整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC

1、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCQ整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCQ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(shè)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,i整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCQ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-IntegratedGasification Combined Cycled 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)動力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。第一部分的主要設(shè) 備有氣

2、化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C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)榛顫嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C的燃燒室燃燒，加熱氣體 工質(zhì)以驅(qū)動燃?xì)馔钙阶鞴Γ細(xì)廨啓C排氣進(jìn)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：1B,臉桃整休煤氣化聯(lián)合f后環(huán)系統(tǒng)簡圖二、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(dāng)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?，?jīng)

3、過除塵、脫硫等凈化工藝，使之成為潔凈的煤氣供給燃?xì)廨啓C燃燒做功，燃?xì)廨啓C排氣余熱經(jīng)余熱鍋爐加熱給水產(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?xì)庹羝?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、活潔、節(jié)水、燃料適應(yīng)性 廣，易丁實現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)等優(yōu)點，符合二十一世紀(jì)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展方向。1、IGCCa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(dá)到43%與超超臨界機組效率相當(dāng)。當(dāng)采用更先進(jìn)的 H系列燃?xì)廨啓C時， IGCC供電效率可以達(dá)到52%2、

4、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），便丁處理。因此IGCC系統(tǒng)中采用脫硫、脫硝 和粉塵凈化的設(shè)備造價較低，效率較高，其各種污染排放量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低丁國內(nèi)外先 進(jìn)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，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(xué)方式脫硫，其脫硫效率可達(dá) 99恕上，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勺方法，IGCC具 有實現(xiàn)CO登排放的技術(shù)潛力。在IGCC系統(tǒng)中可以對煤氣中的CO進(jìn)行變換，生 成H2和CO2 H2可以

5、作為最活潔的燃料（如燃料電池），CO2可以進(jìn)行分離、填埋回注等，以實現(xiàn)CO2t排放。3、IGCC的燃料適應(yīng)性廣，褐煤、煙煤、貧煤、高硫煤、無煙煤、石油焦、 泥煤都能適應(yīng)。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、

6、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(jì)的技術(shù)優(yōu)勢。三、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展531972 年在德國Ltinen酌斯蒂克電站投運了世界上第一個以增壓鍋爐型燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)為基礎(chǔ)的IGCC電站，該電站的發(fā)電功率為 170MW實際達(dá)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?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)中應(yīng)用的先例。但是由丁 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天折了。世界上公認(rèn)的真正試運成功的IGCC是丁 1984年5月建成丁美國加州Daggett的“冷水” (Coa

7、l Water)電站，它是以余熱鍋爐型燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán) 為基礎(chǔ)的，該電站的凈功率為 93M眼供電效率為31.2(HHV)。采用以99%屯氧為 氣化劑的Texac。噴流床氣化爐。該電站成功地運行了 4年，歷時共25000h。它 相當(dāng)徹底地解決了燃煤電站固有的污染物排放嚴(yán)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(fù)荷因素?！袄渌彪娬镜脑囼灣晒ο蚴澜缧?了這樣一個現(xiàn)實和方向，即：IGCC是一種有相當(dāng)發(fā)展前途的潔凈煤發(fā)電技術(shù)， 它可能是21世紀(jì)中，除了增殖反應(yīng)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Plaque

8、mine 的DO砒學(xué)工廠內(nèi)也建設(shè)了一座IGCC的示范工程(LGTI),燃?xì)廨啓C的功率為 110MW余熱鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽用丁化工廠的生產(chǎn)工藝流程。按當(dāng)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(jì)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(shè)的 IGCC示范電站的數(shù)量有10座以上。它們研發(fā)的目標(biāo)是： 迅速增高IGCC的單機功率和

9、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； 提高全廠的運行可用率，力求達(dá)到 90%-92%勺水平； 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(jìn)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。衰1目肯喧旻上建妄尹*遂行調(diào)試的虻表電名KUfft淞國豪西廉牙美國UEMKi LfaLHJOGASTinpaHffh j>ne工E狀態(tài)承楚示整商有It硒添董

10、J知墨底政1t®5.8IWT1W.1厘電功辜曲嗯W瞄陽WT26OM¥95孵電知LHVM 知 LHW皿）42*(1')的墨HHV）M(LHV)iJAfc(LHV)SH虬廢務(wù)q船HJUS5 警 4T林奶心KMT 空/干底供慌于狹候爆水盤蒙干法供BEC轉(zhuǎn)化拿OLW0.99以氣化出度15C0*C«0tl碰tirnz然燃?xì)怆纺踞?。爬X3D-D.8*0.7-«.n除床方式_fMa干政法垣5誨蓋障芟典sTifcWKttsebitoWT 皿3 Smw/E 柏 3CEWLfAcramEOMFA1) LlCdt12S>XiaotI26OT126012.5/1.

