【正文】 則將二者連為一體。Puertollano IGCC 發(fā)電裝置為單爐，日處理2600噸混合燃料（煤與石油焦各半）煙煤粉要求75%，含水量為2%；褐煤粒徑也要求75%，但含水量約為6%；凈發(fā)電能力為300MW，產(chǎn)煤氣量為180000Nm3/h，氧濃度為95%，溫度為～1700℃。1978年兩家分手之后，1986～1992年KruppKoppers在德國(guó)Furstenhousen建成并運(yùn)轉(zhuǎn)日處理48噸加壓氣化裝置（亦即Prenflo示范廠）并取得成功。(4) Prenflo氣化爐Prenflo取自英文Pressurized EntrainedFlow Gasification 相關(guān)字頭。Shell煤氣化技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：采用干煤粉進(jìn)料，氧耗比水煤漿低～20%；碳轉(zhuǎn)化率高，可達(dá)～99%；調(diào)節(jié)負(fù)荷方便，關(guān)閉一對(duì)噴嘴，負(fù)荷則降低50%；爐襯為水冷壁，據(jù)稱其壽命為20年，噴嘴壽命為1年。冷煤氣效率為～81%；原料煤熱值的～13%轉(zhuǎn)化為蒸汽；～6%由設(shè)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(jìn)入，～。煤灰總量的70～80%以熔融態(tài)流入氣化爐底部，激冷凝固，自爐底排出。作安裝、檢修用。，高約30m，4個(gè)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(qiáng)化熱質(zhì)傳遞過(guò)程，使?fàn)t內(nèi)橫截面氣速相對(duì)趨于均勻。目前已處于商業(yè)運(yùn)行階段。該兩點(diǎn)與Eastman（TEC）的Texaco氣化爐相比，占有優(yōu)勢(shì)。LGTI 1991～1992年的平均裝置可用率為80%，比Texaco低。采用水煤漿冷激及其配套的火管鍋爐是一種技術(shù)進(jìn)步，冷煤氣效率高于Texaco，但并不完善。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。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，兩個(gè)噴嘴呈180度對(duì)置，最高反應(yīng)溫度約1400℃。(2) Global EGas Inc(Destec) 氣化爐Destec已建設(shè)兩套商業(yè)裝置，都在美國(guó)：Louisiana Gasification Technology, Inc. (LGT1)（氣化爐容量2200t/d， 160MW， ， 1987年運(yùn)行）與Wabas River Coal gasification Combined Cycle Repowering Project (Wabash River) （單爐容量2500t/d，265MW，%（HHV），1995年投運(yùn)。主要缺點(diǎn)：褐煤的制漿濃度約59～61%；煙煤的制漿濃度為65～69%，冷煤氣效率比干煤粉進(jìn)料低5～6個(gè)百分點(diǎn)左右；噴嘴約2個(gè)月更換一次，費(fèi)時(shí)4～6小時(shí)；國(guó)產(chǎn)耐火磚壽命約一年，更換耐火磚費(fèi)時(shí)40天左右；該爐型通過(guò)單噴嘴受限射流實(shí)現(xiàn)混合，但噴嘴與出渣口在同一爐體軸線上，爐內(nèi)流型趨近全返混，有部分物料短路，使單程碳轉(zhuǎn)化率僅為～95%。重900噸。具體情況如下：(1) Texaco氣化爐Texaco 水煤漿最大商業(yè)裝置是Tampa Electric Company (Tampa)電站，屬于DOE的CCT3，1989年立項(xiàng)，1996年7月投運(yùn)，12月宣布進(jìn)入驗(yàn)證運(yùn)行。近80年來(lái)的煤氣化技術(shù)發(fā)展史，特別是近十多年來(lái)的大容量IGCC電站示范與商業(yè)化運(yùn)行證明，與固定床、流化床相比氣流床具有較大的煤種與粒度適應(yīng)性和更優(yōu)良的技術(shù)性能，是煤基大容量、高效、潔凈、運(yùn)行可靠的燃?xì)馀c合成氣制備裝置的首選技術(shù)。氣流床氣化爐從從工業(yè)化裝置數(shù)量上講，氣流床氣化爐要比固定床和流化床氣化爐少，但是世界上已商業(yè)化的Integrated Gasification Combined－Cycle Technology（IGCC）大型（250MW以上）電站都是采用氣流床煤氣化爐，可見其技術(shù)上具有優(yōu)勢(shì)。KRW已列入美國(guó)Department of Energy （DOE）Clean Coal Technology（CCT）－4，該氣化爐容量為893t/d，95MW，發(fā)電效率（HHV）＝%。迄今HTW單爐最大煤處理容量為720t/d；U－Gas為120t/d（建于上海吳涇焦化廠，1994年11月投運(yùn)，至今尚未正常運(yùn)行）。