★世界煤炭★對(duì)國外煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的考察兗礦集團(tuán)煤化工籌備辦公室韓梅摘要煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)技術(shù)具有優(yōu)越的環(huán)保性能及較高的效率。根據(jù)對(duì)英國殼牌公司總部、荷蘭殼牌公司技術(shù)總部及法國法液空公司國際工程部的考察,介紹了殼牌煤氣化工藝技術(shù)的發(fā)展過程、工藝流程和該工藝技術(shù)在荷蘭Demkolec電廠的應(yīng)用情況;介紹了法液空公司的空分技術(shù)及其在1GCC上的應(yīng)用形式。根據(jù)考察結(jié)果,對(duì)《兗礦高硫煤潔凈利用創(chuàng)新項(xiàng)目》的優(yōu)勢(shì)及IGCC技術(shù)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了再評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞: IGCC 考察殼牌公司 法液空公司附近,一臺(tái)150t/d的示范工廠投入運(yùn)轉(zhuǎn)至1983 年。1引盲1987~1991年在美國德克薩斯州休斯敦附近的1999年4月18日~5月5日,由兗礦集團(tuán)、國Shell Oil's Deer Park Manufacturing Complex運(yùn)行家計(jì)委和山東省計(jì)委組成的技術(shù)考察組,分別對(duì)英了一臺(tái)250t/d的示范裝置，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長達(dá)15 000h,國殼牌公司總部、荷蘭殼牌公司技術(shù)總部及法國法共有18個(gè)不同煤種(包括石油焦)在此進(jìn)行過氣化液空公司國際工程部進(jìn)行了技術(shù)考察。此次考察的試驗(yàn)。在運(yùn)行期間收集了關(guān)于環(huán)境、工程以及操作的任務(wù)是:廣泛數(shù)據(jù),為商業(yè)設(shè)計(jì)提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).殼牌(1)對(duì)殼牌公司擁有的殼牌煤氣化工藝技術(shù)進(jìn)煤氣化工藝技術(shù)的第一個(gè)商業(yè)應(yīng)用是荷蘭的行考察了解,重點(diǎn)了解該工藝技術(shù)在煤氣化聯(lián)合循Demkolec工程。該示范廠于1998年1月1日結(jié)束環(huán)發(fā)電(IGCC)裝置上的應(yīng)用情況。示范,正式移交給當(dāng)?shù)氐腅PZ電力公司使用。(2)對(duì)法液空公司及其空分工藝技術(shù)進(jìn)行考察,殼牌公司計(jì)劃對(duì)殼牌煤氣化工藝技術(shù)進(jìn)行改重點(diǎn)了解空分在聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置中的應(yīng)用形式及進(jìn),重點(diǎn)是優(yōu)化設(shè)備和工藝,進(jìn)一步降低單位投資。運(yùn)行情況。同時(shí),殼牌公司同GE公司等聯(lián)合,對(duì)單臺(tái)氣化爐進(jìn)(3)討論在兗礦集團(tuán)“高硫煤潔凈利用創(chuàng)新項(xiàng)行放大,以達(dá)到能滿足400MW級(jí)IGCC電廠的要目”中應(yīng)用殼牌煤氣化工藝技術(shù)的相關(guān)問題以及空求,氣化效率在83%以上,采用進(jìn)口溫度為1 250C分技術(shù)在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)上的應(yīng)的GE9F燃?xì)廨啓C(jī),進(jìn)一步改進(jìn)廢熱鍋爐和蒸汽輪用形式等。機(jī)。通過改進(jìn),估計(jì)發(fā)電廠效率將達(dá)到46%以上,但目前尚無工業(yè)化裝置建成。