煤氣化技術的基本原理精選(九篇)

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第1篇：煤氣化技術的基本原理范文

關鍵詞：IGCC 煤氣化 發電

煤氣化聯合循環(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)發電技術是指煤經過氣化產生中低熱值煤氣，經過凈化除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變為清潔的氣體燃料，燃燒后驅動燃氣輪機發電，并且利用高溫粗煤氣余熱和煙氣余熱在廢熱鍋爐內產生高壓過熱蒸汽驅動蒸汽輪機發電。它既提高了發電效率，又有很好的環保性能，為燃煤發電帶來了光明，其發展令人矚目。從大型化和商業化的發展方向來看，IGCC把高效、清潔、廢物利用、多聯產和節水等特點有機地結合起來，被認為是21世紀最有發展前途的潔凈煤發電技術[1]。

一、煤氣化聯合循環(IGCC)發電系統的主要組成

煤氣化聯合循環系統(IGCC)主要由兩部分組成，煤的氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯合循環發電部分。第一部分的主要設備有氣化爐、煤氣凈化設備、空分裝置。第二部分的主要設備有燃氣輪機發電系統、余熱鍋爐、蒸汽輪機發電系統（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，然后經凈化系統將其除塵、脫硫、除染而制成可供燃氣輪機使用的精煤氣，進入燃燒室產生高效燃氣帶動汽機做功，同時還利用燃氣輪機排氣經余熱鍋爐產生不同參數蒸汽，以驅動蒸汽輪機發電，以及供熱等（圖1）。

二、煤氣化聯合循環(IGCC)發電系統的主要優點

1.高效率、潛力大

目前國際上IGCC電站的凈效率最高已達到45%以上，比常規亞臨界燃煤電站效率高6~9個百分點，隨著工程材料的不斷發展和技術的改進，若能采用成熟可靠的高溫煤氣凈化技術，則可以較小熱量的損失，其發電凈效率有望達到50%。

2.可以充分利用煤炭資源，實現多聯產系統

IGCC 項目本身就是煤化工與發電的結合體，氣化爐產生的煤氣不僅可以用于聯合循環發電，還可以用于供熱、合成氨、尿素等化工產品。

3.可經濟低廉地去除CO2

在IGCC發電系統中，通過對合成煤氣中CO轉換并進行CO2脫除，可實現CO2零排放，是目前現有發電技術減排溫室氣體最可行、最經濟的方法。

4.優良的環保性能

IGCC系統中采用脫硫、脫硝和粉塵凈化的設備造價較低、效率較高，其各種污染物排放量都遠遠低于國際上先進的環保標準，能滿足嚴格的環保要求。IGCC機組的脫硫效率可達99%，SO2排放總量比常規煤粉爐低很多，SO2排放在25 mg/m3左右，并可回收單質硫； NOX排放濃度僅為常規電站的15%-20%，耗水為常規電站的33%-50%，IGCC 電廠所采取的這些凈化工藝過程不需要價格昂貴的催化劑，而且不會造成二次污染。

5.煤灰的處理有很多的優點

煤粉火力發電以飄塵狀或渣塊狀產生大量的粉煤灰，但IGCC的煤灰則以溶渣排出，體積減少50%左右。同時，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、煤氣化聯合循環(IGCC)發電系統的主要缺點

1. IGCC單位造價成本比正常燃煤加脫硫電站高

IGCC電站的造價較高,是常規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火電機組的33%~50%,但在氣化之后的廢棄產品處理方面成本非常高,這些都阻礙了IGCC的推廣。

2.系統復雜

IGCC是化工與發電兩大行業的綜合體。技術難度大，安全和經濟管理都十分復雜，并且是連續生產，互相牽連。任何一塊出現問題，都會造成很大損失。

四、IGCC發電技術在我國的發展

從20世紀90年代初，國家科技部、國家電力公司(原電力工業部)等部門就組織全國的技術力量，對我國發展IGCC發電技術開展了可行性研究，結果認為在我國發展IGCC發電技術是非常必要和迫切的。

國內科研單位經過國家“八五”科技攻關，在IGCC系統優化和一些核心技術的開發方面取得了很大的進步，已形成了很強的技術支撐力量?！癐GCC設計集成和動態特性”、“干煤粉加壓氣化技術”、“多噴嘴水煤漿加壓氣化技術”和“煤氣高溫凈化技術”等被列入國家重點科技攻關計劃給予大力支持。這為IGCC電站的建設以及我國IGCC發電技術的發展奠定了良好的基礎。在此基礎上，1999年國家批準了IGCC示范電站項目建議書，IGCC示范項目正式立項，示范電站功率為300MW 或400MW。

2005年，兗礦集團國泰化工有限責任公司在山東滕州建成年產24萬噸甲醇和20萬噸醋酸、8萬千瓦發電的多聯產示范工程。由中石化投資建設的福建煉油乙烯一體化項目也建設了一套以瀝青為原料的氣化發電裝置，聯產蒸汽和氫氣。但嚴格意義上講，這兩個項目僅僅是帶有IGCC的某些技術特點的聯產工程，不是典型的IGCC發電站。

2009年，我國首座自主開發、制造并建設的IGCC示范工程項目（華能天津IGCC示范電站）在天津臨港工業區正式開工，并且2011年5月底完成分系統調試，進行整套試行；預計明年年底投入運行。這標志著具有我國自主知識產權、代表世界潔凈煤技術前沿水平的IGCC項目取得了實質性進展，開啟了我國潔凈煤發電技術的新紀元。

