固體和液體燃料氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展報告

1、固體和液體燃料氣化發(fā)電技術(shù)發(fā)展報告概述    氣化是固體和液體原料（如煤或石油）向主要成分為氫（H2）和一氧化碳（CO）的氣體的轉(zhuǎn)化。氣化已應(yīng)用了一百多年，所產(chǎn)氣體有多種用途，如家庭供暖和照明（"城市煤氣" ）、化學(xué)制品，如氨（NH3）或甲醇及汽油和柴油替代產(chǎn)品。    近年，人們關(guān)注于利用氣化發(fā)電。最初的原因是大型、高效燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)。不久意識到煤炭氣化結(jié)合燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，可能具有最現(xiàn)代化的常規(guī)燃煤電廠一樣的效率，而排放物卻要少得多。20世紀(jì)70年代初期，在德國建立了第一座整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠（IGCC），如今

2、，世界上已有若干座燃煤示范廠。圖1 GBL氣化爐（經(jīng)英國煤氣公司特許刊出）    IGCC電廠也能燃用石油衍生的原料，如重油和焦油。這些產(chǎn)品在石油精煉過程中形成。傳統(tǒng)上，這些產(chǎn)品用于生產(chǎn)電廠鍋爐用重質(zhì)燃料油和作船用燃料。但是，近年來，重質(zhì)燃料油的市場需求迅速下降，且目前一些煉油廠的這類產(chǎn)品過剩。將這些重油氣化既可為煉油廠提供電力，也可用于出口，且產(chǎn)生的H2可在煉油廠里提質(zhì)和清潔其他產(chǎn)品，如柴油和汽油。在歐洲至少有4個大的燃石油的IGCC項目在進(jìn)行。    生物質(zhì)和廢物都可氣化；但是IGCC技術(shù)趨于偏愛大型、集中化電廠，但生物質(zhì)和廢物最

3、好是用于其資源附近的較小電廠。因此，可選擇在鄰近現(xiàn)有電廠的小型氣化爐氣化生物質(zhì)和廢物，利用這些氣化產(chǎn)品部分取代燃用的煤或石油。這就使現(xiàn)有電廠在可獲得生物質(zhì)和廢物時利用他們。某些氣化爐技術(shù)可將生物質(zhì)、廢物同煤一起氣化。    目前處于領(lǐng)先地位的幾個生物質(zhì)和廢物氣化項目大多在歐洲進(jìn)行，幾個最重要的項目在英國。    IGCC廠尚處于試驗階段，到目前為止，幾乎所有這類項目都需要政府某種形式的支持。    該技術(shù)在廣泛應(yīng)用之前，有三個不足之處要加以改善。    1、同備有環(huán)保裝置的傳

4、統(tǒng)燃煤電廠相比，建立IGCC電廠費用昂貴；    2、 迄今為止，IGCC廠的可靠性較差；    3、 至少那些配有制氧（O2）裝置的IGCC設(shè)備的操作靈活性尚待充分證實；尤其是，IGCC設(shè)備的啟動時間次數(shù)是以天計而非小時計。    進(jìn)一步的開發(fā)工作需要克服這些障礙，使該技術(shù)可以被接受。一旦排除這些障礙，IGCC設(shè)備將會在世界上新燃煤電廠占有重要的市場份額。該技術(shù)帶來的效益    氣化技術(shù)帶來以下效益：    ·使燃煤發(fā)電高效

5、、潔凈；    ·石油殘渣潔凈發(fā)電有很大機(jī)會與煉油廠的生產(chǎn)實現(xiàn)整體化；    ·固體和液體廢物的有益環(huán)境的處理伴隨著能源進(jìn)一步回收的機(jī)會；    ·利用生物質(zhì)發(fā)電。英國貿(mào)工部的支持    自1990年以來，英國貿(mào)工部（DTI）已資助49個與氣化發(fā)電有關(guān)的項目，資助基金為1090萬英鎊，所有這些項目的總費用為3660萬英磅。簡介氣化    氣化是指含碳固體或液體物質(zhì)向主要成分為H2和CO的氣體的轉(zhuǎn)換

6、。所產(chǎn)生的氣體可用作燃料或作為生產(chǎn)諸如NH3或甲醇類產(chǎn)品的化學(xué)原料。    氣化的限定化學(xué)特性是使給料部分氧化；在燃燒中，給料完全氧化，而在熱解中，給料在缺少O2的情況下經(jīng)過熱降解。    氣化的氧化劑是O2或空氣和，一般為蒸汽。蒸汽有助于作為一種溫度調(diào)節(jié)劑作用；因為蒸汽與給料中的碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（即吸收熱）?？諝饣蚣僌2的選擇依幾個因素而定，如給料的反應(yīng)性、所產(chǎn)生的氣體用途和氣化爐的類型。    氣化最初的主要應(yīng)用是將煤轉(zhuǎn)化成燃料氣，用于民用照明和供暖。雖然在中國（及東歐）氣化仍有上述用途，但在大多數(shù)

7、地區(qū)，由于可利用天然氣，這種應(yīng)用已逐漸消亡。最近幾十年中，氣化主要用于石化工業(yè)，將各種碳?xì)浠衔锪鬓D(zhuǎn)換成"合成氣"，如為制造甲醇，為生產(chǎn)NH3提供H2或為石油流氫化脫硫或氫化裂解提供H2。另外，氣化更為專門的用途還包括煤轉(zhuǎn)換為合成汽車燃料（在南非應(yīng)用）和生產(chǎn)代用天然氣（SNG）（至今未有商業(yè)化應(yīng)用，但在70年代末和80年代初已受到重視）。氣化發(fā)電    在近十年中，電力工業(yè)因可利用大型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電而發(fā)生變化。這些燃?xì)廨啓C(jī)，無論是單獨使用（開路循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，OCGT），還是同熱回收鍋爐和蒸氣輪機(jī)聯(lián)合使用（聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)，CCGT），都

8、已證實是一種高效、潔凈且宜操作的發(fā)電方法。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的主要弱點是只能燃用潔凈燃料，這種燃料或者是氣體（如天然氣），或者是易汽化的（如蒸餾燃料和液化石油氣，LPG）。燃?xì)廨啓C(jī)不能燃用煤或重質(zhì)燃料油，這些則是傳統(tǒng)電力工業(yè)的主要燃料。    氣化是煤和燃料油這類傳統(tǒng)燃料與燃?xì)廨啓C(jī)間的"橋梁"。將這類燃料氣化產(chǎn)生一種燃料氣，潔凈后可在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠使用。因此，氣化能發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)的長處，使其可利用任何燃料，無論是固體還是液體燃料。進(jìn)一步而言，由于所產(chǎn)生的燃料氣在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒之前能進(jìn)行潔凈，去掉顆粒物、硫和氮化合物，因此以氣化為基礎(chǔ)的發(fā)電廠（GPP）的