2對(duì)殼牌煤氣化工藝技術(shù)的考察吉陶準(zhǔn)氣化下甘縣一種使用干燥粉煤吹氧氣流2.1 殼牌煤氣化工藝技術(shù)的發(fā)展過程及工藝流程中國煤化工可種類的煤或石油焦轉(zhuǎn)1976年在殼牌國際阿姆斯特丹實(shí)驗(yàn)室,一臺(tái)HC N M H G其典型工藝流程如圖16t/d的工藝改進(jìn)裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)。1978年在德國漢堡所示。4中國煤炭第25卷第7期1999年7月的選擇。1989年4月,SEP公司決定采用Shell加壓煙肉蒸汽燕汽粉煤氣化工藝，在荷蘭南部Limburg省Harlen市的Buggenum建立一座發(fā)電能力為250MW的IGCC示范電廠.1991年開始建設(shè),1993年建成并試車。原物門一你氣化一下，門一發(fā)電機(jī)一[部]計(jì)劃從1994年到1996年為3年示范期,示范結(jié)束后移交當(dāng)?shù)谽PZ電力公司使用,但由于示范期因故y硫產(chǎn)生| 水凈化電力延長,直至1998年1月1日該示范廠才正式移交空分EPZ使用。1989年該工程投資共計(jì)8.5億荷蘭盾,其中氣化島占27%,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分占31%,空分部分占9%,氣體處理占5%,其它占28%,全廠占地10圈1殼牌煤氣化工藝流程圈2.2 殼牌煤氣化工藝在Demkolec電廠上應(yīng)用情公頃(25英畝)。該廠現(xiàn)有職工170人,下半年將減少到140人。2.2.1 在Demkolec裝置上獲得的成果該廠現(xiàn)擁有殼牌煤氣化爐一臺(tái),氣化能力為2(1)聯(lián)合循環(huán)效率: 43%以上，達(dá)到設(shè)計(jì)要求000t/d.空分裝置制氧能力為1650t/d,1998 年總發(fā)(2)環(huán)境性能:電量約為1. 998 X 109kWh。SO2低于60g/MMWh;1997年生產(chǎn)成本為12荷蘭分/kWh(約合人民NO, 60~120 g/MMWh;幣0.496元/kWh)CO,低于770 g/MMWh,超過設(shè)計(jì)要求;1998年預(yù)測(cè)成本為8荷蘭分/kWh (約合人民(3)合成氣的產(chǎn)率,達(dá)到設(shè)計(jì)要求;幣0.33元/kWh)(4)氣化的公用工程消耗,低于設(shè)計(jì)要求;1998年8/10月測(cè)算成本為7荷分/kWh(約合(5)燒嘴壽命,超過8 000h.人民幣0. 29元/kWh)2.2.2 在Demkolec裝置上曾出現(xiàn)的問題以及解預(yù)測(cè)具有競(jìng)爭(zhēng)性的最低成本為5.5荷蘭分/決情況KWh(約合人民幣0. 23元/kWh)(1)干除塵系統(tǒng)的蠟燭狀陶瓷過濾器曾出現(xiàn)過由于該電廠具有極高的環(huán)保性能，政府對(duì)其經(jīng)震動(dòng),后在其根部固定后,震動(dòng)問題得到解決。營運(yùn)行給予了相應(yīng)支持,在運(yùn)行時(shí)間上給予充分保(2)燃?xì)廨啓C(jī)燒嘴處出現(xiàn)過喘震,并因此而引起證,1998年系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為7 900h.此外,政府對(duì)該多次停車更換燃?xì)鉄?。其原因?燃?xì)廨啓C(jī)采用的電廠還實(shí)行了1荷蘭分/kWh(約合人民幣0.04元/是西門子公司的V94. 2型燃用天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)，kWh)的政策補(bǔ)貼。而目前所用合成氣與天然氣的熱值及燃燒特性完全2.4 關(guān)于將殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)的合成氣用于生不同，因此必須根據(jù)合成氣的燃燒特性對(duì)其燃燒噴產(chǎn)高純度Co等相關(guān)問題的討論嘴進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和改造,目前改造已完成,問題得到由于應(yīng)用殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)的合成氣中,N2解決。