綠色化學(xué)工藝(共9頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上華東理工大學(xué)20122013學(xué)年第_1_學(xué)期 綠色化學(xué)工藝 課程論文 2012.11班級(jí) 熱能102 學(xué)號(hào) 姓名 崔頌 開(kāi)課學(xué)院 資源與環(huán)境工程學(xué)院 任課教師 陳雪莉 成績(jī)_論文題目：綠色化學(xué)工藝與IGCC發(fā)電論文要求：結(jié)合課程所講內(nèi)容，選擇自己感興趣的方向?qū)懸黄撐?。論文字?jǐn)?shù)：不少于4000字論文格式：標(biāo)題(黑體四號(hào))；學(xué)號(hào)、姓名、專業(yè)；摘要和關(guān)鍵詞(僅中文)；正文(宋體小四)，1.5倍行距，頁(yè)邊距選Word文檔默認(rèn)格式；參考文獻(xiàn)(著錄格式參考華東理工大學(xué)學(xué)報(bào))教師評(píng)語(yǔ)：教師簽字： 年 月 日摘要綠色化學(xué)的設(shè)想是在化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中，不再使用有毒有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物

2、，不再處理廢物。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)是一種先進(jìn)潔凈煤發(fā)電系統(tǒng)，又稱IGCC，它符合綠色化學(xué)的設(shè)想及要求，由于他具有提高效率的最大潛力、優(yōu)良的環(huán)保性能等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，現(xiàn)已成為當(dāng)今世界能源動(dòng)力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與前沿。國(guó)家的大力支持以及我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)的影響，直接導(dǎo)致IGCC發(fā)電技術(shù)成為未來(lái)煤發(fā)電的主流。關(guān)鍵字：綠色化學(xué)，潔凈煤，聯(lián)合循環(huán)，IGCC，國(guó)家支持 引言相對(duì)于石油的短缺，我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量十分豐富。但是這部分煤的主要用途卻是用來(lái)發(fā)電，而且利用效率很低，大多是用來(lái)直接燃燒，不符合現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保，綠色化工的要求，這就要求我們更好地利用這部分煤，生產(chǎn)一些綠色環(huán)保節(jié)能的化工產(chǎn)品，合理利用熱能發(fā)電，并且

3、減少對(duì)石油的依賴，這是由我國(guó)現(xiàn)階段的能源結(jié)構(gòu)所決定的。1綠色化學(xué)的基本含義綠色化學(xué)又被稱為環(huán)境友好化學(xué)，在其基礎(chǔ)上發(fā)展的技術(shù)有以下幾種；環(huán)境友好技術(shù)，綠色技術(shù)或潔凈技術(shù)。綠色化學(xué)工藝的核心就是要利用化學(xué)原理從源頭上消除化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。綠色化學(xué)工藝的理想就是采用“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)，即也就是說(shuō)原料中的每一原子都會(huì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)沒(méi)有任何廢物、副產(chǎn)品的社會(huì)，并且實(shí)現(xiàn)廢物的零排放；同時(shí)也不采用有毒有害的原料、催化劑和溶劑，并生產(chǎn)環(huán)境友好的產(chǎn)品。2 IGCC系統(tǒng)介紹2.1 IGCC系統(tǒng)的組成部分在此，介紹他們其中的一種。以shell氣化爐為氣化系統(tǒng)的整體粉煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)由煤的氣化凈化部

4、分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)兩大部分組成。煤的氣化凈化部分包括煤氣化系統(tǒng)、煤氣凈化系統(tǒng)和空分系統(tǒng)。主要設(shè)備包括空分裝置、氣化爐、氣體冷卻器、氣體洗滌器、除硫及硫回收裝置等，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分包括燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等。2.2 IGCC系統(tǒng)的工藝過(guò)程煤經(jīng)過(guò)氣化成為中低熱值煤氣，然后再經(jīng)過(guò)凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變成清潔的氣體燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)做功，進(jìn)而就可以形成循環(huán)的發(fā)電，而且達(dá)到了能源的充分利用和污染物的更少的排放。IGCC技術(shù)把高效的燃?xì)?/p>