9、排放物要比傳統(tǒng)電廠少得多。氣化與聯(lián)合循環(huán)結(jié)合（即IGCC）是唯一能接近燃用天然氣系統(tǒng)的環(huán)境性能的以煤為基礎(chǔ)的技術(shù)。此外，IGCC的熱效率同傳統(tǒng)的使用鍋爐和蒸氣輪機(jī)的燃煤電廠相比，即使不是更好，也是一樣好。    使用煤的發(fā)電廠的典型IGCC裝置見圖2所示。在30巴壓力下將粉煤和空分裝置（ASU）出來的氧氣一起加入氣化爐。粗燃料氣在氣化爐中約1300下產(chǎn)生，再用水洗滌，先冷卻至約200，去掉粉塵和諸如像NH3及氯化氫這樣的化合物。然后進(jìn)一步冷卻，用一種溶劑洗滌，去掉像硫化氫這樣的硫化合物。之后這種潔凈氣在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒。煤中的灰分作為氣化爐中產(chǎn)生的礦渣回收，從氣體中

10、脫除的硫化合物作為硫回收。從ASU產(chǎn)生的氮一般加入燃?xì)廨啓C(jī)中的燃料氣，以控制氮氧化物（NOX）排放。圖2 典型氣化聯(lián)合循環(huán)裝置示意圖    目前人們對氣化感興趣的另一原因是，氣化是適于作處理廢料和利用生物質(zhì)的一種方法。氣化提供一種途徑，可將廢料轉(zhuǎn)換成燃料氣，在小型電廠使用，或部分替代現(xiàn)有鍋爐的煤或燃料油。生物質(zhì)可以類似的形式開發(fā)。盡管傳統(tǒng)的粉狀燃料（pf）鍋爐不能直接處理廢物或生物質(zhì)，而將這些燃料轉(zhuǎn)換成燃料氣卻使得在現(xiàn)有電廠鍋爐將這些燃料與煤共燃成為可能。在二氧化碳（CO2）排放受到關(guān)注的地區(qū)，氣化具有特殊重要意義。若干此類項目已投入運(yùn)行或正在開發(fā)中，其中絕大多數(shù)

11、在歐洲北部和中部地區(qū)。    第一座IGCC發(fā)電廠于20世紀(jì)70年代初建立，然而從那以后進(jìn)展緩慢。近5年中，首批大規(guī)模示范裝置在歐洲和美國投入運(yùn)營。這些裝置的早期試驗結(jié)果好壞摻半。減少排放物特性和效率都像預(yù)計的一樣好，但在IGCC推廣使用前，越來越明顯有三個主要障礙需要排除：    1、 IGCC廠的基建費非常高，大大高于傳統(tǒng)燃煤和燃油裝置的基建費（2030%）。其原因部分是IGCC涉及的技術(shù)復(fù)雜，部分是該項技術(shù)還不是"現(xiàn)成品"。這就意味著一旦IGCC全部商業(yè)化應(yīng)用，其設(shè)計和制造成本要高得多。  

12、;  2、 目前IGCC的可靠性比預(yù)想的要低，當(dāng)然比商業(yè)化電廠要求的要低。原因之一是某些單個組成部件尚未為用于IGCC廠而充分優(yōu)化；另一原因是IGCC的整體設(shè)計比較復(fù)雜，其中一個部分發(fā)生問題會快速影響到其他部分。    3、 同其他發(fā)電技術(shù)相比，IGCC廠的操作靈活性較差。冷啟動時間非常長，一般4050h（傳統(tǒng)的鍋爐大約需810h）。跟蹤負(fù)載的能力還有待充分證實。拋開這些技術(shù)問題，IGCC對發(fā)電還未產(chǎn)生太大影響的另一原因是目前燃煤發(fā)電能力增加的大部分是在像印度和中國這樣的國家。在世界的這一部分地區(qū)，特別重視可靠性和成本，而這些都不是目前IGCC的優(yōu)勢。相

13、對而言，在歐洲和北美，人們越來越注重排放物和效率問題（在該地區(qū)，IGCC會受到歡迎），由于在這些地方普遍可獲得廉價天然氣，故幾乎沒有發(fā)展以煤為基礎(chǔ)的項目。因此，IGCC的目前狀況是，它潔凈而高效的，但費用高且可靠性低。IGCC同煙氣脫硫（FGD）裝置的傳統(tǒng)（超臨界的燃煤電廠的比較見表1。）表1 IGCC同超臨界粉燃料電廠的比較IGCC裝備FGD的粉燃料鍋爐效率（%）4543可用性（%）7590排放物（mg/Nm3  6% O2）SOxNOx粉塵30651010015020基建費（英鎊/kW）>1000800    今后有利于選擇IGCC的因素可能是

14、：    ·缺乏廉價天然氣；    ·嚴(yán)格的排放限制；    ·煤炭價格高，要求效率高；    ·廢物和生物質(zhì)的共同氣化機(jī)會；    除非加以解決，下述因素預(yù)計會防礙IGCC的應(yīng)用：    ·基建費高；    ·可靠性低；    ·操作靈活性差。氣化工藝氣化工藝的種類  

15、;  有多種不同的氣化工藝。這些工藝在某些方面差別很大，例如，技術(shù)設(shè)計、規(guī)模、參考經(jīng)驗和燃料處理。最實用的分類方法是按流動方式分，即按燃料和氧化劑經(jīng)氣化爐的流動方式分類。    正像傳統(tǒng)固體燃料鍋爐可以劃分成三種基本類型（稱為粉煤燃燒、流化床和層燃），氣化爐分為三組：氣流床、流化床和移動床（有時被誤稱為固動床）。流化床氣化爐完全類似于流化床燃燒器；氣流床氣化爐的原理與粉煤燃燒類似，而移動床氣化爐與層燃類似。每種類型的特性比較見表2。表2 各種氣化爐比較氣流床流化床移動床燃料類型固體和液體固體固體燃料規(guī)格（固體）<500m0.5-5mm5-

16、50mm燃料滯留時間1-10s5-50s15-30min氣體出口溫度900-1400*700-900400-500* 如果在氣化爐容器內(nèi)有淬冷段，則溫度將較低。氣流床氣化爐    在一臺氣流床氣化爐內(nèi)，粉煤或霧化油流與氧化劑（典型的氧化劑是氧）一起匯流。氣流床氣化爐的主要特性是其溫度非常高，且均勻（一般高于1000），氣化爐內(nèi)的燃料滯留時間非常短。由于這一原因，給進(jìn)氣化爐的固體必須被細(xì)分并均化，就是說氣流床氣化爐不適于用生物質(zhì)或廢物等類原料，這類原料不易粉化。氣流床氣化爐內(nèi)的高溫使煤中的灰溶解，并作為熔渣排出。氣流床氣化爐也適于氣化液體，如今這種氣化爐主

17、要在煉油廠應(yīng)用，氣化石油原料。    現(xiàn)在，運(yùn)營中的或在建的幾乎所有煤氣化發(fā)電廠和所有油氣化發(fā)電廠都已選擇氣流床氣化爐。氣流床氣化爐包括德士古氣化爐、兩種類型的謝爾氣化爐（一種是以煤為原料，另一種以石油為原料）、Prenflo氣化爐和Destec氣化爐。其中，德士古氣化爐和謝爾油氣化爐在全世界已有100部以上在運(yùn)轉(zhuǎn)。流化床氣化爐    在一個流化床內(nèi)，固體（如煤、灰）懸浮在一般向上流動的氣流中。在流化床氣化爐內(nèi)，氣體流包含氧化介質(zhì)（一般是空氣而非O2）。流化床氣化爐的重要特點（像流化床燃燒器一樣）是不能讓燃料灰過熱，以至熔化

