igcc气化炉的介绍.docx

IGCC气化炉的介绍背景：面对20世纪70年代的石油危机而研究出来的洁净煤发电技术IGCC的设计思想：就是使煤在气化炉中气化成为中热值或者低热值的煤气，然后通过 净化处理，把粗煤气中的灰分和含硫物质（和COS等）除尽，供到燃气蒸汽联合循 环的发电机组中燃烧做功，借以达到以煤代油（或者天然气）的目的2、 IGCC的优点：1、整体煤气化技术具有广泛的适用性，便于与不同的技术集成，它 是各种先进的能源与动力系统的基础比如在当前急需考虑温室气体对于控制全球大 气温度变暖的负面影响时IGCC+CCUS （Carbon Capture Utilization andSeques tra tio碳的捕集利用和封存技术也许是捕集与深埋O2的颇具竞争力的方案3、 具有提高供电效率的最大潜力目前，荷BSggenun饨发电IGCC电站实际达到的 供电效率为43%,4、 单机容量已经做到了00~450MW等级当采用2台机组并列布置的方式时，电站的 净功率可以达至650~800MW等级5、 污染问题解决的最彻底当使用含硫量高于3%的高硫煤时，此优点更加突出匕处 应该有数据6、 耗水量比较少它只有PC+FCD电站耗水量的50%~70%这对于缺水的我国是非常有 利的。

7、 燃煤后的废物处理量最少脱硫后生产的元素硫或者硫酸可以出售，有利于降低 IGCC的发电成本灰或者其他重金属微量元素熔融冷却后形成的玻璃状的渣，对环境 无害，可用作建筑和水泥工业的原料8、 可以合理地选择气化炉的类型和气化工熬用各种品质的煤种IGCC特别适宜于 燃用灰熔点较低的煤种主要缺点：1、在不要求捕集CO2时，IGCC的比投资费用和发电成本比较高2、 机组变工况的性能稍微差一些，不宜在低负荷下长期运行3、 在不设置备用气化炉的前提下，全厂的运行可用率偏低，一般只能达左右整体煤气化燃气一蒸汽联合循环简称KC ）是一种先进的高效低污染的清洁煤发 电技术，是多种高新技术的合成其主要生产流程是1、将原煤制成煤粉或水 煤浆送人气化炉中，煤粉或煤浆在气化炉中与来自空分系统的氧气反应生成粗煤气, 粗煤气经净化系统除去粉尘、硫化物等有害物质送入燃气轮机燃烧室，燃烧产生 高温高压气体进人透平膨胀做功拖功发电机发电4、燃气轮机的排气进人余热锅炉， 余热锅炉吸收燃气轮机排气的热量产生蒸汽带动汽轮发电机组发电，这样就实现了燃 气一蒸汽联合循环发电其流程图如下:然常炉jts烟囱简单的讲，所谓IGCC就是在已经完全成熟的燃-蒸汽联合循环发电机组的基础 上，叠置一套煤的气化和净化设备，以便使煤变成人造的干净的合成煤气进而在燃气 蒸汽联合循环的发电设备中，实现煤的高效和洁净发电的目的。

在IGCC系统中，燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机部分都用到了常规的比较成熟的 技术，所不同的主要是煤的气化和粗煤气的净化过程气化原理：1、在缺氧的条件下，煤首先由于蒸发作用得以干燥，释放出表面水分 和内在水分2、随着温度升高，一些较弱的化学键被破坏，开始析出挥发份，生成煤 焦油、油、酚和某些气相的碳氢化合物如果炉温低，则这些挥发份不再参与反应而 成为粗煤气的一部分如果炉温高，则挥发份热裂解，与氧气反应，H生成O\CO2 所以气相的碳氢化合物含量少3、析出挥发份的固定碳将于氧气、水蒸气、和氢气继 续反应生成3O CO2 CH4这些气体彼此还会进行反应，最终生成粗煤气主要化学方程式:4C+302-2C02+2C0放热反应3C+2O2CO+CO2放热反应C+C02-2C0吸热反应C+H2O-CO+H2吸热反应H2O+CO-H2+CO2 放热反应C0+3H2-CH4+H20 放热反应C+2H2-CH4放热反应第一个反应在温度低于200度的条件下进行二个反应则在温度高于300°C的条 件下进行三四反应在要在高温下进行，而四反应比三反映的反应速率要快因为水 向碳表面扩散的速度要比O2快5反应在温度较低时易于反应转化速度快。

