國外座大型IGCC電站地煤氣化實(shí)用工藝

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)國外4座大型IGCC電站的煤氣 化工藝作者:日期:國外4座大型IGCC電站的煤氣化工藝許世森危師讓國家電力公司熱工研究院710032迄今為止，世界上已投入運(yùn)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(jìn)料加壓噴流床氣化的

2、主要代表。用于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(yùn)行狀況直接影響著IGCC的可用率和可靠性，是IGCC電站最關(guān)鍵的技術(shù)之一。 了解這4種氣 化爐的設(shè)備和技術(shù)特點(diǎn)及在IGCC電站中的運(yùn)行狀況，對我國 IGCC電站選擇煤氣化工藝路線具有一定的參考價值。1 Texaco煤氣化工藝1.1 Texaco氣化工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1) 制漿系統(tǒng)。煤和水在常規(guī)的煤漿磨中被制成濃度通常是60%68%的水煤漿，Tampa IGCC電站的水煤漿設(shè)計(jì)濃度為68%。對于一些灰熔點(diǎn)較高的煤或 者制漿困難的煤，經(jīng)常在煤漿磨中同時加入石灰石助熔劑或者煤漿添加劑，使

3、得煤的灰熔點(diǎn)降 低或者使煤漿均勻性提高。在煤漿磨的出口有一個筒形的篩子， 合格的煤漿流入煤漿儲罐中，不合格的煤漿溢流到循環(huán)槽中被送回煤漿磨入口。 在煤漿儲罐中設(shè)有一 個攪拌器，并根據(jù)檢測結(jié)果加入一定量的水，使儲罐中的 煤漿始終保持在一定濃度下的均勻狀態(tài)。氣化爐所需的煤漿量一般由2級隔膜泵 從煤漿儲罐中抽取并加壓送 入氣化爐噴嘴，在氣化爐入口的煤漿輸送管上設(shè)有 2級流量檢測器，嚴(yán)格控制煤漿的流量，煤漿流量的調(diào)節(jié)全靠隔膜泵來控制。(2) 氣化爐和煤氣冷 卻系統(tǒng)。水煤漿和95%純度的氧氣被同時送入氣化爐噴 嘴，在氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)的溫度一般在1 2001 500 C,氣化爐的壓力根據(jù)不同行業(yè)

4、的需要可以是 2.58.5 MPa。Tampa IGCC電站的氣化爐壓力 為2.83.0 MPa,氣化區(qū)的溫度為1 482 C。水、煤和氧氣在氣化爐中發(fā)生氣化 反應(yīng)，主要生成CO、H2、CO2、H2O、CH4、H2S和N2，此外，還有少量的NH3、 COS、HCN和飛灰。由于采用水煤漿進(jìn)料，煤氣中的H2O含量較高。Tampa電站的Texaco氣化爐設(shè)耐火磚(一般為4層)，徑約4.0 m,高約3.0 m。 氣化反應(yīng)的速度很快，粗煤氣在氣化爐的停留時間一般在23 s。熱煤氣離開氣化爐進(jìn)入特殊設(shè)計(jì)的輻射式冷卻器，使熱煤氣的溫度降低至700 C,同時使熱煤氣中的熔融態(tài)渣凝固。冷卻后的粗煤氣進(jìn)入對流式冷

5、卻器中被進(jìn)一步冷卻到 480 C。煤氣中的顯熱在2級冷卻器中得到回收，產(chǎn)生10.4 MPa的高壓飽和蒸 汽。氣化爐與輻射式冷卻器做成一體，外徑約5 m，高約39 m，總重約900 t，氣化爐安裝標(biāo)高約106.75 m。(3) 排渣和黑水處理系統(tǒng)。氣化爐的熔渣經(jīng)輻射式冷卻器后冷卻凝固成玻璃 狀的渣進(jìn)入充滿水的鎖斗系統(tǒng)，鎖斗上下部各有2級閥門控制渣進(jìn)入和排出。從 壓力鎖斗排出的渣落入粗渣糟中，粗渣被分離出來，進(jìn)一步處理或直接銷售。 細(xì)渣和水一起被抽入一個細(xì)灰沉降槽中進(jìn)行重力沉降或過濾，使水和細(xì)渣分離。 從洗滌器出 來含灰的水也進(jìn)入沉渣槽中，使含碳的飛灰與水分離，從沉渣糟中 溢流出來的水一般含非常少

