整體煤氣化聯合循環系統中采用獨立或整體化空氣分離裝置的探討

王欣榮(東華工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

整體煤氣化聯合循環系統的是一種先進的電力生產系統，其主要工作原理，是將煤氣化技術與發電系統結合起來，形成高效的聯合循環體系。國內目前存有的整體煤氣化聯合循環系統主要有兩部分構成，其一是主要的煤氣化技術設備，如汽化爐、空氣分離裝置、回收設備、凈化設備等；其二是主要的發電機械設備，如發電系統、蒸汽輪機和余熱回收鍋爐等等。

在研究整體煤氣聯合循環系統中的空氣分離裝置使用方式之前，需要闡明的是，研究是基于熱力學過程為基礎的，通過不同程度的壓力比較，可以得到不同的生產效率。合理科學的使用空氣分離裝置，有助于提升整個系統的產能，對我國的化工產業和電力產業而言具有重要的現實意義。

1 整體煤氣化聯合循環系統概述

使用煤炭資源發電在我國具有悠久的歷史，一方面源于我國豐富的煤炭資源，巨大的儲量在漫長的使用過程中形成了完善的系統和體制，尤其是在技術和設備方面，國內日趨一致化；其次，源于我國工業產業的粗放型經營模式，對煤炭的資源的利用僅限于提高熱能的利用率，但實際上煤炭中蘊含著其他豐富的資源，經過化工工藝提取后，可以滿足市場需求，同時減少了煤炭燃燒過程中的環境污染問題。

目前，世界范圍內都認為整體煤氣聯合循環系統是發電技術中最為情節的技術。我國針對這一技術的應用始于上世紀八十年代末期，經過了長期的發展，在主要的技術——氣流床煤粉氣化技術方面越發完善純熟，目前也形成了完善的聯合循環生產體系。但是就單純地技術層面分析，還存在局部可改進的地方。

整體煤氣化聯合循環系統是有一系列子系統構成的，其中最主要的就是空氣分離裝置部分，其余包括氣化裝置、燃機設備、凈化設備以及其他工作設備。這些系統（設備）之間通過相互協作，能夠對整體煤氣化聯合循環系統形成有優化促進反應，促使整個發電系統的工作效率大幅度提高。

其中，空氣分離裝置中劃分為獨立和整體兩部分。獨立空氣分離裝置是低壓空分系統，整體空氣分離裝置是中壓系統，兩者在功能上沒有本質的區別。

2 整體煤氣化聯合循環系統中空氣分離裝置的選擇

空氣分離裝置的應用范圍很廣，因此也形成了不同的設置標準。一般來說，空氣分離裝置的設置都會主動尋求與設備環境相匹配的溫度、壓力，用來實現氮氣、氧氣、氫氣等產物的分離提純。這是根據空氣分離裝置的設計特性為前提的。

但是，針對于不同的工業行業而言，空氣分離器所提供的產品壓力要求個不相同。以作為氣化劑的氧氣威力，冶金行業中的氧氣壓力為3MPa（理想情況），而化工行業中多為40MPa以上；由此，針對符合自身的行業情況選擇合適的空氣分離裝置至關重要，這是影響生產效率的關鍵因素。

用來衡量空氣分離裝置的指標中，壓縮機效率是首選要素，結合整體煤氣化聯合循環發電系統，要求壓縮機的有效功率持續為80%以上，才能夠維持最基本的系統工作效率。

3 獨立或整體化空氣分離裝置應用對比

無論是獨立空氣分離裝置或是整體空氣分離裝置，在整體煤氣化聯合循環系統中的應用是依據具體設備而言的。以目前最為先進的燃氣輪機為例，要想提高燃氣輪機的發電量效率，就必須實現高溫、高壓同時存在的特征；數據表明，在氧氣純度達到最優化的前提下，壓力越大，設備的轉燃值就越高，這一情況下就可以選擇整體性空氣分離裝置。

相應地，獨立空氣分離裝置的應用更傾向于對整體煤氣化聯合循環系統穩定性的把控，必要的時候可以減少氧氣產品從空氣分離裝置出口的流量，或適當提高氮氣的比例。

獨立空氣分離設備在應用的過程中，由于自身的功率較小，但可以更好的發揮靈活性，整體煤氣化聯合循環系統在實際建設中，會根據實際作業場地情況構建，作為一種可變換設備而言，顯然比整體空氣分離設備更具有優勢；同樣，從系統產能的完備性角度來說，整體空氣分離裝置作為固化模塊，實現了與整體煤氣化聯合循環系統的緊密結合。

4 結語

整體煤氣化聯合循環系統的發展從側面反應出我國對新型能源利用的迫切性。煤炭資源作為一次性消費能源，本身蘊含著更大的利用價值，在以往粗放型的應用方式中，不僅造成了資源的浪費，同時也給環境形成了沉重的負擔。

整體煤氣化聯合循環系統是利用煤氣化技術進行電力生產的清潔、高效體系，隨著產業機構的定性，技術發展也陷入了瓶頸期和緩慢氣，但從提高生產效率、節約成本方面來說，空氣分離裝置的“微創新”也能夠形成明顯的作用。

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