【正文】 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。 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已經遠超過了我國燃煤電廠對硫排放的標準要求。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。煤氣凈化的主要內容 干煤粉（或煤漿）在氣化爐內生成粗煤氣，由于煤內污染物的存在，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，這些雜質會對后續(xù)系統(tǒng)特別是燃氣輪機產生腐蝕和磨損，也會對環(huán)境產生危害。4種氣化爐技術特點的綜合比較見表1。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最大容量的工業(yè)應用。它們分別采用Destec、Texaco、Shell和Prenflo加壓噴流床煤氣化工藝。主要缺點：設備投資大于水煤漿氣化技術；氣化爐及廢鍋爐結構過于復雜，加工難度加大。冷煤氣效率為79%～81%；原料煤熱值的13%通過鍋爐轉化為蒸汽；6%由設備和出冷卻器的煤氣顯熱損失于大氣和冷卻水。工藝氧（純度為95%）與蒸汽也由噴嘴進入，～?！∶夯铱偭康?0%～80%以熔態(tài)流入氣化爐底部，激冷凝固，自爐底排出?！∽霭惭b、檢修用。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傳遞過程，使爐內橫截面氣速相對趨于均勻。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。Shell氣化爐與Texaco氣化爐技術經歷相似，50年代初Shell開發(fā)渣油氣化成功，在此基礎上，經歷了3個階段：1976年試驗煤炭30余種；1978年與德國KruppKoppers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。 氣化爐熔渣自氣化爐第一段中部流下，經水冷激固化，形成渣水漿排出。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，1987年投運）與Wabsh Rive（二臺爐，一開一備，單爐容量2500t/d，1995年投運）爐型類似于KT，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℃。 Destec氣化爐　主要優(yōu)點：水煤漿制備輸送、計量控制簡單、安全、可靠；設備國產化率高，投資省。 　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，）、吳涇（4臺爐，三開一備，單爐日處理500t煤，）、渭河（三臺爐，二開一備，單爐日處理量為820t，）、淮南（三臺爐，無備用，單爐日處理500t煤，），這4套裝置均用于生產合成氣，7臺用于制氨，5臺用于制甲醇。該裝置為單爐，日處理煤2000t，氧純度為95%，煤漿濃度68%，冷煤氣效率76%，凈功率250MW。Texaco水煤氣化爐雷同于1952年開發(fā)成功地渣油氣化爐，經過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，）考核與經驗積累，于1982年建成TVA裝置（180t，二臺爐，一開一備，）、1984年建成日本UBE裝置（1500t煤/d，三開一備，）以及Cool Water IGCC電站（910t煤/d，二臺爐，），這些裝置投運后都取得成功。 德士古（Texaco）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。3 氣流床氣化爐該技術可用于生產燃料氣、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。灰熔聚煤氣化技術以小于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（1050～1100）℃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，經兩極旋風分離器回收，再返回爐內進行氣化，從而提高了碳轉化率，使灰中含磷量降低到10%以下，排灰系統(tǒng)簡單。 灰熔聚流化床粉煤氣化技術煤氣成份CO＋H2＞75%，%左右， CO215%低于德士古爐和魯奇MK型爐煤氣中CO2含量，有利于合成氨的生產?！◆斊婀镜腃FB氣化技術，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。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，碳轉化率高（97%），爐底排灰中含碳2%～3%，氣化原料循環(huán)過程中返回氣化爐內的循環(huán)物料是新加入原料的40倍，爐內氣流速度在（5～7）m/s之間，有很高的傳熱傳質速度。 循環(huán)流化床氣化爐CFB流化床，常見有溫克勒（Winkler）、灰團聚（UGas）、循環(huán)流化床（CFB）、加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。缺點是氣化爐結構復雜、爐內設有破粘和煤分布器、爐篦等轉動設備，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。氣化爐壓力（～）MPa，氣化反映溫度（800～900）℃，固態(tài)排渣，氣化爐已定型（MK1～MK－5），其中MK－5型爐，投煤量（75～84）t/h，粉煤氣產量（10～14）萬m3/h。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所取代。、NOx及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類及氰化物，造成環(huán)境污染。以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產合成原料氣或燃料氣。 固定床間歇式氣化爐（UGI）前者用于生產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，國內有數千臺這類氣化爐，弊端頗多；后者國內有22臺爐子，多用于生產城市煤氣；如以煙煤為原料用于生產合成氣，CH4蒸汽轉化工段（例如山西潞城引進裝置）。1 固定床總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（）發(fā)展；氣化溫度向高溫（1500～1600℃）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。和水蒸氣為氣化劑，在氣化爐內進行煤的氣化反應，可以生產出不同組分不同熱值的煤氣。（二）煤氣化系統(tǒng)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。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。 葉片冷卻 采用由空氣從內部冷卻的空心葉片后，可使葉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。 　　