整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC

1、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）目錄一、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工作過程二、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的特點三、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展四、在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的主要設備五、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展趨勢 六、對我國發(fā)展IGCC技術(shù)的若干啟示一、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的工作過程 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）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)合的先進動力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設備（包括硫的回收裝置

2、），第二部分的主要設備有燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝過程如下：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃氣輪機的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動燃氣透平作功，燃氣輪機排氣進入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動蒸汽輪機作功。其原理圖見下圖：二、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的特點 IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）發(fā)電技術(shù)是當今國際上最引人注目的新型、高效的潔凈煤發(fā)電技術(shù)之一。該技術(shù)以煤為燃料，通過氣化爐將煤轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹猓?jīng)過除塵、脫硫等凈化工藝，使之成為潔凈的煤氣供給燃氣輪機燃燒做功，燃氣輪機排氣余熱經(jīng)余熱鍋爐加熱給

3、水產(chǎn)生過熱蒸汽，帶動蒸汽輪機發(fā)電，從而實現(xiàn)了煤氣化燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電過程。 IGCC發(fā)電技術(shù)把聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)與煤炭氣化和煤氣凈化技術(shù)有機的結(jié)合在一起，具有高效率、清潔、節(jié)水、燃料適應性廣，易于實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)等優(yōu)點，符合二十一世紀發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。 1、IGCC將煤氣化和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合，實現(xiàn)了能量的梯級利用，提高了采用燃煤技術(shù)的發(fā)電效率。目前國際上運行的商業(yè)化IGCC電站的供電效率最高已達到43%，與超超臨界機組效率相當。當采用更先進的H系列燃氣輪機時，IGCC供電效率可以達到52%。2、IGCC對煤氣采用“燃燒前脫除污染物”技術(shù)，煤氣氣流量小(大約是常規(guī)燃煤火電尾部煙氣量的1/10)，

4、便于處理。因此IGCC系統(tǒng)中采用脫硫、脫硝和粉塵凈化的設備造價較低，效率較高，其各種污染排放量都遠遠低于國內(nèi)外先進的環(huán)保標準，可以與燃燒天然氣的聯(lián)合循環(huán)電廠相媲美。目前常規(guī)燃煤電廠脫硫主要采用尾部脫硫的方法，脫硫所產(chǎn)出的副產(chǎn)品是石膏。IGCC一般采用物理/化學方式脫硫，其脫硫效率可達99%以上，脫硫產(chǎn)物是有用的化工原料-硫磺。常規(guī)燃煤電廠目前沒有有效的脫除CO2的方法，IGCC具有實現(xiàn)CO2零排放的技術(shù)潛力。在IGCC系統(tǒng)中可以對煤氣中的CO進行變換，生成H2和CO2，H2可以作為最清潔的燃料 （如燃料電池），CO2可以進行分離、填埋回注等，以實現(xiàn)CO2零排放。3、IGCC的燃料適應性廣，褐煤

5、、煙煤、貧煤、高硫煤、無煙煤、石油焦、泥煤都能適應。采用IGCC發(fā)電技術(shù)，可以燃用我國儲量豐富、限制開采的高硫煤，使燃料成本大大降低。4、IGCC機組中蒸汽循環(huán)部分占總發(fā)電量約1/3，使IGCC機組比常規(guī)火力發(fā)電機組的發(fā)電水耗大大降低，約為同容量常規(guī)燃煤機組的1/22/3左右。 5、IGCC的一個突出特點是可以拓展為供電、供熱、供煤氣和提供化工原料的多聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)方式。IGCC本身就是煤化工與發(fā)電的結(jié)合體，通過煤的氣化，使煤得以充分綜合利用，實現(xiàn)電、熱、液體燃料、城市煤氣、化工品等多聯(lián)供。從而使IGCC具有延伸產(chǎn)業(yè)鏈、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的技術(shù)優(yōu)勢。 三、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展 1972年在德國Ltin

6、en酌斯蒂克電站投運了世界上第一個以增壓鍋爐型燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)為基礎的IGCC電站，該電站的發(fā)電功率為170MW，實際達到的供電效率為34%，采用以空氣為氣化劑的燃煤的固定床式的Lurgi氣化爐。顯然，這個電站開創(chuàng)了煤在燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)中應用的先例。但是由于Lurgi爐的運行不甚正常，加上粗煤氣中含有數(shù)量較多的煤焦油和酚，甚難處理，最后迫使該項示范工程夭折了。 世界上公認的真正試運成功的IGCC是于1984年5月建成于美國加州Daggett的“冷水”(Coal Water)電站，它是以余熱鍋爐型燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)為基礎的，該電站的凈功率為93MW，供電效率為31.2(HHV)。采用以99%

7、純氧為氣化劑的Texaco噴流床氣化爐。該電站成功地運行了4年，歷時共25000h。它相當徹底地解決了燃煤電站固有的污染物排放嚴重的問題，同時證明IGCC發(fā)電方式具有足夠高的運行可用率和負荷因素?！袄渌彪娬镜脑囼灣晒ο蚴澜缧剂诉@樣一個現(xiàn)實和方向，即：IGCC是一種有相當發(fā)展前途的潔凈煤發(fā)電技術(shù)，它可能是21世紀中，除了增殖反應堆之外的、最有發(fā)展前途的一種燃煤的友電方式。 此外，在“冷水”電站試運行的過程中，美國在Louisiana州Plaquemine的DOW化學工廠內(nèi)也建設了一座IGCC的示范工程（LGTI），燃氣輪機的功率為110MW，余熱鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽用于化工廠的生產(chǎn)工藝流程。按當

8、量折算，IGCC的總功率為160MW，采用原為Destec公司專有的兩段式水煤漿加煤的氣化爐。該裝置自1987年4月開始運行后到1994年3月止，累計運行了33637h，1991-1992年度內(nèi)其平均運行可用率為80%。 以上這兩臺IGCC的示范運行運行成功，為上一世紀90年代開始的較大規(guī)模地研究和規(guī)劃發(fā)展IGCC電站的計劃增添了動力。那時在世界范圍內(nèi)擬建設的IGCC示范電站的數(shù)量有10座以上。它們研發(fā)的目標是： 迅速增高IGCC的單機功率和供電效率，力求其供電效率能超過目前燃煤的超臨界參數(shù)的蒸汽輪機電站； 較大幅度地降低其比投資費用，力求降低到$1000-1200/kW的水平； 提高全廠的運

