1、IGCC发电技术简介发电技术简介目录一、概述一、概述二、空分部分二、空分部分三、煤气化部分三、煤气化部分四、动力岛部分四、动力岛部分五、电气部分五、电气部分一、概述IGCC系统流程示意图系统流程示意图IGCC系统组成及工艺流程系统组成及工艺流程IGCC技术特点技术特点华能天津华能天津IGCC电站效果图电站效果图绿色煤电计划分步目标绿色煤电计划分步目标（绿色筐内为绿色煤电技术实验室）1、IGCC系统工艺流程图IGCC系统流程示意图2、IGCC系统组成及工艺原理 整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，
2、发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合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。它由两大部分组成，即的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：煤经气化成的工艺过程如下：煤经气化成为中低热值煤气，
3、经过净化，除去煤气为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮变为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动机的燃烧室燃烧，加热气体工质以驱动燃气透平作功，燃气轮机高温排气进入燃气透平作功，燃气轮机高温排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。蒸汽轮机作功。3、IGCC技术特点 IGCC技术把高效的燃气技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，与洁净的煤气化技术结合起来，既有
4、高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的发电的净效率可达净效率可达43%45，今后可望达到更高。而，今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫，脱硫效率可达效率可达99%，二氧化硫排放在，二氧化硫排放在25mg/Nm3左右。左右。（目前国家二氧化硫排放标准为（目前国家二氧化硫排放标准为200mg/Nm3），），氮氧化物排放只有常规电站的氮氧化物排放只有常规电站的15%-20%，耗水，耗水只有常规电站的只有常规电
5、站的1/2-1/3，利于环境保护。，利于环境保护。4、华能天津IGCC电站效果图5、绿色煤电计划分步目标二、空分部分二、空分部分目录目录 1 1、系统作用、系统作用 2 2、系统组成、系统组成 3 3、装置流程、装置流程 空分装置的作用：从原料空气中提取纯氧、空分装置的作用：从原料空气中提取纯氧、纯氮，氧气用作煤炭气化的原料，氮气用作工艺纯氮，氧气用作煤炭气化的原料，氮气用作工艺气体；空分装置增压机中部抽出中压气体，作为气体；空分装置增压机中部抽出中压气体，作为仪表空气和工厂空气供全厂使用。其系统简图如仪表空气和工厂空气供全厂使用。其系统简图如下所示：下所示：1、系统作用、系统作用过滤器空压机
6、预冷系统纯化系统增压机低压换热器高压换热器膨胀机精馏塔液氮泵液氧泵空气253000Nm3/h5.25MPa176500Nm3/h72300Nm3/h65500Nm3/h104000Nm3/h0.8MPa20000Nm3/hN2去气化133.7MPa46000Nm3/h37000Nm3/h7.6MPaN2去气化O2去气化制氬系统 空气分离装置流程示意图空气分离装置流程示意图空气空气装置型号：装置型号：KDON46000/57000装置型号含义：装置型号含义：K空（空（KONG）气分离设备；）气分离设备；D低（低（DI）压；）压；ON主要产品为氧主要产品为氧(Oxygen）和氮（和氮（Nitrog
