突出重霾的探“绿”之旅 | IGCC技术中的高端阀门应用与前景- 大数跨境

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突出重霾的探“绿”之旅 | IGCC技术中的高端阀门应用与前景

埃迈流体技术

2016-04-22

导读：i阀哥“铸造绿色中国”是IMI关键流体技术事业部服务中国市场的愿景。身处能源业的我们，深知能源行业与环境保

i阀哥

“铸造绿色中国”是IMI关键流体技术事业部服务中国市场的愿景。身处能源业的我们，深知能源行业与环境保护的紧密联系。因而，从本周开始，我们将陆续推出《突出重霾的探“绿”之旅》系列文章，探索高端类阀门产品及解决方案如何践行绿色能源。

雾霾重围下的环境保卫战

自从2008年“美国驻华大使馆北京空气报告”事件以来，空气质量问题成为了全国人民最为关心的话题，“PM2.5”更是成为了中国最为热门的词汇之一。近年来，肆虐北方地区的雾霾天，让PM2.5主要来源之一的燃煤电厂成为备受关注的对象。

中国“贫油、富煤、少气”的资源禀赋特点使煤炭长期以来占据中国能源消费的主导地位。直至2015年，煤电发电量占全国总发电量比例仍然超过70%。从客观角度而言，我们不得不承认煤电仍是中国最为高效、经济、有保障的电力生产方式。

但同时，探索其它行之有效的“绿色”发电模式的脚步从未停止过，其中，整体（煤）气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle，以下简称IGCC）技术是当今国际上最引人注目的新型、效率较高的洁净发电技术之一。

IGCC发电技术简介

IGCC发电系统是把环境友好的（煤）气化技术和高效的燃气蒸汽联合循环发电技术相结合，实现了煤炭或者其他含碳燃料资源的高效、洁净利用，具有高效、洁净、节水、燃料适应性广、易于实现多联产等优点,并且与未来二氧化碳近零排放、氢能经济长远可持续发展目标相容，是绿色发电技术的重要发展方向之一。

其基本工艺过程为：

以煤、或者其他含碳燃料如石油焦、生物质等做为原料，经气化生成中低热值合成气，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，加热气体以驱动燃气轮机做功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽带动蒸汽轮机发电，从而实现了（煤）气化燃气蒸汽联合循环发电过程。

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。

典型的煤基IGCC模块图（图片来源：Wikipedia）

自上世纪70年代开始研发，通过40年多年的努力，国外IGCC技术已经取得了初步的成效，虽然尚未具备大规模商业化开发的条件，但也基本走过了商业示范阶段，技术日趋成熟。

IGCC发电技术中高端阀门的应用

在一个典型煤基IGCC发电厂中，除了会应用较多规格的常规调节阀外，在以下各装置的高端/进口阀门的应用及主要技术规格如下–

气化炉装置 –

高性能蝶阀（阀门设计尺寸小于24”，设计压力等级低于900#）
侧装式球阀（阀门设计尺寸小于10”，设计压力等级低于600#）
放空阀（设计温度为400°C~500°C，设计压力等级为600#~2500#）
减温减压器（设计温度低于540°C，设计压力等级低于2500#）

IMI Orton三偏心金属密封蝶阀

发电装置 –

其中包括燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统，相当于一个联合循环燃气发电厂

高、中低压旁路系统阀（设计温度为380°C~598°C，设计压力为13~124 bar）
放空阀（设计温度为400°C~500°C，设计压力等级为600#~2500#）
减温减压器（设计压力等级为13~61 bar）
高性能蝶阀（设计温度低于400°C，设计压力等级低于600#）

IMI CCI汽轮机旁路阀

空分装置 -

三杆阀(阀门设计尺寸为40”~60”)及高性能蝶阀

IMI Z&J三杆切断蝶阀

在由沙特与阿美石油公司投资建设，目前全球最大的石油气化电站，国家“一带一路”重点项目之一的吉赞3850MW燃机联合循环电站项目中，IMI关键流体技术事业部提供了大量的IMI CCI旁路阀和减温减压器，以及IMI Orton高性能三偏心蝶阀，为这座世界上最先进的渣油为燃料的IGCC电厂提供了较完善的阀门技术解决方案。

IGCC发电技术在中国的前景

在目前的理论技术水平下，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1200mg/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。

但是，与常规燃煤和燃天然气联合发电技术相比较，IGCC系统复杂，初投资成本相对较高，可用率相对较低，在不考虑二氧化碳处置和天然气价格较低的情况下经济上不具有竞争力。仅以环保性能类似的燃天然气联合循环发电为例，据美国能源部能源信息委员会在内的许多美国能源机构专家分析，目前的技术经济条件下煤气化的费用约为2.5-3.0美元/百万BTU左右，只有当每百万BTU天然气（油）价格比煤炭价格高2.5-3.0美元以上时，对天然气联合循环进行IGCC改造才具有了盈利空间。20世纪90年代以来的大部分时间内国外天然气的价格较低，因此煤基纯发电的IGCC技术在具备大规模商业化开发条件后在国外并未得到大规模发展。

在中国，截止目前已经正式投入运行的IGCC项目还只停留在较小规模阶段，远未进入大规模的商业运行期，包括与福建炼油乙烯项目配套的280MW IGCC多联产项目、兖矿集团在山东滕州建设的80MW IGCC多联产工业示范项目。以及，做为我国首台25万千瓦级整体煤气化燃气－蒸汽联合循环发电机组的华能集团天津IGCC项目，该项目于2012年底正式实现商业运行，但仍然有一些技术问题尚未解决，导致发电成本骤升。

目前因技术问题导致IGCC发电项目的经济效益、投资回报前景尚未明晰，每千瓦的发电成本甚至可与核电相媲美，因此，在中国虽停留在在建阶段有近10个IGCC项目，但都仍处于前端设计或可研阶段，项目进展前景尚未明确。

【声明】内容源于网络

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