9、行可用率，力求達到90%-92%的水平； 降低發(fā)電成本，力求在電網(wǎng)中能與燃煤的有FCD裝置的發(fā)電成本相競爭； 積累運行經(jīng)驗。但是較大規(guī)模地示范運行ICCC的工作進展得并不順利，到目前為止，實際建成并在運行和調(diào)試的，純粹以發(fā)電為目的IGCC電站只有5座，它們的概況如表1所示。 在這些電站的調(diào)試過程中都遇到過許多技術(shù)故障，并經(jīng)不斷改進后才取得進展。有關這些電站的調(diào)試過程以及所克服的故障，作者已在參考文獻中作過詳細的分析，在此不再重復?？偟慕Y(jié)論是： 目前供電效率僅達到42%-43%左右，并未實現(xiàn)45%的預定目標，倘若熱煤氣顯熱的回收系統(tǒng)設計不當（像美國的Tampa電站那樣），供電效率則有可能下滑到3

10、7%左右的低水平； 電站運行的可用率一般能夠達到80%左右，主要的停運原因來自氣化爐； 電站的比投資費用還比較高，一般都高于$1500/kW： 由于比投資費用高、運行可用率僅80%左右，因而發(fā)電成本還不能與目前燃煤的超臨界參數(shù)的蒸汽輪機電站相媲美； 改燒低熱值的合成煤氣時，燃氣輪機的然燒室不僅需要作很大的改動，而且要修改壓氣機與透平通流部分的匹配關系，以適應燃燒低熱值煤氣時燃氣質(zhì)最流率較大幅度增長的需要。相對于燃燒天然氣的燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)而言，改燒低熱值煤氣后，聯(lián)合循環(huán)的功率大約會增大10%=20%； 必須慎重地選擇燃氣輪機的型號，燃燒室必須具備兼燒低熱值煤氣的實際經(jīng)驗，不允許發(fā)生振蕩燃燒現(xiàn)

11、象。目前9F等級的燃氣輪機在改燒低熱值煤氣時可以使IGCC的單機容量達到300MW以上： 對于以純發(fā)電為目的的ICCC電站來說，采用噴流床式的、以氧氣為氣化劑的氣化爐是比較合適的，它能提高碳的轉(zhuǎn)化率，并有利于提高IGCC電站的單機容量。通常，干法供煤的噴流床氣化爐的冷煤氣效率有可能達到78%-84%，它要比水煤槳供煤的噴流床氣化爐者(70%-74%)高，有利于改善IGCC電站的供電效率。目前，噴流床氣化爐的單爐耗煤量已經(jīng)達到2000-3000t/日，足以與300MW等級的IGCC電站相匹配； 屆前，以空氣為氣化劑的流化床式的氣化爐以及干法除灰脫硫系統(tǒng)還未試驗成功，尚需進一步探索； 目前采用的深

12、冷法制氧設備的耗功量是比較大的，為了減少廠用電耗率，設法探索新的制氧方法是刻木容緩的事； 一般來說，在IGCC的整套設備中，燃氣輪機的運行可用率總是在95%以上，是比較可靠的，但在GE公司和Siemens公司供貨的燃氣輪機中也都發(fā)生過部分壓氣機葉片斷裂的故障，在運行中必須嚴加檢查，以防發(fā)生大事故； IGCC的污染物排放遠遠低于NSPS標準，完全能夠在相當長的一段時間內(nèi)，滿足21世紀初、中期的需要。當IGCC方案進一步改進后，可以大幅度地減少C02的排放量，可滿足環(huán)保新標準的要求，但是它會使IGCC的供電效率相應地降低68個百分點。 當然，以上5座IGCC示范電站還將長期地運行下去，以便充分暴露

13、和解決諸多設備中可能存在的技術(shù)問題、積累運行經(jīng)驗，并在氣化爐中試燒多種燃料、探索氣化過程的參數(shù)優(yōu)化。特別是在美國的Tracy電站中，需要不斷地改進以空氣為氣化劑的流化床氣化爐的結(jié)構(gòu)，使之能保持穩(wěn)定地運行，并解決高溫燭狀過濾器的斷裂以及脫硫劑粉化失效的問題。 總之，目前人們已經(jīng)掌握了設計、制造和運行單機容量為300-400MW IGCC電站的技術(shù)，但須采用以氧氣為氣化劑的噴流床氣化爐和濕法除灰脫硫系統(tǒng)。當采用熱煤氣全熱回收系統(tǒng)時，電站的供電效率可以達到42%-43%；運行可用率為80%左右；比投資費用則不低于$1500/kW;發(fā)電成本尚不能與有FGD的燃煤電站抗衡(初步估計發(fā)電成本大于￥0.5/

14、kWh)。這就是說，目前燃煤的ICCC電站尚未具備取代有FGD的燃煤蒸汽電站以及燒天然氣的余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的條件，它必須在進一步提高供電效率、降低比投資費用和發(fā)電成本，以及提高整個電站的運行可用率方面做許多工作?？偟膩碚f：以純發(fā)電為目的的IGCC電站的發(fā)展速度比人們在上一世紀中期預計的要緩慢得多。四、在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的主要設備（一）燃氣輪機系統(tǒng) 走馬燈是燃氣輪機的雛形我國在11 世紀就有走馬燈的記載，它靠蠟燭在空氣燃燒后產(chǎn)生的上升熱氣推動頂部風車及其轉(zhuǎn)軸上的紙人馬一起旋轉(zhuǎn)。15世紀末，意大利人列奧納多·達芬奇設計的煙氣轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同。燃氣輪機（Gas Turbin

15、e）是以連續(xù)流動的氣體為工質(zhì)、把熱能轉(zhuǎn)換為機械功的旋轉(zhuǎn)式動力機械，包括壓氣機、加熱工質(zhì)的設備（如燃燒室）、透平、控制系統(tǒng)和輔助設備等。燃氣輪機的工作原理：原理圖燃氣輪機的工作過程：壓氣機(即壓縮機)連續(xù)地從大氣中吸入空氣并將其壓縮；壓縮后的空氣進入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高溫燃氣，隨即流入燃氣渦輪中膨脹作功，推動渦輪葉輪帶著壓氣機葉輪一起旋轉(zhuǎn)；加熱后的高溫燃氣的作功能力顯著提高，因而燃氣渦輪在帶動壓氣機的同時，尚有余功作為燃氣輪機的輸出機械功。燃氣輪機由靜止起動時，需用起動機帶著旋轉(zhuǎn)，待加速到能獨立運行后，起動機才脫開。 燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán)；此外，還有回熱循

