煤氣化技術(shù)的基本原理精選(九篇)

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第1篇：煤氣化技術(shù)的基本原理范文

關(guān)鍵詞：IGCC 煤氣化 發(fā)電

煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)發(fā)電技術(shù)是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，燃燒后驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，并且利用高溫粗煤氣余熱和煙氣余熱在廢熱鍋爐內(nèi)產(chǎn)生高壓過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電。它既提高了發(fā)電效率，又有很好的環(huán)保性能，為燃煤發(fā)電帶來了光明，其發(fā)展令人矚目。從大型化和商業(yè)化的發(fā)展方向來看，IGCC把高效、清潔、廢物利用、多聯(lián)產(chǎn)和節(jié)水等特點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合起來，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的潔凈煤發(fā)電技術(shù)[1]。

一、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的主要組成

煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)(IGCC)主要由兩部分組成，煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、煤氣凈化設(shè)備、空分裝置。第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)（圖1）。

其基本原理是：煤和來自空氣分離裝置的富氧氣化劑在煤氣化爐將煤氣化成中、低熱值的合成粗煤氣，然后經(jīng)凈化系統(tǒng)將其除塵、脫硫、除染而制成可供燃?xì)廨啓C(jī)使用的精煤氣，進(jìn)入燃燒室產(chǎn)生高效燃?xì)鈳?dòng)汽機(jī)做功，同時(shí)還利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣經(jīng)余熱鍋爐產(chǎn)生不同參數(shù)蒸汽，以驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，以及供熱等（圖1）。

二、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

1.高效率、潛力大

目前國際上IGCC電站的凈效率最高已達(dá)到45%以上，比常規(guī)亞臨界燃煤電站效率高6~9個(gè)百分點(diǎn)，隨著工程材料的不斷發(fā)展和技術(shù)的改進(jìn)，若能采用成熟可靠的高溫煤氣凈化技術(shù)，則可以較小熱量的損失，其發(fā)電凈效率有望達(dá)到50%。

2.可以充分利用煤炭資源，實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

IGCC 項(xiàng)目本身就是煤化工與發(fā)電的結(jié)合體，氣化爐產(chǎn)生的煤氣不僅可以用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，還可以用于供熱、合成氨、尿素等化工產(chǎn)品。

3.可經(jīng)濟(jì)低廉地去除CO2

在IGCC發(fā)電系統(tǒng)中，通過對合成煤氣中CO轉(zhuǎn)換并進(jìn)行CO2脫除，可實(shí)現(xiàn)CO2零排放，是目前現(xiàn)有發(fā)電技術(shù)減排溫室氣體最可行、最經(jīng)濟(jì)的方法。

4.優(yōu)良的環(huán)保性能

IGCC系統(tǒng)中采用脫硫、脫硝和粉塵凈化的設(shè)備造價(jià)較低、效率較高，其各種污染物排放量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國際上先進(jìn)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，能滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求。IGCC機(jī)組的脫硫效率可達(dá)99%，SO2排放總量比常規(guī)煤粉爐低很多，SO2排放在25 mg/m3左右，并可回收單質(zhì)硫； NOX排放濃度僅為常規(guī)電站的15%-20%，耗水為常規(guī)電站的33%-50%，IGCC 電廠所采取的這些凈化工藝過程不需要價(jià)格昂貴的催化劑，而且不會(huì)造成二次污染。

5.煤灰的處理有很多的優(yōu)點(diǎn)

煤粉火力發(fā)電以飄塵狀或渣塊狀產(chǎn)生大量的粉煤灰，但I(xiàn)GCC的煤灰則以溶渣排出，體積減少50%左右。同時(shí)，渣塊能作為代替水泥用的骨材及路基材料，使渣塊得到利用。

三、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)

1. IGCC單位造價(jià)成本比正常燃煤加脫硫電站高

IGCC電站的造價(jià)較高,是常規(guī)燃煤加脫硫燃煤電站成本的2倍左右，另外IGCC的水耗雖然只有常規(guī)火電機(jī)組的33%~50%,但在氣化之后的廢棄產(chǎn)品處理方面成本非常高,這些都阻礙了IGCC的推廣。

2.系統(tǒng)復(fù)雜

IGCC是化工與發(fā)電兩大行業(yè)的綜合體。技術(shù)難度大，安全和經(jīng)濟(jì)管理都十分復(fù)雜，并且是連續(xù)生產(chǎn)，互相牽連。任何一塊出現(xiàn)問題，都會(huì)造成很大損失。

