华能天津整体煤气化发电IGCC电站项目和设计方案介绍

华能绿色煤电公司250MWIGCC示范工程系统设计介绍西安热工研究院有限公司2009.9.160、IGCC技术及在中国的现状1、IGCC技术方案选择2、IGCC系统配置3、系统整体化设计4、全厂指标5、空分系统6、气化炉系统7、脱硫系统8、饱和器及合成气预热系统9、燃气轮机系统10、全厂辅汽用汽系统11、余热锅炉系统12、蒸汽轮机系统13、IGCC全厂系统14、IGCC技术发展和展望目录0.1、IGCC—IntegratedGasificationCombinedCycle

整体煤气化联合循环气化G燃料

煤气净化水联合循环发电CC空分氧气氮气整体化I0.2、中国IGCC在建和计划项目华能绿色煤电天津IGCC项目（250MW）中电投廊坊IGCC项目（400MW）大唐国际沈阳IGCC项目（400MW）大唐国际天津IGCC项目（400MW）大唐国际北京IGCC项目（400MW）大唐深圳IGCC项目（400MW）华电半山IGCC项目（200MW）国华温州IGCC项目（300～400MW）东莞天明电力IGCC项目（200MW）1、IGCC系统技术方案选择前期对SIMENS燃机再热和非再热，注60%和注55.4%的氮气，注60%蒸汽和注30%蒸汽方案进行了计算比较。同时对GE燃机注蒸汽和不注蒸汽，补燃和不补燃的方案进行比较。在以上8个比较方案中，从机组效率和污染物排放、可靠性角度考虑，选择SIMENS燃机,注入60%蒸汽的IGCC系统方案。2、250MWIGCC系统配置IGCC电厂可分为煤气化系统、煤气净化系统、动力岛系统三大部分。①煤气化系统包括：气化炉、空分、除渣、除灰、水洗系统、初步水处理等。②煤气净化系统包括：水气分离、COS水解、脱硫系统、硫回收系统③动力岛系统：采用9E级双轴联合循环系统。2.1、250MWIGCC系统总体配置2.2、250MW

IGCC系统框图2.3、250MWIGCC系统具体配置1）、气化炉：采用2000t/dTPRI二段式干煤粉加压气化炉，压力31barg，废锅流程，冷煤气效率83%左右。2）、空分系统：采用开封空分集团的低压独立空分，规模42000Nm3/hO2，氧气纯度为99.6%。3）、煤气除尘系统：采用旋风分离器和干法及水洗涤塔除尘。4）、煤气脱硫系统：采用MDEA系统脱除h2s和部分CO2。硫回收系统采用lo-cat技术。5）、煤气饱和系统：经过脱硫后的净合成气需要注入中压饱和蒸汽来调整合成气组分，以控制燃料热值和Nox排放。6）、燃气轮机发电机组：采用SIEMENS研制的STG5-2000E(LC)型燃气轮机，在v94.2基础上的对压气机等部件进行了改进，燃机轴功率为175MW，发电机为上海电气集团制造。7）、余热锅炉：采用杭州锅炉厂的三压再热式余热锅炉。8）、汽轮机发电机组：采用上海汽轮机厂研制的单缸三压再热汽轮机，各等级进汽参数为:9.0/520/4.0/520/0.58/208，功率94457kW。3、系统整体化设计1、利用凝结水冷却脱硫系统合成气，同时凝结水被加热到60℃，进入余热锅炉省煤器。2、显热利用：采用低压废热锅炉回收除尘后到水洗后的显热。3、将空分多余氮气回注到合成气中，以降低NOX排放。4、蒸汽注入到合成气系统调整进入燃气轮机合成气的热值。5、气化岛及脱硫岛蒸汽用量由动力岛提供。6、气化炉废热锅炉产生的中压饱和蒸汽一部分注入合成气饱和器及辅汽外，其余全部回到余热锅炉中压汽包。设计煤种种（神华华煤）LHV=22760kJ/kg原煤投煤煤量=2097t/d燃气轮机机发电功功率=172849kW汽轮机功功率=94457kW电厂总功功率=267306kW全厂厂用用电率=15.11%全厂净效效率=41.08%NOX排放指标标=40ppm（15%02）SO2=25mg/Nm3,烟尘排放放量=7.5mg/Nm3(6%02)4、全厂指指标5、空分系系统低压、独独立、双双泵内压压缩PSA、膜分离离、深冷冷分离5.1、空分流流程产品名称产量Nm3/h纯度出装置界区压力MPa(G)温度℃备注中压氧气42000≥99.6％O23.733内压缩液氧100≥99.6％O2~0.2饱和高压氮气4200010PPmO27.6≥80内压缩(出冷箱33℃，再被加温到80℃)低压氮气2000010PPmO20.880上塔氮气出冷箱外压缩到0.8MPa(G)液氮80010PPmO2~0.2饱和液氩12304PPmN21PPmO2~0.2饱和纯度达到GB/T10624一级品规定仪表空气30000.840增压机二级抽节流工厂空气40000.840增压机二级抽节流5.2、空分运行工况况参数6、气化炉炉系统6.1、气化炉炉系统简简图6.2、气化系系统洗涤涤塔后合合成气组组分COmol%55.49CO2mol%0.86H2mol%26.40N2mol%8.82ARmol%0.11H2Omol%7.74H2Smol%0.134HCNmol%9.04E-03COSmol%0.012NH3mol%0.0058CH4mol%0.43水洗后压力bar29水洗后温度℃140水洗后合成气流量t/h173.2标态下体积流量Nm3/h1827677、脱硫系系统7.1、脱硫系系统简图图干法脱硫硫高温脱硫硫湿法脱硫硫低温甲醇醇洗Selexol(NHD)烷基醇胺胺法(MEA、MDEA等）7.2、合成气气脱硫后后合成气气参数脱硫后压力bar27脱硫后温度℃120脱硫后煤气流量t/h160.5标态下体积流量Nm3/h156455有效气流量Nm3/h137211脱硫后煤气成分CO%mol59.77CO2%mol2.11H2%mol27.03N2%mol9.73AR%mol0.12H2O%mol0.31H2S%mol0.001NH3%mol0.03CH4%mol0.9total%mol100.001LHVkJ/kg11399.6名称单位西班牙IGCC华能天津IGCC处理煤气量Nm3/h180937+7404181485.8COS前煤气加热器加热蒸汽流量t/h2.053.1加热蒸汽压力Bar3548加热蒸汽温度℃242.5300MDEA再沸器加热蒸汽流量t/h13.1916加热蒸汽压力Bar6.56加热蒸汽温度℃162160CO2脱除率%~0447.3、脱硫系系统的蒸蒸汽用量量比较8、饱和器器及合成成气预热热系统8.1、饱和器器及合成成气预热热系统简简图饱和后压力bar26饱和后温度℃180饱和后煤气流量t/h2498.2、注氮饱饱和后合合成气参参数饱和后煤气成分单位数值CO%mol33.92CO2%mol1.197H2%mol15.34N2%mol9.147AR%mol0.068H2O%mol39.8H2Sppm7CH4%mol0.51*减注蒸汽汽工况下下9、燃气轮轮机9.1、燃气轮轮机设计计平衡图图9.2、Siemens燃机Nox排放指标标9.3、Siemens燃机运行行特性注：根据据燃机一一联会simens提供的资资料的拟拟合曲线线9.4、IGCC电厂燃料料热值和和NOx排放曲线线