5、蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，既有高的發(fā)電效率，又有極高的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。3 IGCC技術(shù)的特點(diǎn)3.1效率高IGCC通過(guò)煤炭氣化和煤氣凈化，使得煤炭變成潔凈煤氣再到燃?xì)廨啓C(jī)中做功，相當(dāng)于常規(guī)鍋爐的燃燒前處理。一般情況下，燃燒前處理要比燃燒中、燃燒后處理更加合理和經(jīng)濟(jì)。IGCC與粉煤火力發(fā)電比較，預(yù)計(jì)商業(yè)化IGCC可以提高效率約20%，發(fā)電效率甚至可以達(dá)到45%以上，單位發(fā)電量的二氧化碳排放量下降至石油火力發(fā)電的水平，并且還有十分巨大的提升空間。3.2適用煤種擴(kuò)大為了防止灰分在爐壁或傳熱管凝附，阻礙傳熱和壓力損失，煤粉火力發(fā)電主要采用灰熔點(diǎn)高的煤；相

6、反，IGCC的氣化爐內(nèi)的灰分被高溫熔融排出，可以擴(kuò)大使用灰熔點(diǎn)低的煤種，還可以利用高硫分、高灰分、熱值低的低品位煤，如褐煤等等。3.3經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)可觀相對(duì)于煤粉火力發(fā)電的煙灰處理，IGCC以爐渣裝處理，容積可以縮小一半左右，非常利于有效利用。減少場(chǎng)地投資，節(jié)約成本。IGCC中處理的對(duì)象主要是粗煤氣，常規(guī)鍋爐要處理的主要是煙氣。相同條件下，煤氣的流量只有煙氣的十分之一，而且煤氣在更高壓力下污染物的濃度高，因而可以用更小的代價(jià)脫除更多的污染物。3.4利于二氧化碳的回收二氧化碳是目前世界公認(rèn)的影響最大的溫室氣體，隨著地球表面的氣溫越來(lái)越高溫室效應(yīng)越來(lái)越明顯，關(guān)于二氧化碳的排放問(wèn)題早已成為了全世界關(guān)注的

7、焦點(diǎn)，也是各個(gè)企業(yè)不得不面對(duì)的一個(gè)重大的問(wèn)題。換句話說(shuō)，哪個(gè)企業(yè)擁有更少的二氧化碳排放量，哪個(gè)企業(yè)就會(huì)在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的優(yōu)勢(shì)，而且這個(gè)優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。煤粉火力發(fā)電的二氧化碳回收在鍋爐燃燒后的排氣中進(jìn)行，二氧化碳的濃度低、容積大，IGCC在燃燒前加壓下的高濃度、低容積燃燒氣中回收，回收動(dòng)力和占地面積更為有利。3.5環(huán)保性能優(yōu)良IGCC的粉塵排放量均低于10mg/m3，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是<50mg/m3，基本上沒(méi)有脫硫副產(chǎn)品的二次污染。與同容量燃煤電站相比，NOX、SO2的排放量減少了90%以上，SO2的排放濃度在煤炭含硫3%時(shí)也可以達(dá)到25mg/m3以下，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是<400mg/m3

8、，并且可以回收單質(zhì)硫；采用燃?xì)廨啓C(jī)氮?dú)饣刈⒎绞娇梢詫OX排放濃度控制在50mg/m3，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是<450mg/m3?？梢圆捎枚趸寂欧叛a(bǔ)集并永久封存技術(shù)CCS，據(jù)報(bào)道神華包頭煤制氣項(xiàng)目就采用了CCS技術(shù)，整個(gè)工廠達(dá)到了污染物的零排放。另外，IGCC電站的耗水量比平常常規(guī)的電廠可以節(jié)約1/2-1/3，約為同容量常規(guī)電廠的一半。這對(duì)于我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺但是煤炭資源十分豐富的西部來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是解了燃眉之急。3.6可以實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)總所周知，電的使用量與季節(jié)以及時(shí)間的關(guān)系是十分巨大的，所以才會(huì)出現(xiàn)用電的高峰期和低谷期。但是對(duì)于發(fā)電這個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，如果在低谷期減少發(fā)電量，這顯然是不經(jīng)濟(jì)、不科學(xué)的，但是