11、ZD 5WV5)ir12lOOJMhAlOt三壓系統(tǒng)廠用電誨11%l】K19.75%7喋此投費曳用*1貌逐1511M43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(jìn)后才取得進(jìn)展。有關(guān)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(xiàn)中作過詳細(xì)的分析，在此不再重復(fù)?？偟慕Y(jié)論是： 目前供電效率僅達(dá)到42%-43咚右，并未實現(xiàn)45%勺預(yù)定目標(biāo)，倘若熱煤 氣顯熱的回收系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)（像美國的 Tampa電站那樣），供電效率則有可能下 滑到37知右的低水平； 電站運行的可用率一般能夠達(dá)到 80研右，主要的停運原因來自氣化爐； 電站的比投資費用還比較高，一般都高丁 $1500/kW 由丁比投資

12、費用高、運行可用率僅 80知右，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?xì)廨啓C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(guān)系，以適應(yīng)燃燒低熱值煤氣時燃?xì)赓|(zhì)最 流率較大幅度增長的需要。相對丁燃燒天然氣的燃?xì)庖徽羝?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?xì)廨啓C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)象。目前 9F等級的燃?xì)廨啓C在改燒低熱值煤氣時 可以使IGCC的單機容量達(dá)到300MWM上： 對丁以純發(fā)電為目的的ICCC電站來說，采用噴流床

13、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，并有利丁提高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(dá)到78%-84%它要比水煤槳供煤的噴流床氣化爐者（70%-74%）高，有利丁改善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(dá)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(jìn)一步探索； 目前采用的深冷法制氧設(shè)備的耗功量是比較大的，為了減少廠用電耗率， 設(shè)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(shè)備中，燃?xì)廨?/p>

14、機的運行可用率總是在95%人上，是比較可靠的，但在 GE公司和Siemens公司供貨的燃?xì)廨啓C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(yán)加檢查，以防發(fā)生大事故；IGCC的污染物排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低丁 NSP際準(zhǔn)，完全能夠在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)， 滿足21世紀(jì)初、中期的需要。當(dāng)IGCC方案進(jìn)一步改進(jìn)后，可以大幅度地減少 C02的排放量，可滿足環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是它會使IGCC的供電效率相應(yīng)地降低6-8個白分點。當(dāng)然,以上5座IGCC示范電站還將長期地運行下去，以便充分暴露和解決 諸多設(shè)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Tra

15、cy電站中，需要不斷地改進(jìn)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?？傊?，目前人們已經(jīng)掌握了設(shè)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(dāng) 采用熱煤氣全熱回收系統(tǒng)時，電站的供電效率可以達(dá)到 42%-43%運行可用率為 80哧右；比投資費用則不低丁 $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)電成本大丁¥ 0.5/kWh）。這就是說，目前燃煤的ICC C電站尚未具備取代有FGD勺燃煤蒸汽電站以及 燒天然氣的

16、余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的條件，它必須在進(jìn)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IGC C電站的發(fā)展速度比人們在上一世紀(jì)中期預(yù)計的要緩 慢得多。四、在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的主要設(shè)備（一）燃?xì)廨啓C系統(tǒng)走馬燈是燃?xì)廨啓C的雛形我國在 11世紀(jì)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(fēng)車及其轉(zhuǎn)軸上的紙人馬一起旋轉(zhuǎn)。15世紀(jì)末，意大利人列奧納多達(dá)芬奇設(shè)計的煙氣轉(zhuǎn)動裝置，其原理與走馬燈相同。燃?xì)廨啓C（GasTurbine ）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(shè)備（