7、en）；）；46000氧气产品产量氧气产品产量 46000M3/h；57000氮气产品产量氮气产品产量 57000M3/h。流程特点：流程特点：分子筛前端净化；空气增压膨胀进下分子筛前端净化；空气增压膨胀进下塔；氧、氮双泵内压缩流程；上塔规整填料；全塔；氧、氮双泵内压缩流程；上塔规整填料；全精馏制氩。精馏制氩。左图：左图：空分冷箱全貌空分冷箱全貌空分的低温设备空分的低温设备一般放在冷箱中，一般放在冷箱中，冷箱中填充珠光冷箱中填充珠光砂，减少冷量损砂，减少冷量损失。如高压换热失。如高压换热器，低压换热器，器，低压换热器，膨胀机，精馏塔膨胀机，精馏塔等。等。l预冷系统：预冷系统：空气的初级过滤、压
8、缩和冷却系统空气的初级过滤、压缩和冷却系统，除去空气中的二氧化硫等酸性气体，通过降，除去空气中的二氧化硫等酸性气体，通过降低空气温度来减少空气含水量；低空气温度来减少空气含水量；l纯化系统：纯化系统：通过吸附除去空气中的水份、二氧通过吸附除去空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物；化碳和一些碳氢化合物；l分馏塔系统分馏塔系统:其中又可细分为增压机系统、膨胀其中又可细分为增压机系统、膨胀机系统、低压主换系统、高压主换系统、精馏机系统、低压主换系统、高压主换系统、精馏系统；换热器对空气降温，精馏塔将空气分离系统；换热器对空气降温，精馏塔将空气分离为氧和氮两种组分。为氧和氮两种组分。l全精馏制氩系统
9、全精馏制氩系统2、系统组成分子筛全貌分子筛全貌 空气经过滤器进入空压机，增压后进入预冷系统，空气经过滤器进入空压机，增压后进入预冷系统，洗涤之后进入分子筛除去杂质和有害气体。洗涤之后进入分子筛除去杂质和有害气体。分子筛后的空气一路经低压主换入下塔精馏；一分子筛后的空气一路经低压主换入下塔精馏；一路进入增压机。增压机出口空气一部分进高压主换冷路进入增压机。增压机出口空气一部分进高压主换冷却后再进入膨胀机膨胀制冷，进入下塔精馏；另一部却后再进入膨胀机膨胀制冷，进入下塔精馏；另一部分经高压主换冷却后变为高压液空，引入下塔精馏。分经高压主换冷却后变为高压液空，引入下塔精馏。低压氮气从塔顶引出；液氮从塔
10、中部抽出，经低压氮气从塔顶引出；液氮从塔中部抽出，经液氮泵加压、换热器复热送出；液氧从塔中部抽出，液氮泵加压、换热器复热送出；液氧从塔中部抽出，经液氧泵加压、高压换热器复热送出。经液氧泵加压、高压换热器复热送出。3、装置流程：、装置流程：预冷系统：预冷系统：空冷塔（右）空冷塔（右）水冷塔（左）水冷塔（左）液氧储罐液氧储罐（蓝色）（蓝色）液氮储罐液氮储罐（黄色）（黄色）三、煤气化部分三、煤气化部分 目 录1 1、煤气化系统简图、煤气化系统简图2 2、煤气化系统组成、煤气化系统组成3 3、气化系统流程简介、气化系统流程简介4 4、气化炉本体设备、气化炉本体设备5 5、合成气净化系统概述、合成气净化
11、系统概述1、煤气化系统流程方框图2、煤气化系统组成磨煤与干燥系统磨煤与干燥系统粉煤加压及输送系统粉煤加压及输送系统气化系统气化系统排渣系统排渣系统净化硫回收系统净化硫回收系统3、气化系统流程简介 原煤经过研磨干燥后变成合格原煤经过研磨干燥后变成合格的煤粉，通过氮气加压输送，与氧气、水的煤粉，通过氮气加压输送，与氧气、水蒸汽混合物一起进入气化炉，发生不完全蒸汽混合物一起进入气化炉，发生不完全燃烧和还原反应，生成粗合成气。再经过燃烧和还原反应，生成粗合成气。再经过净化系统除尘、脱硫后送入燃机。本系统净化系统除尘、脱硫后送入燃机。本系统中还会生成副产品灰渣和工业用硫。中还会生成副产品灰渣和工业用硫。
