煤气化技术的基本原理精选(九篇)

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第1篇：煤气化技术的基本原理范文

关键词：IGCC 煤气化 发电

煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)发电技术是指煤经过气化产生中低热值煤气，经过净化除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料，燃烧后驱动燃气轮机发电，并且利用高温粗煤气余热和烟气余热在废热锅炉内产生高压过热蒸汽驱动蒸汽轮机发电。它既提高了发电效率，又有很好的环保性能，为燃煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。从大型化和商业化的发展方向来看，IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等特点有机地结合起来，被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术[1]。

一、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要组成

煤气化联合循环系统(IGCC)主要由两部分组成，煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。第一部分的主要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。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（图1）。

其基本原理是：煤和来自空气分离装置的富氧气化剂在煤气化炉将煤气化成中、低热值的合成粗煤气，然后经净化系统将其除尘、脱硫、除染而制成可供燃气轮机使用的精煤气，进入燃烧室产生高效燃气带动汽机做功，同时还利用燃气轮机排气经余热锅炉产生不同参数蒸汽，以驱动蒸汽轮机发电，以及供热等（图1）。

二、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要优点

1.高效率、潜力大

目前国际上IGCC电站的净效率最高已达到45%以上，比常规亚临界燃煤电站效率高6~9个百分点，随着工程材料的不断发展和技术的改进，若能采用成熟可靠的高温煤气净化技术，则可以较小热量的损失，其发电净效率有望达到50%。

2.可以充分利用煤炭资源，实现多联产系统

IGCC 项目本身就是煤化工与发电的结合体，气化炉产生的煤气不仅可以用于联合循环发电，还可以用于供热、合成氨、尿素等化工产品。

3.可经济低廉地去除CO2

在IGCC发电系统中，通过对合成煤气中CO转换并进行CO2脱除，可实现CO2零排放，是目前现有发电技术减排温室气体最可行、最经济的方法。

4.优良的环保性能

IGCC系统中采用脱硫、脱硝和粉尘净化的设备造价较低、效率较高，其各种污染物排放量都远远低于国际上先进的环保标准，能满足严格的环保要求。IGCC机组的脱硫效率可达99%，SO2排放总量比常规煤粉炉低很多，SO2排放在25 mg/m3左右，并可回收单质硫； NOX排放浓度仅为常规电站的15%-20%，耗水为常规电站的33%-50%，IGCC 电厂所采取的这些净化工艺过程不需要价格昂贵的催化剂，而且不会造成二次污染。

5.煤灰的处理有很多的优点

煤粉火力发电以飘尘状或渣块状产生大量的粉煤灰，但IGCC的煤灰则以溶渣排出，体积减少50%左右。同时，渣块能作为代替水泥用的骨材及路基材料，使渣块得到利用。

三、煤气化联合循环(IGCC)发电系统的主要缺点

1. IGCC单位造价成本比正常燃煤加脱硫电站高

IGCC电站的造价较高,是常规燃煤加脱硫燃煤电站成本的2倍左右，另外IGCC的水耗虽然只有常规火电机组的33%~50%,但在气化之后的废弃产品处理方面成本非常高,这些都阻碍了IGCC的推广。

2.系统复杂

IGCC是化工与发电两大行业的综合体。技术难度大，安全和经济管理都十分复杂，并且是连续生产，互相牵连。任何一块出现问题，都会造成很大损失。

四、IGCC发电技术在我国的发展

从20世纪90年代初，国家科技部、国家电力公司(原电力工业部)等部门就组织全国的技术力量，对我国发展IGCC发电技术开展了可行性研究，结果认为在我国发展IGCC发电技术是非常必要和迫切的。

国内科研单位经过国家“八五”科技攻关，在IGCC系统优化和一些核心技术的开发方面取得了很大的进步，已形成了很强的技术支撑力量。“IGCC设计集成和动态特性”、“干煤粉加压气化技术”、“多喷嘴水煤浆加压气化技术”和“煤气高温净化技术”等被列入国家重点科技攻关计划给予大力支持。这为IGCC电站的建设以及我国IGCC发电技术的发展奠定了良好的基础。在此基础上，1999年国家批准了IGCC示范电站项目建议书，IGCC示范项目正式立项，示范电站功率为300MW 或400MW。