17、如燃燒室）、透平、控制 系統(tǒng)和輔助設(shè)備等。燃?xì)廨啓C的工作原理：燃?xì)廨啓C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(jìn)入燃燒室，與噴入的燃料混合后燃燒，成為高 溫燃?xì)猓S即流入燃?xì)鉁u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?xì)獾淖鞴δ芰︼@著提高，因而燃?xì)鉁u輪在帶動壓 氣機的同時，尚有余功作為燃?xì)廨啓C的輸出機械功。燃?xì)廨啓C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?xì)廨啓C的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán)；此外，還有回?zé)嵫h(huán)和復(fù)雜循環(huán)。燃?xì)廨啓C的工質(zhì)來自大氣，最后乂排至大氣， 是開式循環(huán)；此外，還有工質(zhì)被封閉循環(huán)

18、使用的閉式循環(huán)。燃?xì)廨啓C與其他熱機相結(jié)合 的稱為復(fù)合循環(huán)裝置。燃?xì)獬鯗睾蛪簹鈾C的壓縮比，是影響燃?xì)廨啓C效率的兩個主要因素。提高燃?xì)獬鯗兀⑾鄳?yīng)提高壓縮比，可使燃?xì)廨啓C效率顯著提高。70年代末，壓縮比最高達(dá)到 31;工業(yè)和船用燃?xì)廨啓C的燃?xì)獬鯗刈罡哌_(dá) 1200C左 右，航空燃?xì)廨啓C的超過 1350C。燃?xì)廨啓C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?xì)鉁u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

19、在軸流式壓氣機中主要沿軸向流動。它由轉(zhuǎn)子(乂稱工作輪，圖2有色部分)和靜子(乂稱整流器，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白公斤每秒，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(dá) 25以上。軸流式壓 氣機的面積小，增壓比和效率都高，已廣泛用丁燃?xì)鉁u輪發(fā)動機中。(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(jìn)空氣，經(jīng)壓 縮和加熱糧錚動進(jìn)氣機陲予葉

20、片轉(zhuǎn)子恥片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(dá)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(jìn)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(fù)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斷變化著的 氣流、以及排出燃?xì)獠⑿纬赏七M(jìn)噴氣流的排氣系統(tǒng)的設(shè)計工作造成的2、燃燒室（1）燃燒

21、室簡介：燃燒室是燃料或推進(jìn)劑在其中燃燒生成高溫燃?xì)獾难b置。它是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機、 沖壓發(fā)動機、火箭發(fā)動機的重要部件。（2）燃?xì)鉁u輪發(fā)動機燃燒室的構(gòu)成及工作原理：燃?xì)鉁u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(jìn)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(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入火焰筒與高溫燃?xì)鈸交?，使燃?xì)鉁囟冉?低，達(dá)到渦輪所要求的溫度。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

22、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，以利丁點火和燃燒，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(jìn)燃燒室?；鹧嫱彩怯?氣混合氣進(jìn)行燃燒的地方。這里溫度最高，一般采用耐高溫的銳基合金板 料或冷軋成型的帶料焊接而成，也有采用鍛件機械加工的。火焰筒一般采 用氣膜冷卻方式降低筒壁溫度（見

23、發(fā)動機冷卻）。燃?xì)鉁u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)動機米用這種燃燒室。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?xì)鈩t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，一般用丁采用離心式壓氣機的發(fā)動機中。燃燒室按結(jié)構(gòu)形式乂分為管形燃燒室、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

24、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(hù)方便，多用丁早期的燃?xì)鉁u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(fēng)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，廣泛用丁各種新型發(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)。各火焰筒問裝有聯(lián)焰管。 它的結(jié)構(gòu)介丁管形燃燒室與環(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?xì)馔钙?1) 燃?xì)馔钙胶喗椋喝細(xì)廨啓C中把高溫高壓燃?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的部件，乂稱燃?xì)?/p>

