碳基燃料燃烧前的脱碳技术

脱碳是指一种净化气体的过程,指脱除混合气体中的二氧化碳,主要见于合成氨生产原料气或煤气的处理。脱除原料气中二氧化碳的方法,分为3类。脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。
 
燃烧前脱碳是在碳基燃料燃烧前,将其化学能从碳转移到其他物质中,再将其分离。
IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)即整体煤气化联合循环发电系统,是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。IGCC由两部分组成,即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、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置);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。IGCC的工艺过程如下:煤经气化成为中低热值煤气,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,然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧,加热气体工质以驱动燃气透平做功,燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水,产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。 
 
作为当今国际上最引人注目的高效清洁发电技术之一, IGCC是最典型的可以进行燃烧前脱碳的系统。它将煤炭气化与燃气—蒸汽联合循环有效地结合起来,实现了能量的梯级利用,将煤中的化学能尽可能多地转化为电能,极大地提高了机组发电效率。燃料进入气化炉气化,生产出煤气,然后再将煤气重整为CO2和H2 ,将燃料化学能转到H2 中,然后再分离CO2 和H2。一般IGCC系统的气化炉都采用富氧或纯氧技术,所需气体体积大幅度减小、CO2 体积分数显著变大,从而大大降低投资和运行费用。目前世界上已经运行的IGCC机组,其供电效率已经达到43%左右,随着相关关键技术的不断发展,还能进一步提高到50%左右。
IGCC技术把洁净的煤气化技术与高效的燃气──蒸汽联合循环发电系统结合起来,既有高发电效率,又有极好的环保性能,是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下,IGCC发电的净效率可达43%~45%,今后可望达到更高。而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10,脱硫效率可达99%,二氧化硫排放在25mg/Nm3左右,远低于排放标准1200 mg/Nm3,氮氧化物排放只有常规电站的15%~20%,耗水只有常规电站的1/2~1/3,对于环境保护具有重大意义。
 
 

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