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。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低、導熱系數高且較便宜的珠光體鋼來做輪盤。(3)優(yōu)點：　　雙層靜子和組合式轉子有顯著的優(yōu)點，在燃氣透平中得到普遍應用。動葉片以承載能力強的樅樹形葉根裝在輪盤上。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。從燃燒室來的燃氣，經過進氣蝸殼、3個透平級和擴壓器后排出。因此，燃氣透平效率可達到較高水平，一般為85～91％。為達到高效率，燃氣透平中都采用扭轉葉片，并在大量實驗數據的基礎上精心設計。由一列靜葉片和一列動葉片組成的透平級的轉換能量有限，故常用多個級來完成能量轉換。靜子中裝有靜葉片，轉子上裝有動葉片。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。 燃氣透平?。?）燃氣透平簡介：燃氣輪機中把高溫高壓燃氣的能量轉變?yōu)闄C械功的部件，又稱燃氣渦輪。它的結構介于管形燃燒室與環(huán)形燃燒室之間。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。同心地裝在環(huán)形的殼體內。管形燃燒室易調試，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。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。燃燒室按結構形式又分為管形燃燒室、環(huán)形燃燒室和環(huán)管形燃燒室。燃燒的燃氣則向前形成回流。一般與甩油盤配合使用。多數發(fā)動機采用這種燃燒室。火焰筒一般采用氣膜冷卻方式降低筒壁溫度（見發(fā)動機冷卻）?；鹧嫱彩怯蜌饣旌蠚膺M行燃燒的地方。常用的噴嘴有離心噴嘴、蒸發(fā)噴嘴、氣動噴嘴等。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。通常要求燃燒室具有燃燒穩(wěn)定、燃燒效率高、點火范圍寬、流動阻力小以及結構簡單、尺寸小、安全可靠和壽命長等特性。由壓氣機擴散段出來的高壓空氣分成兩股：一股（約占1/4～2/5）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，經點火裝置點火后燃燒。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。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。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，維持“工作循環(huán)”。(2)工作原理　　渦輪噴氣發(fā)動機按照“工作循環(huán)”工作。多級軸流式壓氣機的增壓比可達25以上。空氣在壓氣機中被逐級增壓后，密度和溫度也逐級提高。它由轉子（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。壓氣機有兩種類型離心式和軸流式。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（ pressor ），燃氣渦輪發(fā)動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作功以提高空氣壓力的部件。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。燃氣輪機與其他熱機相結合的稱為復合循環(huán)裝置。 　　燃氣輪機的工作過程是最簡單的，稱為簡單循環(huán)；此外，還有回熱循環(huán)和復雜循環(huán)。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；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。達芬奇設計的煙氣轉動裝置，其原理與走馬燈相同。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生的上升熱氣推動頂部風車及其轉軸上的紙人馬一起旋轉。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。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。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構，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。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6—8個百分點。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。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%； ⑥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驗，不允許發(fā)生振蕩燃燒現(xiàn)象。有關這些電站的調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。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。那時在世界范圍內擬建設的IGCC示范電站的數量有10座以上。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，19911992年度內其平均運行可用率為80%。 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，余熱鍋爐中產生的蒸汽用于化工廠的生產工藝流程。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。采用以99%純氧為氣化劑的Texaco噴流床氣化爐。但是由于Lurgi爐的運行不甚正常，加上粗煤氣中含有數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。 　三、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)的發(fā)展 1972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。IGCC本身就是煤化工與發(fā)電的結合體，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。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1/2～2/3左右。IGCC的燃料適應性廣，褐煤、煙煤、貧煤、高硫煤、無煙煤、石油焦、泥煤都能適應。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)CO2零排放的技術潛力。目前常規(guī)燃煤電廠脫硫主要采用尾部脫硫的方法，脫硫所產出的副產品是石膏。IGCC對煤氣采用“燃燒前