6、量的細(xì)灰，它被再循環(huán)至水洗滌器人口作為洗滌器用 水，多余的水送回 煤漿制備系統(tǒng)。從沉渣槽底部流出的細(xì)灰進(jìn)入一個壓濾機(jī)中， 將細(xì)灰制成細(xì)灰餅。Tampa電站采用了將細(xì)灰再循環(huán)至煤漿磨的工藝，目的是為了提高碳的轉(zhuǎn)化率。1.2 Texaco氣化工藝的性能和運(yùn)行指標(biāo)分析Texaco氣化工藝的性能特點(diǎn)：(1) 與干法進(jìn)料相比，水煤漿進(jìn)料系統(tǒng)工藝相對簡單、安全可靠、操作靈活、 制漿系統(tǒng)的廠用電較小，無煤粉爆炸危險性，制漿系統(tǒng)無粉塵排放。煤不必進(jìn)行 干燥處理，可直接進(jìn)入制漿系統(tǒng)。此外，水煤漿進(jìn)料可處理不同物料(煤、石油焦、其它廢料)，進(jìn)料種類靈活。此外，使用水煤漿進(jìn)料，氣化爐可以在更高的 壓力下運(yùn)行(2.5

7、8.5 MPa)，這對一些化工過程非常必要。(2) 氣化爐采用單噴嘴運(yùn)行，所有的氣化物料都從一個噴嘴噴入，它具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，但由于局部熱負(fù)荷較高，流量較大，不可避免地會發(fā)生過熱損壞 或磨損問題。到目前為止，Texaco氣化爐噴嘴的最長累計(jì)運(yùn)行時間僅 3個月就需 要進(jìn)行檢修更換。(3) Texaco氣化爐設(shè)耐火磚，沒有水冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，初投資較小。但由 于爐溫度較高，加之磨損和腐蝕，目前 Texaco氣化爐向火側(cè)的耐火磚最長壽命 僅2 a,靠近爐壁的耐火磚壽命為 510 a。(4) 全廠的灰水可綜合利用，除去大渣和細(xì)灰的水也在制漿系統(tǒng)中循環(huán)使用。由于煤氣在氣化爐的停留時間短，Texaco氣

8、化爐的碳轉(zhuǎn)化率較低，一般 在96%98%。由于水煤漿的水分含量大，氣化過程的 0/C比較高，耗氧量大， 而且煤氣中的水分含量也較高。與干法進(jìn)料相比，冷煤氣效率較低，熱回收系統(tǒng) 復(fù)雜。(6) 與其它氣化爐相比，Texaco氣化爐大容量商業(yè)運(yùn)行的臺數(shù)和經(jīng)驗(yàn)更豐富。(7) Tampa電站Texaco氣化爐可用率1996年可達(dá)到57%，1997年達(dá)到78%。 1998年的目標(biāo)是85%，根據(jù)電廠介紹此目標(biāo)可望達(dá)到。1.3 Tampa IGCC電站中Texaco氣化爐曾出現(xiàn)的主要問題及解決辦法(1) 排渣鎖斗堵塞。后通過調(diào)整運(yùn)行工況及改動部分管道基本得到解決。(2) 輻射廢熱鍋爐和對流廢熱鍋爐的泄漏問題。

9、主要原因可能是由于高溫腐 蝕，改進(jìn)的方法是：采取保護(hù)措施，改善氣化爐的運(yùn)行狀況。對流廢熱鍋爐也曾 出現(xiàn)管壁泄漏和積灰堵塞問題。改進(jìn)的方法是：組織好氣化爐的運(yùn)行工況，加強(qiáng) 檢查和吹灰。(3) 黑水和灰水系統(tǒng)的磨損問題。目前的辦法是更換耐磨材料、改變管路結(jié) 構(gòu)、加強(qiáng)細(xì)灰的分離，但不能徹底解決。(4) 當(dāng)煤種有變化時，氣化爐最不適應(yīng)的就是排渣鎖斗系統(tǒng)和細(xì)灰分離系統(tǒng)，容易發(fā)生堵塞。目前的辦法是控制運(yùn)行參數(shù)，積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，改善鎖斗系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)，增強(qiáng)承受能力。(5) 位于對流煤氣冷卻器后的4個氣-氣熱交換器(2個粗煤氣與凈煤氣，2個N2與粗煤氣)曾出現(xiàn)積灰堵塞和腐蝕問題，造成管子泄漏，導(dǎo)致灰塵進(jìn)入潔凈煤