9、如果產(chǎn)電過(guò)剩也是一種巨大的浪費(fèi)，得不償失。這就迫切的需要我們想出一個(gè)好的辦法來(lái)改善這種現(xiàn)狀，于是煤基多聯(lián)產(chǎn)的技術(shù)因運(yùn)而生，從很大程度上解決了發(fā)電廠面臨的這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)也對(duì)煤化工的行業(yè)送來(lái)了一股清風(fēng)。煤制氣產(chǎn)品可以充分綜合利用，作為其他的化工原料，從而使IGCC項(xiàng)目具有延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。4 IGCC存在的技術(shù)問(wèn)題雖然IGCC項(xiàng)目在我們看來(lái)已經(jīng)是十分完美的發(fā)電項(xiàng)目與化工項(xiàng)目了，而且似乎已經(jīng)完全可以取代現(xiàn)有的火力發(fā)電廠，從而可以完全自主運(yùn)行并且大規(guī)模生產(chǎn)了，但這似乎只是我們看到的表面現(xiàn)象而已，在當(dāng)前世界上，針對(duì)IGCC項(xiàng)目的討論似乎就從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)。事實(shí)上，這樣的一個(gè)堪稱經(jīng)典的項(xiàng)目

10、，仍然存在著許許多多的我們無(wú)法察覺(jué)的問(wèn)題。政策上的東西暫時(shí)不談，在技術(shù)上，IGCC依然有許多問(wèn)題需要我們面對(duì)。下面，就列舉幾個(gè)技術(shù)上的難題，1.目前國(guó)外投產(chǎn)的IGCC示范電站僅有十幾個(gè)，運(yùn)行不大穩(wěn)定，仍然沒(méi)有太多的成熟經(jīng)驗(yàn)。2.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)裝置系統(tǒng)復(fù)雜，基建設(shè)投資費(fèi)用較高，約為同容量燃煤機(jī)組的一倍。3.大容量煤氣化設(shè)備、高溫煤氣除塵及脫硫技術(shù)有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，關(guān)鍵設(shè)備還需要進(jìn)口。4.廠用率較高，約為10%-12%需優(yōu)化配置。5整體煤氣化技術(shù)IGCC技術(shù)中，煤氣化技術(shù)幾乎是發(fā)電項(xiàng)目的第一步，所以對(duì)于整個(gè)IGCC的重要性是非常巨大的。因此，研究IGCC的第一步便是研究煤氣化技術(shù)，它是保證IGC

11、C順利實(shí)施的基石。煤氣化技術(shù)中的煤氣化反應(yīng)即不完全是熱解反應(yīng)，也不全是燃燒反應(yīng)，而是欠氧反應(yīng)。其產(chǎn)物主要為CO。氣化技術(shù)主要是通過(guò)氣化床來(lái)實(shí)現(xiàn)的，氣化床主要分為3類，即固定床、流化床和噴流床。5.1固定床氣化技術(shù)固定床氣化爐是最早開(kāi)發(fā)出的氣化爐，它和燃煤的層燃爐類似，爐子下部為爐排，用以支撐上面的煤層。通常，煤從氣化爐的頂部加入，而氣化劑則從爐子的下部進(jìn)入，因而氣固間是逆向流動(dòng)的。這種氣化爐和燃煤的層燃爐一樣，對(duì)煤的粒徑有一定的要求。固定床氣化爐有兩種煤氣出口方式的設(shè)計(jì)。粗煤氣唯一出口位置設(shè)計(jì)在干燥區(qū)上面煤層的頂部，稱為單段氣化爐，但這種氣化爐的粗煤氣是比較差的。另一種設(shè)計(jì)是，有兩個(gè)煤氣出口，