18、粘接在一起。假如燃料顆粒粘在一起，則流化床的流態(tài)化作用將停滯?？諝庾鳛檠趸瘎┑淖饔檬潜３譁囟鹊陀?000。這表示流化床氣化爐最適合用比較易反應(yīng)的燃料，如生物質(zhì)燃料。    流化床氣化爐的優(yōu)點包括能接受寬范圍的固體供料，包括家庭垃圾（經(jīng)預(yù)先適當(dāng)處理的）和生物質(zhì)，如木柴，灰份非常高的煤也是受歡迎的供料，尤其是那些灰熔點高的煤，因為其他類型的氣化爐（氣流床和移動床）在熔化灰形成熔渣中損失大量能。    流化床氣化爐包括高溫溫克勒（HTW），該氣化爐由英國煤炭公司開發(fā)，目前由Mitsui Babcock能源有限公司（MBEL）銷售，作為吹空氣

19、氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（ABGC）的一部分。在運(yùn)轉(zhuǎn)的大型流化床氣化爐相對較少。流化床氣化爐不適用液體供料。移動床氣化爐    在移動動床氣化爐里，氧化劑（蒸汽和O2）被吹入氣化爐的底部。產(chǎn)生的粗燃料氣通過固體燃料床向上移動，隨著床底部的供料消耗，固體原料逐漸下移。因此移動床的限定特性是逆向流動。在粗燃料氣流經(jīng)床層時，被進(jìn)來的給料冷卻，而給料被干燥和脫去揮發(fā)分。因此在氣化爐內(nèi)上下溫度顯著不同，底部溫度為1000或更高，頂部溫度大約500。燃料在氣化過程中脫除揮發(fā)分意味著輸出的燃料氣含有大量煤焦油成分和甲烷。故粗燃料氣在出口處用水洗來除去焦油。其結(jié)果是，燃料氣不需

20、要在合成氣冷卻器中來高溫冷卻，假如燃料氣來自氣流反應(yīng)器，它就需冷卻。移動床氣化爐為氣化煤而設(shè)計，但它也能接受其他固體燃料，比如廢物。    有兩項主要的移動床氣化爐技術(shù)。20世紀(jì)30年代開發(fā)出早期的魯爾干法排灰氣化爐，已廣泛應(yīng)用于城市煤氣的生產(chǎn)，在南非用于煤化學(xué)品生產(chǎn)。在該氣化爐內(nèi)，床層底部溫度保持在低于灰熔點，這樣煤灰就可作為固體排出。20世紀(jì)70年代，魯爾公司，然后是英國煤氣公司（現(xiàn)在的BG plc）開發(fā)了底部溫度足以使灰熔化的液態(tài)排渣爐。這種氣化爐稱為BGL （BG-Lurgi）氣化爐。目前，有幾臺BGL氣化爐在電廠安裝，用來氣化固體廢物和共同氣化煤和廢物。

21、典型氣化爐    以下按字母順序介紹一些最重要的和眾所周知的氣化工藝。BGL氣化爐（移動床）    BGL氣化爐最初開發(fā)于20世紀(jì)70年代，用來提供一種高甲烷含量的合成氣，為用煤生產(chǎn)代用天然氣（SNG）提供一種有效方法。這種氣化爐15年以前由英國煤氣公司在法夫的Westfield開發(fā)中心開發(fā)的，開始是為試驗用該工藝生產(chǎn)SNG的適用性，后來用于IGCC。    塊煤和像石灰石這樣的助熔劑送入一閘斗倉，定期往氣化爐的頂部送料（見圖1）。一個緩慢旋轉(zhuǎn)的分配器盤將煤均勻地分布在床的頂層。對于粘

22、結(jié)性煤給料，分配器被聯(lián)接到一攪拌器，也維持床層均勻，和防止煤團(tuán)聚。當(dāng)床層下降，煤料經(jīng)過一些反應(yīng)。這些反應(yīng)能在燃料床的不同高度分成三個層：上層煤被干燥和脫揮發(fā)分；中層被氣化；低層被燃燒，產(chǎn)生的CO2作為中段的氣化劑。O2和蒸汽經(jīng)床底部噴咀（噴口）加入。產(chǎn)生的熔渣在氣化爐底部形成熔渣池，定期排出。    氣化爐容器有耐火材料襯里，以防止床層過多熱量損失。由于耐火材料被煤床本身與床層的最熱部分（噴口的頂端）隔開，因此不經(jīng)受高溫。    氣體在450-500的溫度離開氣化爐，氣體中含有因煤脫揮發(fā)分而產(chǎn)生的焦油和油以及從床層淘析出的煤粉。這由安

23、裝在氣體出口的淬冷容器脫除。氣體同時由一水淬冷裝置冷卻和清潔。然后氣體通過一系列交換器，使氣體在脫硫前冷卻到室溫。氣體中脫除的焦油和水轉(zhuǎn)入一個分離器，焦油和煤塵從那里再循環(huán)到氣化爐的噴咀（一部分可加在氣化爐上部，用來抑制煤塵的揚(yáng)析）。BGL氣化爐具有很高的冷氣體效率，即，與其他氣化爐比較，煤原有熱值（CV）的大部分在氣體中作為化學(xué)能出現(xiàn)，而非熱能。這樣，BGL氣化爐不像其他氣化爐中的謝爾和德士古系統(tǒng)那樣要求有高溫?zé)峤粨Q器。因此，氣化區(qū)和CCGT裝置很少緊密結(jié)合，因為氣體冷卻系統(tǒng)不直接與蒸氣輪機(jī)循環(huán)結(jié)合。BGL系統(tǒng)同氣流床系統(tǒng)相比，燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的電力較多，蒸氣輪機(jī)產(chǎn)生的電力較少。 &#

24、160;  BGL氣化爐能處理給入氣化爐頂部的塊狀供料里含的大量粉煤（即<6mm），取決于煤的粘結(jié)性，如匹茲堡 No.8這樣的高膨脹、高粘結(jié)性煤，其高達(dá)35%可作為粉煤給料。但是，原煤一般按重量計含有40-50%的粉煤。因此，氣流床氣化爐所有用煤要先經(jīng)研磨，在BGL裝置，煤要先經(jīng)篩分。BG實驗了氣化爐利用粉煤的多種方式，將粉煤送入風(fēng)咀，或干法輸送，或以煤漿形式，或用瀝青作為粘結(jié)劑將它們壓制成型煤。    目前，由法夫電廠再度交付使用的Westfield的現(xiàn)有的、備用的氣化爐作為電廠的一部分將用煤和污泥發(fā)電120MWe。法夫電廠已申請建立第二座較大（