四、IGCC發(fā)電技術(shù)在我國的發(fā)展

從20世紀(jì)90年代初，國家科技部、國家電力公司(原電力工業(yè)部)等部門就組織全國的技術(shù)力量，對我國發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)開展了可行性研究，結(jié)果認(rèn)為在我國發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)是非常必要和迫切的。

國內(nèi)科研單位經(jīng)過國家“八五”科技攻關(guān)，在IGCC系統(tǒng)優(yōu)化和一些核心技術(shù)的開發(fā)方面取得了很大的進(jìn)步，已形成了很強(qiáng)的技術(shù)支撐力量?！癐GCC設(shè)計(jì)集成和動(dòng)態(tài)特性”、“干煤粉加壓氣化技術(shù)”、“多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)”和“煤氣高溫凈化技術(shù)”等被列入國家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃給予大力支持。這為IGCC電站的建設(shè)以及我國IGCC發(fā)電技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，1999年國家批準(zhǔn)了IGCC示范電站項(xiàng)目建議書，IGCC示范項(xiàng)目正式立項(xiàng)，示范電站功率為300MW 或400MW。

2005年，兗礦集團(tuán)國泰化工有限責(zé)任公司在山東滕州建成年產(chǎn)24萬噸甲醇和20萬噸醋酸、8萬千瓦發(fā)電的多聯(lián)產(chǎn)示范工程。由中石化投資建設(shè)的福建煉油乙烯一體化項(xiàng)目也建設(shè)了一套以瀝青為原料的氣化發(fā)電裝置，聯(lián)產(chǎn)蒸汽和氫氣。但嚴(yán)格意義上講，這兩個(gè)項(xiàng)目僅僅是帶有IGCC的某些技術(shù)特點(diǎn)的聯(lián)產(chǎn)工程，不是典型的IGCC發(fā)電站。

2009年，我國首座自主開發(fā)、制造并建設(shè)的IGCC示范工程項(xiàng)目（華能天津IGCC示范電站）在天津臨港工業(yè)區(qū)正式開工，并且2011年5月底完成分系統(tǒng)調(diào)試，進(jìn)行整套試行；預(yù)計(jì)明年年底投入運(yùn)行。這標(biāo)志著具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、代表世界潔凈煤技術(shù)前沿水平的IGCC項(xiàng)目取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，開啟了我國潔凈煤發(fā)電技術(shù)的新紀(jì)元。

五、推廣IGCC發(fā)電技術(shù)

我國富煤貧油少氣的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在未來幾十年內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本性的改變，由此造成的環(huán)境問題和能源利用效率低下等多方面問題，成為我國目前亟待解決的問題。而IGCC發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今國際新興的一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，其具有高效、低污染、節(jié)水、綜合利用好等優(yōu)點(diǎn)，可以解決我國燃煤造成一系列的問題。應(yīng)當(dāng)大力推廣。

1.促進(jìn)設(shè)備國產(chǎn)化

IGCC示范項(xiàng)目中的核心設(shè)備主要包括氣化爐、汽輪機(jī)、空分分離裝置、廢熱鍋爐等,而目前IGCC電站的關(guān)鍵設(shè)備大多數(shù)要從國外購買,成本高,建設(shè)周期長,見效慢。要降低成本,縮短建設(shè)周期，必須要掌握核心技術(shù)，加強(qiáng)核心設(shè)備的制造能力與制造水平[2]。

2.實(shí)施多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

將IGCC和煤化工技術(shù)結(jié)合構(gòu)成基于煤氣化的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，形成包括電力和多種化工產(chǎn)品輸出，使IGCC的發(fā)電過程與制H2、供熱以及生產(chǎn)化工產(chǎn)品的過程按最優(yōu)原則結(jié)合起來，比單純的IGCC系統(tǒng)具有更好的經(jīng)濟(jì)效益、更高的能量利用率以及更加靈活的運(yùn)行操作性[3]。