該爐型的生產(chǎn)強(qiáng)度較低，尚未出現(xiàn)日處理千噸煤級(jí)的商業(yè)裝置，從煤種和粒度的適用性、單系列、大型化、高強(qiáng)度等指標(biāo)加以衡量，該爐型有其不足之處。圖21 典型IGCC發(fā)電機(jī)組的原則性系統(tǒng)圖 煤氣化技術(shù)的發(fā)展 煤氣化技術(shù)發(fā)展的過(guò)程 固定床氣化爐早期的煤氣化技術(shù)采用固定床，最有代表性的是1933年Lurgi Oil，Gas and Chemicals Company（Lurgi）開發(fā)的加壓氣化爐，幾經(jīng)修改完善，沿用至今。IGCC作為燃煤發(fā)電或結(jié)合多聯(lián)產(chǎn)，具有效率高、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢(shì)，代表未來(lái)電力技術(shù)的發(fā)展方向，成為世界上極有發(fā)展前途的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。IGCC結(jié)合多聯(lián)產(chǎn)綜合技術(shù)，能夠生產(chǎn)甲醇等燃料或化工原料，發(fā)電和多聯(lián)產(chǎn)的氣化共用，便于電網(wǎng)峰谷調(diào)整負(fù)荷和提高可用率，降低發(fā)電成本。IGCC發(fā)電機(jī)組的熱效率已達(dá)43%，有望達(dá)到50%，環(huán)保性能是幾種發(fā)電技術(shù)中最好的，可以和天然氣聯(lián)合循環(huán)相比擬。氣化爐產(chǎn)生的合成氣可用于發(fā)電、合成氨、合成甲醇、制氫等，也可供城市居民生活用氣。④ 節(jié)水 ：IGCC的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電部分占總發(fā)電量的60%左右，蒸汽輪機(jī)發(fā)電部分占40%左右，因此IGCC電站的耗水量也只有常規(guī)火力發(fā)電廠的一半左右。氣化爐的排渣可用于筑路、制磚等，進(jìn)行綜合利用?？刂芅OX的排放是采用N2氣回注或其他方式，使NOX的排放低于25ppm。IGCC技術(shù)是在合成氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)之前進(jìn)行脫硫和除塵。IGCC的熱效率已經(jīng)達(dá)到43%，正在開發(fā)熱效率超過(guò)50%的IGCC。② 具有較高的熱效率。IGCC對(duì)燃料的適應(yīng)性主要取決于所采用的氣化爐型式及給料方式。39 / 392 IGCC的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) IGCC的技術(shù)現(xiàn)狀整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle），簡(jiǎn)稱IGCC發(fā)電技術(shù)是將固體煤氣化、凈化與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電相結(jié)合的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在繼承和發(fā)展現(xiàn)有單元技術(shù)基礎(chǔ)上，特別是繼承十五“863”氣化、合成氣燃機(jī)技術(shù)，著重解決三個(gè)島中的關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵工藝，以形成島的模塊化技術(shù)。燃機(jī)島內(nèi)主要設(shè)備包括：燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐等。以開發(fā)和建設(shè)200MW等級(jí)的IGCC發(fā)電技術(shù)為目標(biāo)，將IGCC發(fā)電系統(tǒng)劃分成氣化島、燃機(jī)島和與IGCC相適應(yīng)的模塊配套島三個(gè)島進(jìn)行研究開發(fā)。 “十一五”863示范項(xiàng)目浙江半山IGCC發(fā)電示范工程本工程是國(guó)家“十一五”863重大項(xiàng)目“200MW級(jí)IGCC關(guān)鍵技術(shù)研究開發(fā)與工業(yè)示范”研究課題的依托項(xiàng)目。 IGCC的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle），簡(jiǎn)稱IGCC發(fā)電技術(shù)是將固體煤氣化、凈化與燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電相結(jié)合的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。