25、400MWe）電廠，使用煤和城市固體廢物（MSW）來發(fā)電。Destec（氣流床）    Destec工藝是煤漿入料、加壓、兩段式工藝。    該工藝最初由Dow 化學(xué)公司于20世紀(jì)70年代開發(fā)。隨著中試規(guī)模和樣機(jī)試驗，1984年決定在Dow的普萊克明(路易斯安那)化學(xué)聯(lián)合企業(yè)建立商業(yè)化裝置，1987年該裝置投入運(yùn)營。1989年，Dow將氣化和其余電力從公司脫離出，另成立一公司，80%由Dow所有，稱為Deslec公司。同時，該技術(shù)已被選來用于印第安納州的沃巴什河的IGCC電廠增容項目。    氣化爐（圖3

26、）由襯有未冷卻的耐火材料的壓力殼構(gòu)成。圖3 Destec氣化爐    在氣化爐的下（第一）段有兩個氣化燃燒器，在上段有煤的進(jìn)一步噴入點。煤制成約60%固體（按重量計）的漿狀。大約80%的煤漿同O2一起注入到下段的兩個燃燒器中，在約1350-1400和大約30巴壓力下不完全燃燒。煤中的灰熔化，下落至容器并經(jīng)排放口進(jìn)入水冷卻裝置。在第一段形成的燃料氣向上流動到氣化爐的第二段，剩余的20%煤漿在第二段注入和反應(yīng)，經(jīng)熱解和氣化，并將氣體冷卻到大約1050。這兩段工藝有增加合成氣熱值的作用。然后粗合成氣在一燃燒管合成氣冷卻器內(nèi)冷卻。    然后

27、冷卻的合成氣用過濾器凈化，去除大量灰分和半焦顆粒。這些半焦可以再循環(huán)至氣化爐。    唯一在運(yùn)轉(zhuǎn)的Destec氣化爐在沃巴什河IGCC電廠，該電廠以煙煤作原料。多年來，用次煙煤和石油焦作原料的進(jìn)行了大量的試驗。高溫溫克勒（HTW）（流化床）    HTW工藝是在原有溫克勒流化床氣化工藝的進(jìn)一步發(fā)展。原溫克勒工藝最初于20世紀(jì)20年代開發(fā)和利用，是一項常壓工藝。    HTW工藝由萊茵褐煤公司發(fā)明，萊茵褐煤公司擁有并經(jīng)營德國魯爾地區(qū)的幾座褐煤煤礦。HTW工藝最初是為生產(chǎn)鐵礦石用的還原氣而開發(fā)；后來興趣轉(zhuǎn)向生

28、產(chǎn)合成氣，再后來轉(zhuǎn)向發(fā)電。所有的應(yīng)用是在褐煤氣化基礎(chǔ)上進(jìn)行。目前重點放在廢塑料氣化領(lǐng)域。萊茵褐煤公司仍負(fù)責(zé)HTW工藝的開發(fā)，克魯勃伍德公司從事銷售和供應(yīng)。    圖4  HTW氣化爐    萊茵褐煤公司在弗雷興建設(shè)一座中試廠，該廠從1978年至1995年運(yùn)轉(zhuǎn)。額定工作壓力10巴，每小時處理1.8t。1985年在科隆附近Berrenrath建成一座示范裝置。該裝置工作壓力10巴，所產(chǎn)的合成氣用管道輸送至在Wesseling 附近的甲醇合成廠。Berrenrath廠使用蒸氣和O2作為氣化介質(zhì)。  &

29、#160; 1989年出于開發(fā)工藝用于發(fā)電目的，在Wesseling開始建工作壓力25巴的中試廠。那時，褐煤的氣化，同在氣化前預(yù)干褐煤的流化床工藝結(jié)合起來，被視為用萊茵褐煤以高效、潔凈方式發(fā)電的最佳辦法。該項工作最終是設(shè)計吹氣HTW氣化爐為基礎(chǔ)的IGCC電廠，名為KoBRA（Kombikraftwerk mit Lnlegrietier BRAunkohlvergasung褐煤氣化聯(lián)合循環(huán)）。最初的KoBRA裝置準(zhǔn)備建在科隆附近的戈爾登堡電站，但是，出于經(jīng)濟(jì)問題的考慮，該項目現(xiàn)已中止?，F(xiàn)在，下一代褐煤電廠愿意采用高效傳統(tǒng)Pf鍋爐。    隨著KoBRa IGCC項

30、目的消亡，研究重點轉(zhuǎn)向廢物氣化。在Berrenrath廠已就廢塑料和污物的氣化進(jìn)行試驗研究。克魯勃現(xiàn)已開發(fā)一種工藝，稱之PreCon，在此工藝中，HTW氣化爐與廢料的預(yù)處理和灰的后處理結(jié)合生產(chǎn)化學(xué)品或發(fā)電用的合成氣。    燃料在閘斗倉內(nèi)加壓，然后儲存日倉或加料倉里，之后再螺旋給入氣化爐。氣化爐的底部是流化床，流化介質(zhì)是空氣或O2和蒸汽。氣體加淘析的固體向上流至反應(yīng)器，在這里再加入空氣/O2和蒸汽來完成氣化反應(yīng)。之后將粗合成氣在除塵器里除塵并冷卻。在除塵器中脫除的固體回至氣化爐底部。用螺旋除灰器將灰從氣化爐底部排出。    氣化爐基底

31、的溫度保持在800-900，控制溫度以保證其不超過灰溶點；在床上部懸浮段的溫度可能相當(dāng)高。操作壓力可在10巴(為制造合成氣)和25-30巴（為IGCC）間變化。魯奇干法排灰爐（移動床）    魯奇干法排灰氣化工藝于20世紀(jì)30年代由魯奇公司發(fā)明，作為生產(chǎn)城市煤氣的一種方法。第一座商業(yè)化廠建于1936年。直到1950年，該工藝主要局限在利用褐煤，但在50年代，魯奇和魯爾煤氣公司合作試驗開發(fā)了一種工藝，也適用煙煤。自那時起，魯奇氣化工藝在世界上廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)城市煤氣和為各種用途（如NH3、甲醇、液化燃料產(chǎn)品生產(chǎn)合成氣。除魯奇公司供應(yīng)這種氣化裝置外，東歐和前蘇聯(lián)也建造魯

32、奇型氣化爐。    世界第一座GPP在德國的呂嫩，使用魯奇系統(tǒng)（不常見的是，這些氣化爐為吹入空氣式）。其他應(yīng)用魯奇裝置的重要設(shè)施是在美國北達(dá)科他州的大平原（Great Plain） SNG廠，和南非薩索爾合成燃料廠。該工藝示意圖見圖5。圖5 魯奇干法排灰氣化爐    該工藝的主要特征是這種移動床工藝采用蒸汽和（通常）O2作為氧化劑，像BGL氣化爐一樣，它使用塊煤而非粉煤，且像BGL裝置一樣，產(chǎn)生焦油。魯奇干法排灰氣化爐和BGL液態(tài)排渣氣化爐間的主要區(qū)別是前者使用的氧化劑中，蒸汽與O2的比率更大（前者大概為4-5:1，后者約0.5:1）

