气轮机燃烧室，与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。

这些燃气推动燃气轮机的涡轮叶片旋转，进而带动发电机发电。

燃气轮机发电是IGCC系统中的第一个发电环节，其效率通常较高。

5. 余热回收与蒸汽轮机发电燃气轮机排出的烟气温度仍然很高，为了充分利用这部分热量，IGCC系统通常配备有余热回收装置，如余热锅炉。

在余热锅炉中，烟气将热量传递给水，产生高温高压的蒸汽。

低热值煤气燃气轮机的水蒸气压缩与发电技术煤炭一直以来都是世界上重要的能源之一，但其燃烧产生的高温煤气含有大量的非常规组分，包括二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和甲烷等，对环境造成了巨大的压力。

为了有效利用这些废气并减少环境污染，低热值煤气燃气轮机的水蒸气压缩与发电技术应运而生。

在低热值煤气燃气轮机中，煤气首先通过净化装置进行预处理，去除其中的杂质和硫化物等有害组分，以保护燃气轮机的正常运行。

然后，煤气进入蒸汽重整器，在高温和高压下与水蒸气进行反应，产生一定数量的氢气和一氧化碳。

氢气可进一步用于燃烧发电，而一氧化碳可通过水蒸气重整生成二氧化碳和氢气，实现CO2的回收利用。

在水蒸气压缩过程中，主要采用压缩机和吸收式制冷机。

压缩机将水蒸气从较低的压力压缩到较高的压力，以提高其温度和能量含量。

而吸收式制冷机则通过一系列的吸收剂和蒸发器等组件，将压缩机排出的高温水蒸气冷却至低温，并产生附加的制冷能量，提高了系统的效率。

一旦煤气通过水蒸气压缩装置处理后，它将进入燃气轮机进行燃烧发电。

燃气轮机利用高温高压的燃气推动涡轮旋转，产生机械能，进而驱动发电机发电。

这种技术具有高效率、低排放和灵活性等优点，能够有效利用低热值煤气资源，减少温室气体的排放。

低热值煤气燃气轮机的水蒸气压缩与发电技术不仅可以解决煤矿燃气等废气的利用问题，还可以提高能源利用效率，降低煤炭的消耗量，减少二氧化碳和其他有害气体的排放。

同时，这种技术还可以适应不同煤质和燃烧性质的煤气，具有较高的灵活性和适应性。

这对于推动清洁能源发展，减少环境污染，实现可持续发展具有重要意义。

近年来，世界各国对清洁能源和环境保护的重视程度日益提高。

低热值煤气燃气轮机的水蒸气压缩与发电技术作为一种有效的能源利用和废气处理方式，受到越来越多的关注和应用。

尽管这一技术在一些国家已经得到了广泛应用，但在开发中国家和一些煤炭资源丰富的地区，仍存在一定的推广和应用难度。

为了进一步推动低热值煤气燃气轮机的水蒸气压缩与发电技术的发展，我们可以从以下几个方面进行努力。

浅析高炉煤气燃气轮机联合循环的发展现状与前景高炉煤气燃气轮机联合循环技术是将高炉煤气作为燃料，通过燃气轮机发电，再利用余热产生蒸汽，最终由蒸汽轮机发电的一种联合循环发电技术。

这种技术不仅能够有效利用高炉煤气这一廉价、清洁的资源，还能够提高能源利用效率，降低发电成本。

在当前环境保护、资源节约的大背景下，高炉煤气燃气轮机联合循环技术备受关注，并在不断发展壮大。

本文将对高炉煤气燃气轮机联合循环的发展现状与前景进行浅析。

一、发展现状1、技术应用情况高炉煤气燃气轮机联合循环技术最早是在发达国家得到应用的，如德国、日本等。

其后，中国、印度等发展中国家也开始在煤化工、冶金等领域逐步推广应用。

目前，一些大型钢铁企业已经建设了高炉煤气燃气轮机联合循环发电项目，如包钢集团、宝钢集团等。

这些项目的运行表明，高炉煤气燃气轮机联合循环技术在能源利用效率、环境友好性等方面都取得了显著成果。

2、技术优势高炉煤气燃气轮机联合循环技术具有诸多优势。

其能源利用效率高，可达到60%以上，相比传统的燃煤发电厂要高出20%左右。

高炉煤气是一种廉价的能源，利用高炉煤气作为燃料可以有效降低发电成本，提高电力市场竞争力。

高炉煤气中的硫、氮等有害成分可以被高效清除，降低对环境的污染。

高炉煤气燃气轮机联合循环技术是一种清洁、低排放的能源利用方式，有助于应对全球气候变化、改善环境空气质量。

二、发展前景1、市场需求随着全球工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，资源环境压力持续加大。