12、4、气化炉设备概述 我厂气化炉采用西安热工研究院自主研发的“二段式干煤粉气化炉”。装置规模如下表：项目单位数值备注气化炉原料煤处理能力t/d2165 净化合成气Nm3/h131000 CO+H2+CH4煤耗kg/1000 Nm3（CO+H2+CH4）580 氧耗kg/1000 Nm3（CO+H2+CH4）350 气化温度 13001500 气化压力MPa 3.0气化炉剖视和模型图激冷环膜式水冷壁环形空间渣池 煤烧嘴套筒 气化炉本体之内件侧视图 气化装置框架图5 5、合成气净化系统概述、合成气净化系统概述 合成气净化装置的作用是脱除粗合成气中的硫合成气净化装置的作用是脱除粗合成气中的硫化物，生产
13、出净化合成气作为发电岛的燃料气化物，生产出净化合成气作为发电岛的燃料气，满足排放气中，满足排放气中SOSO2 2浓度达到环保要求。浓度达到环保要求。合成气净化系统由干法除尘装置、湿法洗涤装合成气净化系统由干法除尘装置、湿法洗涤装置以及脱硫装置组成。置以及脱硫装置组成。采用金属过滤器和湿法洗涤除尘，烟尘浓度小采用金属过滤器和湿法洗涤除尘，烟尘浓度小于于1mg/m1mg/m3 3。根据合成气压力高、硫含量高、处理气量大根据合成气压力高、硫含量高、处理气量大等特点，采用等特点，采用MDEAMDEA（N-N-甲基二乙醇胺）脱除甲基二乙醇胺）脱除酸性气工艺。酸性气工艺。硫回收装置采用生物脱硫工艺。作用是
14、处理硫回收装置采用生物脱硫工艺。作用是处理合成气净化装置送来的富合成气净化装置送来的富H H2 2S S气体和煤气化气体和煤气化装置送来的酸性气，满足废气达到环保排放装置送来的酸性气，满足废气达到环保排放要求，要求，SOSO2 2排放浓度小于排放浓度小于1.4mg/m1.4mg/m3 3。同时产。同时产出副产品工业硫磺。出副产品工业硫磺。本套装置硫回收率可达到本套装置硫回收率可达到99.899.8（常规电厂（常规电厂一般为一般为90%90%）。）。四、动力岛部分四、动力岛部分目录目录1.1.动力岛整体流程图动力岛整体流程图2.2.动力岛的整体流程介绍动力岛的整体流程介绍3.3.燃机系统基本情况
15、介绍燃机系统基本情况介绍4.4.汽轮机系统基本情况介绍汽轮机系统基本情况介绍5.5.余热锅炉系统基本情况介绍余热锅炉系统基本情况介绍动力岛主机配置动力岛主机配置 燃气燃气-蒸汽联合循环机组配置型式：蒸汽联合循环机组配置型式：1+1+11+1+1（1 1套燃气轮发电机组、套燃气轮发电机组、1 1台余热锅炉和台余热锅炉和1 1套蒸汽轮套蒸汽轮发电机组）发电机组）1 1、动力岛整体流程图、动力岛整体流程图联合循环模块图联合循环模块图联合循环纵剖面图联合循环纵剖面图2 2、动力岛的整体流程、动力岛的整体流程 动力岛的热力循环是由燃气轮机的布雷登循环和蒸汽轮机动力岛的热力循环是由燃气轮机的布雷登循环和蒸
16、汽轮机的郎肯循环组成。燃机的流程是以空气和合成气（轻柴油）的郎肯循环组成。燃机的流程是以空气和合成气（轻柴油）为工质，汽机的流程是以水蒸汽为工质。为工质，汽机的流程是以水蒸汽为工质。整个流程如下：整个流程如下：空气经过进气系统过滤后进入压气机压缩，空气经过进气系统过滤后进入压气机压缩，压缩空气进入燃烧室，与合成气（轻柴油）燃烧生成高温压缩空气进入燃烧室，与合成气（轻柴油）燃烧生成高温高压的燃气，再将燃气送入透平里膨胀做功驱动发电机发高压的燃气，再将燃气送入透平里膨胀做功驱动发电机发电；做完功后的排气进入余热锅炉，用余热加热给水，使电；做完功后的排气进入余热锅炉，用余热加热给水，使给水汽化成高温