16、環(huán)和復雜循環(huán)。燃氣輪機的工質(zhì)來自大氣，最后又排至大氣，是開式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)使用的閉式循環(huán)。燃氣輪機與其他熱機相結(jié)合的稱為復合循環(huán)裝置。 燃氣初溫和壓氣機的壓縮比，是影響燃氣輪機效率的兩個主要因素。提高燃氣初溫，并相應提高壓縮比，可使燃氣輪機效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達到31；工業(yè)和船用燃氣輪機的燃氣初溫最高達1200左右，航空燃氣輪機的超過1350。燃氣輪機的三大部件：壓氣機、燃燒室、透平：1 、壓氣機（1）壓氣機簡介：壓氣機（ compressor ），燃氣渦輪發(fā)動機中利用高速旋轉(zhuǎn)的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。壓氣機由渦輪驅(qū)動，其主要性能參數(shù)有：轉(zhuǎn)速、空氣流

17、量、增壓比和效率等。壓氣機有兩種類型離心式和軸流式。我們著重講軸流式壓: <1> 空氣在軸流式壓氣機中主要沿軸向流動。它由轉(zhuǎn)子（又稱工作輪，圖2有色部分）和靜子（又稱整流器，圖2 無色部分）兩部分組成。由一排轉(zhuǎn)子葉片和一排靜子葉片組成一級，單級的增壓比很小，為了獲得較高的增壓比，一般都采用如圖所示的多級結(jié)構(gòu)。空氣在壓氣機中被逐級增壓后，密度和溫度也逐級提高。<2>軸流式壓氣機的空氣流量為幾公斤每秒到二百公斤每秒，單級增壓比一般約為1.12.0，效率約為0.850.88。多級軸流式壓氣機的增壓比可達25以上。軸流式壓氣機的面積小，增壓比和效率都高，已廣泛用于燃氣渦輪發(fā)動機

18、中。(2)工作原理渦輪噴氣發(fā)動機按照“工作循環(huán)”工作。它從大氣中吸進空氣，經(jīng)壓縮和加熱    軸流式壓氣機的主要部件這一過程之后，得到能量和動量的空氣以高達2000英尺/秒(610米/秒)或者大約1400英里/小時(2253公里/小時)的速度從推進噴管中排出。在高速噴氣流噴出發(fā)動機時，同時帶動壓氣機和渦輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，維持“工作循環(huán)”。渦輪發(fā)動機的機械布局比較簡單，因為它只包含兩個主要旋轉(zhuǎn)部分，即壓氣機和渦輪，還有一個或者若干個燃燒室。然而，并非這種發(fā)動機的所有方面都具有這種簡單性，因為熱力和氣動力問題是比較復雜的。這些問題是由燃燒室和渦輪的高工作溫度、通過壓氣機和渦輪葉片而不

19、斷變化著的氣流、以及排出燃氣并形成推進噴氣流的排氣系統(tǒng)的設計工作造成的 2 、燃燒室(1) 燃燒室簡介：燃燒室是燃料或推進劑在其中燃燒生成高溫燃氣的裝置。它是燃氣渦輪發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、火箭發(fā)動機的重要部件。(2)燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室的構(gòu)成及工作原理：燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室由外殼（套）、火焰筒、噴（油）嘴、渦流器、點火裝置等組成。由壓氣機擴散段出來的高壓空氣分成兩股：一股（約占1/42/5）進入火焰筒前部，與噴嘴噴出來的燃油混合形成油氣混合氣，經(jīng)點火裝置點火后燃燒。另一股（占3/43/5）從火焰筒與外套間流過，對火焰筒壁面進行冷卻，然后進入火焰筒與高溫燃氣摻混，使燃氣溫度降低，達到渦輪所要求的溫

20、度。通常要求燃燒室具有燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、點火范圍寬、流動阻力小以及結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、安全可靠和壽命長等特性。 燃燒室 燃燒室的渦流器一般作成葉片式的，它使氣流按要求方向流動,以利于點火和燃燒,并使燃燒得以延續(xù)。點火裝置只在發(fā)動機起動時工作，一旦油氣混合氣點燃后，即停止工作。噴嘴用來將燃料（航空煤油）以極小的油珠噴入火焰筒,使燃料在吸熱后能很快蒸發(fā)成為油氣,與空氣組成極易燃燒的可燃混合氣。常用的噴嘴有離心噴嘴、蒸發(fā)噴嘴、氣動噴嘴等。在一些小型發(fā)動機中，還采用高速旋轉(zhuǎn)的甩油盤將燃油甩進燃燒室?；鹧嫱彩怯蜌饣旌蠚膺M行燃燒的地方。這里溫度最高，一般采用耐高溫的鎳基合金板料或冷軋成型的帶料焊接而成，

21、也有采用鍛件機械加工的?；鹧嫱惨话悴捎脷饽だ鋮s方式降低筒壁溫度（見發(fā)動機冷卻）。 燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室按氣流在燃燒室中流動的方向分為三種：直流式：氣流在燃燒室中沿軸向流動。多數(shù)發(fā)動機采用這種燃燒室。折流式：氣流由壓氣機流出后，折成兩路流入火焰筒。一般與甩油盤配合使用?；亓魇剑簤簹鈾C出口的空氣由燃燒室的后端流入火焰筒頭部。燃燒的燃氣則向前形成回流。后兩種形式氣流流動損失大，但能縮短發(fā)動機的長度，一般用于采用離心式壓氣機的發(fā)動機中。燃燒室按結(jié)構(gòu)形式又分為管形燃燒室、環(huán)形燃燒室和環(huán)管形燃燒室。管形燃燒室中的每個管形火焰筒有單獨的外套，組成一個單管燃燒室。一臺發(fā)動機可以有若干個單管燃燒室，沿周向裝在

22、發(fā)動機上，其中幾個燃燒室裝有點火裝置。各燃燒室之間通過聯(lián)焰管來傳焰和均壓。管形燃燒室易調(diào)試，強度與剛性好、裝拆與維護方便，多用于早期的燃氣渦輪發(fā)動機以及空氣流量很小的發(fā)動機上。環(huán)形燃燒室中的火焰筒為一整體的環(huán)形腔。同心地裝在環(huán)形的殼體內(nèi)。這種燃燒室空間利用率高，迎風面積、重量、壓力損失、火焰筒表面積和長度都小，所需的冷卻空氣量少，出口流場沿周向分布均勻，廣泛用于各種新型發(fā)動機中。環(huán)管形燃燒室有若干個管形火焰筒沿圓周均勻地裝在一個共同的環(huán)形殼體內(nèi)。各火焰筒間裝有聯(lián)焰管。它的結(jié)構(gòu)介于管形燃燒室與環(huán)形燃燒室之間。5060年代的發(fā)動機多采用這種結(jié)構(gòu)。3、 燃氣透平（1）燃氣透平簡介：燃氣輪機中把高溫高

