王高峰，孔 巖

（華能（天津）煤氣化發(fā)電有限公司，天津 300450）

天津IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，化工島和動(dòng)力島?；u即空分裝置、煤氣化裝置、合成氣凈化及硫回收部分，動(dòng)力島即燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。在煤的氣化與凈化部分消耗大量的低壓蒸汽作為工藝蒸汽和伴熱保溫蒸汽。蒸汽在經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝系統(tǒng)和龐大的伴熱管道后，凝液的電導(dǎo)、鐵離子、鈉離子出現(xiàn)大幅升高，無(wú)法作為軟化水直接回收至動(dòng)力島的凝汽器，造成電廠的除鹽水耗遠(yuǎn)高于常規(guī)火電，如不進(jìn)行精制處理回收，不但增加了發(fā)電成本，還會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。

1 蒸汽系統(tǒng)介紹

天津IGCC 蒸汽系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改造，形成了復(fù)雜的中壓蒸汽系統(tǒng)、次中壓蒸汽系統(tǒng)、低壓蒸汽系統(tǒng)和低低壓蒸汽系統(tǒng)。中壓蒸汽有四路汽源，分別是外購(gòu)4.2MPa 中壓蒸汽、發(fā)電島中壓再熱蒸汽、二期機(jī)組3.8MPa 中壓蒸汽、氣化爐汽包產(chǎn)5.0MPa 中壓飽和蒸汽。5.0MPa 中壓飽和蒸汽只作為機(jī)組運(yùn)行期間氣化爐工藝用汽。低壓蒸汽的汽源有由四部分組成，分別是外購(gòu)4.2MPa 中壓蒸汽減壓、發(fā)電島余熱鍋爐低壓再熱蒸汽、氣化爐低壓廢熱鍋爐產(chǎn)生的1.5MPa 次中壓蒸汽減壓，另外小部分低壓蒸汽由氣化爐排污以及后期匯入的余熱鍋爐中壓汽包和高壓汽包排污閃蒸供給。最為經(jīng)濟(jì)的切換原則是機(jī)組啟動(dòng)前使用外購(gòu)蒸汽減壓，氣化爐啟動(dòng)后使用低壓廢鍋次中壓蒸汽減壓，汽輪發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后切換至低壓再熱蒸汽。低壓蒸汽凝液閃蒸后產(chǎn)生低低壓蒸汽輸送給凈化裝置工藝?yán)淠浩崴鳛楣に嚻?。少量的中壓蒸汽凝液和大量的低壓蒸汽凝液組成了復(fù)雜的低壓蒸汽凝液系統(tǒng)。冬季工況下蒸汽凝液高達(dá)25t/h，夏季工況下20t/h。

2 凝液改造實(shí)施方案

在凝液回收改造前，由于凝液電導(dǎo)、鐵離子、鈉離子超標(biāo)無(wú)法直接回收至低壓汽包利用，全部凝液匯集后經(jīng)冷卻排入IG 循環(huán)冷卻水塔，作為自來(lái)水的補(bǔ)充。

每小時(shí)25噸凝液直接排放，造成了大量的除鹽水損耗。為提高除鹽水再利用率，充分回收凝液中的顯熱，對(duì)蒸汽凝液回收系統(tǒng)進(jìn)行工藝優(yōu)化改造，將裝置區(qū)內(nèi)不同等級(jí)的蒸汽冷凝液全部回收并分級(jí)閃蒸，將凝液熱能有效回收，既保證裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，又實(shí)現(xiàn)裝置節(jié)能降耗。改造后氣化裝置中的氮?dú)饧訜崞?、調(diào)和水加熱器、凈化合成氣加熱器產(chǎn)生的中壓蒸汽凝液進(jìn)入閃蒸罐1進(jìn)行閃蒸，閃蒸產(chǎn)生的低壓蒸汽匯入低壓蒸汽管網(wǎng)。底部凝液和空分裝置、煤氣化裝置、凈化及硫回收裝置來(lái)的低壓蒸汽凝液進(jìn)入閃蒸罐2。閃蒸產(chǎn)生的低低壓蒸汽向凈化裝置工藝?yán)淠浩崴峁┢?。閃蒸罐2底部凝液經(jīng)凝液泵和高溫凝液永磁除鐵過(guò)濾器，品質(zhì)合格的凝液送入余熱鍋爐低壓汽包回收，未沖洗合格前送入氣化裝置經(jīng)冷卻器冷卻后進(jìn)入工藝水罐，代替除鹽水使用。未能全部回收的排入IG 塔作為自來(lái)水的補(bǔ)充。如表1所示。