25、渦 輪。燃?xì)馔钙揭部捎枚∑渌b置中作為利用高溫壓力氣體來作功的設(shè)備。 燃?xì)馔钙揭话悴捎幂S流式 ，僅在燃?xì)饬髁亢苄?例如100千瓦以下的燃?xì)廨?機中)時才較多采用向心式。軸流式燃?xì)馔钙街饕伸o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?xì)廨啓C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?xì)獾哪芰哭D(zhuǎn)化為 機械功，使燃?xì)馔钙侥軒迂?fù)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?xì)?透平中一般為25級。為達(dá)到高效率，燃?xì)馔钙街卸疾捎门まD(zhuǎn)葉片，并在 大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上精心設(shè)計。此外，燃?xì)馔钙匠隹谘b有擴壓器，

26、使排 氣擴壓降速，以減少出口速度損失。因此，燃?xì)馔钙叫士蛇_(dá)到較高水平，一般為8591%。(2) 結(jié)構(gòu)：ffll ,蚩平曲堵杓燃?xì)馔钙剑▓D ）由丁在高溫下工作，熱膨脹、熱應(yīng)力、熱腐蝕和冷卻等問題突出，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求很高。從燃燒室來的燃?xì)猓?jīng)過進(jìn)氣蝸殼、3個透平級和擴壓器后排出。它的靜子由機匣（乂稱氣缸）、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(yīng)力。動葉片以承載能力強的極 樹形葉根裝在

27、輪盤上。 轉(zhuǎn)子中也通以冷卻空氣，以降低輪盤等的工作溫度。優(yōu)點：雙層靜子和組合式轉(zhuǎn)子有顯著的優(yōu)點,在燃?xì)馔钙街械玫狡毡閼?yīng)用。 在進(jìn)口燃?xì)獬鯗睾芨叩娜細(xì)馔钙街?，持環(huán)與燃?xì)庖哺糸_，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550C,以便采用熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)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 400C左右）下工作，以便能用球墨鑄鐵等較普通的材料來制造。燃?xì)馔钙降撵o葉片較多地用抗熱疲勞性能好的鉆基高溫材料制作，動 葉片則廣泛用銳基高溫材料制作。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(hù)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

28、心葉片后，可使葉片在實際溫度高丁 材料許可值的燃?xì)獍鼑?，本身溫度仍低丁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(chǔ)上更多地提高燃?xì)獬鯗兀瑥亩行У靥岣呷?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?xì)廨啓C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(yīng)用，能有效地提高冷卻效果，并 使冷卻后葉片的溫度趨丁均勻。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(dá)到很好的效果，這兩種冷卻方式尚處丁試驗階段。（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(jìn)行煤的氣化反應(yīng)

29、，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(dá)國家加快了新 一代煤氣化技術(shù)的開發(fā)和工業(yè)化進(jìn)程?？偟姆较?，氣化壓力由常壓向中高壓（8.5MP®發(fā)展；氣化溫度向高溫（15001600C）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(jìn)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。前者用丁生產(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)千臺這類氣化爐，弊端頗多

30、；后者國內(nèi)有22臺爐子，多用丁生產(chǎn)城市煤氣；如以煙煤為原料用丁生產(chǎn)合成氣，CH4#汽轉(zhuǎn)化工段（例如山西潞城引進(jìn)裝置）。該技術(shù)所含煤氣初步凈化系統(tǒng)極為復(fù)雜，不是公認(rèn) 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，目前已屆落后的技術(shù)，其氣化率低原料單一、能耗高，間歇制氣過程中，大量吹風(fēng)氣排 空，每噸合成氨吹風(fēng)氣放空多達(dá) 5000m3放空氣體中含 CO CO2 H2、H2S SO2、 NOxM粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類及袱化物，造成環(huán)境污 染。中國中小

31、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(yīng)用。氣化爐壓力（2.54.0 ） MPa氣化反映溫度（800 900） C,固態(tài)排渣，氣化爐已定型（MK-1M* 5）,其中M* 5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(dá)10吩12%可作為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點 是氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、爐內(nèi)設(shè)有破粘和煤分布器

32、、爐篦等轉(zhuǎn)動設(shè)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(fù)雜、流程長、設(shè)備多、爐渣含碳5知右。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(tuán)聚（U-Gas）、循環(huán)流化床（CFB、 加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。U Gas在上海焦化廠（120t煤/do 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(shè)150t煤/d （常壓）裝

