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全球首套基于TRIG的IGCC项目稳运
2017-09-28 17:17   审核人:

在日前于美国宾西法尼亚州举行的国际匹兹堡煤炭会议洁净煤示范与商业化应用分会上,美国南方电力公司负责人宣布:世界首套基于TRIG(输运床)气化技术的整体煤气化联合循环发电(IGCC)示范电厂实现连续稳定运行。这到底是一个什么样的煤气化技术?有什么亮点值得我们借鉴?为我国煤炭清洁高效转化利用带来什么启示?中国化工报记者进行了采访。  

多项之最引领全球  

隶属于美国南方电力下属密西西比电力公司(MPC)的Kemper清洁煤电项目,位于美国密西西比州Kemper县境内,是目前世界最大的以空气为气化剂的煤气化装置,也是全球最大以褐煤为原料的IGCC项目,还是全球首个通过合成气冷却器产生过热蒸汽用于发电的项目,全球首个以空气气化的煤基合成气进行水煤气变换后脱硫脱除CO2再进燃机发电,且总体运行状况良好的IGCC电厂。

据介绍,该项目以当地丰富的褐煤为原料,设计发电功率为830兆瓦,最大上网电量582兆瓦。其中发电岛采用21 2台燃气轮机发电偶联1台蒸汽轮机发电)的联合循环发电模式。褐煤经TRIG技术气化后产生的合成气100%作为燃气轮机发电的燃料,使密西西比电力公司实现火电燃料多元化。  

电厂气化岛的核心装置为2TRIG气化炉,以空气—蒸汽作为气化剂。TRIG气化技术是美国南方公司、KBR公司、美国能源部三方,在位于美国阿拉巴马州威尔逊维尔市的电力系统开发研究中心(PSDF)中试试验装置基础上,历经20余年联合攻关开发的针对褐煤高效气化的大型工业流化床气化技术。截至20176月底,气化炉已累计运行224天。

气化技术亮点多多  

据悉,IGCC电厂采用的TRIG气化是一种典型的加压、循环流化床气化技术,该技术源于石化工业中的FCC装置,气化压力4.482MPa,气化温度996.11℃,单台气化炉投煤量200/时,气化炉总碳转化率可大于98wt% TRIG技术具有原料煤适应性强等特点,与现有的纯氧气流床气化技术相比,气化效率更高。尤其以褐煤等低阶煤为气化原料时,优势更加明显。以TRIG技术为IGCC的气化龙头,褐煤最终被转化为含COH2CH4CO2N2H2O与少量NH3及含硫化合物的合成气,使SO2NOx、粉尘、汞、CO排放大幅减少。

该项目的另一突出特点是捕集并销售CO2。项目单独设计了捕集率为65%CO2回收装置,采用世界最大的2CO2压缩机,CO2出口压力达12.203MPa;捕集的CO2通过管输方式外售可以在EOR领域应用,也可用于油田驱油提高原油采收率。IGCC电厂CO2排放与以天然气为原料的联合循环电厂相当。PSDF也因此已成为美国CO2捕获封存技术研究中心。  

该项目还采用了当前世界最大的Selexol酸性气体脱除系统,节能减排效果明显。IGCC电厂除发电外,还副产液氨、硫酸、CO2,其中硫酸年产量为13.9万吨、液氨为1.75万吨、CO2300万吨。通过下游的合成气转换系统、合成气净化系统,该项目所产粗合成气中所含的污染物如氯化物、NH3、硫化氢等几乎100%去除;在蒸汽/CO比值为1.7的低值下进行水煤气变换反应操作,远低于行业标准。  

示范效应值得期待  

据美国南方公司负责人透露,南方电力公司将向美国能源部提交一份报告,详细阐述KemperIGCC项目在设计、建设、调试、运行中积累的经验,力推Kemper模式将来在天然气价格较高或者有碳捕集技术应用的地区进行大范围推广,并确保取得良好的经济效益。  

KemperIGCC项目成功运行,取得了非常明显的示范效果。其中气化岛的核心——TRIG气化炉成功满负荷运行,产生了驱动燃气轮机运行的合格燃料合成气。这个项目在调试及运行过程中积累的经验,为将来IGCC发展及其他煤基多联产发挥了意义非凡的示范作用,应用效果值得期待。”陕西延长石油集团首席煤化工专家李大鹏告诉记者。 

据悉,我国首个拥有自主知识产权的绿色煤电项目——华能天津25万千瓦IGCC电厂示范工程,采用自主开发的两段式干粉煤气化技术。TRIG气化技术与之相比既有相似点又有区别。  

李大鹏认为,延长石油自主开发的煤提取煤焦油与制取合成气一体化(CCSI)技术,与该技术也有异曲同工之妙。CCSI既可以将煤炭高效转化成工业燃气或合成气、低温煤焦油产物,再做高附加值的油品、化工产品,也可与绿色发电及供热结合起来,构建新型的煤油电化热多联产模式,已列入国家“十三五”发展规划。 

据介绍,投煤量3600/天的CCSI工业装置成套技术工艺包已编制完成,准备在陕西榆林建设工业化示范装置,同时紧锣密鼓为某火电企业准备实施技术改造。