10、氣中，使燃?xì)廨啓C(jī)葉片嚴(yán)重?fù)p壞，同時在氮?dú)夂兔簹馔ㄍ細(xì)廨啓C(jī)的丫形濾網(wǎng)也發(fā)現(xiàn)裂 紋。主要原因有：設(shè)計(jì)的氣-氣熱交換器入口煤氣溫度偏低、熱交換器 的管徑偏小及停機(jī)時泄漏的水的腐蝕(氯離子腐蝕)等。目前尚無好的解決辦法， 不得已取消了這4個氣-氣熱交換器，改用蒸汽預(yù)熱凈煤氣，這使全廠的凈效率 下降1.5個百分點(diǎn)。2 Destec煤氣化工藝2.1 Destec煤氣化工藝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Destec氣化爐是.2段氧氣氣化、連續(xù)排渣、設(shè)耐火磚的煤氣化工藝。80%的水煤漿(濃度為67%)和純氧(純度為95%)混合后噴入氣化爐第1段，在第1段 除對稱布置2個水煤漿噴嘴外，在第1段的頂部還有一個從除塵器回來的飛灰再 循

11、環(huán)噴嘴。第1段的氣化溫度為1 3711 427 C，氣化壓力為2.76 MPa。經(jīng)過 第1段反應(yīng)產(chǎn)生的粗煤氣進(jìn)入第2段氣化區(qū)。第2段氣化是一個垂直的設(shè)耐火磚 的壓力容器，20%的水煤漿從第2段噴嘴噴入，與粗煤氣混合并發(fā) 生蒸餾、裂 解和氣化反應(yīng)，使粗煤氣的熱值進(jìn)一步增加，而溫度降低。在氣化爐頂部的出口， 煤氣溫度約為1 038 C，故只需要設(shè)置對流式煤氣冷卻器。Wabash River IGCC電站安裝了 2臺100%負(fù)荷的氣化爐，1臺運(yùn)行，1臺備用，煤氣冷卻器只有1套。 該電廠的煤氣冷卻器之前有1根與氣化爐高度相當(dāng)?shù)膶?dǎo)流圓筒，垂直布置，設(shè)耐火材料。從導(dǎo)流筒出來的煤氣進(jìn)入對流式煤氣冷卻器，熱煤

12、氣在管流動，水在管外流動，產(chǎn)生11.03 MPa壓力的飽和蒸汽，流量約90.7113.4 kg/h，這部分 蒸汽再進(jìn)入余熱鍋爐過熱。煤氣被冷卻到 371 C，然后進(jìn)入煤氣除塵和脫硫系 統(tǒng)。該電廠的煤氣冷卻器直徑約 3 m。Destec煤氣化工藝的水煤漿制備和黑水處理系統(tǒng)與Texaco工藝基本相似。2.2 Destec煤氣化工藝的性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析(1) 截止1997年底，在 Wabash River電廠也已累計(jì)運(yùn)行4 656 h,氣化了 469 220 t煤，氣化爐的最大負(fù)荷可達(dá)到100%103%，氣化爐最長連續(xù)運(yùn)行小時數(shù) 可達(dá)到362 h，冷煤氣效率可達(dá)到71%74%。氣化爐的可用率19