(3)廢水處理系統(tǒng)所生成的鹽的質(zhì)量曾經(jīng)達(dá)不含量偏高(約6%),而用于醋酸生產(chǎn)的CO純度要到設(shè)計(jì)要求,因?yàn)樵摴こ虨槲鬯闩欧殴S,對(duì)工廠求≥98%,其中N2及其它惰性氣體含量要求≤廢水要徹底處理后循環(huán)使用,目前該系統(tǒng)的問題也1% ,在采用深冷工藝分離H2和CO時(shí),由于N2的沸點(diǎn)(-195.8C)同CO的沸點(diǎn)(一191C)比較接已得到解決,生產(chǎn)的鹽可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？梢哉J(rèn)為,殼牌煤氣化工藝是可靠的,具有高效近,N2很難從CO中分離出去,將有可能影響到供率并能滿足較高的環(huán)保要求,固體副產(chǎn)品可以被利醋酸裝置使用的CO的純度。殼牌公司人員也已經(jīng)考慮到這一問題,并正在尋求更經(jīng)濟(jì)可行的方案。目.用，同時(shí)還具有較高的對(duì)原料煤的適應(yīng)性。2.3 荷蘭Demkolec電廠的商業(yè)運(yùn)行情況前考中國煤化工源是煤粉輸送用N21989年2月由荷蘭電力生產(chǎn)部門SEP公司成和氣YHCNMHG身有足夠多純凈立了Demkolec B. V公司,同期進(jìn)行了煤氣化技術(shù)CO2,來源的條件下,用CO2代替N2作為煤粉輸送對(duì)國外煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的考察4氣體,可以有效降低合成氣中N2含量,但這需要從流式壓氣機(jī)其絕熱壓縮效率比離心式壓氣機(jī)的效整個(gè)工藝中系統(tǒng)考慮,并應(yīng)保證CO2來源的連續(xù)性率高,因此,使用燃?xì)廨啓C(jī)的空壓機(jī)向空分裝置提供和可靠性。另外,采用高純氧(≥98%)氣化,也可適壓縮空氣將使得整體IGCC的效率比單獨(dú)設(shè)置空壓當(dāng)降低合成氣中N2含量,但提高O2純度將使空分機(jī)時(shí)高4%左右。另外,還可以避免購置單獨(dú)設(shè)置的裝置的投資大大增加,因此要進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)空壓機(jī)。但由于空分裝置與燃?xì)廨啓C(jī)共用一臺(tái)空壓后尋求一個(gè)解決方案。機(jī),會(huì)造成開車和負(fù)荷調(diào)節(jié)的控制較復(fù)雜。(2)半復(fù)合式?？辗盅b置的原料空氣的一半或3對(duì)法液空公司空分技術(shù)的考察一部分由燃?xì)廨啓C(jī)的空壓機(jī)提供,另一半或另--部3.1法液空公司 概況分壓縮空氣則由一臺(tái)單獨(dú)設(shè)置的空壓機(jī)提供。由于法液空是一家國際集團(tuán),創(chuàng)建于本世紀(jì)初,已設(shè)置了單獨(dú)的空壓機(jī),開工及負(fù)荷調(diào)節(jié)控制將比較有98年的歷史,在工業(yè)、醫(yī)藥氣體及相關(guān)服務(wù)領(lǐng)域靈活、方便，整體IGCC的效率也由于部分壓縮空氣處于世界領(lǐng)先地位。該公司1997年銷售收入為83.來自于燃?xì)廨啓C(jī)的空壓機(jī)而比單獨(dú)空分的IGCC要82億法國法郎(約合518. 16億元人民幣),凈利潤高。為30. 9億法國法郎(約合41.7億元人民幣)。目前(3)單獨(dú)空分 ?？辗盅b置的原料空氣全部由一法液空公司在60多個(gè)國家擁有27 000多名員工。臺(tái)單獨(dú)設(shè)置的空壓機(jī)提供。由于需要單獨(dú)設(shè)置空壓分別在巴黎、美國休斯頓和惠靈頓、加拿大的蒙特利機(jī)，因此投資費(fèi)用會(huì)有所提高,廠用電的消耗會(huì)有所爾、日本的神戶、中國的杭州、新加坡及印度的海德增大。拉巴建有8個(gè)工程中心。共擁有40 000m2的現(xiàn)代化廢氣車間。3.2 空分技術(shù)的基本工藝流程低溫下將空氣分離成氧氣和氮?dú)獾牡湫凸に嚵鳌鼜U氣00程是雙塔精餾工藝?？諝庠谥骺諝鈮嚎s機(jī)中被壓縮到較高壓力,并在冷箱中被冷卻到環(huán)境溫度。