12、除了在干燥區(qū)上部的出口外，另一個(gè)則在氣化區(qū)的頂部，煤氣產(chǎn)量的一半從這個(gè)出口離開(kāi)氣化爐，產(chǎn)生的粗煤氣的質(zhì)量是比較好的。固定床存在的問(wèn)題是：煤氣生產(chǎn)能力有限，容易造成床體阻塞，使得氣流不暢，煤氣質(zhì)量不穩(wěn)定等。5.2循環(huán)流化床氣化技術(shù)循環(huán)流化床氣化又稱沸騰床氣化。它可以充分利用床內(nèi)氣固兩相間的高強(qiáng)度的傳熱和性質(zhì)，使得整個(gè)床層內(nèi)溫度分布均勻，混合條件好，有利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行。煤氣的主要成分是CO和H2，CH4的含量一般少于2%。流化床有濃相和稀相之別。應(yīng)用在流化床氣化爐的結(jié)夠上又有鼓泡床和噴射床等不同形式。流化床對(duì)原料煤的性質(zhì)很敏感，受煤的粘結(jié)性，熱穩(wěn)定性，水分，灰熔點(diǎn)的影響較大。5.3噴流床氣化技術(shù)

13、噴流床是目前IGCC各示范工程中采用最多的一種氣化爐。噴流床煤氣化工藝是采用氣體或水作為輸送介質(zhì)，在一定壓力下噴入氣化爐，煤粉與同時(shí)噴入的氧化劑在短時(shí)間內(nèi)接觸，在高溫高壓下，氣化過(guò)程在瞬間完成。它是一種高溫高壓的煤粉氣化爐。煤氣的主要成分是CO,H2，CO2,和水蒸氣，離開(kāi)氣化爐的熱煤氣溫度在1200-1400。煤粉中的灰以飛灰的形式隨熱煤氣一起，必須經(jīng)除塵、洗滌脫硫處理，成為清潔的煤氣，再送往燃燒室。噴流床氣化爐由于是煤粉的高溫高壓氣化，因此，煤種的適應(yīng)性廣，碳轉(zhuǎn)化率高，能達(dá)到99%以上。噴流床氣化工藝相對(duì)成熟，單爐容量大，大容量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較豐富，有較好的煤種適應(yīng)性、變負(fù)荷能力強(qiáng)、碳轉(zhuǎn)化率較高

14、，已經(jīng)應(yīng)用于IGCC項(xiàng)目，電站容量為250-300MWe。總結(jié)隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源等方面的認(rèn)識(shí)越來(lái)越清楚，節(jié)能減排，環(huán)保低碳已成為當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的主旋律。綠色化學(xué)工藝已經(jīng)逐漸被人們所接受和認(rèn)同，這對(duì)未來(lái)大化工的發(fā)展顯得尤為重要。總之，開(kāi)發(fā)和應(yīng)用綠色化學(xué)工藝，已成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和前沿技術(shù)，是建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前我國(guó)是世界上新建燃煤發(fā)電廠最多的國(guó)家，如果我們盡快采用世界先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，在20年后使發(fā)電用煤減少3*108-5*108t是有可能的。大力發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)，將大大推進(jìn)我國(guó)火電機(jī)組的升級(jí)換代，優(yōu)化火電裝機(jī)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高我國(guó)火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率，減少燃煤大氣污染物的排放，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。參考文獻(xiàn)1紀(jì)紅兵，佘遠(yuǎn)斌.綠色化學(xué)化工基本問(wèn)題的發(fā)展與研究J.化工進(jìn)展，2007，（05）2孟祥芳，唐家隆，夏來(lái)寶.我國(guó)化學(xué)工業(yè)節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究J，科技進(jìn)步與對(duì)策，2011，（17