17、高压的水蒸汽，低温烟气排入大气，高温给水汽化成高温高压的水蒸汽，低温烟气排入大气，高温高压的水蒸汽在蒸汽轮机里膨胀做功驱动发电机发电，做高压的水蒸汽在蒸汽轮机里膨胀做功驱动发电机发电，做完功后的低温水蒸汽在凝汽器中冷凝成凝结水，再由给水完功后的低温水蒸汽在凝汽器中冷凝成凝结水，再由给水泵送入余热锅炉再次进行循环，此过程为整体联合循环过泵送入余热锅炉再次进行循环，此过程为整体联合循环过程。程。3 3、燃气轮机、燃气轮机 绿色煤电天津绿色煤电天津IGCC工程根据气化炉的容量，配套使工程根据气化炉的容量，配套使用用“E”级燃机，主机暂按西门子公司级燃机，主机暂按西门子公司SGT5-2000E(V94
18、.2)型燃机，型燃机，V94.2型燃气轮机由原西德电站设备联合制造有型燃气轮机由原西德电站设备联合制造有限公司（限公司（Krartwerke Unit AG-KWU）研究制造。采用单）研究制造。采用单缸单轴、轴向排气的结构，具有设计合理、运行可靠、寿缸单轴、轴向排气的结构，具有设计合理、运行可靠、寿命长、适合多种燃料、检修方便等优点。既适于作为电网命长、适合多种燃料、检修方便等优点。既适于作为电网的基本负荷机组，也适合于作为调峰机组。的基本负荷机组，也适合于作为调峰机组。概述概述:制造厂家：制造厂家：上海电气集团股份有限公司上海电气集团股份有限公司/德国德国SIEMENS 燃气轮机型号：燃气轮
19、机型号：SGT5-2000E（LC）型）型 燃气轮机型式：燃气轮机型式：重型（工业型）重型（工业型）额定转速：额定转速：3000 r/min燃气压缩机：燃气压缩机：-叶片级数：叶片级数：1717级级-型式：型式：轴流式轴流式-叶片可调级数：叶片可调级数：1 1级级燃机燃烧室：燃机燃烧室：-布置方式：布置方式：筒型布置筒型布置-燃烧室型式：燃烧室型式：DLNDLN-燃烧室数量：燃烧室数量：2 2个个-每个燃烧室的燃料喷嘴数量：每个燃烧室的燃料喷嘴数量：8 8个个-每个燃烧室的点火器数量：每个燃烧室的点火器数量：8 8个个-每个燃烧室的火焰监测器数量：每个燃烧室的火焰监测器数量：2 2个个燃机透平
20、：燃机透平：-级数：级数：4 4级级-型式：型式：轴流式轴流式燃气轮机排气流量（额定工况）：燃气轮机排气流量（额定工况）：1770.9 t/h 1770.9 t/h（暂定）（暂定）燃气轮机排气温度（额定工况）：燃气轮机排气温度（额定工况）：554 554 燃气轮机总重量：燃气轮机总重量：281 281 吨吨燃气轮机尺寸燃气轮机尺寸(m)(m)：16.116.1（长）（长）x 10 x 10（宽）（宽）x 7.4x 7.4（高）（高）燃机布置图燃机布置图 4 4、余热锅炉、余热锅炉l 余热锅炉型式：自然循环、三压再热、无补燃、卧式、露天布置。杭余热锅炉型式：自然循环、三压再热、无补燃、卧式、露天
21、布置。杭锅制造锅制造l 余热锅炉高压部分：余热锅炉高压部分：蒸汽量：蒸汽量：196.4t/h196.4t/h 额定蒸汽出口压力：额定蒸汽出口压力：9.225MPa(a)9.225MPa(a)额定蒸汽出口温度额定蒸汽出口温度:522522 余热锅炉中压再热部分：余热锅炉中压再热部分：热再热蒸汽量：热再热蒸汽量：246.7t/h246.7t/h 热再热蒸汽出口压力：热再热蒸汽出口压力：4.12MPa(a)4.12MPa(a)热再热蒸汽出口温度：热再热蒸汽出口温度：522522 余热锅炉低压部分：余热锅炉低压部分：蒸汽量：蒸汽量：31.6t/h31.6t/h 额定蒸汽出口压力：额定蒸汽出口压力：0.
