气化炉特性对IGCC整体效率的影响.docx

气化炉特性对IGCC整体效率的影响
宿凤明董宏宇凌锋
中国电能成套设备有限公司北京东城区安德里北街15号100011

EffectsofgasifiercharacteristicandbehavioronwholeefficiencyofIGCC
Sufengming，Donghongyu，Lingfeng
ChinaPowerCompleteEquipmentCo,LTDNo.15,AndelinorthStreet,DingchengDistrict,Beijing100011
ABSTRACT:GasifierisanimportantequipmentforIGCCsystem,ItscharacteristicandbehaviorcanimpactgreatlyontotalIGCCefficiency.Theefficiencyofgasifiercanbeenexplainedbytwofactors-thecoldsyngasefficiencyandthermalefficiency.Forspecifiedgasifier,thecoldsyngasefficiencyismostlybeeneffectedbycharacteristicofthedesigncoal,whilethethermalefficiencyisgreatlybeeneffectedbythemeansofsensibleheatrecoveryandtheconfigurationofsyngascooler.ThetwofactorshavedifferenteffectsonthewholeIGCCsystem.Basedonthe400MWIGCCsystem,theeffectofcharacteristicsofgasifieronthetotalwholeIGCCsystemefficiencyisbeenstudied,andallthestudyresultsareexpectedtohelptheoptimizationofIGCCsystem.
KEYWORD:IGCC;gasifier;efficiency
摘要：气化炉是IGCC发电系统的重要设备，其特性对IGCC整体效率有很大的影响。气化炉效率一般分为冷煤气效率和全热效率两个衡量指标，对于特定的气化炉，其冷煤气效率主要由设计煤种的特性决定，全热效率则受显热回收方式和废热锅炉的布置形式影响，这两个效率指标对IGCC整体效率的影响不同。以400MW级IGCC单一发电系统为基础，分析气化炉的特性对IGCC整体效率的影响规律，为IGCC系统整合提供一定的借鉴。
关键词：IGCC；气化炉；效率
1前言
尽管世界能源生产消费结构出现多元化趋势，但由于矿物燃料的资源依然较为丰裕，且开发利用的技术比较成熟，因此在能源消费结构中仍然占主导地位，燃煤发电依然是世界电力生产的主流，中国燃煤发电装机容量占总装机容量的70%左右[1][2]。
整体煤气化联合循环(1GCC)发电技术是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统,较好的实现了煤气化学能的洁净与高效的梯级利用。与常规火电相比，具有效率高，节约水，污染排放少等优点[3]，世界很多国家都在积极研发IGCC技术,筹建新的IGCC项目。尽管国内还没有纯发电的IGCC工业示范项目投产运行，但有一批示范项目正在规划和筹建中。
IGCC系统主要包括气化炉、空分单元、合成气净化单元、余热锅炉、燃气轮机、蒸汽轮机等设备，就这些单元设备个体而言，其技术相对比较成熟，在世界范围内有其相应供应商。系统整合优化和保证系统运行的可靠性成为发展先进IGCC技术的重要课题，其中提高整体效率是系统整合优化的重要内容。
2气化炉效率的定义
气化炉是IGCC系统的重要设备，气化炉效率是衡量其性能的重要参数之一，对整个IGCC系统的效率有很大的影响。
经过气化反应，煤的化学能一部份转移到合成气中，一部分以合成气高温显热的形式释放出来。因此，描述气化效率一般通过两种指标，即冷煤气效率和全热效率。
气化炉在工业应用中，对合成气高温显热处理方式不同，一般分为全热回收处理和激冷处理。
全热回收是利用废热锅炉，将气化炉产生的高温合成气的显热进行回收，用于产生蒸汽。该方式多用于IGCC系统，以提高整体效率，避免显热损失。合成气激冷处理方式是将高温的合成气直接通入激冷池的低温水中的方式降低合成气出口温度，对显热不加以回收利用。这种处理方式多用于煤化工中，以此提高合成气中的蒸汽含量，减少下游设备的处理量。
冷煤气效率可定义合成气的低位发热量与所消耗煤的低位发热量的比值，如式：

其中：ηg-冷煤气效率（%）
Hg–合成气热值（kJ/m3）
Qg–合成气产量（m