整体煤气化联合循环系统中采用独立或整体化空气分离装置的探讨

王欣荣(东华工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

整体煤气化联合循环系统的是一种先进的电力生产系统，其主要工作原理，是将煤气化技术与发电系统结合起来，形成高效的联合循环体系。国内目前存有的整体煤气化联合循环系统主要有两部分构成，其一是主要的煤气化技术设备，如汽化炉、空气分离装置、回收设备、净化设备等；其二是主要的发电机械设备，如发电系统、蒸汽轮机和余热回收锅炉等等。

在研究整体煤气联合循环系统中的空气分离装置使用方式之前，需要阐明的是，研究是基于热力学过程为基础的，通过不同程度的压力比较，可以得到不同的生产效率。合理科学的使用空气分离装置，有助于提升整个系统的产能，对我国的化工产业和电力产业而言具有重要的现实意义。

1 整体煤气化联合循环系统概述

使用煤炭资源发电在我国具有悠久的历史，一方面源于我国丰富的煤炭资源，巨大的储量在漫长的使用过程中形成了完善的系统和体制，尤其是在技术和设备方面，国内日趋一致化；其次，源于我国工业产业的粗放型经营模式，对煤炭的资源的利用仅限于提高热能的利用率，但实际上煤炭中蕴含着其他丰富的资源，经过化工工艺提取后，可以满足市场需求，同时减少了煤炭燃烧过程中的环境污染问题。

目前，世界范围内都认为整体煤气联合循环系统是发电技术中最为情节的技术。我国针对这一技术的应用始于上世纪八十年代末期，经过了长期的发展，在主要的技术——气流床煤粉气化技术方面越发完善纯熟，目前也形成了完善的联合循环生产体系。但是就单纯地技术层面分析，还存在局部可改进的地方。

整体煤气化联合循环系统是有一系列子系统构成的，其中最主要的就是空气分离装置部分，其余包括气化装置、燃机设备、净化设备以及其他工作设备。这些系统（设备）之间通过相互协作，能够对整体煤气化联合循环系统形成有优化促进反应，促使整个发电系统的工作效率大幅度提高。

其中，空气分离装置中划分为独立和整体两部分。独立空气分离装置是低压空分系统，整体空气分离装置是中压系统，两者在功能上没有本质的区别。

2 整体煤气化联合循环系统中空气分离装置的选择

空气分离装置的应用范围很广，因此也形成了不同的设置标准。一般来说，空气分离装置的设置都会主动寻求与设备环境相匹配的温度、压力，用来实现氮气、氧气、氢气等产物的分离提纯。这是根据空气分离装置的设计特性为前提的。

但是，针对于不同的工业行业而言，空气分离器所提供的产品压力要求个不相同。以作为气化剂的氧气威力，冶金行业中的氧气压力为3MPa（理想情况），而化工行业中多为40MPa以上；由此，针对符合自身的行业情况选择合适的空气分离装置至关重要，这是影响生产效率的关键因素。

用来衡量空气分离装置的指标中，压缩机效率是首选要素，结合整体煤气化联合循环发电系统，要求压缩机的有效功率持续为80%以上，才能够维持最基本的系统工作效率。

3 独立或整体化空气分离装置应用对比

无论是独立空气分离装置或是整体空气分离装置，在整体煤气化联合循环系统中的应用是依据具体设备而言的。以目前最为先进的燃气轮机为例，要想提高燃气轮机的发电量效率，就必须实现高温、高压同时存在的特征；数据表明，在氧气纯度达到最优化的前提下，压力越大，设备的转燃值就越高，这一情况下就可以选择整体性空气分离装置。

相应地，独立空气分离装置的应用更倾向于对整体煤气化联合循环系统稳定性的把控，必要的时候可以减少氧气产品从空气分离装置出口的流量，或适当提高氮气的比例。

独立空气分离设备在应用的过程中，由于自身的功率较小，但可以更好的发挥灵活性，整体煤气化联合循环系统在实际建设中，会根据实际作业场地情况构建，作为一种可变换设备而言，显然比整体空气分离设备更具有优势；同样，从系统产能的完备性角度来说，整体空气分离装置作为固化模块，实现了与整体煤气化联合循环系统的紧密结合。

4 结语

整体煤气化联合循环系统的发展从侧面反应出我国对新型能源利用的迫切性。煤炭资源作为一次性消费能源，本身蕴含着更大的利用价值，在以往粗放型的应用方式中，不仅造成了资源的浪费，同时也给环境形成了沉重的负担。

整体煤气化联合循环系统是利用煤气化技术进行电力生产的清洁、高效体系，随着产业机构的定性，技术发展也陷入了瓶颈期和缓慢气，但从提高生产效率、节约成本方面来说，空气分离装置的“微创新”也能够形成明显的作用。

[1]胡腾霄,张宝生,许广生,艾长松.整体煤气化联合循环(IGCC)技术的发展[J].黑龙江电力,2003,01:50-55.

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