【正文】 載 ( KB)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠（IGCC）200676 15:45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。 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。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。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。 反應(yīng)性是要考慮的另一個問題。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。 氣化電廠項目現(xiàn)狀 目前，至少有35個 氣化發(fā)電廠項目在運行、交付、建造、設(shè)計或計劃中。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。實際零39。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)進入燃?xì)廨啓C。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)的運行上，還有一些燃?xì)廨啓C的燃燒問題。 石油氣化發(fā)電廠Pernis煉油廠(荷蘭)從兩套系統(tǒng)出來的氣體經(jīng)加工回收H2，H2用于煉油廠。 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。 美國所屬的法夫電力公司正在法夫建設(shè)英國煤氣公司W(wǎng)estfield開發(fā)中心。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）的最重要市場將是在北美（816GW）和中國（68GW），前者主要是因嚴(yán)格的排放限制的要求，后者則主要是極大量新能力的需要。然而實際上在歐盟的燃油 IGCC的能力將受到可獲得的天然氣的影響，這是一種H2的可替代來源。廢物生物質(zhì)和廢物不能在常規(guī)鍋爐中直接使用。此項研究與開發(fā)可分成以下3個主要領(lǐng)域： 氣化爐/合成氣冷卻器； 也要求對燃?xì)廨啓C的堅固性進行進一步的研究，使其能夠燃燒未清潔或部分清潔的合成氣。 IGCC研究與開發(fā)的一個關(guān)鍵領(lǐng)域是使整個廠的結(jié)構(gòu)與配置最優(yōu)化。 整體最優(yōu)化戰(zhàn)略； 然而目前燃煤IGCC存在造價高、可靠性和可操作性相對差的缺點。 對于生物質(zhì)和廢物等燃料的利用機會來講，小規(guī)模氣化廠也許是一種有吸引力的選擇，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)。流化床氣化爐特別適用于生物質(zhì)和廢物氣化及高灰煤。他們包括英國煤氣公司 和MBEL公司（英國），Dynegy和德士古(Texaco)公司（美國），福斯特威勒能源(Foster Wheeler Energia)公司（芬蘭），克魯勃伍德(KruppUhde),魯奇(Lurgi)和萊茵褐煤(Rheinbraun)公司（德國）， 殼牌公司（荷蘭/英國）和TPS(瑞典)?！　”疚乃梦墨I(xiàn)信息來源廣泛。分為三個主要種類：氣流床、流化床和移動床。美國進行若干項燃燒石油焦的IGCC項目?！　? 煤氣凈化； 3．改進整體工藝配置與設(shè)計的研究與開發(fā)。目前其優(yōu)勢是效率高和環(huán)境性能好。生物質(zhì)和廢物氣化技術(shù)的更進一步應(yīng)用是為現(xiàn)有燃油、燃煤鍋爐的部分增容生產(chǎn)燃料氣。生物質(zhì)氣化發(fā)電廠的發(fā)展，使之比生物質(zhì)燃燒更具成本競爭力。關(guān)鍵是煉油廠商需要尋找一些方法，以處理重油殘渣、石油焦及對生產(chǎn)其他產(chǎn)品提質(zhì)所需要的H2。 在今后1015年，新建燃煤電廠的最重要的市場將在中國和東南亞。 Westfield(英國)1997年，開始建設(shè)氣化爐，該氣化爐于1998年初開始投入運行。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) 該電廠于1997年開始啟動，且沒有報道出現(xiàn)過重大故障。 沒有出現(xiàn)過大的電廠和設(shè)備故障。 燃料是石油焦和煤的混合物。自此，總的來說，該電廠運行良好。 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?xì)釩CGT（圖4）。該項目不僅是當(dāng)前首批IGCC發(fā)電廠，而且包含了許多先進設(shè)計的特點。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。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。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。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。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)進一步冷卻。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60~80巴。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。德士古另外還進行預(yù)處理工藝，這將使廢塑料和廢舊輪胎得以氣化。冷卻使渣粒凍結(jié)，使它們粘性減小，不易在表面掛渣。 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。 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)。之后粗合成的氣適宜用來脫硫和使用。氣化發(fā)生，伴隨小量煙炱和灰（在給料中~%的碳轉(zhuǎn)化成煙炱）。合成氣在1600℃的溫度下下載 ( KB)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠（IGCC）200676 15:45圖7 Prenflo ○R 氣化爐 產(chǎn)生。rstenhansen建一座每天處理48t的裝置。 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。一個旋轉(zhuǎn)的煤分配器確保煤在反應(yīng)器各處均布。 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NH甲醇、液化燃料產(chǎn)品生產(chǎn)合成氣。 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)濟問題的考慮，該項目現(xiàn)已中止。1985年在科隆附近Berrenrath建成一座示范裝置。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。這些半焦可以再循環(huán)至氣化爐。大約80%的煤漿同O2一起注入到下段的兩個燃燒器中，在約13501400℃和大約30巴壓力下不完全燃燒。隨著中試規(guī)模和樣機試驗，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年該裝置投入運營。 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 、高粘結(jié)性煤，其高達(dá)35%可作為粉煤給料。這由安裝在氣體出口的淬冷容器脫除。對于粘結(jié)性煤給料，分配器被聯(lián)接到一攪拌器，也維持床層均勻，和防止煤團聚。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。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℃。 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。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。每種類型的特性比較見表2。基建費高； 相對而言，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。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。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。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。 氣化是煤和燃料油這類傳統(tǒng)燃料與燃?xì)廨啓C間的橋梁。 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。利用生物質(zhì)發(fā)電。 該技術(shù)在廣泛應(yīng)用之前，有三個不足之處要加以改善。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。 近年，人們關(guān)注于利用氣化發(fā)電。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，世界上已有若干座燃煤示范廠。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。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。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。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）。進一步而言，由于所產(chǎn)生的燃料氣在燃?xì)廨啓C中燃燒之前能進行潔凈，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）的排放物要比傳統(tǒng)電廠少得多。煤中的灰分作為氣化爐中產(chǎn)生的礦渣回收，從氣體中脫除的硫化合物作為硫回收。 第一座IGCC發(fā)電廠于20世紀(jì)70年代初建立，然而從那以后進展緩慢。 同其他發(fā)電技術(shù)相比，IGCC廠的操作靈活性較差。） 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（%） 45 43 可用性（%） 75 90 排放物（mg/Nm3 6% O2） SOx NOx 粉塵 30 65 10 100 150 20 基建費（英鎊/kW） 1000 800 今后有利于選擇IGCC的因素可能是： 氣化工藝氣化工藝的種類 有多種不同的氣化工藝。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。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）。流化床氣化爐不適用液體供料。其結(jié)果是，燃料氣不需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。 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。O2和蒸汽經(jīng)床底部噴咀（噴口）加入。氣體中脫除的焦油和水轉(zhuǎn)入一個