2005年，兖矿集团国泰化工有限责任公司在山东滕州建成年产24万吨甲醇和20万吨醋酸、8万千瓦发电的多联产示范工程。由中石化投资建设的福建炼油乙烯一体化项目也建设了一套以沥青为原料的气化发电装置，联产蒸汽和氢气。但严格意义上讲，这两个项目仅仅是带有IGCC的某些技术特点的联产工程，不是典型的IGCC发电站。

2009年，我国首座自主开发、制造并建设的IGCC示范工程项目（华能天津IGCC示范电站）在天津临港工业区正式开工，并且2011年5月底完成分系统调试，进行整套试行；预计明年年底投入运行。这标志着具有我国自主知识产权、代表世界洁净煤技术前沿水平的IGCC项目取得了实质性进展，开启了我国洁净煤发电技术的新纪元。

五、推广IGCC发电技术

我国富煤贫油少气的能源结构特点决定了我国以煤为主的能源结构在未来几十年内不会发生根本性的改变，由此造成的环境问题和能源利用效率低下等多方面问题，成为我国目前亟待解决的问题。而IGCC发电技术是当今国际新兴的一种先进的洁净煤发电技术，其具有高效、低污染、节水、综合利用好等优点，可以解决我国燃煤造成一系列的问题。应当大力推广。

1.促进设备国产化

IGCC示范项目中的核心设备主要包括气化炉、汽轮机、空分分离装置、废热锅炉等,而目前IGCC电站的关键设备大多数要从国外购买,成本高,建设周期长,见效慢。要降低成本,缩短建设周期，必须要掌握核心技术，加强核心设备的制造能力与制造水平[2]。

2.实施多联产技术

将IGCC和煤化工技术结合构成基于煤气化的多联产系统，形成包括电力和多种化工产品输出，使IGCC的发电过程与制H2、供热以及生产化工产品的过程按最优原则结合起来，比单纯的IGCC系统具有更好的经济效益、更高的能量利用率以及更加灵活的运行操作性[3]。

3.加大政府扶持力度

洁净煤技术也并非没有得到政府的重视。早在1997年,《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展规划》就得到国务院批准。国务院2005年《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》提出,由国家发改委制定规划,完善政策,组织建设示范工程,并给予一定资金支持,推动洁净煤技术和产业化发展。但是这些政策都不够系统和细化，至今,我国还没有系统的洁净煤技术指引方针以及配套的支持措施,而原有的有关鼓励发展煤炭加工技术的政策已随着时代的发展，不能满足现实需要[4]。

六、结语

IGCC 是一种先进的洁净煤发电技术，具有高效、低污染等特性，特别在CO2准零排放上具有独特优势，为进一步推进我国节能减排开辟了一条新的道路，是解决煤电可持续发展的最有效的技术途径之一，符合21世纪发电技术的发展方向，同时能带动一批新技术产业的发展。开发和采用I GCC发电技术对我国电力工业的发展具有重要意义。

参考文献：

[1]焦树建IGCC技术发展的回顾与展望[J].电力建设,2009,( 1):1-7.

[2]曲伟平.清洁煤发电的CCS和IGCC联产技术[J].电源技术应用,2010,(4):1-8.

[3]徐连兵.整体煤气化联合循环发电技术的发展现状和前景[J].电力勘察设计,2005(6):8-11.

第2篇：煤气化技术的基本原理范文

关键词：矿物加工技术；测试技术；发展与趋势

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

中图分类号：TJ610.6文献标识码：A 文章编号：

1、矿产资源基本特征

1.1矿产资源总量丰富：共有金属矿产54种，无论在数量上或质量上都具有明显的优势，有较强的国际竞争能力。

1.2矿产资源质量差，国际竞争力弱：考虑矿石品位、矿石类型、矿石的选冶性能等综合因素，我国金矿、铅矿、锌矿的质量为中等；铁矿、锰矿、铜矿、铝土矿的质量处于最差地位。

2、矿物加工工程测试技术

2.1扫描电镜(SEM)测试技术

⑴扫描电镜的工作原理是以入射电子为激发源，在材料表面进行扫描，同时同步探测入射电子和研究对象相互作用后从样品表面散射出来的电子和光子，获得相应材料的表面形貌和成分分析。从材料表面散射出来的二次电子的能量一般低于50ev，其大多数的能量约在2～3 ev。因为二次电子的能量较低，只有样品表面产生的二次电子才能跑出表面，逃逸深度只有几个纳米，所以常用来观察材料的表面形貌。在煤气化方面，运用扫描电镜对不同制焦温度制得的煤焦进行观察发现：由于制焦温度的提高，矿物质从初始的随机分散分布发展到呈团聚分布，从小簇矿物质微团演变成大颗粒团，从而得出结论：高温下灰份的熔融使矿物质的催化作用减弱，使气化活性相应下降，从而成为对煤焦气化速率造成影响的最重要的原因之一。

