Igcc
2.2.3.1无CO2捕集
煤电IGCC发电如图2.9所示，展示了主要工艺组成和气流。来自空气分离装置的氧气用于在气化炉中燃烧足够的碳，通常以500-1,000 psig的温度将温度提高到约1,500°C(2,730°F)。对于典型的煤，灰分熔点在1200℃~ 1450℃之间。在1500°C时，煤灰融化并以炉渣的形式离开气化炉底部。在这个温度下，与煤一起加入或单独加入的水(蒸汽)与剩余的碳发生反应，将其转化为
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- 图2.9一个典型的煤基IGCC单元，显示主要工艺组件和流(由NETL提供)
合成气，主要是一氧化碳(CO)、氢气(H2)和一些二氧化碳的混合物，以及H2S、NH3和汞等杂质。合成气用水淬灭以去除颗粒物质，清除杂质，然后在与天然气联合循环(NGCC)机组非常相似的联合循环动力单元的涡轮机中燃烧(见图2.9)。因为所有的气体都包含在高压下，高浓度的颗粒物、硫、汞和其他污染物的去除是可能的。IGCC机组的空气排放水平应与NGCC机组相似。煤质矿物从气化炉中被除去，作为固体，相对致密的玻璃渣。
就类型(移动床、流化床和夹带流)而言，气化炉是系统中最大的变量，进料方式(成浆，干料)，操作压力，以及从其中去除的热量。到目前为止，对于IGCC机组，夹带气流气化炉一直是主要选择。在发电方面，如果没有二氧化碳捕获，气化炉后面的辐射和对流冷却部分产生高压蒸汽用于额外发电，效率可接近或超过40%。图2.10所示为额外的散热方案。
图2.11是一个500mwe IGCC机组的原理图，概述了运行条件，并给出了无CO2捕获的气流。该机组使用伊利诺伊#6煤，速度为185,000公斤/小时或每天4,400吨煤。该机组采用辐射冷却而非对流冷却，以HHV为基础的发电效率为38%[10,13]。
氧气 |
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我。 |
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有限公司 |
铝/水 |
泥浆 |
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r |
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气化炉 |
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我 |
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辐射合成气冷却器 |
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压力 |
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高- - - - - - |
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蒸汽 |
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薄 |
l水分 |
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图2.10夹带流气化炉的热回收选项。产生的额外蒸汽被用来发电 渣 图2.10夹带流气化炉的热回收选项。产生的额外蒸汽被用来发电  电力 图2.11 500mwe无CO2捕集IGCC机组原理图辐射冷却的预计发电效率为38.4% [10] 电力 图2.11 500mwe无CO2捕集IGCC机组原理图辐射冷却的预计发电效率为38.4% [10] 图2.12所示为500mwe IGCC二氧化碳捕获装置的关键物料流框图。为了用IGCC捕获CO2，合成气中的CO必须首先通过水煤气转移反应(CO+H2O ^ CO2+H2)转化为CO2和H2。为了做到这一点，在淬灭器后面添加了两个催化移位反应器，将H2O和CO转化为H2和CO2。气体净化装置需要在硫洗涤装置后面增加第二个气体洗涤装置以去除二氧化碳。CO2的捕获和回收是在高浓度和高压下进行的，涉及到弱吸收，CO2的回收是通过压力下降进行的。因此，它比从烟气中捕获稀释二氧化碳所需的能源更少，成本更低。根据设计和运行参数估算的发电效率为31-32%[10,13]。图2.13说明了IGCC电厂捕获CO2的寄生能量需求;效率损失约为7个百分点，而二氧化碳捕获PC的效率损失约为10-11%。最大的效率降低与产生水气转换反应所需的蒸汽有关。 CO2 compression is second largest but is less than for PC because the compression begins at a higher pressure. After shift and clean up, the resulting gas stream is largely H2, which is then burned in a combustion turbine as part of a combined cycle unit to generate power. Turbines that can burn high concentrations of H2 have not yet been developed. All other technologies are commercial. For example, ammonia production from coal utilizes all the steps up to combustion and is practiced in the US, Europe, and particularly China. However, these technologies have yet to be integrated and 进气80.1万公斤/小时 氮60.4万公斤/小时 氮60.4万公斤/小时 燃烧空气2890000公斤/小时 淬火气化炉
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