3.加大政府扶持力度

潔凈煤技術(shù)也并非沒有得到政府的重視。早在1997年,《中國潔凈煤技術(shù)“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃》就得到國務(wù)院批準(zhǔn)。國務(wù)院2005年《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》提出,由國家發(fā)改委制定規(guī)劃,完善政策,組織建設(shè)示范工程,并給予一定資金支持,推動(dòng)潔凈煤技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。但是這些政策都不夠系統(tǒng)和細(xì)化，至今,我國還沒有系統(tǒng)的潔凈煤技術(shù)指引方針以及配套的支持措施,而原有的有關(guān)鼓勵(lì)發(fā)展煤炭加工技術(shù)的政策已隨著時(shí)代的發(fā)展，不能滿足現(xiàn)實(shí)需要[4]。

六、結(jié)語

IGCC 是一種先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，具有高效、低污染等特性，特別在CO2準(zhǔn)零排放上具有獨(dú)特優(yōu)勢，為進(jìn)一步推進(jìn)我國節(jié)能減排開辟了一條新的道路，是解決煤電可持續(xù)發(fā)展的最有效的技術(shù)途徑之一，符合21世紀(jì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向，同時(shí)能帶動(dòng)一批新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。開發(fā)和采用I GCC發(fā)電技術(shù)對我國電力工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]焦樹建IGCC技術(shù)發(fā)展的回顧與展望[J].電力建設(shè),2009,( 1):1-7.

[2]曲偉平.清潔煤發(fā)電的CCS和IGCC聯(lián)產(chǎn)技術(shù)[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2010,(4):1-8.

[3]徐連兵.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景[J].電力勘察設(shè)計(jì),2005(6):8-11.

第2篇：煤氣化技術(shù)的基本原理范文

關(guān)鍵詞：礦物加工技術(shù)；測試技術(shù)；發(fā)展與趨勢

Abstract: Mineral processing engineering is to develop functional mineral material as the goal, to crystal mineralogy based discipline. Its main research direction is: mineral processing engineering technology, theory and technology of mineral processing technology, powder technology and materials, comprehensive utilization of mineral resources, clean energy technology. Long-term since, most concentrator only choose high grade ore, and discard the low grade ore, moreover metal mineral resources in China is poor, fine, complex and even more severe situation, only then to utilize the past abandoned low-grade ore. Keywords: mineral processing technology; testing technology; development trend

中圖分類號：TJ610.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1、礦產(chǎn)資源基本特征

1.1礦產(chǎn)資源總量豐富：共有金屬礦產(chǎn)54種，無論在數(shù)量上或質(zhì)量上都具有明顯的優(yōu)勢，有較強(qiáng)的國際競爭能力。

1.2礦產(chǎn)資源質(zhì)量差，國際競爭力弱：考慮礦石品位、礦石類型、礦石的選冶性能等綜合因素，我國金礦、鉛礦、鋅礦的質(zhì)量為中等；鐵礦、錳礦、銅礦、鋁土礦的質(zhì)量處于最差地位。

2、礦物加工工程測試技術(shù)

2.1掃描電鏡(SEM)測試技術(shù)

⑴掃描電鏡的工作原理是以入射電子為激發(fā)源，在材料表面進(jìn)行掃描，同時(shí)同步探測入射電子和研究對象相互作用后從樣品表面散射出來的電子和光子，獲得相應(yīng)材料的表面形貌和成分分析。從材料表面散射出來的二次電子的能量一般低于50ev，其大多數(shù)的能量約在2～3 ev。因?yàn)槎坞娮拥哪芰枯^低，只有樣品表面產(chǎn)生的二次電子才能跑出表面，逃逸深度只有幾個(gè)納米，所以常用來觀察材料的表面形貌。在煤氣化方面，運(yùn)用掃描電鏡對不同制焦溫度制得的煤焦進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)：由于制焦溫度的提高，礦物質(zhì)從初始的隨機(jī)分散分布發(fā)展到呈團(tuán)聚分布，從小簇礦物質(zhì)微團(tuán)演變成大顆粒團(tuán)，從而得出結(jié)論：高溫下灰份的熔融使礦物質(zhì)的催化作用減弱，使氣化活性相應(yīng)下降，從而成為對煤焦氣化速率造成影響的最重要的原因之一。

