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(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的是一種先進的電力生產(chǎn)系統(tǒng)，其主要工作原理，是將煤氣化技術與發(fā)電系統(tǒng)結合起來，形成高效的聯(lián)合循環(huán)體系。國內(nèi)目前存有的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)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(fā)電機械設備，如發(fā)電系統(tǒng)、蒸汽輪機和余熱回收鍋爐等等。

在研究整體煤氣聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)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(chǎn)效率。合理科學的使用空氣分離裝置，有助于提升整個系統(tǒng)的產(chǎn)能，對我國的化工產(chǎn)業(yè)和電力產(chǎn)業(yè)而言具有重要的現(xiàn)實意義。

1 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)概述

使用煤炭資源發(fā)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(tǒng)和體制，尤其是在技術和設備方面，國內(nèi)日趨一致化；其次，源于我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的粗放型經(jīng)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(jīng)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(huán)境污染問題。

目前，世界范圍內(nèi)都認為整體煤氣聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是發(fā)電技術中最為情節(jié)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(jīng)過了長期的發(fā)展，在主要的技術——氣流床煤粉氣化技術方面越發(fā)完善純熟，目前也形成了完善的聯(lián)合循環(huán)生產(chǎn)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(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是有一系列子系統(tǒng)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(tǒng)（設備）之間通過相互協(xié)作，能夠?qū)φw煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)形成有優(yōu)化促進反應，促使整個發(fā)電系統(tǒng)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(tǒng)，整體空氣分離裝置是中壓系統(tǒng)，兩者在功能上沒有本質(zhì)的區(qū)別。

2 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)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(huán)境相匹配的溫度、壓力，用來實現(xiàn)氮氣、氧氣、氫氣等產(chǎn)物的分離提純。這是根據(jù)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(yè)行業(yè)而言，空氣分離器所提供的產(chǎn)品壓力要求個不相同。以作為氣化劑的氧氣威力，冶金行業(yè)中的氧氣壓力為3MPa（理想情況），而化工行業(yè)中多為40MPa以上；由此，針對符合自身的行業(yè)情況選擇合適的空氣分離裝置至關重要，這是影響生產(chǎn)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(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，要求壓縮機的有效功率持續(xù)為80%以上，才能夠維持最基本的系統(tǒng)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(lián)合循環(huán)系統(tǒng)中的應用是依據(jù)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(fā)電量效率，就必須實現(xiàn)高溫、高壓同時存在的特征；數(shù)據(jù)表明，在氧氣純度達到最優(yōu)化的前提下，壓力越大，設備的轉(zhuǎn)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(lián)合循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性的把控，必要的時候可以減少氧氣產(chǎn)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(fā)揮靈活性，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)在實際建設中，會根據(jù)實際作業(yè)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(yōu)勢；同樣，從系統(tǒng)產(chǎn)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(xiàn)了與整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的緊密結合。

4 結語

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)展從側(cè)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(huán)境形成了沉重的負擔。

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)是利用煤氣化技術進行電力生產(chǎn)的清潔、高效體系，隨著產(chǎn)業(yè)機構的定性，技術發(fā)展也陷入了瓶頸期和緩慢氣，但從提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本方面來說，空氣分離裝置的“微創(chuàng)新”也能夠形成明顯的作用。

[1]胡騰霄,張寶生,許廣生,艾長松.整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)技術的發(fā)展[J].黑龍江電力,2003,01:50-55.

[2]何語平.潔凈煤發(fā)電技術—整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)[J].浙江電力,2003,01:18-21+32.