在这种情况下，节能减排已经成为各国共同的发展目标。

高炉煤气燃气轮机联合循环技术是一种有效的节能减排手段，可以满足市场对清洁、高效能源的需求。

尤其是在发达国家，政策法规对清洁能源的支持力度加大，高炉煤气燃气轮机联合循环技术的市场需求前景巨大。

高炉煤气燃气轮机联合循环技术在应用过程中还存在不少问题，如高炉煤气成分复杂、稳定性差，对燃气轮机的运行稳定性要求高等。

未来的发展重点之一就是技术改进。

煤气化技术简介煤气化技术是将煤炭转化为可燃气体的过程。

它可以将煤炭中的有机物质转化为气体燃料，如合成气（一种碳氢混合气体）或甲烷。

煤气化技术在能源转型和环境保护方面具有重要意义。

煤气化原理煤气化是通过加热煤炭，在缺少氧气的条件下进行的化学反应。

这个过程通常在高温（约1000℃）和高压（2-5 MPa）下进行。

在煤气化过程中，煤炭中的碳氢化合物被分解为可燃气体。

由于煤气化是在缺氧条件下进行的，因此产生的气体中几乎不含硫和氮。

这使得煤气化技术相对于传统的燃煤发电技术具有更低的环境污染。

此外，煤气化产生的燃气可以直接用于发电、供热、制氢等多种应用。

煤气化工艺煤气化工艺主要分为干燥气化和水煤浆气化两种。

干燥气化是将煤炭在高温下与热气体接触，使煤炭中的水分蒸发，然后进行气化反应。

水煤浆气化是将煤炭与水形成的浆料喷入气化炉中，在气化过程中煤炭与水蒸汽产生反应。

两种煤气化工艺各有优势。

干燥气化可以直接利用煤炭的热值，不需要额外的供热设备。

而水煤浆气化可以利用水蒸汽的催化作用，提高气化效率。

根据实际需求和条件，选择适合的煤气化工艺非常重要。

应用领域煤气化技术在能源转型和环境保护方面具有广泛的应用。

以下是煤气化技术在几个重要应用领域的应用示例：1.发电：煤气化产生的燃气可以用于燃气轮机或内燃机发电。

与传统的燃煤发电相比，煤气化发电具有更高的效率和更低的污染排放。

2.供热：煤气化产生的燃气可用于供热，替代传统的燃煤供热系统。

煤气化供热系统具有更高的热效率和更少的污染排放。

3.制氢：煤气化可以产生合成气体，其中主要成分为氢气和一氧化碳。

这些气体可用于制氢，用于石油炼制、化学工业等领域。

4.乙二醇生产：煤气化产生的合成气可以用于乙二醇的生产。

乙二醇是一种重要的工业化学品，广泛应用于塑料、涂料、纺织等行业。

煤气化技术的优势和挑战煤气化技术具有多种优势，但也面临一些挑战。

优势： - 较低的污染排放：煤气化产生的燃气几乎不含硫和氮，具有较低的污染排放。

有关IGCC的一般性介绍IGCC的基本原理IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整体煤气化联合循环）发电技术是“绿色煤电”技术的基础， IGCC的基本原理可简要概括如下：干煤粉和气化剂（氧和水蒸汽），在气化炉内发生复杂的化学反应和物理反应，生成粗煤气，粗煤气经过净化（除尘、脱硫等）后生成洁净的煤气（CO+H2），大部分洁净煤气供给燃气轮机燃烧发电，燃气轮机的高温排气又供给蒸汽轮机系统发电；剩余一小部分洁净煤气供给多联产系统进行化工原料的生产，形成煤电化的综合利用模式，以提高能源利用效率和经济效益。

IGCC是目前在国际上被验证的、能够工业化的、大容量化的、最洁净的高效煤炭发电技术。

只有实现IGCC示范电站的成功，才能在此基础上进行“绿色煤电”工程后续各阶段的技术研发与集成示范。

发展IGCC的意义及优势它与直接燃煤发电技术相比，具有以下优势和意义：1、污染物脱除的效率高、投资低IGCC的IG部分（Integrated Gasification—整体煤气化），其最大的特点是在煤气燃烧前就将污染物排除。

煤在气化炉中生成粗煤气，粗煤气可采用目前成熟的可资源化的化工净化及回收工艺处理，能实现99％以上的污染物脱除效率，还能在比较容易地使NO X排放控制在较低水平。

此外，煤气净化系统比烟气净化系统简单、规模小，且投资成本相对较低。

2、发电效率提高（约提高到50％～60％）IGCC的CC部分（Combined Cycle联合循环），指的是燃气轮机和蒸汽轮机联合循环。

它结合了燃气轮机平均吸热温度高（1300℃～1500℃）和蒸汽轮机平均放热温度低（32℃左右）的优点，增大了热力系统平均吸热温度与平均放热温度之间的温差，从而提高了发电的效率（热力学原理）。

3、能实现多联产和副产品的综合利用气化炉出来的煤气，除了用于供给燃气轮机发电外，还可以用于化工产品（例如合成胺、甲醇、二甲醚等）的生产。

新型燃气轮机再热联合循环发电关键技术分析发布时间：2021-06-24T16:57:47.137Z 来源：《中国电业》2021年7期作者：杨士超[导读] 如今，随着我国科学技术的不断进步杨士超哈尔滨电气股份有限公司黑龙江省哈尔滨市 150028摘要：如今，随着我国科学技术的不断进步，我国能源工业也取得了长足发展。