表1 預(yù)熱鍋爐低壓汽包補(bǔ)充凝結(jié)水水質(zhì)要求

高溫凝液永磁除鐵過(guò)濾器是一種高效節(jié)能型水處理除鐵設(shè)備，選用磁場(chǎng)強(qiáng)度8 000-14 000GS 的永磁材料，利用永磁鐵產(chǎn)生高強(qiáng)度的直流磁場(chǎng)，使過(guò)濾材料表面形成極高的磁場(chǎng)梯度，它能夠有效地去除凝結(jié)水中鐵的固態(tài)腐蝕產(chǎn)物，使機(jī)組的水汽品質(zhì)得到很大改善或減輕凝結(jié)水混床的負(fù)荷。具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐高溫、自動(dòng)化程度高、維護(hù)量小、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)除鐵器進(jìn)出口壓差大于0.05MPa，并延遲5s 未降低時(shí)，除鐵器自動(dòng)選擇進(jìn)行反洗步驟。當(dāng)除鐵器過(guò)濾器連續(xù)運(yùn)行15d 后，自動(dòng)提示是否進(jìn)行反洗功能，也可以手動(dòng)設(shè)置反洗時(shí)間。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出合適的反洗周期為，系統(tǒng)投入一周內(nèi)每24h 反洗一次，水質(zhì)合格后每168h 自動(dòng)反沖洗一次。除鐵器自2018年投運(yùn)以來(lái)，已累計(jì)運(yùn)行超過(guò)8 000h，平均機(jī)組啟動(dòng)一周內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)蒸汽凝液的全部回收。如圖1所示。

圖1 凝液回收流程圖

3 改造后效果

經(jīng)除鐵器處理后的凝液能達(dá)到氫電導(dǎo)≤0.3μS/cm，鈉離子≤5μg/L，硬度≈0μmol/L，鐵離子≤50μg/L。滿足GB/T12145—1999，《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》、DL/T561-95《火力發(fā)電廠水汽化學(xué)監(jiān)督導(dǎo)則》及華能集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。此凝液回收裝置能夠回收約25t/h 的合格熱水，進(jìn)入余熱鍋爐低壓汽包，即回收了水又回收了大量熱能。蒸汽凝液回收量基本不受機(jī)組負(fù)荷影響，在降低凝汽器補(bǔ)水率的同時(shí)，對(duì)除鹽水系統(tǒng)又不造成沖擊，還實(shí)現(xiàn)了蒸汽凝液的零排放，低壓汽包溶氧也得到了較好的控制，在節(jié)水的同時(shí)還降低了除鹽水制水裝置的壓力，降低了廠用電率，對(duì)電廠節(jié)能降耗起到了積極的作用。如表2，表3所示。

表2 除鐵器實(shí)際運(yùn)行中產(chǎn)水月度分析平均值

表3 預(yù)熱鍋爐低壓汽包實(shí)際運(yùn)行水質(zhì)月度分析平均值

4 結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)多煤少油缺氣的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在一次性能源消費(fèi)中，煤炭占70%以上，而油氣資源的儲(chǔ)量相對(duì)較低，難以扮演能源轉(zhuǎn)型升級(jí)的主角。中國(guó)能源科技創(chuàng)新的階段目標(biāo)是：2020年前后，突破新型煤炭高效清潔利用技術(shù)，初步形成煤基能源與化工的工業(yè)體系。

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）加上多聯(lián)產(chǎn)，被認(rèn)為是目前最具發(fā)展前景的清潔煤技術(shù)，它在燃燒前先去除煙氣中的污染物，污染少，效率高，有利于綜合利用煤炭資源，能同時(shí)生產(chǎn)甲醇、尿素等化工產(chǎn)品。天津IGCC 已經(jīng)累計(jì)運(yùn)行超過(guò)2萬(wàn)小時(shí)，為社會(huì)提供超過(guò)51億千瓦時(shí)綠色電能，燃燒前二氧化碳捕集也已試運(yùn)成功?，F(xiàn)階段天津IGCC 的任務(wù)是提高整體運(yùn)行效率和進(jìn)一步發(fā)揮綠色煤電優(yōu)勢(shì)，包括蒸汽凝液回收、用電改造、燃燒前二氧化碳捕集等項(xiàng)目。天津IGCC 致力于煤炭能源清潔利用，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)IGCC 的可復(fù)制可推廣，為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)升級(jí)提供綠色模板。