13、96年為84%， 1997年達(dá)到98%，1998年也達(dá)到96%。當(dāng)然，這是當(dāng)氣化爐1臺運(yùn)行，1臺備 用情況下的數(shù)據(jù)，單臺運(yùn)行時，尚不能達(dá)到如此高的可用率。氣化爐的噴嘴壽命 一般為23個月，耐火磚壽命一般為23 a，2段耐火磚壽命更長。(2) Destec氣化爐采用2段氣化，提高了煤氣的熱值，降低了氧耗，并使煤氣的出口溫度降低，省去了龐大而昂貴的輻射廢熱鍋爐，使氣化爐的造價降低。而煤氣熱值的提高，也有利于提高IGCC電站的總效率。Desetc氣化爐的煤氣在 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下熱值約10 425.5 kJ/mShell煤氣化工藝3.1 Shell煤氣化工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1) 煤粉制備和送料系統(tǒng)。Shell煤

14、氣化工藝采用干煤粉進(jìn)料系統(tǒng)。原煤的干 燥和磨煤系統(tǒng)與常規(guī)電站基本相同，但送料系統(tǒng)是高壓的N2氣濃相輸送。與水煤漿不同，整個系統(tǒng)必須采取防爆措施。經(jīng)預(yù)破碎后進(jìn)入煤的干燥系統(tǒng)，使煤中，而Texaco煤氣熱值一般為8 563.8 kJ/m3。(3) 采用的火管式對流冷卻器造價和安裝費(fèi)用較低，檢修和清洗方便。(4) Destec氣化爐采用壓力螺旋式連續(xù)排渣系統(tǒng)，泄壓和碎渣設(shè)備的造價較 低。2.3 Wabash River IGCC電站中Destec氣化爐曾出現(xiàn)過的主要問題及解決辦法(1) 曾出現(xiàn)過2次連續(xù)排渣口堵塞現(xiàn)象。這是由于水煤漿中的粗大顆粒較多， 使水煤漿供給波動，導(dǎo)致氣化不穩(wěn)定而堵塞。解決的辦

15、法：嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行操作規(guī) 程，控制水煤漿質(zhì)量，保證氣化過程穩(wěn)定。(2) 煤氣冷卻器入口管道的灰渣沉積，限制了機(jī)組運(yùn)行時間。主要措施是改進(jìn)了對流冷卻器前煤氣管道的尺寸、 形狀，使煤氣流速提高，減輕管道塊沉積物 的形成，從而避免了這些大塊沉積物隨氣流進(jìn)入煤氣冷卻器，并嚴(yán)格控制氣化爐 操作溫度。為了更保險，在煤氣冷卻器入口管道上裝有濾網(wǎng)， 防止有較大的沉積 物進(jìn)入煤氣冷卻器。的水分小于2%,然后進(jìn)入磨煤機(jī)中被制成煤粉。對煙煤，煤粉細(xì)度 R90 般為 20%30%,磨煤機(jī)是在常壓下運(yùn)行，制成粉后用N2氣送入煤粉倉中。然后進(jìn)入 2級加壓鎖斗系統(tǒng)。再用高壓N2氣，以較高的固氣比將煤粉送至4個氣化爐噴嘴， 煤

16、粉在噴嘴里與氧氣(95%純度)混合并與蒸汽一起進(jìn)入氣化爐反應(yīng)。(2) 氣化爐。由對稱布置的4個燃燒器噴入的煤粉、氧氣和蒸汽的混合物，在氣化爐迅速發(fā)生氣化反應(yīng)，氣化爐溫度維持在1 4001 600 °C，這個溫度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到氣化爐底部，經(jīng)淬冷后，變成一種玻璃態(tài)不可浸出的渣排出。粗煤氣隨氣流上升到氣化爐出口，經(jīng)過一個過渡段，用除塵后的低溫粗煤氣 (150 C左右)使高溫?zé)崦簹饧崩涞?00 C,然后進(jìn)入對流式煤氣冷卻器。在有一 定傾角的過渡段中，由于熱煤氣被驟冷，所含的大部分熔融態(tài)灰渣凝固后落入氣 化爐底部。Shell氣化爐的壓力殼布置垂直管膜式水冷壁，產(chǎn)生 4.0 MP