会影响 煤气中H2/CO的含量比6 7反应只有在低温和高压的条件下比较容易发生;前五个 反应为主在气化过程中，煤中所含的元素大部分转化为了I2S，少数转化成:OS高温低 压条件下N转化为了氨气还会生成少量的HCN五种气化炉装置：喷流床气化炉、流化床气化炉、固定床气化炉、输运床气化炉、 熔融床气化炉评价气化炉的优劣要求设备的实用性，这就要求气化炉的加工工序要少工作可 靠性和设备的可用性要高，单炉的生产能力要大，维修方便，而设备的制造和维护费 用低原料的适应性，它要求气化炉能加工多品种的煤煤气后处理系统的简单性要求气化炉所产生的煤气中不含副产品焦油和酚等有害 物质，煤尘的携带量也应很少，这样才能使煤气的净化系统简单化与发电设备运行工况的匹配性，要求气化炉具有对不断变化中的负荷的适应能力, 它既能迅速停车，又能迅速再启动在启停过程中不会出现严重的不稳定性负荷的 调节范围要广当压力瞬间变化时，也能平稳运行喷流床气化炉:Texaco炉、Des tec炉、GSP炉等墜4—2W淋薄够比與寻Texaco塞洁-1—議艸»淋导2——決姿滾鸯李3——沬幕液洋4l=s-r聲话柠6—濮A民士萼 ¥言B S ;丄一」B ©調莽-YS舉妙羽宰一 T W:--£姿課£餡S津!竺工蓋言贮聲 -叵畫挛2祥济mTexaco1、 水和煤直接混合在磨煤机中形成水煤救者磨煤机（1）将煤磨成干粉再与水 混合形成水煤浆。

2、 磨好的水煤浆储存在水煤浆储箱（中，水煤浆泵3）将水煤浆打入气化炉（5）中3、 氧气也通入气化炉中，与水煤浆混合发生化学反应，产生粗煤气4、 从气化炉底部的渣气出口流出来的高温合成煤气流中，携带着煤的熔渣和飞 灰当它进入激冷段5）后，受到激冷水的激冷当粗煤气的温度隆到TC左右被 引出激冷段，粗煤气含水量处于饱和状态5、 含大量饱和水蒸气和飞灰的粗煤气引入煤气的净化处理系统）（通过水洗 涤器和旋风分离器的作用，清除掉煤气中的飞灰和焦炭粒子6、 这些可燃的焦炭，通过再循环管返回磨煤机中或直接返回到气化炉中继 续燃烧释热以便提高气化炉的碳转化率流化床气化炉包括：KRW炉，U-Gas炉、高温温克勒炉等工作原理：使用八到十毫米以下的小煤粒在，流速较高的气化剂得带动下，可 以悬浮起来使整个煤层的体积发生膨胀，煤粒在煤层中发生类似于布朗运动那样 的不规则运动，在床层中还会有许多气泡涌出，犹如在液体中发生沸腾现象那样 接下来以KRW炉为例：粗煤2H)6图4-49 KRW气化炉的工艺流程装置®iTj子* 2_储嫌仓;1气化炉；―旋风除继器：5— “1/形阀；6上灰斗;7…卜灰卜&-上煤斗；g—卜興％；山―紛煤机:U-m5金喘吒狮坏煤％祈环煤茕谢M煤气,1西握气过程： 1 原煤经过破碎和筛分，制备成粒度为 0~6mm 的煤粒，在干燥器的作用下， 使煤的表面水分降低到8%以下2、由输送机输到常压储煤仓。