IGCC作為燃煤發(fā)電或結(jié)合多聯(lián)產(chǎn)，具有效率高、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢(shì)，代表未來(lái)電力技術(shù)的發(fā)展方向，成為世界上極有發(fā)展前途的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。按科技部下發(fā)的課題立項(xiàng)通知，本示范工程裝機(jī)容量為200MW級(jí)，其中，燃機(jī)采用E級(jí)重型燃機(jī)，出力約121MW (年平均工況)，汽機(jī)采用高壓再熱汽輪機(jī)，出力約107MW，整套IGCC發(fā)電機(jī)組的總出力約228MW(年平均工況)。氣化島內(nèi)主要設(shè)備包括：空分裝置、氣化原料制備裝置、氣化爐、輻射和對(duì)流廢鍋、凈化裝置等。與IGCC相適應(yīng)的模塊配套島內(nèi)的主要設(shè)備包括：蒸汽輪機(jī)及配套系統(tǒng)等。在此基礎(chǔ)上完成系統(tǒng)的整體配置及參數(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)IGCC發(fā)電機(jī)組的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其技術(shù)特點(diǎn)如下所述：① 燃料適應(yīng)性廣。對(duì)于干粉加料系統(tǒng)，可以適合從無(wú)煙煤到褐煤的所有煤種；對(duì)濕法加料的氣化工藝，則適合灰份較低和固有水分較低的煤。IGCC具有聯(lián)合循環(huán)的特點(diǎn)，因此具有較高的循環(huán)熱效率。③ 對(duì)環(huán)境污染小，廢物回收利用的條件好。在脫硫裝置中，99%以上的硫被清除，并在硫回收裝置中以元素硫的方式得到回收，回收的硫可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。IGCC的粉塵排放濃度一般低于10mg/Nm3。由于IGCC電站的熱效率高，與同容量常規(guī)火力發(fā)電廠相比可減少耗煤量，因此可減少對(duì)大氣中CO2的排放。⑤ 可實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)與多聯(lián)供。IGCC具有的良好的環(huán)境指標(biāo)，是作為城市多聯(lián)供機(jī)組的最佳選擇之一。在世界范圍內(nèi)，燃煤電站排放的SOX、NOX和粉塵造成的污染問(wèn)題可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行解決，CO2減排的問(wèn)題，尚無(wú)其它商業(yè)技術(shù)，IGCC發(fā)電技術(shù)是可實(shí)現(xiàn)CO2的近零排放的重要技術(shù)。將IGCC和制氫及燃料電池結(jié)合起來(lái)，還可以解決石油短缺和交通污染等目前我們面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。典型IGCC發(fā)電機(jī)組的原則性系統(tǒng)圖見圖21。南非Sasol Limited （Sasol）就有97臺(tái)Lurgi爐在運(yùn)行。流化床氣化爐流化床氣化爐1922年始于Winkler（德國(guó)專利437970），此后High Temperature Winkler（HTW）、U－Gas（Institute of Gas Technology技術(shù)）、KRW（）等技術(shù)相繼問(wèn)世。從煤種和粒度的適應(yīng)性、生產(chǎn)強(qiáng)度、大型化等方面看，流化床難與氣流床抗?fàn)?。人們正期待著其?yàn)證結(jié)果。其代表是以水煤漿為原料的Texaco Development Corporation（Texaco）、Global E－Gas（Destec）；以干粉煤為原料的Shell International Limited （Shell）、KruppUhde（Prenflo）。為提高冷煤氣效率（用于IGCC發(fā)電）、降低氧耗、提高煤氣顯熱回收、目前本領(lǐng)域中國(guó)際上研究的熱點(diǎn)有：將水煤漿進(jìn)料改為液體CO2煤漿進(jìn)料；研究煤泵以取代干粉煤鎖斗加料；研究煤氣化動(dòng)力學(xué)、停留時(shí)間、氣化爐最佳高徑比設(shè)計(jì)；采用連續(xù)排渣系統(tǒng)取代鎖斗式排渣系統(tǒng)；高溫脫硫、除塵技術(shù)；先進(jìn)的耐火磚材料；新型過(guò)程測(cè)量?jī)x器；運(yùn)用數(shù)值模擬方法進(jìn)行氣化爐的工程放大；系統(tǒng)分析與技術(shù)集成；采用二段爐方案回收煤氣顯熱等。該裝置為單爐，日處理煤2000噸，氧純度為95%，煤漿濃度68%，冷煤氣效率～76%，凈功率250MW。 主要優(yōu)點(diǎn)：水煤漿制備輸送與計(jì)量控制簡(jiǎn)單、安全、可靠；裝置的開車率可達(dá)85%～90%（有備用爐時(shí)）；設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高，投資較干煤粉原料低。