國外4座大型IGCC電站之煤氣化工藝

【摘要】　世界上建成并運行之250 MW及以上之IGCC電站是美國之Wabash River和Tampa、荷蘭之Demkolec、西班牙之Puertollano。陽光電子學校維修專家分析認為：它們采用之煤氣化工藝分別是：Destec、Texaco、Shell和Prenflo加壓噴流床煤氣化工藝。陽光電子學校維修專家分析認為：綜合分析了這4種煤氣化工藝之設備技術特點和技術經濟指標及在IGCC電站中之應用情況。陽光電子學校維修專家分析認為：
【關鍵詞】　煤氣化工藝　煤氣化　循環發電　技術特點　運行分析

Coal Gasification Technology in Four Large IGCC Power Plants Abroad

Abstract　There are four 250 MW and above IGCC power plants built and put into operation now in the world.They are U.S. Wabash River and Tampa,Dutch Demkolec and Spain Puertollano.The coal gasification processes employed are Destec,Texaco,Shell and Prenflo pressurized jet-flow bed gasification process respectively.This article comprehensively analyzes the equipment technical features,technical and economical indexes of these four kinds of coal gasification processes,as well as their applicatious in IGCC power plants.
Key words　coal gasification process　coal gasification combined cycle power generation　technical featuresoperation analysis

　　迄今為止，世界上已投入運行之4座250 MW以上之IGCC電站分別是美國之Wabash River(260.6 MW)和Tampa(250 MW)、荷蘭之Demkolec(253 MW)和西班牙之Puertollano(300 MW)。陽光電子學校維修專家分析認為：它們分別采用Destec、Texaco、Shell和Prenflo加壓噴流床煤氣化工藝。陽光電子學校維修專家分析認為：Destec和Texaco是水煤漿加壓氣化之主要代表，而Shell和Prenflo則是干粉進料加壓噴流床氣化之主要代表。陽光電子學校維修專家分析認為：用于IGCC之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 大容量之工業應用。陽光電子學校維修專家分析認為：它們之運行狀況直接影響著IGCC之可用率和可靠性，是IGCC電站 關鍵之技術之一。陽光電子學校維修專家分析認為：了解這4種氣化爐之設備和技術特點及在IGCC電站中之運行狀況，對我國IGCC電站選擇煤氣化工藝路線具有一定之參考價值。陽光電子學校維修專家分析認為：