33、。其結(jié)果是干法排灰裝置的溫度所有各點保持足夠低，灰不熔解，而是作為干灰脫除。干法排灰式裝置的較低溫度意味著其更適合用易反應(yīng)的煤，像褐煤，而非煙煤。    塊煤給進(jìn)氣化爐頂部的閘斗倉，在進(jìn)入氣化爐之前增壓。一個旋轉(zhuǎn)的煤分配器確保煤在反應(yīng)器各處均布。煤緩慢下移到氣化爐。當(dāng)煤下移時，由經(jīng)床層向上流動的燃料氣加溫；煤就被不斷干燥和揮去揮發(fā)分（脫除的揮發(fā)分形成焦油和酚），然后氣化。床層的底部，緊靠爐蓖的上面之處是氣化爐最熱的地方（1000），在此處燃燒任何剩余的煤。所產(chǎn)生的CO2與床層中的碳起反應(yīng)形成CO?；矣尚D(zhuǎn)爐蓖排出并在閘斗倉中減壓。蒸汽和O2被向上吹，通過爐蓖為氣化

34、過程提供氧化劑。所產(chǎn)生的氣體在300-500的溫度離開氣化爐，利用一水淬冷進(jìn)行冷卻和洗滌。該氣化爐由水夾套圍繞，水夾套產(chǎn)生的蒸汽可用于工藝過程中。MBEL氣化爐（流化床）    該氣化爐原由英國煤炭公司在其煤炭研究機(jī)構(gòu)作為ABGC工藝（圖6）的一部分開發(fā)，現(xiàn)歸MBEL所有。該氣化爐為吹氣、加壓系統(tǒng)設(shè)計，以獲約80%的碳轉(zhuǎn)化率，剩余的碳在流化床燃燒。在格洛斯特郡的Stoke Orchard建設(shè)并運(yùn)轉(zhuǎn)了0.5tph中試規(guī)模的氣化爐?，F(xiàn)在，由MBEL、阿爾斯通和蘇格蘭電廠組成的一個財團(tuán)，以ABGC作為整體，對該工藝進(jìn)一步開發(fā)，計劃在法夫 Kincardine建

35、一個100MWe示范裝置。圖6 裝有MBEL氣化爐的ABGC    ABGC是以在MBEL氣化爐內(nèi)煤的部分氣化為基礎(chǔ)，壓力20-25巴，溫度1000。大約70-80%的煤轉(zhuǎn)化成低熱值燃料氣，燃料氣冷卻至400，然后用陶制過濾器清潔。石灰石用來脫除煤中大部分硫，成為硫化鈣。氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料氣在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒，燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣用來在熱回收蒸氣發(fā)生器（HRSG）內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，氣化爐產(chǎn)生的固體殘渣（灰、半焦和硫化吸附劑）經(jīng)減壓、冷卻并通到在常壓操作的循環(huán)流化床燃燒器（CFBC）。在CFBC內(nèi)，殘余的炭被燃燒，硫化鈣經(jīng)氧化成為硫酸鈣，硫酸鈣是一種環(huán)保型物質(zhì)。在CFBC內(nèi)產(chǎn)生的

36、熱加到HRSG的蒸汽系統(tǒng)，所產(chǎn)生的蒸汽用來驅(qū)動蒸氣輪機(jī)。在Stoke Orchard的試驗證實氣化爐處理各類煤和吸附劑的能力，在氣化爐里脫硫達(dá)90%。    ABGC系統(tǒng)的一項評估表明，應(yīng)用目前的技術(shù)，該系統(tǒng)將會獲得44.7%的效率（更高熱值基礎(chǔ)）。Prenflo（氣流床）    Prenflo（加壓氣流床）氣化工藝已由克魯勃.伍德開發(fā)。這是一種加壓、干式給料、氣流床工藝?？唆敳诘聡_爾州的Fürstenhansen建一座每天處理48t的裝置。隨著這項工作的進(jìn)行，西班牙的普埃托蘭 IGCC電廠選擇應(yīng)用Prenfl

37、o工藝。該工藝如圖7所示。    煤被磨碎至100m并靠氮由風(fēng)力輸送到氣化爐。氣化爐結(jié)構(gòu)獨特，氣化爐本身與合成氣冷卻器結(jié)合。煤同O2和蒸氣一起經(jīng)裝在氣化爐下部的燃燒器給入。合成氣在1600的溫度下圖7 Prenflo R 氣化爐產(chǎn)生。但，它在氣化爐出口借助再循環(huán)的潔凈合成氣淬冷，將其溫度減至大約800。然后合成氣向上流至一中心分配器管，并經(jīng)蒸發(fā)器段向下流動，在大約380離開氣化爐。在氣化過程形成的熔渣在水槽內(nèi)淬冷，并通過閘斗倉裝置排出。謝爾氣化工藝 （氣流床）    謝爾氣化工藝（SGP）作為一種將多種碳?xì)浠衔镌限D(zhuǎn)成潔凈合成氣的方

38、法于20世紀(jì)50年代開發(fā)。SGP不是用于煤炭氣化的，殼牌公司另有一單獨的工藝（謝爾 煤炭氣化工藝，SCGP）。    該氣化爐有耐火熔材料襯里，在大約25-30巴（在IGCC范疇，生產(chǎn)H2的典型壓力約巴）和1300下運(yùn)行。燃料、O2和蒸汽從氣化爐頂部經(jīng)復(fù)合環(huán)形燃燒器射入。氣化發(fā)生，伴隨小量煙炱和灰（在給料中0.5-1%的碳轉(zhuǎn)化成煙炱）。粗合成氣和雜質(zhì)在氣化爐底部排出，在合成氣冷卻器內(nèi)冷卻，冷卻器由平行的螺旋形旁管組成，浸入在豎立的蒸汽發(fā)生器中。這種配制在100巴壓力下產(chǎn)生飽合蒸氣。氣體從合成氣冷卻器入口時的1300冷卻，到出口時的<400。然后氣體可在煙炱和

39、灰潔凈之前進(jìn)一步冷卻。這在淬冷管內(nèi)進(jìn)行，粗氣體用水噴淋，以去除現(xiàn)存的大部分固態(tài)顆粒。夾帶的顆粒作為分離器內(nèi)廢渣排出。然后氣體轉(zhuǎn)至洗滌器，洗滌器中的兩個充填床用來減低顆粒濃度至<1mg/m3。之后粗合成的氣適宜用來脫硫和使用。    從氣體中脫硫的灰和煙炱在由謝爾和魯奇開發(fā)的煙炱灰脫除裝置中處理。熔渣經(jīng)過濾，碳質(zhì)濾餅被焚化，產(chǎn)生高釩灰殘渣。    SGP與SCGP的主要區(qū)別為：    ·非（未）冷卻的氣化爐；    ·燃燒管合成氣冷卻器； &

40、#160; ·淬冷用非再循環(huán)冷卻合成氣；    ·氣化爐內(nèi)溫度較低。    使用SGP的唯一氣化發(fā)電廠是在鹿特丹的殼牌煉油廠的Per+綜合企業(yè)。三個SGP系列用殘渣生產(chǎn)合成氣；67%的合成氣用于制H2 ，其余用來發(fā)電。謝爾煤炭氣化工藝（氣流床）    殼牌公司的氣化歷史可回溯到20世紀(jì)50年代，那時第一個SGP裝置交付使用。1972年，殼牌公司開始煤的氣化工藝的研究工作。在阿姆斯特丹建設(shè)了一座6t/d中試廠后，殼牌公司于1978年在德國漢堡附近哈爾堡建一座150t/d示范廠。殼牌公司采