33、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已有用丁合成氣生產(chǎn)案例，但對粒度、煤種 要求較為嚴(yán)格，甲烷含量較高（0.7%2.5%）,更兼設(shè)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吩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 0.15MP&

34、;氣化溫度 視原料情況進(jìn)行控制，一般控制循環(huán)旋風(fēng)除塵器的溫度在（8001050） C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(shè)計和建設(shè)的 還有30多個工廠，在世界市場處丁領(lǐng)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 （1.92.0 ） m3煤氣成份CO H2>75% CH4含量2.5泓右，CO215璇丁德士古爐和魯奇 MKffl爐煤氣中CO2 含量，有利丁合成氨的生產(chǎn)。在未取得用丁氨廠的工業(yè)化成功經(jīng)驗之前，應(yīng)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)以小丁 6mnB

35、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） C的 高溫下進(jìn)行快速氣化反應(yīng)，被粗煤氣火帶的未完全反應(yīng)的殘?zhí)己惋w灰，經(jīng)兩極旋風(fēng)分離器回收，再返回爐內(nèi)進(jìn)行氣化，從而提高了碳轉(zhuǎn)化率，使灰中含磷量降低 到10%Z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(jìn)的煤氣化技術(shù)。該技術(shù)可用丁生產(chǎn)燃料氣、 合成氣和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，特別用丁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吮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

36、廠建設(shè)，取得經(jīng)驗后 進(jìn)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，其活潔、高效代表著當(dāng) 今技術(shù)發(fā)展潮流。3.1德士古（Texaco）氣化爐Texaco水煤氣化爐$同丁 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 , 4.0MP®考核與經(jīng)驗積累，丁 1982年建成TVA 裝

37、置（180t,二臺爐，一開一備，6.5MP®、1984年建成日本 UBE裝置（1500t 煤/d ,三開一備，3.6MP® 以及 Cool Water IGCC 電站（910t 煤/d ,二臺爐， 4.0MP® ,這些裝置投運后都取得成功。目前Texaco最大商業(yè)裝置是TampOfe站， 屆丁 DOE勺CCT-3, 1989年立項，1996年7月投運，12月宣布進(jìn)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

38、共引進(jìn)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，2.8MP®、吳涇（4 臺爐，三開一備，單爐日處理500t煤，4.0MP®、渭河（三臺爐，二開一備，單 爐日處理量為820t, 6.5MP®、淮南（三臺爐，無備用，單爐日處理 500t煤， 4.0MP®，這4套裝置均用丁生產(chǎn)合成氣，7臺用丁制氨，5臺用丁制甲醇。中國 在水煤漿氣化領(lǐng)域中積累了豐富的設(shè)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(shè)備國產(chǎn)化率 高，投資省。主要缺點：褐煤的制漿濃度約

39、59吩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吮20%所 以效率比較低。3.2 Destec氣化爐Destec氣化爐已建設(shè)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 WabshRive （二臺爐，一開一備，單爐容量 2500t/d , 2.8MPa, 1995年投運）爐型類似丁 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(yīng)溫度約1400C。為提高冷煤氣效率，在第二

40、階段中，采用總煤漿量的10吮20咐行冷激（該點與 Shell、Prenflo的循環(huán)沒氣冷激不同），此處的反應(yīng)溫度約1040C,出口煤氣進(jìn)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。 這種爐型適合丁生產(chǎn)燃料氣而不適合丁生產(chǎn)合成氣。3.3氣化爐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(chǔ)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(shè)日處理150t煤裝置；兩家分手后， 1978年在美國Houston的Deer Park建設(shè)日處理250t高硫

41、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)運用丁荷蘭Buggenum IGCC電站。該裝置的設(shè)計工作為1.6年，1990年10月開工建造，1993年開車， 1994年1月進(jìn)入為時3年的驗證期，目前已處丁商業(yè)運行階段。單爐日處理煤 2000t。Shell氣化爐殼體直徑約4.5m, 4個噴嘴位丁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?fàn)t內(nèi)橫截面氣速相對趨丁均 勻。爐襯為水冷壁(MembramWall),總重500t。爐殼丁水冷管排之間有約 0.5m 間隙，做安裝、檢修用。煤氣攜帶煤灰總量的20吩30%&氣化爐軸線向