23、壓燃氣的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的部件，又稱燃氣渦輪。燃氣透平也可用于其他裝置中作為利用高溫壓力氣體來作功的設備。燃氣透平一般采用軸流式,僅在燃氣流量很小(例如100千瓦以下的燃氣輪機中)時才較多采用向心式。軸流式燃氣透平主要由靜子和轉(zhuǎn)子組成。靜子中裝有靜葉片，轉(zhuǎn)子上裝有動葉片。從燃氣輪機燃燒室來的葉片中膨脹加速后流入動葉片，對動葉片產(chǎn)生作用力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，把燃氣的能量轉(zhuǎn)化為機械功，使燃氣透平能帶動負荷和壓氣機運行。由一列靜葉片和一列動葉片組成的透平級的轉(zhuǎn)換能量有限，故常用多個級來完成能量轉(zhuǎn)換。在燃氣透平中一般為25級。為達到高效率，燃氣透平中都采用扭轉(zhuǎn)葉片，并在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎上精心設計。此外，燃氣

24、透平出口裝有擴壓器，使排氣擴壓降速，以減少出口速度損失。因此，燃氣透平效率可達到較高水平，一般為8591。 （2）結(jié)構(gòu)：燃氣透平（圖 ）由于在高溫下工作，熱膨脹、熱應力、熱腐蝕和冷卻等問題突出，對結(jié)構(gòu)設計的要求很高。從燃燒室來的燃氣，經(jīng)過進氣蝸殼、3個透平級和擴壓器后排出。它的靜子由機匣（又稱氣缸）、持環(huán)和靜葉片等組成，靜葉片裝在持環(huán)上，持環(huán)再裝在機匣上，是一種雙層結(jié)構(gòu)的靜子。在機匣與持環(huán)之間有絕熱材料，還通以空氣（從壓氣機中引來，其他部位用的冷卻空氣也由此引來）冷卻，因而機匣的工作溫度較低。由拉桿螺栓將輪盤等聯(lián)接而成的組合式轉(zhuǎn)子，能減少熱應力。動葉片以承載能力強的樅樹形葉根裝在輪盤上。轉(zhuǎn)子中

25、也通以冷卻空氣，以降低輪盤等的工作溫度。(3)優(yōu)點：雙層靜子和組合式轉(zhuǎn)子有顯著的優(yōu)點，在燃氣透平中得到普遍應用。在進口燃氣初溫很高的燃氣透平中，持環(huán)與燃氣也隔開，形成多層結(jié)構(gòu)的靜子。通常冷卻后輪盤的溫度最高不超過 550，以便采用熱膨脹系數(shù)低、導熱系數(shù)高且較便宜的珠光體鋼來做輪盤。機匣則能在更低的溫度（例如 400左右）下工作，以便能用球墨鑄鐵等較普通的材料來制造。 燃氣透平的靜葉片較多地用抗熱疲勞性能好的鈷基高溫材料制作，動葉片則廣泛用鎳基高溫材料制作。為增強抗熱腐蝕的能力，葉片表面較普遍地采用防腐蝕的保護措施，例如防腐蝕涂層和表面滲鋁等。 葉片冷卻 采用由空氣從內(nèi)部冷卻的空心葉片后，可使葉

26、片在實際溫度高于材料許可值的燃氣包圍下，本身溫度仍低于材料的許可值而安全工作。這樣就能在已有的高溫材料基礎上更多地提高燃氣初溫，從而有效地提高燃氣輪機效率。因此，發(fā)展冷卻葉片和提高冷卻效果，是提高燃氣輪機效率的一條重要途徑。圖2中，對流、沖擊、氣膜和綜合冷卻是常用的幾種葉片冷卻方式。綜合冷卻是前三者的聯(lián)合應用，能有效地提高冷卻效果，并使冷卻后葉片的溫度趨于均勻。發(fā)散冷卻的效果比綜合冷卻好得多，用水來冷卻葉片也能達到很好的效果，這兩種冷卻方式尚處于試驗階段。（二）煤氣化系統(tǒng)   煤氣化技術(shù)是以煤炭為原料，采用空氣、氧氣、CO2。和水蒸氣為氣化劑，在氣化爐內(nèi)進行煤的氣

27、化反應，可以生產(chǎn)出不同組分不同熱值的煤氣。為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強度，改善環(huán)境，70年代以來發(fā)達國家加快了新一代煤氣化技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)化進程?？偟姆较?，氣化壓力由常壓向中高壓（8.5MPa）發(fā)展；氣化溫度向高溫（15001600）發(fā)展；氣化原料向多樣化發(fā)展；固態(tài)排渣向液態(tài)排渣發(fā)展。固態(tài)床、流化床、氣流床等幾種不同類型的煤氣化技術(shù)均取得了較大的進展和較好的效果。1 固定床   固定床（慢移動床），常見有間歇式氣化（UGI）和連續(xù)式氣化（魯奇Lurgi）2種。前者用于生產(chǎn)合成氣時一定要采用白煤（無煙煤）或焦碳為原料，以降低合成氣中CH4含量，國內(nèi)有數(shù)千臺這

28、類氣化爐，弊端頗多；后者國內(nèi)有22臺爐子，多用于生產(chǎn)城市煤氣；如以煙煤為原料用于生產(chǎn)合成氣，CH4蒸汽轉(zhuǎn)化工段（例如山西潞城引進裝置）。該技術(shù)所含煤氣初步凈化系統(tǒng)極為復雜，不是公認的首選技術(shù)。1.1 固定床間歇式氣化爐（UGI）    以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產(chǎn)合成原料氣或燃料氣。該技術(shù)是30年代開發(fā)成功的，投資少，容易操作，目前已屬落后的技術(shù)，其氣化率低原料單一、能耗高，間歇制氣過程中，大量吹風氣排空，每噸合成氨吹風氣放空多達5000m3，放空氣體中含CO、CO2、H2、H2S、SO2。、NOx及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔

29、排出的污水含有焦油、酚類及氰化物，造成環(huán)境污染。中國中小化肥廠有900余家，多數(shù)廠仍采用該技術(shù)生產(chǎn)合成氫原料氣。隨著能源政策和環(huán)境的要來越來越高，不久的將來，會逐步為新的煤氣化技術(shù)所取代。1.2 魯奇氣化爐    30年代德國魯奇（Lurgi）公司開發(fā)成功固定床連續(xù)塊煤氣化技術(shù)，此后在世界各國得到廣泛應用。氣化爐壓力（2.54.0）MPa，氣化反映溫度（800900），固態(tài)排渣，氣化爐已定型（MK-1MK5），其中MK5型爐，內(nèi)徑4.8m，投煤量（7584）t/h，粉煤氣產(chǎn)量（1014）萬m3/h。用煤氣中除含CO和H2外，含CH4高達10%12%，可作

30、為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點是氣化爐結(jié)構(gòu)復雜、爐內(nèi)設有破粘和煤分布器、爐篦等轉(zhuǎn)動設備，制造和維修費用大；入爐煤必須是塊煤；原料來源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復雜、流程長、設備多、爐渣含碳5%左右。針對上述問題，1984年魯奇公司和英國煤氣公司聯(lián)合開發(fā)了直徑為2.4m的溶渣氣化爐（BGL），將固體燃料全部氣化生產(chǎn)燃料氣和合成氣。2.流化床氣化爐    流化床，常見有溫克勒（Winkler）、灰團聚（U-Gas）、循環(huán)流化床（CFB）、加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。UGas在上海焦化廠（120t煤/d

31、o臺）1994年11月開車，已6年，迄今運轉(zhuǎn)仍不正常；陜西城固正利用中科院山西煤化所的技術(shù)建設150t煤/d（常壓）裝置；CFB、PFB可以生產(chǎn)燃料氣，但國際上尚無生產(chǎn)合成氣先例；Winkler已有用于合成氣生產(chǎn)案例，但對粒度、煤種要求較為嚴格，甲烷含量較高（0.7%2.5%），更兼設備生產(chǎn)強度較低，已不代表發(fā)展方向。2.1 循環(huán)流化床氣化爐CFB    魯奇公司開發(fā)的循環(huán)流化床氣化爐（CFB）可氣化各種煤，也可以用碎木、樹皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強度大，是移動床的2倍，碳轉(zhuǎn)化率高（97%），爐底排灰中含碳2

32、%3%，氣化原料循環(huán)過程中返回氣化爐內(nèi)的循環(huán)物料是新加入原料的40倍，爐內(nèi)氣流速度在（57）m/s之間，有很高的傳熱傳質(zhì)速度。氣化壓力0.15MPa。氣化溫度視原料情況進行控制，一般控制循環(huán)旋風除塵器的溫度在（8001050）之間。魯奇公司的CFB氣化技術(shù)，在全世界已有60多個工廠采用，正在設計和建設的還有30多個工廠，在世界市場處于領先地位。    CFB氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產(chǎn)合成氣，每公斤煤消耗氣化劑水蒸氣1.2kg，氧氣0.4kg，可生產(chǎn)煤氣 （l.92.0）m3。煤氣成份COH275%，CH4含量2.5%左右， CO215%低于德

33、士古爐和魯奇MK型爐煤氣中CO2含量，有利于合成氨的生產(chǎn)。在未取得用于氨廠的工業(yè)化成功經(jīng)驗之前，應慎重從事。2.2 灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)    灰熔聚煤氣化技術(shù)以小于6mm粒徑的干粉煤為原料，用空氣或富氧、水蒸氣作氣化劑，粉煤和氣化劑從氣化爐底部連續(xù)加入，在爐內(nèi)（10501100）的高溫下進行快速氣化反應，被粗煤氣夾帶的未完全反應的殘?zhí)己惋w灰，經(jīng)兩極旋風分離器回收，再返回爐內(nèi)進行氣化，從而提高了碳轉(zhuǎn)化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系統(tǒng)簡單。粗煤氣中幾乎不含焦油、酚等有害物質(zhì)，煤氣容易凈化，這是中國自行開發(fā)成功的先進的煤氣化技術(shù)。該技術(shù)可用于生

34、產(chǎn)燃料氣、合成氣和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，特別用于中小氮肥廠替代間歇式固定床氣化爐，以煙煤替代無煙煤生產(chǎn)合成氨原料氣，可以使合成氨成本降低15%20%，具有廣闊的發(fā)展前景。第一套直徑為2.6m工業(yè)氣化爐將在城固好氨肥廠建設，取得經(jīng)驗后進行推廣。3 氣流床氣化爐    氣流床，從原料形態(tài)分有水煤漿、干煤粉2類；從專利上分，Texaco、Shell最具代表性。氣流床對煤種（煙煤、褐煤）、粒度、含硫、含灰都具有較大的兼容性，國際上已有多家單系列、大容量、加壓廠在運作，其清潔、高效代表著當今技術(shù)發(fā)展潮流。3.1 德士古（Texaco）氣化爐  

35、0; Texaco水煤氣化爐雷同于1952年開發(fā)成功地渣油氣化爐，經(jīng)過1975年、1978年低壓與高壓中試裝置（激冷流程）以及1978年西德Oberhausen的RCH/RAG示范裝置（廢爐流程、150t煤/d，4.0MPa）考核與經(jīng)驗積累，于1982年建成TVA裝置（180t，二臺爐，一開一備，6.5MPa）、1984年建成日本UBE裝置（1500t煤/d，三開一備，3.6MPa）以及Cool Water IGCC電站（910t煤/d，二臺爐，4.0MPa），這些裝置投運后都取得成功。目前Texaco最大商業(yè)裝置是Tampa電站，屬于DOE的CCT-3，1989年立項，1996年7

36、月投運，12月宣布進入驗證運行。該裝置為單爐，日處理煤2000t，氣化壓力為2.8MPa，氧純度為95%，煤漿濃度68%，冷煤氣效率76%，凈功率250MW。輻射鍋爐直徑5.18m，高30.5m，重900t。    80年代末至今，中國共引進4套（未計入首鋼一套）Texaco水煤漿氣化裝置，與魯南（二臺爐，一開一倍，單爐日處理量450t煤，2.8MPa）、吳涇（4臺爐，三開一備，單爐日處理500t煤，4.0MPa）、渭河（三臺爐，二開一備，單爐日處理量為820t，6.5MPa）、淮南（三臺爐，無備用，單爐日處理500t煤，4.0MPa），這4套裝置均用于

