固体和液体燃料气化发电技术发展报告.docx

固体和液体燃料气化发电技术发展报告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。因此气化能发挥燃气轮机的长处使其可利用任何燃料无论是固体还是液体燃料。进一步而言由于所产生的燃料气在燃气轮机中燃烧之前能进行洁净去掉颗粒物、硫和氮化合物因此以气化为基础的发电厂（GPP）的排放物要比传统电厂少得多。气化与联合循环结合（即IGCC）是唯一能接近燃用天然气系统的环境性能的以煤为基础的技术。此外IGCC的热效率同传统的使用锅炉和蒸气轮