42、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吩70%煤器降溫至900 C ,熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進(jìn)入管式余熱鍋爐。煤灰總量的70吩80%以熔態(tài)流入氣化爐底部，激冷凝固，自爐底排出。粉煤由N2攜帶，密相輸送進(jìn)入噴嘴。工藝氧(純度為 95%與蒸汽也由 噴嘴進(jìn)入，其壓力為3.33.5MP&氣化溫度為15001700C,氣化壓力為3.0MP& 冷煤氣效率為79吮81%原料煤熱值的13哂過鍋爐轉(zhuǎn)化為蒸汽；6啪設(shè)備和出 冷卻器的煤氣顯熱損失丁大氣和冷卻水。Shell煤氣化技術(shù)有如下優(yōu)點：采用干煤粉進(jìn)料，氧耗比水煤漿低 15% 碳轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)99%煤耗比

43、水煤漿低8%調(diào)解負(fù)荷方便，關(guān)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。主要缺 點：設(shè)備投資大丁水煤漿氣化技術(shù)；氣化爐及廢鍋爐結(jié)構(gòu)過丁復(fù)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

44、Prenflo則是干粉進(jìn)料加壓噴流床氣化的主要代表。用丁 IGCC的4種煤氣化爐容量都達(dá)到2 000 t/d以上，都是這些氣化爐首次最大容量的工業(yè)應(yīng)用。它們 的運行狀況直接影響著IGCC勺可用率和可靠性，是IGCCm站最關(guān)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(jìn)料方式濕法/水煤漿濕法/水煤漿干法/煤粉干法/煤粉反應(yīng)器形式噴流床噴流床噴流床噴流床氧氣純度/%95959585 95噴嘴/個13(+1)44噴嘴的壽命/h1 4401 440 2 160> 10 0004寸勺板氣化

45、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/a23> 10（但驗）> 10（但驗）冷煤氣效率/%71 7674 7880 8380 83碳轉(zhuǎn)化率/%96 9898> 98> 98單爐最大出力/t d12 200 2 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/h> 8 860> 7 500> 10 00040小氾電站最長追續(xù)運行時間/h7201 000> 324> 2 00025示范電站的氣化爐可用率/%80 8590 95 ( TF- 備)95

46、3寸勺驗）組成IGCC示范電站的效率/%設(shè)計值：41.6（HHV）設(shè)計值：37.8（HHV）43（LHV）（未公布試驗45（LHV）（待試驗）試驗值：38.5（HHV）試驗值：38.8（HHV）值）組成的IGCC達(dá)到43%（LHV效率的可能性有可能（但必須改進(jìn)全熱回4 ）容易達(dá)到容易達(dá)到能達(dá)到存在的1可題噴嘴、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(jìn)噴嘴、耐火磚壽命短，黑水處理系統(tǒng)待 改進(jìn)黑水系統(tǒng)待改進(jìn)供料系統(tǒng)待改進(jìn)是否氣化過類似丁中國IGCC電站的煤種是否是否目前IGCC電站的造價低最低較局較局（三）煤氣凈化系統(tǒng)煤氣凈化：脫除煤氣中飛灰、焦油、蔡、氨、硫化氫等雜質(zhì)的過程。1、煤氣凈化

47、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，由丁煤內(nèi)污染物的存在，通常煤氣中除CO K CH CO和其他氣態(tài)碳?xì)浠衔锿?，還有 COS H2S粉塵、鹵 化物、堿金屆及焦油蒸汽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對后續(xù)系統(tǒng)特別是燃?xì)廨啓C產(chǎn)生腐 蝕和磨損，也會對環(huán)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?xì)廨啓C和環(huán)保的要求，粗煤氣中含有的 粉塵、H2S COS鹵化物、NH3堿金屆及焦油等雜質(zhì)，不但污染環(huán)境，而且對 燃?xì)廨啓C和余熱鍋爐等主要設(shè)備有強的磨損和腐蝕作用 z 了使IGCCL組正常運行 并達(dá)到較高的可靠性，必須在煤氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C之前，對其進(jìn)行凈化處理。燃?xì)廨?/p>

