[科普中国]-煤气化湿空气透平循环发电技术

煤气化湿空气透平循环发电技术（IGHAT）技术是正处于研究开发阶段的新型煤气化联合循环发电技术。与IGCC系统主要区别在于以一个单轴燃气轮机取代IGCC系统中的燃气轮机和蒸汽轮机联合子系统，由蒸汽和燃气混合工质通过单一燃气轮机输出全部有用功，其供电效率有望达到60%。这是热力循环系统输出功所能达到的最高效率，期望它将成为跨世纪的新型煤发电技术。

简介煤气化湿空气透平循环发电技术（IGHAT）技术是正处于研究开发阶段的新型煤气化联合循环发电技术，其设想如图5-6所示。可见，它与IGCC系统主要区别在于以一个单轴燃气轮机取代IGCC系统中的燃气轮机和蒸汽轮机联合子系统，由蒸汽和燃气混合工质通过单一燃气轮机输出全部有用功，其供电效率有望达到60%。这是热力循环系统输出功所能达到的最高效率，期望它将成为跨世纪的新型煤发电技术1。

IGHAT系统原理煤气化过程产生的煤气，经过冷却、除尘及脱硫等净化处理后供湿空气透平（HAT）燃烧室作为燃料。从省煤器、空压机中间冷却器、后置冷却器以及煤气化过程中回收的低品位热量都用来加热补给水。被加热到200℃左右的补给水被送至混合饱和器顶部。从空压机来的高压空气被送至混合饱和器的底部。这样，空气与给水在混合饱和器内逆流接触，空气被加热和加湿，而给水被冷却和部分蒸发，湿空气中含有20%-40%的水蒸气。这部分水蒸气不仅直接减少了空压机所需压缩的空气量，而且能够维持适中的燃气透平的燃烧温度。从混合饱和器出来的湿空气被燃气透平的排气所预热，从而使排气中的高品位热能循环回到燃气透平去作功。而在IGCC系统中，这些高品位的热能有相当一部分作为潜热消耗在了水的汽化上，而未能转化为电力。

IGHAT系统的优点由于采用水淬冷的煤气冷却方式，从而省去了IGCC系统采用的昂贵的余热锅炉，同时也取消了底置的蒸汽循环发电子系统。预计IGHAT的比投资费用要比IGCC低300美元/kW左右。IGHAT排放的污染物也很少，且由于有大量水蒸气进入燃烧器，预计其产生的NOx低于IGCC系统2。

IGHAT系统IGCC系统比较与IGCC系统相比，IGHAT系统具有更高的供电效率，其原因是它充分利用了低品位的热能、空压机消耗的轴功率下降了40%以及高品位的热能得到了更加有效的利用。另外，由于在煤气化子系统及发电设备两方面的简化，使得IGHAT技术的运行可靠性提高，运行维修费用可降低15%。

总结1.在其它条件一定的情况下，提高透平前温或者增加湿空气的相对湿度，有利于提高循环比功。提高压比并不一定能增加比功输出。同普通的循环相比，IGHAT循环通过透平的工质流量较大，所以输出比功较大。

2.提高透平前温，可以提高循环效率。效率最佳压比值比较高。相对湿度对效率的影响比较复杂，要根据具体情况，选择合适的湿空气相对湿度。

3.影响系统性能的参数较多，不能单纯追求高压比、高的湿空气相对湿度，应该根据具体情况，对IGHAT循环进行流程和参数同步优化3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所