高壓空氣氣在雙系統(tǒng)的空氣凈化器中被去除水分、CO2及其他污染物等,當(dāng)一個(gè)凈化吸收系統(tǒng)工作時(shí),另-一個(gè)系空氣壓縮凈化影脹換熱燕餾氧氣加壓統(tǒng)就用來自于空分裝置的熱的污氮進(jìn)行再生。潔凈的干空氣被送到低溫精餾裝置中,并在那里冷卻到圈2法液空空分裝量 t典型的工藝流程露點(diǎn)溫度以下,通過減壓蒸餾將空氣分離成氧氣和.通過考察,我們認(rèn)為:全復(fù)合式空分系統(tǒng)雖然可氮?dú)?。這里應(yīng)用的是高效鋁制板翹式換熱器。一般以使IGCC的凈效率提高,但是調(diào)節(jié)的靈活性較差。高壓塔內(nèi)壓力為0. 5Mpa(絕對(duì)),低壓塔內(nèi)壓力為在負(fù)荷變動(dòng)時(shí),很難使燃?xì)廨啓C(jī)的工況與空壓機(jī)的0.14Mpa (絕對(duì))。該精餾塔是法液空的專利技術(shù)。通抽氣量、空分裝置的制氧能力以及氣化爐的合成氣過精餾得到的產(chǎn)品在主換熱器中被重新加熱，而另量相適應(yīng)。另外,為了避免因單獨(dú)設(shè)置空壓機(jī)而造成- -種換熱介質(zhì)空氣被冷卻下來。低溫制冷設(shè)備安裝的投資大、廠用電高的缺點(diǎn),采用半復(fù)合式空分將是在內(nèi)部填有珍珠巖保溫材料的金屬外殼內(nèi)。一個(gè)理想的選擇?？辗盅b置典型的工藝流程如圖2所示:采用半復(fù)合式空分系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)還在于:可.3.3空分裝置在 IGCC上的應(yīng)用形式.以保證在炎熱的氣候條件下，燃?xì)廨啓C(jī)仍能在用于IGCC電廠的空分裝置一般都是大型機(jī)120%的負(fù)荷工況下運(yùn)行,而不會(huì)發(fā)生一般燃?xì)廨啓C(jī)組,并經(jīng)過專門的優(yōu)化設(shè)計(jì)以達(dá)到提高整體效率的常出現(xiàn)的功率將隨外界氣溫的增高而不斷減少的現(xiàn)目的。這些空分裝置的產(chǎn)品氧氣的純度- -般為85%象。當(dāng)外界氣溫增高時(shí),減少從燃?xì)廨啓C(jī)空壓機(jī)中抽~98%,最常見的為95%左右。根據(jù)煤氣化聯(lián)合循“中國煤化工增大從大氣中經(jīng)單獨(dú)設(shè)環(huán)電廠整體流程的不同,空分裝置可分為以下幾種:的空氣量,這樣就能實(shí)現(xiàn)(1)全復(fù)合式?？辗盅b置的原料空氣全部由燃[HCNMHG-LAW氣輪機(jī)的空壓機(jī)提供。由于燃?xì)廨啓C(jī)的空壓機(jī)為軸12中國煤炭第25卷第7期1999年7月的規(guī)定。目前Buggenum電廠已成為歐洲最清潔的4技術(shù)考察的初步結(jié)論燃煤電站。這都充分表明煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)4.1 對(duì)《兗礦高硫煤潔凈利用創(chuàng)新項(xiàng)目》優(yōu)勢(shì)的重的先進(jìn)性和成熟程度,經(jīng)過一段時(shí)間的示范調(diào)整,各主要設(shè)備的可靠性也已得到證實(shí)。新認(rèn)識(shí)首先,該項(xiàng)目是在坑口建設(shè),主要目的在于高效IGCC具有優(yōu)越的環(huán)保性能及較高的效率是沒潔凈利用兗州礦區(qū)富存的大量高硫煤,為調(diào)整煤炭有爭(zhēng)議的,但其較高的投資和有限的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)卻是行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展走出一條新推廣該技術(shù)的主要障礙。-般情況下IGCC發(fā)電的路。這將極大地促進(jìn)我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展,將使其周成本比常規(guī)火力發(fā)電的成本要高出50%左右。其原邊地區(qū)的環(huán)境得到極大改善,同時(shí)對(duì)提高我國高硫因主要是:IGCC電站的初期投資是常規(guī)火力發(fā)電煤潔凈利用水平將起到積極的示范作用。