37、生產(chǎn)合成氣，7臺用于制氨，5臺用于制甲醇。中國在水煤漿氣化領域中積累了豐富的設計、安裝、開車以及新技術(shù)研究開發(fā)經(jīng)驗與知識。     主要優(yōu)點：水煤漿制備輸送、計量控制簡單、安全、可靠；設備國產(chǎn)化率高，投資省。主要缺點：褐煤的制漿濃度約59%61%；煙煤的制漿濃度為65%；因汽化煤漿中的水量要耗去入爐煤的8%，比干煤粉為原料氧耗高12%20%，所以效率比較低。3.2 Destec氣化爐    Destec氣化爐已建設2套商業(yè)裝置，都在美國：LGT1（氣化爐容量2200t/d，2.8MPa，1987年投運）與Wabsh

38、 Rive（二臺爐，一開一備，單爐容量2500t/d，2.8MPa，1995年投運）爐型類似于K-T，分第一段（水平段）與第二段（垂直段），在第一段中，2個噴嘴成180度對置，借助撞擊流以強化混合，克服了Texaco爐型的速度成鐘型（正態(tài)）分布的缺陷，最高反應溫度約1400。為提高冷煤氣效率，在第二階段中，采用總煤漿量的10%20%進行冷激（該點與Shell、Prenflo的循環(huán)沒氣冷激不同），此處的反應溫度約1040，出口煤氣進火管鍋爐回收熱量。熔渣自氣化爐第一段中部流下，經(jīng)水冷激固化，形成渣水漿排出。這種爐型適合于生產(chǎn)燃料氣而不適合于生產(chǎn)合成氣。3.3 氣化爐  

39、60; Shell氣化爐與Texaco氣化爐技術(shù)經(jīng)歷相似，50年代初Shell開發(fā)渣油氣化成功，在此基礎上，經(jīng)歷了3個階段：1976年試驗煤炭30余種；1978年與德國Krupp-Koppers合作，在Harburg建設日處理150t煤裝置；兩家分手后，1978年在美國Houston的Deer Park建設日處理250t高硫煙煤或日處理400t高灰分、高水分褐煤。共費時16年，至1988年Shell煤技術(shù)運用于荷蘭Buggenum IGCC電站。該裝置的設計工作為1.6年，1990年10月開工建造，1993年開車，1994年1月進入為時3年的驗證期，目前已處于商業(yè)運行階段。單爐日處理

40、煤2000t。    Shell氣化爐殼體直徑約4.5m，4個噴嘴位于爐子下部同一水平面上，沿圓周均勻布置，借助撞擊流以強化熱質(zhì)傳遞過程，使爐內(nèi)橫截面氣速相對趨于均勻。爐襯為水冷壁（Membrame Wall），總重500t。爐殼于水冷管排之間有約0.5m間隙，做安裝、檢修用。    煤氣攜帶煤灰總量的20%30%沿氣化爐軸線向上運動，在接近爐頂處通入循環(huán)煤氣激冷，激冷煤氣量約占生成煤氣量的60%70%，煤器降溫至900，熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進入管式余熱鍋爐。煤灰總量的70%80%以熔態(tài)流入氣化爐底部，

41、激冷凝固，自爐底排出。    粉煤由N2攜帶，密相輸送進入噴嘴。工藝氧（純度為95%）與蒸汽也由噴嘴進入，其壓力為3.33.5MPa。氣化溫度為15001700，氣化壓力為3.0MPa。冷煤氣效率為79%81%；原料煤熱值的13%通過鍋爐轉(zhuǎn)化為蒸汽；6%由設備和出冷卻器的煤氣顯熱損失于大氣和冷卻水。    Shell煤氣化技術(shù)有如下優(yōu)點：采用干煤粉進料，氧耗比水煤漿低15%；碳轉(zhuǎn)化率高，可達99%，煤耗比水煤漿低8%；調(diào)解負荷方便，關閉一對噴嘴，符合則降低50%；爐襯為水冷壁，據(jù)稱其壽命為20年，噴嘴壽命為1年。主

42、要缺點：設備投資大于水煤漿氣化技術(shù)；氣化爐及廢鍋爐結(jié)構(gòu)過于復雜，加工難度加大。迄今為止，世界上已投入運行的4座250 MW以上的IGCC電站分別是美國的Wabash River(260.6 MW)和Tampa(250 MW)、荷蘭的Demkolec(253 MW)和西班牙的Puertollano(300 MW)。它們分別采用Destec、Texaco、Shell和Prenflo加壓噴流床煤氣化工藝。Destec和Texaco是水煤漿加壓氣化的主要代表，而Shell和Prenflo則是干粉進料加壓噴流床氣化的主要代表。用于IGCC的4種煤氣化爐容量都達到2 000 t/d以上，都是這些氣化爐首次

43、最大容量的工業(yè)應用。它們的運行狀況直接影響著IGCC的可用率和可靠性，是IGCC電站最關鍵的技術(shù)之一。4種氣化爐技術(shù)特點的綜合比較見表1。表14種氣化爐的技術(shù)特點比較技術(shù)項目TexacoDestec/DynergyShellPrenflo進料方式濕法/水煤漿濕法/水煤漿干法/煤粉干法/煤粉反應器形式噴流床噴流床噴流床噴流床氧氣純度/%9595958595噴嘴/個13(+1)44噴嘴的壽命/h1 4401 4402 16010 000待考檢氣化爐內(nèi)襯耐火磚耐火磚水冷壁+涂層水冷壁+涂層內(nèi)襯的壽命/a2310(待考驗)10(待考驗)冷煤氣效率/%7176747880838083碳轉(zhuǎn)化率/%9698

44、989898單爐最大出力/t.d-12 2002 4002 5002 0002 600示范電站的凈功率/MW250.0260.6253.0300.0最大容量氣化爐的最長運行時間/h8 8607 50010 00040示范電站最長追續(xù)運行時間/h7201 0003242 00025示范電站的氣化爐可用率/%80859095 (一開一備)95(待考驗)組成IGCC示范電站的效率/%設計值：41.6(HHV)試驗值：38.5(HHV)設計值：37.8(HHV)試驗值：38.8(HHV)43(LHV)(未公布試驗值)45(LHV)(待試驗)組成的IGCC達到43%(LHV)效率的可能性有可能(但必須改