负荷/100%1中压过热辅汽用量t/h8.201.1气化炉喷嘴t/h8.22低压过热辅汽用总量t/h30.152.1全厂动力岛伴热（低压蒸汽）t/h12.2至空分高压氮气加热用汽t/h1.322.3至气化装置伴热及工艺用汽t/h14.832.4至净化MDEA再沸器蒸气t/h132.5暖通用汽t/h02.6至火炬用汽t/h03中压饱和辅汽用量t/h101.23.1洁净煤气预热蒸汽t/h5.23.2至空分纯化再生系统（11barg,260℃)t/h2.753.3反吹氮气加热用汽t/h1.53.4至cos前加热t/h3.13.5合成气饱和用汽t/h88.6510、全厂辅辅汽用汽汽11、余热锅锅炉11.1、余热锅锅炉设计计平衡图图11.2设计煤种种、额定定工况余余热锅炉炉和汽轮轮机系统统能量平平衡及分分布图12、汽轮机机单缸(高压部分分冲动式)汽轮机12.1、汽轮机机本体结结构12.2、汽轮机机性能设设计参数数

蒸汽轮机接口参数

序号名称单位设计工况1设计工况2负荷负荷/100%100%1高压进汽蒸汽压力MPa9.09.132高压进汽蒸汽温度℃520.05203高压进汽流量kg/h1964001957004高排蒸气压力MPa4.54.545高排蒸气温度℃428.14249中压进汽压力MPa4.04.0910中压进汽温度℃520.052011中压进蒸汽流量kg/h246690.025231512低压进汽压力(阀前）MPa0.50.54814低压进汽温度℃206.020815低压进汽流量kg/h17600.01845016低压排汽焓kJ/kg2345.02340.817凝汽器压力MPa0.0049

0.004918蒸气轮机发电功率kW921469445713.1、IGCC系统aspenplus模型13、IGCC全厂系统统13.2IGCC电厂设计计煤种额额定工况况全厂平平衡图环境温度℃12.6-3.326.512.6-3.326.5负荷率%100100100100100100煤种/设计煤种设计煤种设计煤种校核煤种校核煤种校核煤种脱硫后煤气流量t/h160.5160.1150.1149148.1138.6水洗后煤气流量t/h173.2172.8162.0158.5157.5147.40燃气轮机发电功率kW172849.4172857.3159204.1173477.1172865.2158760.9蒸汽轮机发电功率kW94457.093686.087110.093160.091908.086568.0原煤煤耗t/d2096.72091.51960.92224.32210.92069.1电厂发电功率kW267306.4266343.3246314.1266344.1264563.2245328.9电厂发电效率%48.448.347.747.947.947.5电厂净功率kW226916.4226098.8209096.0226099.5224587.7208259.7电厂效率%41.0841.0440.4840.7040.6740.30毛标准煤耗率g/kWh253.8254.1257.6256.2256.4258.8净标准煤耗率g/kWh299.0299.3303.4301.8302.0304.8Nox指标（估算）ppm48.648.648.654.554.554.513.3、设计煤煤种各工工况平衡衡图IGCC是一种洁洁净煤发发电技术术，高效效、低污污染的特特点为节节能减排排提供一一条重要要途径。。I