五、推廣IGCC發電技術

我國富煤貧油少氣的能源結構特點決定了我國以煤為主的能源結構在未來幾十年內不會發生根本性的改變，由此造成的環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發電技術是當今國際新興的一種先進的潔凈煤發電技術，其具有高效、低污染、節水、綜合利用好等優點，可以解決我國燃煤造成一系列的問題。應當大力推廣。

1.促進設備國產化

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

2.實施多聯產技術

將IGCC和煤化工技術結合構成基于煤氣化的多聯產系統，形成包括電力和多種化工產品輸出，使IGCC的發電過程與制H2、供熱以及生產化工產品的過程按最優原則結合起來，比單純的IGCC系統具有更好的經濟效益、更高的能量利用率以及更加靈活的運行操作性[3]。

3.加大政府扶持力度

潔凈煤技術也并非沒有得到政府的重視。早在1997年,《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展規劃》就得到國務院批準。國務院2005年《關于促進煤炭工業健康發展的若干意見》提出,由國家發改委制定規劃,完善政策,組織建設示范工程,并給予一定資金支持,推動潔凈煤技術和產業化發展。但是這些政策都不夠系統和細化，至今,我國還沒有系統的潔凈煤技術指引方針以及配套的支持措施,而原有的有關鼓勵發展煤炭加工技術的政策已隨著時代的發展，不能滿足現實需要[4]。

六、結語

IGCC 是一種先進的潔凈煤發電技術，具有高效、低污染等特性，特別在CO2準零排放上具有獨特優勢，為進一步推進我國節能減排開辟了一條新的道路，是解決煤電可持續發展的最有效的技術途徑之一，符合21世紀發電技術的發展方向，同時能帶動一批新技術產業的發展。開發和采用I GCC發電技術對我國電力工業的發展具有重要意義。

參考文獻：

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

[2]曲偉平.清潔煤發電的CCS和IGCC聯產技術[J].電源技術應用,2010,(4):1-8.

[3]徐連兵.整體煤氣化聯合循環發電技術的發展現狀和前景[J].電力勘察設計,2005(6):8-11.

第2篇：煤氣化技術的基本原理范文

關鍵詞：礦物加工技術；測試技術；發展與趨勢

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文獻標識碼：A 文章編號：

1、礦產資源基本特征

1.1礦產資源總量豐富：共有金屬礦產54種，無論在數量上或質量上都具有明顯的優勢，有較強的國際競爭能力。

1.2礦產資源質量差，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、鋅礦的質量為中等；鐵礦、錳礦、銅礦、鋁土礦的質量處于最差地位。

2、礦物加工工程測試技術

2.1掃描電鏡(SEM)測試技術

⑴掃描電鏡的工作原理是以入射電子為激發源，在材料表面進行掃描，同時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，其大多數的能量約在2～3 ev。因為二次電子的能量較低，只有樣品表面產生的二次電子才能跑出表面，逃逸深度只有幾個納米，所以常用來觀察材料的表面形貌。在煤氣化方面，運用掃描電鏡對不同制焦溫度制得的煤焦進行觀察發現：由于制焦溫度的提高，礦物質從初始的隨機分散分布發展到呈團聚分布，從小簇礦物質微團演變成大顆粒團，從而得出結論：高溫下灰份的熔融使礦物質的催化作用減弱，使氣化活性相應下降，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碳顆粒的形態和孔隙結構。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粘結劑工業型煤微觀結構進行研究發現。煤粒表面及孔隙間均有大量的粘結劑水化形成的凝膠體和各種形態的結晶體，由于各種形態的晶體相互交插，連接形成晶體網絡，可以將煤粒牢固地粘結在一起。因而得出結論：型煤強度與其微觀結構有著密切的關系；凝膠體分布越均勻，晶體越發育，型煤強度越高。

⑶利用掃描電鏡，連同能譜分析、X射線分析等現代測試技術。通過研究型煤燃燒時，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、化學組成和結構3個方面入手，通過研究固硫機理。結果表明，鈣系化合物在型煤燃燒時，煤中的硫以硫酸鈣的形式進人渣中；硫酸鈣被高熔點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合相，大大提高了固硫率。在選礦方面，應用掃描電鏡及X射線衍射分析了黃鐵礦的表面氧化產物，研究了黃鐵礦表面氧化機理及黃鐵礦表面狀態對煤浮選脫硫的影響。另外，碳素材料是煤加工利用領域的重要組成部分。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展。通過掃描電鏡，觀察到大量的一團團棉絮一樣的纖維狀碳納米管，從而證實了使用優質煙煤，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

⑴電子探針的基本原理就是將電子槍發射的電子經一組電子透鏡聚焦成直徑為0.1m～1 m的電子束作為X射線的激發源，轟擊一塊磨光樣品表面上用光學顯微鏡選定的區域。然后，根據樣品上激發出來的各種元素的特征X射線來確定被轟擊微區內的化學成分。它不僅能定點作定性或定量分析，測定約數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行掃描以觀察某一元素在4001x400 1區域內面分布特征(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展初期相互獨立，后來，人們將二者有機結合：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科中的應用相當廣泛。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生的污染卻相當嚴重，不容忽視。電子探針既可以進行點分析，又可以進行線分析，還可以進行面分析；既可作形貌分析，也可作成分分析。同時，分析速度快、針對性強、制樣簡單，還不破壞樣品。

3、礦物加工的發展方向與趨勢

通過對我國復雜多金屬礦產資源綜合利用技術的總結和分析可以看出，今后礦物加工工程的發展方向主要有以下幾點：