45、進全熱回收)容易達到容易達到能達到存在的問題噴嘴、耐火磚壽命短，全熱回收系統(tǒng)和黑水處理系統(tǒng)尚待改進噴嘴、耐火磚壽命短，黑水處理系統(tǒng)待改進黑水系統(tǒng)待改進供料系統(tǒng)待改進是否氣化過類似于中國IGCC電站的煤種是否是否目前IGCC電站的造價低最低較高較高（三）煤氣凈化系統(tǒng)煤氣凈化：脫除煤氣中飛灰、焦油、萘、氨、硫化氫等雜質(zhì)的過程。1、煤氣凈化的主要內(nèi)容1.粗煤氣的主要成分 干煤粉（或煤漿）在氣化爐內(nèi)生成粗煤氣，由于煤內(nèi)污染物的存在，通常煤氣中除CO、H、CH、CO和其他氣態(tài)碳氫化合物外，還有COS、H2S、粉塵、鹵化物、堿金屬及焦油蒸汽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對后續(xù)系統(tǒng)特別是燃氣輪機產(chǎn)生腐蝕和磨損，也會對環(huán)

46、境產(chǎn)生危害。2煤氣凈化的目的和要求煤氣凈化的主要目的是為了滿足燃氣輪機和環(huán)保的要求，粗煤氣中含有的粉塵、H2S、COS、鹵化物、NH3、堿金屬及焦油等雜質(zhì)，不但污染環(huán)境，而且對燃氣輪機和余熱鍋爐等主要設備有強的磨損和腐蝕作用z了使IGCC機組正常運行并達到較高的可靠性，必須在煤氣進入燃氣輪機之前，對其進行凈化處理。燃氣輪機對煤氣中含塵量的要求有濃度和粒度分布兩項指標。一般要求是01um的粉塵含量應小于2.2×106、110um的粉塵含量應小于（4.45.8）×106、大于10um的粉塵顆粒應全部除去。 對煤氣中硫的要求主要以環(huán)保標準為基礎，目前采用的脫硫方法所達到的脫硫效果

47、已經(jīng)遠超過了我國燃煤電廠對硫排放的標準要求。3煤氣凈化的主要流程2、IGCC電站煤氣除塵IGCC電站除塵通常包括兩部分，干法除塵和濕法洗滌。干法除塵除去大部分固體顆粒物，濕法洗滌除去其余固體顆粒物外，并除去粗煤氣中的鹵化物。 1 干法除塵干法除塵主要采用旋風分離器和高溫高壓陶瓷管過濾器串聯(lián)方式來完成。旋風分離器依靠粉塵的慣性離心力來完成，氣速一般為1825m/s，能分離約90的粉塵量。高溫高壓陶瓷管過濾器原理與布袋除塵器相同，采用特殊陶瓷材料做為濾件，經(jīng)過濾后，煤氣中含塵量不超過20mg/Nm3，最低可達到12 mg/Nm3。2 濕法洗滌濕法洗滌系統(tǒng)包括文丘里洗滌塔、填充料床式洗滌塔，經(jīng)洗滌后

48、，合成氣中固體含量不超過1mg/Nm3，并除去合成氣中的鹵化物、氨(NH3)及甲酸（HCOOH)。3、IGCC電站煤氣脫硫的幾種方法及特點1.脫硫方法概述以煤為原料進化所產(chǎn)生的粗煤氣，其中所含的硫化物可分為無機硫和有機硫，無機硫主要是H2S，而有機硫一般為小分子量的COS、CS2和大分子量的硫醇 、硫醚和噻吩等組成。這些硫化物的存在不僅會污染環(huán)境，而且會直接對下游工藝及設備帶來危害，必須進行脫除。煤氣脫硫的方法主要有高溫煤氣脫硫、干法脫硫和濕法脫硫。高溫煤氣脫硫借助于可再生的單一或復合金屬氧化物與硫化氫或其他硫化物的反應來完成，操作溫度在400 1200之間，與冷煤氣脫硫相比，不會浪費高溫煤氣

49、中占總值1020的顯熱，提高發(fā)電效率2以上，但目前技術(shù)還未成熟，不能實現(xiàn)工業(yè)化。干法脫硫利用吸附劑和/或催化劑將硫化物直接脫除或轉(zhuǎn)化后再脫除，按脫硫劑種類可分為鐵系脫硫劑、活性炭系脫硫劑、鋁系有機硫水解催化劑、鋅系脫硫劑和分子篩系脫硫劑。如CLAUS反應的催化劑，在國內(nèi)曾使用天然鋁釩土、活性氧化鋁作為催化劑。干法的特點是脫硫精度高，投資低，運行費用低，幾乎沒有動力消耗，適合進口濃度低和處理氣體量少的脫硫要求。濕法脫硫利用液體將硫化物從粗煤氣中分離、富集，然后再氧化轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫或硫酸。從所用溶劑的不同，又可分為物理吸收法、化學吸收法和物理化學法等。濕法的特點是適合處理含硫量大或氣量大的場合，投資

50、大，運行費用高。 IGCC電廠產(chǎn)氣量大，含硫量高，通常采用濕法脫硫。典型的濕法脫硫工藝有低溫甲醇洗法、環(huán)丁砜法、烷基醇胺法、NHD法 。2.低溫甲醇洗低溫甲醇洗屬物理吸收法。溶劑： Rectisol® 中文 甲醇。（1）溶劑的性質(zhì)：甲醇的分子式為 CH3OH，相對分子質(zhì)量32.04，熔點97.8 ，沸點64.5，閃點12.22 ，自燃點464 ；甲醇對CO2、H2S等酸性氣體有較大的溶解能力，尤其是低溫下其溶解度更大；H2、N2、CO、CH4、NOx等氣體在甲醇中的溶解度很小，且溫度對他們的溶解度影響也不大。因而通過溫度和其他工藝參數(shù)的改變，甲醇能從原料氣中選擇性吸收H2S、COS和

51、CO2。此外，低溫甲醇洗還可以脫除合成氣中的輕質(zhì)油和HCN等。 酸性氣體在甲醇中的溶解度隨著溫度的降低而增大，尤其是從-30降到-60以下時，溶解度急劇增加。 由上圖可見，常溫下甲醇的蒸汽分壓很大。為了減少操作中的溶劑損失，工藝上也應選擇低溫吸收。（2）根據(jù)甲醇的性質(zhì)決定了工藝的選擇Ø 壓力的選擇： 升高壓力，可以增加硫化物在甲醇中的溶解度。溶解度隨壓力的提高而增加，幾乎成直線的正比關系，而在減壓時被吸收的氣體即行放出。硫化氫在甲醇中的溶解度比二氧化碳還要大，吸收的速度更快，因此可以采用分段吸收和再生的方法來得到高濃度的硫化氫和二氧化碳。 Ø 溫度的選擇： 酸性氣體在甲醇中