常压储煤仓和上煤 斗与下煤斗之间都有阀门隔开，在上下煤斗彼此隔开的情况下，依靠重力的作用， 煤从储煤仓流入上煤斗，在上煤斗与储煤仓隔断的情况下，给上煤斗充气加压 当充气压力与下煤斗中的压力相平衡时，打开上下煤斗之间的隔断阀，使煤流入 下煤斗并充满上煤斗泄压释放的循环煤气可排到低压煤气系统中去备用 3、 在下煤斗处于压力状态下的煤，经给煤机和输送气的作用，通过位于炉膛中心的 输送管，被连续不断的送到气化炉 4、与煤和输送气同轴进入炉膛的氧气就能立即与煤粒混合并燃烧，由此形成一个高温的射流燃烧区5、当输送煤的输送 气的射流动能消失后，燃烧着的煤粒和半焦就不再会被射流携带向上运动，它们 将转向四周沿炉膛的内壁逐渐下降6、这种环流颗粒的高速循环可以把热量输 送到整个床层，使其温度保持均匀输运床气化炉栽粒分离器-一上升讶回路密封器下降管J形阀"I ；--亍合成煤弋冷呦絡E 丁锐）Hu—煤粉+叫 P——韶合区1、煤要首先经过粉碎、干燥和磨制成粉后，被储存于料斗之中2、用N2加 压的方法把煤粉从料斗中携带出来，从靠近混合区的顶部将煤粉喷入位于上升管 底部的混合区中去 3、气化剂（空气或者氧气加水蒸汽）则是从混合区的底部输 入混合区的。

4、从下降管下落的再循环炉灰是通过 J 形阀进入混合区在混合 区生成的合成煤气的逗留时间足以保证水/气转换反应达到平衡，由此形成了合 成煤气最终的组成成分6、此后含尘的合成煤气在上升管的顶部转向进入多级 颗粒分离器，依靠重力的作用，可以使大量的粗灰粒与合成煤气分开，而下落到 下降管中去7、被分离出来的带有细尘颗粒的合成煤气接着进入旋风分离器， 除去尚存的飞尘，分离出来的细灰将落入回路密封器，这部分细灰将与前面分离 器中分离出来的较粗的炉灰一起汇入下降管中，最后通过J形阀再循环进入混合 区大多数灰仍然留在气化炉内，为此必须定期从气化炉的低位区把灰渣排出气 化炉，以保持气化炉的炉床上物料总量恒定不变固定床气化炉固定床气化炉产生的粗煤气中的H4较多，合成煤气的发热值比较高代表：鲁奇炉BGL）缺点：使用焦结性煤时容易造成气化的阻塞吏气体流动不畅，煤气的质量不能稳 定，由于煤在气化炉内的逗留时间长达min,因而单炉的气化容量不能设计得过大， 此外，由于这种气化炉的煤气中会含有大量的沥青，煤焦油和酚，使煤气的净化处理 过程比较复杂ma9371 "別三种不同类型的气化炉工作特性X^：nw3种气化方式示益煤种适应性各种煤焦结性煤需要预处 理才能使用,煤粒尺 寸要求严格不能使 用煤粉焦结性强的煤需要 搅拌，使用不方便生产能力单位体积的生产能 力最高，目前正在设 计日处理煤3000t 以上的单炉炉体生成能力比固定床 高，但受气流速度的 限制,可能会携带大 量颗粒因煤气的流速有限, 是三种炉型中煤气 生产能力最低的产品煤气的特点没有焦油和酚类物 质，后处理过程简单含酚和含焦油量均 较少。

由于气固物质 接触良好，床层条件 均匀,股煤气成分稳 定，大部分硫化物在 床内脱除，使后续的 精脱硫过程简化含焦油、油、酚类及 NH3的数量最多，需 要复杂的净化处理 但是发热量咼结构复杂度无运动部件与流化 床相比，几何形状比 较简单，但采用水冷 夹套后，会增加结构 的复杂性，设计难点 在于燃烧器无运动部件,比固定 床简单设计的关键 在流化床层下的布 风板部分炉膛内有运动部件, 故其复杂性较高操作范围由于工艺条件的限 制，为了液态排渣的 需要，操作范围较 窄，负荷在 35%~110%之间调整为了保持流态化又 要求减少飞灰的带 出量,就需把炉床内 的气流速度控制在 适当的范围内使负 荷的调低范围受限 它具有中等程度的 调低负荷的能力为了液态排渣温度 的需要，负荷调低能 力虽有所缩减但在 三种炉型中仍为最 好'喷流床流U「化/床1液态、J定"床M「化炉炉 ^型。