國(guó)內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，Texaco氣化技術(shù)的煤氣初步凈化系統(tǒng)、灰水處理系統(tǒng)、經(jīng)常出現(xiàn)帶水、帶灰、堵渣現(xiàn)象。）。為提高冷煤氣效率，在第二段中，采用總煤漿量的10～20%進(jìn)行冷激（該點(diǎn)與Shell、Prenflo的循環(huán)煤氣冷激不同），此處的反應(yīng)溫度約1040℃，出口煤氣進(jìn)火管鍋爐回收熱量。Destec采用水煤漿加料，該點(diǎn)與Texaco相同，具有該種進(jìn)料形態(tài)的優(yōu)缺點(diǎn)。主要表現(xiàn)在：二次煤漿停留時(shí)間短，碳轉(zhuǎn)化率較低；設(shè)有一個(gè)龐大的分離器，以分離一次煤氣中攜帶灰渣與二次煤漿的灰渣與殘?zhí)?，否則火管鍋爐難以正常工作。采用耐火磚為爐襯，其壽命已達(dá)到3年；噴嘴壽命為3～6個(gè)月。(3) Shell氣化爐與Texaco氣化技術(shù)經(jīng)歷相似，上世紀(jì)50年代初Shell開發(fā)渣油氣化成功，后費(fèi)時(shí)16年開發(fā)成功了干煤粉氣化技術(shù)，并于1988年用于Buggenum IGCC電站。單爐日處理煤2000噸，250MW，%（LHV）。爐襯為水冷壁（Membrame Wall），總重500噸。煤氣攜帶煤灰總量的20～30%沿氣化爐軸線向上運(yùn)動(dòng)，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60～80%，煤氣降溫至900℃，熔渣凝固，出氣化爐，沿斜管道向上進(jìn)余熱鍋爐。粉煤由N2攜帶，密相輸送進(jìn)入噴嘴。氣化溫度為1500～1700℃。Shell稱其Knowhow是：粉煤進(jìn)料速率的精確測(cè)量、噴嘴結(jié)構(gòu)、水冷壁結(jié)構(gòu)、以及合成氣冷卻器結(jié)構(gòu)。主要缺點(diǎn)：設(shè)備投資大于水煤漿氣化技術(shù)，估計(jì)高20%；氣化爐結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，加工難度大；工程經(jīng)驗(yàn)還不夠豐富，世界上目前只有Buggneum的示范裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。鑒于KruppKoppers（現(xiàn)為Krupp Uhde）曾與Shell合作，所以兩種氣化爐極為相似。1992年西班牙ELCOGAS（由西班牙、法國(guó)、葡萄牙的6家能源工程公司組成）采用Prenflo氣化技術(shù)在西班牙Puertollano建設(shè)IGCC電站，這也是Prenflo的第一個(gè)商業(yè)化裝置。氣化爐殼直徑為5m，爐高45m，1997年12月19日第一次生產(chǎn)煤氣，1998年6月備煤、氣化、脫硫三單元連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)198小時(shí)。相應(yīng)的，Prenflo冷激循環(huán)煤氣在氣化爐中下部加入，而Shell爐則在上部加入。四噴嘴對(duì)置，煤氣沿氣化爐軸線向上流動(dòng)，熔渣自爐底排出。(5) GSP與Advanced Coal gasification Process (ACGP)GSP由原東德的燃料研究所（German Fuel Institute）開發(fā)，爐型與Texaco激冷室氣化爐酷似。據(jù)稱噴嘴與水冷壁爐襯的壽命可達(dá)5年以上。 Wilcox）氣化系統(tǒng)公司合作開發(fā)，尚未建商業(yè)裝置。 煤氣化技術(shù)的特點(diǎn) 我國(guó)煤氣化技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向研究開發(fā)現(xiàn)狀中國(guó)自煤的商業(yè)化和社會(huì)化迄今已100余年，但沒(méi)有形成能與國(guó)際抗衡的商業(yè)化自主產(chǎn)權(quán)煤氣化技術(shù)。近四十年來(lái)在原國(guó)家科委、計(jì)委、教委和各工業(yè)部的支持下，在研究與開發(fā)、消化引進(jìn)技術(shù)方面進(jìn)行了大量工作，有代表性的是：50年代末到80年代初的仿K—T氣化技術(shù)研究與開發(fā)，曾于60年代中期和70年代末期在新疆蘆草溝和山東黃縣建設(shè)中試裝置，由于基礎(chǔ)理論研究不透以及材料等原因而終止；70年代起西北化工研究院研究開發(fā)水煤漿氣化技術(shù)并建設(shè)了中試裝置，為此后4家廠引進(jìn)Texaco水煤漿氣化技術(shù)提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)；“九五”期間還就“整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）