52、的溶解度隨著溫度的降低而增大，尤其是從-30降到-60以下時，溶解度急劇增加，為減少操作中甲醇損失，應采用低溫吸收。吸收溫度一般應選擇在-70-20。Ø 再生條件： 吸收硫化物和CO2等酸性氣體后的甲醇，在減壓加熱條件下，解析出所溶解的氣體，使甲醇得以再生。（3）低溫甲醇洗工藝的優(yōu)缺點：² 優(yōu)點：吸收能力大，溶液循環(huán)量小，能耗低；選擇性好，脫硫脫碳在同一個塔內(nèi)分段選擇性吸收，能同時脫除氣體中H2S、COS和CO2，尤其對COS的吸收能力強，并能回收高濃度的H2S和CO2；凈化度高，出口氣總硫濃度小于0.1×10-6并且相當穩(wěn)定。即使生產(chǎn)工況有所波動，凈化氣質(zhì)量仍能

53、保證；操作彈性大：實際運行經(jīng)驗表明，凈化裝置能在30110的范圍內(nèi)操作；吸收過程無副反應，溶劑不起泡，不腐蝕設備。 ² 缺點：甲醇有毒，對工藝、管道、設備、閥門等的密閉性要求較嚴；由于在低溫下（-30-60）操作，需要用耐低溫的鋼材；甲醇容易揮發(fā)，故溶劑的蒸發(fā)損失量較大，每處理1000標立的粗煤氣約消耗0.51.0kg甲醇 最后，低溫甲醇洗凈化程度很高，但甲醇有毒，且流程比較復雜，吸收過程必須在低溫下進行，投資大，運行費用高。對于純IGCC發(fā)電廠來說，由于沒有后續(xù)的化學合成工藝，不需要特別高純度的凈化氣，無需采用造價高，運行費用高的低溫甲醇洗工藝。3.NMPNMP（Purisol&#

54、174;）屬物理吸收法。溶劑： Purisol®（NMP） 中文名：N甲基吡咯烷酮(1) 溶劑性質(zhì)：分子式為C5H9NO，沸點206，冰點-23.6 ，閃點95 ，燃點245 ，氣化潛熱494KJ/kg；低毒，無腐蝕，火災風險低；對H2S和CO2在常溫下有高的溶解性和選擇性；對COS有適當?shù)娜芙舛?；平均損耗：0.5kg每10000Nm3原料氣 Purisol®（NMP）與Rectisol®（甲醇）吸收系數(shù)對比由圖表中可以看出，常溫下，NMP對H2S和CO2的溶解能力比甲醇要高，選擇性也要比甲醇好.(2) NMP（Purisol®）典型工藝流程圖(3) P

55、urisol®（NMP）濕法脫硫的特點： a. 物理吸收過程，酸性氣體雜質(zhì)被熔劑b. 對H2S和CO2的選擇性比較好 c. 與低溫甲醇洗相比，無需冷凍單元d.揮發(fā)性較高，產(chǎn)品氣中夾帶有痕量熔劑,需在吸收部加裝反洗裝置進行脫除 e.需要在脫硫單元前加裝COS水解裝置g.熔劑市場上大量供應，容易采購 4. Selexol（NHD） Selexol（NHD）屬物理吸收法，溶劑：Selexol（NHD），中文名：聚乙二醇二甲醚。（1） 溶劑性質(zhì)：分子式為CH3O(C2H4O)nCH3，其中 n 為39，冰點-22-29 ,燃點157；對二氧化碳、硫化氫吸收能力強，選擇性好；對有機硫吸收能力強

56、 ；蒸氣壓低，揮發(fā)性小，不需加裝反洗裝置回收熔劑；無毒無腐蝕無臭味；具有很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。 （2） Selexol（NHD）流程圖（3）Selexol（NHD）濕法脫硫的特點： a 物理吸收過程，酸性氣體雜質(zhì)被熔劑吸收 b 對H2S和CO2的選擇性比較好c.與低溫甲醇洗相比，無需冷凍單元 d對COS吸收能力強，無需水解單元e揮發(fā)性小，不需加裝反洗裝置回收熔劑 f無毒無腐蝕，設備可采用碳鋼材料g熔劑市場上大量供應，容易采購 5.環(huán)丁砜法（Sulfinol） 環(huán)丁砜法（Sulfinol）屬物理化學吸收法。溶劑：環(huán)丁砜（二氧四氫噻吩）和烷基醇胺（一乙醇胺或二乙丙醇胺）的混合液作為吸收劑。

57、(1)溶劑性質(zhì)：環(huán)丁砜（sulfolane），學名二氧化四氫噻吩，分子式C4H8SO2，沸點285；環(huán)丁砜是硫化物（如H2S、COS、CS2）極好的物理吸收溶劑，對CO2、重烴、芳香烴的吸收能力較低；環(huán)丁砜溶液中含有約2030的乙醇胺，乙醇胺與硫化氫反應可生成不穩(wěn)定的絡合物， 化學反應方程式：二乙丙醇胺（用R2NH表示） R2NHH2S R2NH2·HS R2NHCO2+ H2O R2NH2·H CO3 該反應強烈地依賴于溫度和壓力。溫度降低、壓力升高，反應向右進行并放出熱量；溫度升高、壓力降低時，反應向左進行，溶液中的胺鹽分解，放出硫化氫，溶液恢復吸收能力。 (2)環(huán)丁砜

58、濕法脫硫的特點： a. 物理化學吸收過程 b. 對H2S和CO2的選擇性比較好 c. 與低溫甲醇洗相比，無需冷凍單元 d. 對COS吸收能力強，無需水解單元 e. 熔劑濃度高，硫容量大，能耗低 f. 砜胺溶液是良好的溶劑，會溶解管、閥和設備的密封材料 4、硫回收及尾氣處理濕法脫硫系統(tǒng)所富集起來的酸性氣送往硫回收系統(tǒng)進行處理。硫回收按最終產(chǎn)品分類可分為：硫磺回收，一般采用CLAUS工藝；硫酸回收，采用WSA濕法硫酸工藝 克勞斯硫回收裝置包括下列單元 （1） 富氧克勞斯單元 燃燒爐中的化學反應：H2S+3/2O2=SO2+H2O 克勞斯化學反應：2H2S+SO2=3S+2H2O （2） 尾氣回收單元 加氫反應器中的化學反應：