⑵在煤的燃烧方面，通过扫描电镜观察分析燃烧后煤粉残碳颗粒的形态和孔隙结构。研究煤粉的燃烧过程、燃烧程度及不同工艺条件下、不同催化剂对燃烧效果的影响，从而研究粉煤燃烧机理，研究催化剂对煤粉燃烧特性的影响。在型煤研究方面，通过扫描电镜对无机粘结剂工业型煤微观结构进行研究发现。煤粒表面及孔隙间均有大量的粘结剂水化形成的凝胶体和各种形态的结晶体，由于各种形态的晶体相互交插，连接形成晶体网络，可以将煤粒牢固地粘结在一起。因而得出结论：型煤强度与其微观结构有着密切的关系；凝胶体分布越均匀，晶体越发育，型煤强度越高。

⑶利用扫描电镜，连同能谱分析、X射线分析等现代测试技术。通过研究型煤燃烧时，添加铁、硅、锶等以钙为主的几种固硫剂后，灰渣的物相变化及硫的走向；从微观形态、化学组成和结构3个方面入手，通过研究固硫机理。结果表明，钙系化合物在型煤燃烧时，煤中的硫以硫酸钙的形式进人渣中；硫酸钙被高熔点硅酸盐矿物所包裹是高温下硫酸钙不易分解的重要原因。而碳酸锶的添加，不仅使硫形成硫酸钙和硫酸锶，还形成一种在高温下难以分解的复合相，大大提高了固硫率。在选矿方面，应用扫描电镜及X射线衍射分析了黄铁矿的表面氧化产物，研究了黄铁矿表面氧化机理及黄铁矿表面状态对煤浮选脱硫的影响。另外，碳素材料是煤加工利用领域的重要组成部分。碳纳米管，作为一种新奇的纳米碳素材料，近年来在中国取得令人瞩目的进展。通过扫描电镜，观察到大量的一团团棉絮一样的纤维状碳纳米管，从而证实了使用优质烟煤，采用电弧等离子体法可制备碳纳米材料。

2.2电子探针(EMPA)测试技术

⑴电子探针的基本原理就是将电子枪发射的电子经一组电子透镜聚焦成直径为0.1m～1 m的电子束作为X射线的激发源，轰击一块磨光样品表面上用光学显微镜选定的区域。然后，根据样品上激发出来的各种元素的特征X射线来确定被轰击微区内的化学成分。它不仅能定点作定性或定量分析，测定约数立方微米体积的样品中所含的元素(Be—U)，亦能沿某一直线方向测定几种元素的浓度分布曲线，还可以对样品表面进行扫描以观察某一元素在4001x400 1区域内面分布特征(即X射线图象)。

⑵电子探针和扫描电镜一样，都是用聚焦电子束轰击电子，以获取二次电子、背散射电子、透射电子、样品电流、特征X射线、俄歇电子以及不同能量光子的信号。但电子探针分析着重取用其中的成像电子信号，并利用x射线能谱谱仪或光谱谱仪取得被分析点的成分信息。而扫描电镜分析则着重取用其中的成像电子信号，特别是二次电子信号，以观察试样的形貌。电子探针和扫描电镜在发展初期相互独立，后来，人们将二者有机结合：在电子探针上能检N-次电子，在扫描电镜上也能取得特征X射线。电子探针在矿物加工学科中的应用相当广泛。比如在对煤中微量元素的测定中，煤中有些元素如砷、氟等，虽然量徽，但在加工利用过程中产生的污染却相当严重，不容忽视。电子探针既可以进行点分析，又可以进行线分析，还可以进行面分析；既可作形貌分析，也可作成分分析。同时，分析速度快、针对性强、制样简单，还不破坏样品。

3、矿物加工的发展方向与趋势

通过对我国复杂多金属矿产资源综合利用技术的总结和分析可以看出，今后矿物加工工程的发展方向主要有以下几点：