41、用所獲得的經(jīng)驗在美國休斯頓的迪爾帕克現(xiàn)有的石油化工聯(lián)合企業(yè)建一座廠。該廠規(guī)模為氣化220t/d（每天250美國短噸）煙煤成365t/d(每天400美國短噸)的高濕、高灰分褐煤。1987年迪爾帕克氣化爐投入運(yùn)營，并證實了SCGP氣化多種類型煤的能力。    1989年，在荷蘭的Buggenum的一座IGCC電廠宣布選擇使用SCGP，它成為采用SCGP的唯一商業(yè)化電廠。    謝爾氣化爐如圖8所示圖8 謝爾 煤炭氣化爐（經(jīng)殼牌公司許可刊登）。    該氣化爐容器由碳素鋼壓力外殼構(gòu)成，里面有一氣化室，

42、氣化室由耐火襯里的膜壁封閉。通過膜壁的循環(huán)水用來控制氣化室壁溫度及產(chǎn)生飽合蒸汽。干式pf、O2和蒸汽經(jīng)氣化爐底部的對置燃燒器送入，氣化爐操作壓力25-30巴。氣化在1500和此溫度以上發(fā)生，確保煤灰熔化并形成熔渣。熔渣在氣化爐壁內(nèi)表面下行，在氣化爐底部一水槽內(nèi)淬冷，一部分熔渣粘在氣化爐壁上并冷卻，形成防護(hù)層。    煤的氣化形成一種粗燃料氣，主要成分是H2和CO，及少量CO2和一些夾帶的渣粒。在氣化爐出口，粗氣以再循環(huán)的冷卻的燃料氣淬冷，使溫度降至900以下。冷卻使渣粒凍結(jié)，使它們粘性減小，不易在表面掛渣。    其后，燃料氣在合成氣

43、冷卻器中冷卻到300，產(chǎn)生高壓和中壓蒸汽。與殼牌公司的石油氣化工藝的合成氣冷卻器完全不同，SCGP合成氣冷卻器在殼側(cè)有氣體。因此，合成氣冷卻器有一套復(fù)雜的管道，包括各種節(jié)省器、中壓及高壓汽化器和一些過熱器。    冷卻的合成氣利用陶瓷過濾器過濾。之后大約50%的冷卻合成氣再循環(huán)至氣化爐頂部作氣體的淬冷介質(zhì)使用，其余的合成氣被洗滌，去掉鹵化物和NH3，然后送至脫硫裝置。德士古氣化工藝（氣流床）    德士古工藝的主要特性是利用同樣的基本技術(shù)成功地氣化多種原料。這些原料包括氣體、石油、    Orimulsi

44、onTM，石油焦和一系列煤。德士古另外還進(jìn)行預(yù)處理工藝，這將使廢塑料和廢舊輪胎得以氣化。德士古氣化工藝是最早開發(fā)于20世紀(jì)40年代后期。開始工作重點集中在開發(fā)一種天然氣重整工藝，以便為轉(zhuǎn)換成液態(tài)碳烴化合物制造合成氣。不久后，重點轉(zhuǎn)向為NH3產(chǎn)品生產(chǎn)合成氣。20世紀(jì)50年代期間，研究擴(kuò)大該工藝以氣化石油及少量的煤。1973年發(fā)生石油危機(jī)之際，煤炭氣化研究工作重新開始，1983年在美國的田納西州的金斯波特的艾斯特曼化工廠，首座商業(yè)化煤氣化工廠開始運(yùn)營。1984年，冷水IGCC廠投入運(yùn)營。圖9 德士古淬冷型氣化爐目前，采用德士古工藝作業(yè)的氣化發(fā)電廠有EL Dorado（石油焦）和Polk（煤）；德士

45、古工藝還被選擇用于多數(shù)在建或計劃中的石油廢料IGCCs廠。該工藝有兩種不同的基本類型，其用來冷卻粗制合成氣的方法不同，在淬冷型中，來自氣化爐底部的粗合成氣用水驟冷。在完全熱回收型中，粗合成氣利用合成氣冷卻器冷卻，德士古淬冷型氣化爐示意圖見圖9，全熱回收型見圖10。圖10 德士古全熱回收型氣化爐    忽略所采用的合成氣冷卻方法的不同，實際氣化工藝是相同的。原料同O2和（通常）蒸汽從氣化爐頂部進(jìn)入。蒸汽作為溫度調(diào)節(jié)劑。像煤或石油焦這樣的固體原料在給入氣化爐之前被制成漿和粉碎；在這種情況下，漿料中的水替代蒸汽作為調(diào)節(jié)劑。氣化爐本身是有耐火襯里的壓力容器。氣化在1250

46、1450的溫度發(fā)生。操作壓力依合成氣作何種用途而定：為IGCC之用壓力為30巴（雖然可以更高）；為制造化學(xué)品之用的操作壓力為6080巴。粗合成氣，還有任何灰（像熔渣）和煙炱（在石油氣化時產(chǎn)生），在底部從氣化爐排出。    在淬冷型中，粗合成氣經(jīng)淬冷管離開氣化爐底部，淬冷管的底部未端浸入一水池中。粗氣體經(jīng)過水冷卻到水的飽和溫度，并清潔了渣和煙炱顆粒。之后，冷卻過、飽和合成氣經(jīng)側(cè)壁上的一個管子離開氣化爐/淬冷容器。然后，按照用途和所用原料，粗合成氣在使用前進(jìn)一步冷卻和/或凈化。    在全熱回收型中，粗合成氣離開氣化爐段，并在放熱合成氣冷

47、卻器內(nèi)冷卻是從1400到700，回收的熱量用來產(chǎn)生高壓蒸汽。熔渣向下流至冷卻器，在底部的一池中淬冷，再經(jīng)閘斗倉排出。部分冷卻的合成氣離開氣化爐的底部，之后在清潔和使用前在對流冷卻器內(nèi)進(jìn)一步冷卻。到現(xiàn)在為止，大多數(shù)德士古氣化爐已采用淬冷型。其高于全熱回收設(shè)計的主要優(yōu)勢是它更為廉價，可靠性更高；主要劣勢（用于IGCC）是熱效率較低。實際大部分在用的氣化爐用于生產(chǎn)化學(xué)品，熱效率不成為問題，故淬冷方式更受歡迎。淬冷方式的另一有效特性是，在石油氣化時，淬冷式有助于合成氣中的洗去石油煙炱顆粒?？梢钥闯觯捎玫率抗艢饣癄t的燃石油的IGCC項目大多使用淬冷式氣化爐，而燃煤的德士古 IGCC項目使用合成氣冷卻器