能源的有效和清洁利用是可持续社会和经济发展的重要动力，由于当今能源结构正在发生根本变化，因此高效燃气轮机发电技术的发展具有很高的战略需求。

本文简要介绍了燃气轮机，分析新型燃气轮机再热联合循环发电的特点，并对其新型天然气轮机再热联合循环发电的关键技术进行介绍，以期对相关领域具有借鉴意义。

关键词：新型燃气轮机；再热联合循环发电；关键技术；分析前言：燃气轮机是一种复杂的动力设备，是许多学术理论研究的共同成果，目前，燃气轮机及其联合循环具有排放低，效率高的特点。

基于国家的经济发展战略和国际竞争优势，先进的燃气轮机技术是一个国家经济和技术实力的象征。

由于传统的燃气轮机功率低，在工业过程中，组合发电技术是一种组合发电装置，在该组合发电装置上叠加了来自燃气轮机、蒸汽轮机以及动力传递装置，与常规蒸汽系统相比，具有发电效率高、成本低、性能好等优点。

1燃气轮机联合发电技术的概述和特点1.1概述燃气轮机主要由压缩机、燃烧室和燃气轮机组成。

压缩机从外部空气中吸入空气，然后逐渐冷凝空气，空气温度相应升高，空气被注入燃烧室，涡轮通过负载压缩机和转子，并将气体或液体燃料的化学能转化为电能。

传统燃气轮机进出口的产气量较高，容易造成热能的浪费。

本次设计的蒸汽系统采用再热联合循环方案，三压主要为低压、中压和高压，可提高联合循环的效率。

1.2特点燃气轮机的技术是以燃料为基础，可用的燃料包括天然气、煤气化后合成的可燃气体和一些液体燃料。

随着燃气轮机生产技术的发展，在不影响经济发展的情况下，联合循环的热效率可以达到60%。

当前，单循环燃气轮机的热效率可以达到约40％，当使用大容量，超临界蒸汽轮机单元时，循环的热效率仅增加45％至47.7％。

1.黄磷生产过程余热利用及尾气发电（供热）技术一、技术名称黄磷生产过程余热利用及尾气发电（供热）技术二、技术所属领域及适用X围化工行业黄磷生产三、与该技术相关的能耗及碳排放现状我国黄磷单位产品平均综合能耗约为3.2tce左右，每生产1t黄磷产生黄磷尾气约3000Nm3，约占单位黄磷生产综合能耗的30%以上。

目前，黄磷生产中的尾气主要用来烧热水或者做原料烘干使用，其尾气的利用率不足20%。

按行业年总产能180万t计算，黄磷生产行业每年碳排放超过400万t，节能潜力很大。

四、技术内容1. 技术原理通过对黄磷生产中排放的尾气进行收集、加压并进行净化处理，再输送到专用燃烧器中进行配风旋混燃烧，燃烧后产生的热量及强腐蚀高温烟气再经过耐腐蚀的专用黄磷尾气锅炉进行换热，交换后的热量用于加热水产生蒸汽或者利用蒸汽带动汽轮机发电系统发电，所产蒸汽与电量均用于黄磷生产，降低产品能耗。

2. 关键技术黄磷生产过程余热利用和尾气发电（供热）技术是对黄磷尾气处理、尾气燃烧热能、尾气燃烧后（烟气中）排放物循环使用的综合利用系统，其主要的关键技术如下：（1）尾气净化技术通过除尘、除酸方式对尾气进行净化，净化技术采用水洗除尘及碱洗除酸，通过采取合理的净化方式以及适合的净化剂，确保在低净化成本的前提下，使得尾气中的杂质、总硫、总磷的含量控制在合理的X围之内，达到下述目的：净化后的尾气因杂质减少避免堵塞燃烧及换热设备；减轻尾气酸性物质对系统设备的腐蚀。

（2）专用燃烧器燃烧技术通过专用燃烧器的旋混式结构设计，使得尾气与空气得到充分的混合，确保尾气燃烧充分，用于提高燃烬率；采用PDI技术合理配风及风压控制，确保尾气在高温下的高效燃烧并抑制强酸性物质产生；内置蜂窝式陶瓷蓄热技术用于加强燃烧温度，提高辐射热能。

（3）锅炉的防腐技术锅炉通过特有的设计结构确保尾气燃烧产生的热量在最大化吸收的前提下，实现烟气流动无死角，减少腐蚀物质堆积，避免形成垢下腐蚀；所有与烟气接触的换热元件均采用耐腐蚀材料；换热元件表面采用等离子耐腐喷涂进行防腐保护；针对燃烧后的烟气不同温度区间进行分段防腐处理等多种技术共用，彻底解决尾气燃烧中对锅炉的腐蚀问题。