17、a的中壓蒸汽。 向火側(cè)有一層很薄的耐火涂層，當(dāng)熔融態(tài)渣在上面流動時，起到保護(hù)水冷壁的作 用。Demkolec IGCC電站的氣化爐直徑約 56 m,高約50多m,標(biāo)高達(dá)到60 多m。氣化爐的運(yùn)行壓力約 2.62.8 MPa。(3) 煤氣冷卻器。粗熱煤氣在煤氣冷卻器中被進(jìn)一步冷卻到250 C左右。低溫冷卻段產(chǎn)生4.0 MPa的中壓蒸汽，這部分蒸汽與氣化爐產(chǎn)生的中壓蒸汽混合后， 再與汽輪機(jī)高壓缸排汽一起再熱成中壓再熱蒸汽。高溫冷卻段產(chǎn)生13 MPa的高壓蒸汽，它與余熱鍋爐里的高壓蒸汽一起過熱成主蒸汽。Demkolec電廠的煤氣冷卻器直徑約4 m,高約64 m,冷卻器頂部標(biāo)高約74.5 m,是氣化島

18、的最高點(diǎn)。冷卻器的壓力外殼里布置有8層螺旋管圈，上下共分成5段，熱煤氣由上而下在螺旋管外流動與螺旋管的水換熱。每一層螺旋管圈都有 一個氣動錘振打清除積灰。由于Shell氣化爐組成的IGCC系統(tǒng)采用的是干法除塵，所以，它的黑水和 灰水處理系統(tǒng)相對比較簡單，但其主要的流程與 Texaco相似，在此不再贅述。3.2 Shell煤氣化工藝的性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析(1) Shell氣化爐的煤氣中CO和H2含量遠(yuǎn)大于Texaco煤氣，而CO2和 缶0 卻遠(yuǎn)小于Texaco煤氣。由于可燃?xì)獬煞州^高，其冷煤氣效率較高(約80%83%), 組成的IGCC電站發(fā)電效率也較高(43% LHV)。而水煤漿進(jìn)料的冷煤氣

19、效率一般 僅為74%77%。組成的IGCC效率也較低(41% LHV)。(2) 由于煤氣中水分含量較少(2.0%), Shell氣化爐組成的IGCC因常溫凈化而 損失的熱煤氣能量較小，而水煤漿進(jìn)料的煤氣中一般都含有 16.8%左右的水分， 那么當(dāng)熱煤氣冷卻到常溫時，必然損失大量的顯熱和潛熱。水煤漿進(jìn)料氣化工藝 對高溫凈化的需求更迫切。Shell氣化爐的噴嘴和水冷壁壽命較長， 在Demkolec電站累計(jì)運(yùn)行10 000 h以上未見損壞，氣化爐的可用率已達(dá)到 95%。(4) 由于采用干法進(jìn)料，氣化過程的氧耗比水煤漿進(jìn)料少，煤氣中的 CO2含 量也遠(yuǎn)小于水煤漿進(jìn)料的煤氣。對于相同容量的氣化爐， Sh

20、ell氣化所需的空分 站可小于15%25%。(5) 采用干灰再循環(huán)，提高了碳的轉(zhuǎn)化率(可達(dá)到99%)。(6) 干法進(jìn)料系統(tǒng)與水煤漿相比要復(fù)雜得多，操作和保護(hù)也要嚴(yán)格得多。進(jìn) 料系統(tǒng)的防爆和防泄漏問題十分關(guān)鍵。進(jìn)料系統(tǒng)的占地和造價比水煤漿大。此外， 干法進(jìn)料系統(tǒng)的粉塵排放遠(yuǎn)大于水煤漿進(jìn)料系統(tǒng)。(7) 由于Shell氣化爐采用4個(或更多)噴嘴運(yùn)行，易于在低負(fù)荷和高負(fù)荷下運(yùn)行，操作的靈活性大，實(shí)現(xiàn)大型化的可能性大。據(jù)介紹，Shell氣化爐的最低負(fù)荷可達(dá)到25%，即一個噴嘴運(yùn)行。(8) Shell氣化爐運(yùn)行過程中最重要的控制參數(shù)如下：氣化爐出口溫度；合成 氣冷卻器進(jìn)口溫度；煤氣成分；蒸汽的參數(shù)(流量