48、。氣化工藝的選擇    多種因素影響一個專用項目的氣化爐選擇。商業(yè)因素最為重要，政治方面的考慮也可以是重要的。影響氣化爐選擇的技術(shù)問題包括要氣化的物料的特性及項目規(guī)模。煤炭    三種主要氣化爐（即氣流、流化床和移動床）都能用來氣化煤炭。煤炭的特性會影響氣化爐的選擇，包括灰分含量和熔點和煤炭反應(yīng)性。項目的規(guī)模也會有一定影響。    以上所譯論的氣化爐，除謝爾 SGP外，都已證實可用來氣化煤。氣流床反應(yīng)器，和BGL氣化爐，取決于煤灰熔解并轉(zhuǎn)化成液體，成熔渣。假如灰熔點或渣的粘性太高，可使

49、用一種適宜的助熔劑來使它們降低，通常為石灰石。所需石灰石的量依灰熔點和煤炭中的灰含量而定。因此，高灰熔點的高灰分煤將需要相當(dāng)量的石灰石，相反，流化床氣化爐以及魯爾干法排灰氣化爐，則取決于灰不熔解。由此得出結(jié)論，低灰含量和低灰熔點趨向于選擇液態(tài)排渣氣化爐；高灰分含量和高灰熔點選擇非液態(tài)排渣氣化爐更為有利。    反應(yīng)性是要考慮的另一個問題。流化床氣化爐的氣化溫度較低，更適合活性褐煤，但不太適于反應(yīng)活性小的煤。    大約300MWe發(fā)電廠已建有氣流床氣化爐，在更大規(guī)模的電廠建該氣化爐是可能的。相比之下，流化床和移動床氣化爐趨向于為較小的

50、電廠所選擇，因此一個大型發(fā)電廠項目將會需要多臺氣化爐。這種做法作的缺點是損失一些規(guī)模經(jīng)濟(jì)，但有一個優(yōu)點，即是使用多臺氣化爐可以在一臺因維修不工作時，電廠仍不停運(yùn)轉(zhuǎn)。    在選擇煤的氣化爐時，進(jìn)一步考慮是采用以空氣作氧化劑的工藝，還是采用以O(shè)2作氧化劑的工藝。一般而言，流化床系統(tǒng)利用空氣作為氧化劑，其它氣化爐則用O2。利用空氣作為氣化介質(zhì)具有無需空分裝置，空分裝是設(shè)備的昂貴部分；以此相比，由于利用了空氣，就意味著燃料氣要用氮稀釋，則下游工藝設(shè)備需要較大。石油    只有氣流氣化爐適合于氣化像重油這樣的液態(tài)碳烴化合物。謝爾 SGP和Te

51、xaco這兩種氣化爐都有使用這類原料的成功歷史記錄。因此，將在這兩種氣化爐中選擇進(jìn)行商業(yè)化。生物質(zhì)    生物質(zhì)是很活性的，且生物質(zhì)項目趨向于在小規(guī)模（一般<50MWe）電廠進(jìn)行，有幾個氣化爐已專為利用生物質(zhì)而開發(fā)，這些氣化爐通常在常壓下操作，這樣容易將生物質(zhì)送入氣化爐。廢物    液態(tài)廢物，像廢油，最好在氣流床反應(yīng)器中氣化。    固態(tài)廢料，像城市固體垃圾和污泥，可在流化床成移動床系統(tǒng)氣化。較小型的項目和無需廢物與煤同燃的項目，趨向于使用流化床。較大項目，和廢物與煤共同氣化的項目采用移動

52、床更為有利。氣化電廠項目現(xiàn)狀    目前，至少有35個 氣化發(fā)電廠項目在運(yùn)行、交付、建造、設(shè)計或計劃中。它們的規(guī)模各不相同，從500MWe到不足10 MWe，并且使用的燃料也不同，例如重油殘渣、廢木料、污泥和甘蔗渣等。以下選擇介紹部分項目，表3列出了全部正在運(yùn)行和將運(yùn)行的電廠。煤氣化發(fā)電廠Buggenum電廠（荷蘭）    Buggenum電廠是世界首批商業(yè)化規(guī)模（253MWe）的燃煤IGCC電廠（圖11）。IGCC是以殼牌公司SCGP氣化爐和西門子公司提供的CCGT為基礎(chǔ)的。該電廠1993年投入運(yùn)行。該項目不僅是當(dāng)前首批I

53、GCC發(fā)電廠，而且包含了許多先進(jìn)設(shè)計的特點。其中最重要的是空分裝置（ASU）和燃?xì)廨啓C(jī)耦合得相當(dāng)好，燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)為空分裝置供應(yīng)全部空氣。該項目效率提高的代價是電廠結(jié)構(gòu)復(fù)雜和不易啟動。圖11 Buggenum IGCC電廠 （經(jīng)Demkolec公司特許刊出）項目名稱地點出力（MW）燃料氣化爐電力裝置1998年情況年份Buggenum荷蘭235MWe煙煤謝爾CCGT-V94.2運(yùn)行1995Pion Pine美國100MWe煙煤KRWCCGT-GE 6FA交付1998Polk美國250MWe煙煤德士古CCGT-GE 7F運(yùn)行1996Puertollano西班牙298MWe煤和石

54、油焦PrenfloCCGT-V94.3交付1998Vesová捷克400MWe褐煤魯奇CCGT-2xGE 9E運(yùn)行1995沃巴什河美國MWe煙煤DestecCCGT-GE 7FA運(yùn)行1995Dorado美國MWe(總)石油焦德士古GT-GE 6B運(yùn)行1996Falconara意大利MWe減粘裂化爐殘渣德士古CCGT-ABB 13E2在建1999GSK日本MWe真空裝置殘渣德士古CCGT-2xGE 9EC在建2000Pernis荷蘭125MWe煉油廠殘渣謝爾SGPCCGT-2xGE 6E運(yùn)行1997Priolo Gargallo意大利521MWe煉油廠瀝青德士古2xCCGT V94.2

55、在建1999Saras意大利550MWe減粘裂化爐殘渣德士古CCGT-3xGE 9E在建2000Star美國240MWe石油焦德士古2xGE 6FA在建1999Amercentrale荷蘭85MWth廢木料魯奇CFB現(xiàn)有鍋爐在建2000ARBRE英國MWeSRC柳樹木TPS CFBCCGT-AGTTyphoon在建1999Energy Farm意大利12MWe短期輪作的樹木魯奇CFBCCGT-NuovoPignone PGT10B/1在建2000Lahti芬蘭70MWth廢木料Foster Wheeler CFB現(xiàn)有鍋爐運(yùn)行1998McNeil美國約15MWth廢木屑Battelle 

56、;CFB現(xiàn)有鍋爐運(yùn)行1997Varnamo瑞典6 MWe廢木料Foster  Wheeler CFB CCGT-AGTTyphoon運(yùn)行1993Fondotoce意大利1MWe城市固體垃圾熱選擇（移動床）燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行1994Grève in Chianti意大利6.7MWe(總)矸石燃料TPS CFB鍋爐和蒸汽輪機(jī)運(yùn)行1992New Bern美國<60MWth黑液Chemrec(氣流)鍋爐和蒸汽輪機(jī)運(yùn)行1997Schwarze Pumpe德國60MWe固體和液體混雜廢物Noell,魯奇BGLCCGT-GEFrame 6運(yùn)行

