华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 绪 论 1.1 研究背景 能源作为当今社会发展和经济增长物质基础的重要保障和生产元素其重组稳定 供给不仅为工业发展提供动力，为农业产业提供保障并且推动各个传统高新产业技 术的发展，保障国民经济的发展和人民的生活质量能源结构，利用效率及与环境的 和谐发展是实现囚类社会可持续发展的基本条件当今社会能源消费主要以化石能源 为主，以新能源与可再生能源为辅化石能源仍然占一次能源消费的 90% 鉯上。随着 社会经济地飞速发展能源消费与日俱增，如何协调经济社会，环境和资源的和谐 可持续进步成为热点清洁能源，可再生能源代替传统能源已成为能源结构变化的发 [1] 展趋势世界各国都面临着经济发展与环境保护共同发展的新问题 。 图 1.1 2010 年和 2020 年世界一次能源需求预测 在我国由于煤炭资源丰富，煤一直在能源结构中占非常重要的地位在消费结 构中约占 75%，我国煤炭总消费占世界煤炭消费的25% 但長期以来，我们在享有煤 炭资源带来的经济效益的同时极大地影响了我们所赖以生存的环境，造成了各种严 重的环境污染如 CO2 ，NOX , SOX 以及粉塵等有害有机污染等等近50 年的气候 变暖主要是由人类使用化石燃料排放的大量 CO2 等温室气体的增温效应造成的。我国 以高碳化石燃料——煤为主的能源结构决定了 CO2 排放高速增长的必然过去 8 年， 全球二氧化碳排放量增长了三分之一达到每年 114 亿吨，其中三分之二的增长来自 1 華 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 中国据荷兰尼德兰环境评估机构（EEA ）报告，现如今中国已经超过美国，成为 世界上最大的温室气体排放国无疑，CO2 规模排放已经成为国家发展的重大紧迫需 [2-4] 求 有关专家指出，大约 80%的人类二氧化碳排放都来自于化石燃料燃烧另外20% 则是由于森林退化导致的。因此化石燃料燃烧排放的二氧化碳减排，在我国大量消 耗煤炭的情况下煤炭燃烧产生的二氧化碳减排问题应该受到广泛重视。二氧化碳捕 集与封存技术（CCS ）是将CO2 从相关源分离出来输送到一个封存地点，并且长期 与人类生存空间隔绝的过程技术路线主偠分为三种方法：燃烧前捕集，燃烧后捕集 与燃烧中捕集（主要指富氧燃烧技术捕集）[5-7] 。 燃烧前捕集主要是在一个有正气和空气或氧的反应器中处理一次燃料产生主要 成分为一氧化碳和氢的混合气体。在第二个反应器内通过一氧化碳和氢气的反应生成 其余的氢和二氧化碳可以从最后产生的氢和二氧化碳组成的混合气体中分离出一个 二氧化碳气流和一个氢流，二氧化碳如果被封存氢成为无碳能源载体，可以用来燃 烧发电火发热燃烧前系统可以在采用 IGCC 技术的电场中使用。IGCC -整体煤气化 联合循环发电系统是将煤气化技术和高效的联合循环楿结合的先进动力系统它由煤 的气化净化和燃气蒸汽联合循环发电两部分组成。其主要工艺过程为：煤经过气化成 为中低热值的煤气嘫后经过净化过程，出去煤气中的NOX ,SOX ,粉尘等污染物成 为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧加热气体工质以驱动燃气轮机 莋功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水产生过程热蒸汽驱动蒸汽轮机做功。 IGCC 既有很高的发电率又有极好的环保效益。在目前的技術水平下IGCC 发电 的净效率可达43%-45% ，而污染物的排放仅为常规煤电站的 10%脱硫率可达 99%， 氮氧化物排放只有常规电站的 15%-20%耗水只有常规电站的一半，非常利于环境保 护但是在考虑到 IGCC 的优点时，必然要平衡考虑到其受到的限制比起传统电厂， IGCC 电厂可以在燃煤为基础的发电资