48、機對煤氣中含塵量的要求有濃度和粒度分布兩項指標(biāo)。一般要求是0ium勺粉塵含量應(yīng)小丁 2.2 X 10-6、110um勺粉塵含量應(yīng)小?。?4.45.8） X10 6、大 丁 10um勺粉塵顆粒應(yīng)全部除去。對煤氣中硫的要求主要以環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，目前采用的脫硫方法所達(dá)到的脫硫效果已經(jīng)遠(yuǎn)超過了我國燃煤電廠對硫排放的標(biāo) 準(zhǔn)要求。粗煤氣與凈媒氣數(shù)據(jù)粗煤氣潔凈煤氣實際平均數(shù)據(jù)役計值實際平均數(shù)據(jù)設(shè)計值C0(%|&9.2661.26COJ%)弭3060 5121 U22.33HJ粒21.9822.08COJ%)"4370COJ%)2.413,87NJ%)13.3210.50W%)14.7612

49、.SAr%)0.901.02Ar(%)1.181.030.811.01山 pm3&CCS （有機礁比物）（%>0.190.17COS (ppm95HCN (ppm)2338HCN |ppm.33.煤氣凈化的主要流程好凈化主要流程擇朽a2、IGCC電站煤氣除塵IGCCfe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(fēng)分離器和高溫高壓陶瓷管過濾器申聯(lián)方式來完成。旋風(fēng)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

50、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(dá)到1 2 mg/Nm32. 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，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(jìn)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、硫酰和喋吩等組成。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(shè)備帶來危害，必須進(jìn)行脫除。煤氣脫

51、硫的方法主要有高溫煤氣脫硫、干法脫硫和濕法脫硫。高溫煤氣脫硫借助丁可再生的單一或復(fù)合金屆氧化物與硫化氫或其他硫化物的反應(yīng)來完成，操作溫度在 400C1200C之間，與冷煤氣脫硫相比，不會 浪費高溫煤氣中占總值10%20%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CLAUSE應(yīng)的催化劑，在國內(nèi)曾使用天然鋁機土、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(jìn)口濃

52、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，乂可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和物理化學(xué) 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)丁碉法、烷基醇胺法、NH以。2. 低溫甲醇洗低溫甲醇洗屆物理吸收法。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,熔點一97.8 C,沸點64.5 C，閃點12.22 C，自燃點464 C ;甲醇對CO2 H2

53、S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 CH4NOxI?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H2SCO的CO2此外，低溫甲醇洗還可以脫除合成氣中的輕質(zhì)油和HCN?。圖不同氣樣在中醇中腕詹度一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 C降到-60 C以下時，溶解度急劇增加。KOO4口度/ MI-i ± w «p醇的熙y和沏i，更的x.痞1 iiiTti FI 尺13!*. 3 ? ” Pn由上圖可見，常溫下甲醇的蒸汽分壓很大。為了減少操作中

54、的溶劑損失，工藝上 也應(yīng)選擇低溫吸收。(2) 根據(jù)甲醇的性質(zhì)決定了工藝的選擇壓力的選擇： 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(guān)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。溫度的選擇： 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-30C降到-60 C以下時，溶解度急劇增加，為減少操作中甲醇損失，應(yīng)采 用低溫吸收。吸收溫度一般應(yīng)選擇在-70 C-20C。再生條件：吸收硫化物和CO笏酸性氣體后的甲醇，在減壓加熱條件下，解

55、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：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日CO2尤其對COS勺吸收 能力強，并能回收高濃度的H2剖CO2凈化度高，出口氣總硫濃度小丁 0.1X 10-6并且相當(dāng)穩(wěn)定。即使生產(chǎn)工況有所波動，凈化氣質(zhì)量仍能保證；操作 彈性大：實際運行經(jīng)驗表明，凈化裝置能在 30%110%的范圍內(nèi)操作；吸 收過程無副反應(yīng)，溶劑不起泡，不腐蝕設(shè)備。缺點：甲醇有蠹，對工藝、管道、設(shè)備、閥門等的密閉性要求較嚴(yán)；由丁在 低溫下(-30C-60C)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1000B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，但甲醇有蠹，且流程比較復(fù)雜，吸收過程 必須在低溫下進(jìn)行，投資大，運行費用高。對丁純IGCCg電廠來說，由丁沒有后