57、，BLC于1999年啟動1997Westfield英國120MWe污泥加煤BGLCCGT-GE 6BGT采用天然氣運(yùn)行1998Zeltweg澳大利亞10MWth生物質(zhì)/廢物AE&CFB現(xiàn)有鍋爐運(yùn)行1997表3 在運(yùn)行和將運(yùn)行的氣化發(fā)電廠    自電廠投入運(yùn)行以來，出現(xiàn)了兩類主要問題：與高度集成有關(guān)的運(yùn)行問題和與在燃?xì)廨啓C(jī)中燃燒低熱值合成氣相關(guān)的燃?xì)廨啓C(jī)問題。目前，這兩個問題已經(jīng)解決，但要完全校正這兩個問題需要大量的時間。   Buggenum電廠是世界最潔凈燃煤電廠之一（取決于怎樣正確計算數(shù)據(jù)），NOx和SOx的總排放量低于燃

58、氣CCGT（圖4）。表4 Buggenum電廠污染物排放排放物g/GW-1SOx60NOx60-120顆粒物'實際零'Polk電廠（美國）    Polk電站座落于弗羅里達(dá)州，靠近坦帕州，由坦帕電力公司管理和經(jīng)營。該電站是一個由德士古全部熱回收型氣化爐和GE 7F燃?xì)廨啓C(jī)組合在一起的250WMe（凈出力）的IGCC電站。該項目是美國能源部支持的潔凈煤技術(shù)示范項目。與Buggenum電廠相比，Polk電站的集成性較差：空分裝置由獨立的空氣壓縮機(jī)供給空氣，沒有來自燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)的空氣。    該電廠于1996年投

59、入商業(yè)化運(yùn)行。自此，總的來說，該電廠運(yùn)行良好。出現(xiàn)的主要問題與熱交換器有關(guān)，這些熱交換器用于在脫除硫化合物前冷卻粗制合成氣和在進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)前加熱潔凈合成氣。一些細(xì)灰塵存積在這些熱交換器中，從而又導(dǎo)致不斷的腐蝕，其結(jié)果是從交換器的污穢側(cè)出來的含塵合成氣經(jīng)過潔凈側(cè)進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)?，F(xiàn)在已經(jīng)不用這些交換器了，而是粗制合成氣冷卻和潔凈合成氣再熱分別進(jìn)行。這些改進(jìn)降低了電廠的熱效率，目前，凈熱效率低于40。Puertollano電廠（西班牙）    Puertollano電廠座落于西班牙中南部，是由Elcogas公司管理和經(jīng)營的300MWe的IGCC電廠，Elcoga

60、s公司是歐洲電力部門和供應(yīng)商的聯(lián)合公司（圖12）。Puertollano電廠由Prenflo?氣化爐和西門子公司的V94.3的燃?xì)廨啓C(jī)組成。該電廠在設(shè)計上與Buggenum電廠很相似，象Buggenum電廠一樣，Puertollano電廠燃?xì)廨啓C(jī)和空分裝置完全集成化。燃料是石油焦和煤的混合物。圖12 在建的Puertollano IGCC電廠（經(jīng)Elcogas SA公司特許刊出）    目前，該電廠正處于交付階段。和Buggenum電廠一樣，主要問題出現(xiàn)在與高度集成設(shè)計有關(guān)的運(yùn)行上，還有一些燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒問題。沃巴什河電廠(美國)   

61、; 沃巴什河電廠由PSI能源公司管理，座落于印第安那州西部。該電廠是262MWe的IGCC電廠，自1995年以來一直在運(yùn)行。該IGCC之所以不尋常，有兩個原因：    1該裝置是為現(xiàn)有的50年代的老式蒸汽輪機(jī)進(jìn)行改造增容；    2氣化系統(tǒng)由技術(shù)賣主（Destec/Dynegy）擁有和經(jīng)營，他們將合成氣賣給電力部門。該電廠由一臺Destec氣化爐和一臺GE7FA燃?xì)廨啓C(jī)組成。    該電廠于1995年底開始投入運(yùn)行。沒有出現(xiàn)過大的電廠和設(shè)備故障。已經(jīng)克服了的一些小問題，包括合成氣冷卻器的灰塵存積

62、、燃?xì)廨啓C(jī)中部分燃燒內(nèi)襯破裂以及用于脫除氣體中細(xì)灰塵的陶瓷過濾器故障（自被金屬部件代替以來）。石油氣化發(fā)電廠Pernis煉油廠(荷蘭)    最近，殼牌公司在其鹿特丹附近的Pernis煉油廠安裝了氣化發(fā)電廠。該氣化發(fā)電廠具有三個主要作用：提供處理高硫油渣的簡易方法；為煉油廠提供H2以及發(fā)電。該氣化發(fā)電廠被稱為Per，它的安裝是煉油廠擴(kuò)建計劃的一部分，以便改進(jìn)煉油廠使其滿足汽車燃料中硫含量的嚴(yán)格限制。    該電廠由三套并行的氣化系統(tǒng)組成，每套系統(tǒng)有一個謝爾石油氣化爐。從兩套系統(tǒng)出來的氣體經(jīng)加工回收H2，H2用于煉油廠。來自第

63、三套系統(tǒng)的氣體用作電廠燃?xì)廨啓C(jī)的燃料。第三套系統(tǒng)是備用系統(tǒng)，它可有效的保證，若有系統(tǒng)脫機(jī)，用于煉油廠的H2仍可保持總量生產(chǎn)。因此，125MWe的電力生產(chǎn)作為副產(chǎn)品。    該電廠于1997年開始啟動，且沒有報道出現(xiàn)過重大故障。生物質(zhì)氣化發(fā)電廠ARBRE公司(英國)    ARBRE公司（可耕作的生物質(zhì)再生能源有限公司）是約克郡水（Yorkshire Water）公司、皇家（Royal） Schelde公司(荷蘭)和瑞典Termiska 加工（Processer）公司的聯(lián)合企業(yè)。ARBRE公司正在Eggborough建設(shè)生物質(zhì)

64、IGCC電廠。該電廠將使用TPS氣化爐和Alstom燃?xì)廨啓C(jī)（AGT）及Typhoon燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的CCGT技術(shù)，并將用周圍地區(qū)生長的短期輪作的柳樹叢作燃料。該電廠將在1999年投入運(yùn)行。該項目是由歐洲委員會的Thermie計劃和英國NFFO（非化石燃料合約）支持的。該電廠的總出力將為10MWe，凈出力將為8MWe.廢物氣化和聯(lián)合氣化的氣化發(fā)電廠Lahti(芬蘭)    Kymij rvi電廠座落于芬蘭南部的拉赫蒂（Lahti），是生物質(zhì)氣化的部分改造增容項目。在該項目中，濕生物質(zhì)在常壓循環(huán)流化床氣化爐中氣化，而且，生產(chǎn)的燃料部分代替現(xiàn)有燃煤鍋爐的煤燃料。該電廠的目的是利用廉價的生物質(zhì)燃料。    Kymij?rvi電廠作為燃油機(jī)組于1976年建成，并于1982年改為燃煤。1997年，開始建設(shè)氣化爐，該氣化