其次，《兗廠初期投資的1.5倍左右,而且示范電站通常還建礦高硫煤潔凈利用創(chuàng)新項(xiàng)目》在采用IGCC技術(shù)發(fā)有商業(yè)設(shè)計(jì)中不必要的試驗(yàn)設(shè)備,造成設(shè)備投資偏電的同時(shí),用合成氣聯(lián)產(chǎn)其他化工產(chǎn)品,將有效降低大。即使是Demkolec電廠轉(zhuǎn)人商業(yè)化運(yùn)行后,仍需投資、減少運(yùn)行成本、進(jìn)一步提高整體經(jīng)濟(jì)效益。政府在運(yùn)行時(shí)間及電價(jià).上給予特殊政策扶持。殼牌公司和GE公司等最新研究結(jié)果顯示:采用經(jīng)濟(jì)規(guī)4.2 對(duì)荷蘭Demkolec電廠IGCC技術(shù)的可靠性及模、高性能燃?xì)廨啓C(jī)和整體系統(tǒng)的優(yōu)化將會(huì)增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性的初步評(píng)價(jià)IGCC的競(jìng)爭(zhēng)性。另外,將氣化產(chǎn)生的合成氣用于聯(lián)Demkolec電廠1998 年間發(fā)電效率-直保持在產(chǎn)如甲醇、醋酸等其它化工產(chǎn)品,將能在一定程度上43%以上,而且運(yùn)行的可靠性很高,殼牌氣化爐的運(yùn)降低其運(yùn)行費(fèi)用。預(yù)計(jì)下世紀(jì)初IGCC技術(shù)有望成行情況良好，與燃?xì)廨啓C(jī)燃燒有關(guān)的震動(dòng)問題現(xiàn)已為被廣泛使用的技術(shù)。被解決,并且成功地進(jìn)行了利用低質(zhì)煤和石油焦的(本文主要根據(jù)此次考察中、殼牌公司，荷蘭混合來降低燃料成本的試驗(yàn)。1999年該電站的運(yùn)行Demkolec電廠及法液空公司等提供的資料編輯而目標(biāo)是可用性達(dá)到90%以上。另外，該電站的環(huán)保成,在此,對(duì)以上單位有關(guān)人員表示衷心感謝。)性能也- -直十分可觀,SO:和NOx的排放量大大低于相應(yīng)的燃用天然氣裝置,更遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)(上接第47頁)本刊召開選題研討會(huì)動(dòng)力煤與普通浮選法分選微粉煤的試驗(yàn)結(jié)果比較。如圖所示,與普通浮選相比,M-COL法的精煤回6月16-17日,《中國煤炭》雜志1999~ 2000收率非常高,灰分也很低。年選題研討會(huì)在北京召開。來自煤炭、冶金、建材、石表3為M-COL法分選中國高灰高硫煤的試化等行業(yè)的近20位知名專家、學(xué)者出席了會(huì)議。煤驗(yàn)結(jié)果,如表3所示,精煤中的無機(jī)硫與原煤相比降炭科學(xué)技術(shù)信息研究所所長李金柱、書記竇慶峰、所到了1/4以下。長助理黃盛初也參加了會(huì)議。會(huì)議由《中國煤炭》雜表3M-COL法分選中國高灰高硫煤的試驗(yàn)結(jié)果志社顧問王道溫同志主持。會(huì)上,代表們圍繞《中國ABC煤炭》雜志的辦刊宗旨,依據(jù)目前煤炭工業(yè)及相關(guān)行原煤灰分28. 930.313.4業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入研討。每位代表都原煤無機(jī)硫含量3.21.80.4提出了各自專業(yè)領(lǐng)域當(dāng)前及今后要解決的重大問精煤回收率66.376. 581.2題,并給出了具體的選題。會(huì)議代表還就如何將《中精煤灰分5.312.6.1國煤炭》雜志辦成一本高水平的具有較高知名度的精煤無機(jī)碗含量0.70.1精品刊物談了看法,并出了不少好點(diǎn)子。這次座談會(huì)M-COL法適用性廣,適用于各種煤炭,精煤使編輯部的全體人員進(jìn)一步了解了煤炭工業(yè)在當(dāng)前中國煤化工研、管理等一些重大回收率高,脫灰脫硫性能好。期望能在分選高硫、高灰的中國煤炭方面發(fā)揮更大的作用。(徐啟敏譯):MYHCNMHG對(duì)國外煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置的考察4