21、、溫度、壓力)；爐渣的排出量 及外觀狀況。(9) 氣化爐的變負(fù)荷率每分鐘大于 5%, IGCC的變負(fù)荷率每分鐘接近3%。3.3 Demkolec IGCC電站中shell氣化爐曾出現(xiàn)過的問題及解決辦法在Demkolec電站運(yùn)行中，Shell氣化爐及其輔助系統(tǒng)的運(yùn)行基本正常，可用 率也較高。在運(yùn)行初期出現(xiàn)過以下問題：(1)排渣的鎖斗堵塞；(2)細(xì)微爐渣影響 黑水處理系統(tǒng)。上述2個與氣化工藝有關(guān)問題的原因及解決辦法與前文相同，在此不再贅述。4 Prenflo煤氣化工藝4.1 Prenflo 氣化工藝的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)制粉和輸送系統(tǒng)。與Shell煤氣化工藝的進(jìn)料系統(tǒng)相似，Prenflo氣化工藝 也采用干法進(jìn)

22、料系統(tǒng)。對制粉系統(tǒng)的要：對煙煤的煤粉細(xì)度R100為25%，且含水量小于2%(Wt);對于褐煤要求煤粉細(xì)度 R100為25%，且含水量小于6%(Wt)。(2)氣化爐和煤氣冷卻器。Prenflo煤氣化爐有4個燃燒器，對稱布置，從給 料系統(tǒng)送來的煤粉與氧氣(85%純度)和水蒸汽一起噴入汽化爐反應(yīng)區(qū)進(jìn)行反應(yīng)， 反應(yīng)區(qū)的溫度1 500 C左右，焰心的溫度高達(dá)2 000 C。煤氣中不含過高的碳?xì)?化合物、焦油和酚。反應(yīng)器區(qū)域的爐襯通過水冷壁來冷卻，同時可產(chǎn)生高壓飽和 蒸汽，它與余熱鍋爐的高壓蒸汽相連。從氣 化反應(yīng)區(qū)排出的液態(tài)渣，在集渣器的水槽中冷卻并用碎渣機(jī)破碎大渣， 經(jīng)過閘門式鎖斗排出，并與水分離，渣被

23、送入渣場或銷售，水可循環(huán)使用。粗煤 氣在下部的反 應(yīng)區(qū)里形成后向上流動，在進(jìn)入氣化爐上部的煤氣冷卻器之前， 采用除塵后的冷煤氣對熱煤氣進(jìn)行急冷，目的是迫使熱煤氣帶來的熔融態(tài)灰渣凝 固而落入氣化爐底部 排渣口。被急冷的煤氣繼續(xù)上升進(jìn)入第 1級煤氣冷卻器， 煤氣先從冷卻器的中心圓筒上升至氣化爐頂部，然后折轉(zhuǎn)向下，從中心圓筒與爐壁間的環(huán)形對流冷卻區(qū)域從 第1級冷卻器的底部(即氣化爐的腰部)離開進(jìn)入第2 級對流冷卻器，第1級冷卻器的環(huán)形冷卻區(qū)布置有 4層螺旋管換熱器，熱煤氣在 管外流動，水在管流動，并 產(chǎn)生高壓飽和蒸汽。這是Prenflo與Shell氣化爐的 不同之處。第2級冷卻器的結(jié)構(gòu)與Shell氣

24、化工藝的對流冷卻器相似。部也是布置多層 的螺旋盤管換熱管束，西班牙Puertollano IGCC電站中的Prenflo爐第2級對流冷 卻器螺旋盤管共6層，上下共分3組，熱煤氣經(jīng)過第2級冷卻器后，一般被冷卻 到250 C左右，同時也能產(chǎn)生飽和蒸汽。(3) 除塵和飛灰再循環(huán)系統(tǒng)。冷卻后的粗煤氣經(jīng)一級干式除塵器(陶資過濾器或旋風(fēng)分離器使大部分飛灰被收集，經(jīng)鎖斗，用N2送回氣化爐，以提高碳的轉(zhuǎn)化率。粗煤氣再經(jīng)一級水洗滌器使煤氣中的灰塵含量小于1 mg/m3，然后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。4.2 Prenflo氣化工藝的性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析(1)冷煤氣效率可達(dá)到80%83%，氣化爐的總效率可達(dá)到 95%。對美國