1　Texaco 煤氣化工藝
1.1　Texaco 氣化工藝之結構特點
　　(1)制漿系統。陽光電子學校維修專家分析認為：煤和水在常規之煤漿磨中被制成濃度通常是60%～68%之水煤漿，Tampa IGCC電站之水煤漿設計濃度為68%。陽光電子學校維修專家分析認為：對于一些灰熔點較高之煤或者制漿困難之煤，經常在煤漿磨中同時加入石灰石助熔劑或者煤漿添加劑，使得煤之灰熔點降低或者使煤漿均勻性提高。陽光電子學校維修專家分析認為：在煤漿磨之出口有一個筒形之篩子，合格之煤漿流入煤漿儲罐中，不合格之煤漿溢流到循環槽中被送回煤漿磨入口。陽光電子學校維修專家分析認為：在煤漿儲罐中設有一個攪拌器，并根據檢測結果加入一定量之水，使儲罐中之煤漿始終保持在一定濃度下之均勻狀態。陽光電子學校維修專家分析認為：氣化爐所需之煤漿量一般由2級隔膜泵從煤漿儲罐中抽取并加壓送入氣化爐噴嘴，在氣化爐入口之煤漿輸送管上設有2級流量檢測器，嚴格控制煤漿之流量，煤漿流量之調節全靠隔膜泵來控制。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　(2)氣化爐和煤氣冷卻系統。陽光電子學校維修專家分析認為：水煤漿和95%純度之氧氣被同時送入氣化爐噴嘴，在氣化爐內進行氣化反應，反應區之溫度一般在1 200～1 500 ℃，氣化爐之壓力根據不同行業之需要可以是2.5～8.5 MPa。陽光電子學校維修專家分析認為：Tampa IGCC電站之氣化爐壓力為2.8～3.0 MPa，氣化區之溫度為1 482 ℃。陽光電子學校維修專家分析認為：水、煤和氧氣在氣化爐中發生氣化反應，主要生成CO、H2、CO2、H2O、CH4、H2S和N2，此外，還有少量之NH3、COS、HCN和飛灰。陽光電子學校維修專家分析認為：由于采用水煤漿進料，煤氣中之H2O含量較高。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　Tampa電站之Texaco氣化爐內設耐火磚(一般為4層)，內徑約4.0 m，高約3.0 m。陽光電子學校維修專家分析認為：氣化反應之速度很快，粗煤氣在氣化爐內之停留時間一般在2～3 s。陽光電子學校維修專家分析認為：熱煤氣離開氣化爐進入特殊設計之輻射式冷卻器，使熱煤氣之溫度降低至700 ℃，同時使熱煤氣中之熔融態渣凝固。陽光電子學校維修專家分析認為：冷卻后之粗煤氣進入對流式冷卻器中被進一步冷卻到480 ℃。陽光電子學校維修專家分析認為：煤氣中之顯熱在2級冷卻器中得到回收，產生10.4 MPa之高壓飽和蒸汽。陽光電子學校維修專家分析認為：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，氣化爐安裝標高約106.75 m。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　(3)排渣和黑水處理系統。陽光電子學校維修專家分析認為：氣化爐內之熔渣經輻射式冷卻器后冷卻凝固成玻璃狀之渣進入充滿水之鎖斗系統，鎖斗上下部各有2級閥門控制渣進入和排出。陽光電子學校維修專家分析認為：從壓力鎖斗排出之渣落入粗渣糟中，粗渣被分離出來，進一步處理或直接銷售。陽光電子學校維修專家分析認為：細渣和水一起被抽入一個細灰沉降槽中進行重力沉降或過濾，使水和細渣分離。陽光電子學校維修專家分析認為：從洗滌器出來含灰之水也進入沉渣槽中，使含碳之飛灰與水分離，從沉渣糟中溢流出來之水一般含非常少量之細灰，它被再循環至水洗滌器人口作為洗滌器用水，多余之水送回煤漿制備系統。陽光電子學校維修專家分析認為：從沉渣槽底部流出之細灰進入一個壓濾機中，將細灰制成細灰餅。陽光電子學校維修專家分析認為：Tampa電站采用了將細灰再循環至煤漿磨之工藝，目之是為了提高碳之轉化率。陽光電子學校維修專家分析認為：
1.2　Texaco氣化工藝之性能和運行指標分析
　　Texaco氣化工藝之性能特點：
　　(1)與干法進料相比，水煤漿進料系統工藝相對簡單、安全可靠、操作靈活、制漿系統之廠用電較小，無煤粉爆炸危險性，制漿系統無粉塵排放。陽光電子學校維修專家分析認為：煤不必進行干燥處理，可直接進入制漿系統。陽光電子學校維修專家分析認為：此外，水煤漿進料可處理不同物料(煤、石油焦、其它廢料)，進料種類靈活。陽光電子學校維修專家分析認為：此外，使用水煤漿進料，氣化爐可以在更高之壓力下運行(2.5～8.5 MPa)，這對一些化工過程非常必要。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　(2)氣化爐采用單噴嘴運行，所有之氣化物料都從一個噴嘴噴入，它具有結構簡單之優點，但由于局部熱負荷較高，流量較大，不可避免地會發生過熱損壞或磨損問題。陽光電子學校維修專家分析認為：到目前為止，Texaco氣化爐噴嘴之 長累計運行時間僅3個月就需要進行檢修更換。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　(3)Texaco氣化爐內設耐火磚，沒有水冷系統，結構簡單，初投資較小。陽光電子學校維修專家分析認為：但由于爐內溫度較高，加之磨損和腐蝕，目前Texaco氣化爐向火側之耐火磚 長壽命僅2 a，靠近爐壁之耐火磚壽命為5～10 a。陽光電子學校維修專家分析認為：

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