22、571MPa(a)0.571MPa(a)额定蒸汽出口温度：额定蒸汽出口温度：207207 排烟温度：排烟温度：7070余热锅炉典型结构图余热锅炉典型结构图余热锅炉现场图余热锅炉现场图5 5、蒸汽轮机、蒸汽轮机n制造厂家：上海电气集团股份有限公司制造厂家：上海电气集团股份有限公司 汽轮机厂汽轮机厂n型号：型号：LZN92-9.0/4.0/0.519LZN92-9.0/4.0/0.519n型式：型式：单缸、三压再热、凝汽式汽轮机单缸、三压再热、凝汽式汽轮机n额定考核工况下轴功率：额定考核工况下轴功率：92.147MW92.147MWn排汽压力：排汽压力：4.9kPa(a)4.9kPa(a)n排汽流
23、量：排汽流量：277593kg/h277593kg/hn末级叶片长度：末级叶片长度：905mm905mm五、电气部分五、电气部分目录1、电气主接线、电气主接线2、电气主接线示意图、电气主接线示意图3、各级中性点接地方式、各级中性点接地方式4、设备规范、设备规范-燃气轮发电机及其主变燃气轮发电机及其主变 -汽轮发电机及其主变汽轮发电机及其主变 -启备变、高压厂变启备变、高压厂变1、电气主接线 我厂一期规模为我厂一期规模为 250MW 级级IGCC 机组，包括煤气化机组，包括煤气化岛和动力岛。机组的动力岛设一拖一的燃气蒸汽联合岛和动力岛。机组的动力岛设一拖一的燃气蒸汽联合循环发电机组（包括一台循环
24、发电机组（包括一台E 级燃气轮机及发电机、一级燃气轮机及发电机、一台余热锅炉和一台蒸汽轮机及发电机）。台余热锅炉和一台蒸汽轮机及发电机）。通过通过220kV 电压接入系统，出线一回至临港电压接入系统，出线一回至临港220kV 变变电站。厂内电站。厂内220kV 升压站采用屋内升压站采用屋内GIS 配电装置，单配电装置，单母线接线。出线一回，主变进线母线接线。出线一回，主变进线2 回，启备变间隔回，启备变间隔1 回。启备变电源从厂内回。启备变电源从厂内220kV 升压站引接。升压站引接。厂用电从燃气轮发电机出口引接，电压等级为厂用电从燃气轮发电机出口引接，电压等级为10.5kV。2、电气主接线示
25、意图3、各级中性点接地方式 发电机中性点采用经接地变压器（二次侧发电机中性点采用经接地变压器（二次侧接电阻）的接地方式。接电阻）的接地方式。主变中性点采用隔离开关接地的接地方式。主变中性点采用隔离开关接地的接地方式。220kV 启动启动/备用变压器高压侧中性点采用备用变压器高压侧中性点采用隔离开关接地的接地方式。隔离开关接地的接地方式。4、设备规范 燃气轮发电机 燃气轮发电机主变铭牌额定铭牌额定输出输出最大连续最大连续出力出力 功率功率 因数因数 额定额定 电压电压 额定额定 电流电流 额定额定 频率频率 极数极数 冷却冷却 方式方式180MW/212MVA180MW/212MVA0.8518
26、kV6792A50Hz2空冷型式型式额定容量额定容量额定电压额定电压联结组别联结组别三相双圈铜绕组无载调压油浸式200MVA24222.5%/18kVYN，d11 燃气轮发电机 燃气轮发电机主变铭牌额定铭牌额定输出输出最大连续最大连续出力出力 功率功率 因数因数 额定额定 电压电压 额定额定 电流电流 额定额定 频率频率 极数极数 冷却冷却 方式方式180MW/212MVA180MW/212MVA0.8518kV6792A50Hz2空冷 燃气轮发电机（燃气轮发电机（QF-180-2/QF-180-2/自并励）自并励）燃气轮发电机主变（燃气轮发电机主变（SFP-200000/220SFP-200
27、000/220）4、设备规范 汽轮发电机（汽轮发电机（QF-100-2/QF-100-2/自并励）自并励）汽轮发电机主变（汽轮发电机主变（SFP-110000/220SFP-110000/220）铭牌额定铭牌额定输出输出最大连续最大连续出力出力 功率功率 因数因数 额定额定 电压电压 额定额定 电流电流 额定额定 频率频率 极数极数 冷却冷却 方式方式100MW/117.7MVA110MW/129.3MVA0.8510.5kV6469A50Hz2空冷型式型式额定容量额定容量额定电压额定电压联结组别联结组别三相双圈铜绕组无载调压油浸式110MVA24222.5%/10.5kVYN，d114、设备规范 启备变（启备变（SFFZ-CY-68000/220SFFZ-CY-68000/220）高压厂变（高压厂变（SFF-CY-68000/18SFF-CY-68000/18）型式型式额定容量额定容量额定电压额定电压联结组别联结组别三相低压分裂有载调压油浸式风冷68/41-41MVA23081.25%/10.5kVY/Yn0-Yn0+d型式型式额定容量额定容量额定电压额定电压联结组别联结组别三相低压分裂无载调压油浸式风冷68/41-41MVA1822.5%/10.5-10.5kVD/YN1-YN1