25、 Pittsburgh 8號煤的試驗(yàn)結(jié)果證明85%純度的氧氣做為氣化劑，煤氣的熱值、碳轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率、總效率與95%純度的氧氣氣化相比相差不大。因此，Prenflo 爐采用85%的純度的氧氣做為氣化劑。Prenflo氣化爐在小試驗(yàn)臺可達(dá)到每分鐘 2%15%的變負(fù)荷率，而此時煤氣中的 CO2以及煤氣壓力幾乎不變。由于也采 用4個燃燒器，當(dāng)50%負(fù)荷時，只用2個燃燒器可以很容易地操作。西班牙Puertollano IGCC電站中Prnflo爐的運(yùn)行情況。1998年初開始用 煤氣發(fā)電，迄今累計(jì)運(yùn)行198 h,最長連續(xù)運(yùn)行時間為25 h,此時的負(fù)荷為80%。 氣化爐在75%負(fù)荷下曾運(yùn)行了 40 h

26、。截止1998年9月氣化爐乃至整個IGCC電 廠沒有在100%負(fù)荷運(yùn)行的記錄。50%煤和50%石油焦混燒時的試驗(yàn)表明實(shí)際運(yùn) 行數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值非常接 近。1998年78月機(jī)組大修，主要檢修Siemens的燃?xì)?輪機(jī)。目前機(jī)組已重新啟動。4.3在Puertollano電站中Prenflo氣化爐曾出現(xiàn)過的主要問題及解決辦法（1）壓力供料鎖斗下粉不暢。在2級鎖斗間有一根回流N2的管，由于管徑設(shè) 計(jì)太小，使N2排氣不暢而導(dǎo)致煤粉下落不連續(xù)。解決的辦法是在回流管上增加 了一個文丘利抽氣器，以提高 N2回流的速度，從而使排氣暢通，煤粉下落連續(xù) 而均勻。黑水和灰水處理系統(tǒng)的細(xì)渣過濾問題。與Demkolec和Ta

27、mpa電站的問題類似，Puertolla no IGCC電站的氣化島也出現(xiàn)過因細(xì)渣太多，而導(dǎo)致黑水含渣 量大，造成黑水系統(tǒng)磨損堵塞的問題，解決的辦法也是采取過濾的辦法將黑水中 的細(xì)渣除去，即可解決此類問題。5 4種氣化爐的綜合比較4種氣化爐技術(shù)特點(diǎn)的綜合比較見表 1表14種氣化爐的技術(shù)特點(diǎn)比較技術(shù)項(xiàng)目TexacoDestec/D yn ergyShellPrenflo進(jìn)料方式濕法/水煤漿濕法/水煤漿干法/煤粉干法/煤粉J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> 10 000待考檢氣化爐襯耐

28、火磚耐火磚水冷壁+涂 層水冷壁+涂 層襯的壽命/a23> 10（待考 驗(yàn)）> 10（待考 驗(yàn)）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.d-12 200 2 4002 5002 0002 600小電站的凈功率/MW250.0260.6253.0300.0最大容量氣化爐的最長運(yùn) 行時間/h> 8 860> 7 500> 10 00040示電站最長追續(xù)運(yùn)行時間/h720 1 000> 324> 2 00025示電站的氣化爐可用率/%80 859095 （一開一備）95（待考

29、驗(yàn)）1組成IGCC示電站的效率/%設(shè)計(jì)值：設(shè)計(jì)值：37.8（HHV）43(LHV)45(LHV)41.6(HHV)試驗(yàn)值：38.5(HHV)試驗(yàn)值：38.8(HHV)(未公布試驗(yàn) 值)(待試驗(yàn))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 回收)容易達(dá)到容易達(dá)到能達(dá)到存在的冋題噴嘴、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咼較咼:6結(jié)論6.1 美國的水煤漿進(jìn)料氣化工藝 (Texaco和Destec)和歐洲的干法進(jìn)料氣化工藝 (Shell和 Prenflo)的單爐出力都達(dá)到了 20002500 t