⑵在煤的燃燒方面，通過掃描電鏡觀察分析燃燒后煤粉殘?zhí)碱w粒的形態(tài)和孔隙結(jié)構(gòu)。研究煤粉的燃燒過程、燃燒程度及不同工藝條件下、不同催化劑對燃燒效果的影響，從而研究粉煤燃燒機(jī)理，研究催化劑對煤粉燃燒特性的影響。在型煤研究方面，通過掃描電鏡對無機(jī)粘結(jié)劑工業(yè)型煤微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)。煤粒表面及孔隙間均有大量的粘結(jié)劑水化形成的凝膠體和各種形態(tài)的結(jié)晶體，由于各種形態(tài)的晶體相互交插，連接形成晶體網(wǎng)絡(luò)，可以將煤粒牢固地粘結(jié)在一起。因而得出結(jié)論：型煤強(qiáng)度與其微觀結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系；凝膠體分布越均勻，晶體越發(fā)育，型煤強(qiáng)度越高。

⑶利用掃描電鏡，連同能譜分析、X射線分析等現(xiàn)代測試技術(shù)。通過研究型煤燃燒時(shí)，添加鐵、硅、鍶等以鈣為主的幾種固硫劑后，灰渣的物相變化及硫的走向；從微觀形態(tài)、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)3個(gè)方面入手，通過研究固硫機(jī)理。結(jié)果表明，鈣系化合物在型煤燃燒時(shí)，煤中的硫以硫酸鈣的形式進(jìn)人渣中；硫酸鈣被高熔點(diǎn)硅酸鹽礦物所包裹是高溫下硫酸鈣不易分解的重要原因。而碳酸鍶的添加，不僅使硫形成硫酸鈣和硫酸鍶，還形成一種在高溫下難以分解的復(fù)合相，大大提高了固硫率。在選礦方面，應(yīng)用掃描電鏡及X射線衍射分析了黃鐵礦的表面氧化產(chǎn)物，研究了黃鐵礦表面氧化機(jī)理及黃鐵礦表面狀態(tài)對煤浮選脫硫的影響。另外，碳素材料是煤加工利用領(lǐng)域的重要組成部分。碳納米管，作為一種新奇的納米碳素材料，近年來在中國取得令人矚目的進(jìn)展。通過掃描電鏡，觀察到大量的一團(tuán)團(tuán)棉絮一樣的纖維狀碳納米管，從而證實(shí)了使用優(yōu)質(zhì)煙煤，采用電弧等離子體法可制備碳納米材料。

2.2電子探針(EMPA)測試技術(shù)

⑴電子探針的基本原理就是將電子槍發(fā)射的電子經(jīng)一組電子透鏡聚焦成直徑為0.1m～1 m的電子束作為X射線的激發(fā)源，轟擊一塊磨光樣品表面上用光學(xué)顯微鏡選定的區(qū)域。然后，根據(jù)樣品上激發(fā)出來的各種元素的特征X射線來確定被轟擊微區(qū)內(nèi)的化學(xué)成分。它不僅能定點(diǎn)作定性或定量分析，測定約數(shù)立方微米體積的樣品中所含的元素(Be—U)，亦能沿某一直線方向測定幾種元素的濃度分布曲線，還可以對樣品表面進(jìn)行掃描以觀察某一元素在4001x400 1區(qū)域內(nèi)面分布特征(即X射線圖象)。

⑵電子探針和掃描電鏡一樣，都是用聚焦電子束轟擊電子，以獲取二次電子、背散射電子、透射電子、樣品電流、特征X射線、俄歇電子以及不同能量光子的信號。但電子探針分析著重取用其中的成像電子信號，并利用x射線能譜譜儀或光譜譜儀取得被分析點(diǎn)的成分信息。而掃描電鏡分析則著重取用其中的成像電子信號，特別是二次電子信號，以觀察試樣的形貌。電子探針和掃描電鏡在發(fā)展初期相互獨(dú)立，后來，人們將二者有機(jī)結(jié)合：在電子探針上能檢N-次電子，在掃描電鏡上也能取得特征X射線。電子探針在礦物加工學(xué)科中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。比如在對煤中微量元素的測定中，煤中有些元素如砷、氟等，雖然量徽，但在加工利用過程中產(chǎn)生的污染卻相當(dāng)嚴(yán)重，不容忽視。電子探針既可以進(jìn)行點(diǎn)分析，又可以進(jìn)行線分析，還可以進(jìn)行面分析；既可作形貌分析，也可作成分分析。同時(shí)，分析速度快、針對性強(qiáng)、制樣簡單，還不破壞樣品。

3、礦物加工的發(fā)展方向與趨勢

通過對我國復(fù)雜多金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)的總結(jié)和分析可以看出，今后礦物加工工程的發(fā)展方向主要有以下幾點(diǎn)：