洁净煤气化与分布式能源系统

第26卷第7期煤气与热力Vol. 26 No.72006年7月GAS & HEATJul. 2006冷热电联供洁净煤气化与分布式能源系统张洪伟'，康炜'，祝汉萍'，沈菊”(1.中国五环化学工程公司，湖北武汉430079; 2.武汉科技学院，湖北武汉430073)摘要:论述了粉煤气化的工艺流程及其特点、分布式能源系统的特征、洁净煤气化与分布式能源系统相结合的联合循环发电流程及其优势,指出洁净煤气化和分布式能源系统相结合具有广阔的发展前景。关键词:洁净煤气化; 粉煤气化; 分布式能源 系统.中图分类号: TU995;TU996文献标识码: B文章编号: 1000 -4416( 2006)07 -0054 -03Clean Coal Gasification and Distributed Energy SystemZHANG Hong-wei'，KANG Weil ，ZHU Han-ping' ，SHEN Ju2(1. China Wuhuan Chemical Engineering Corp, Wuhan 430079 , China; 2. Wuhan University ofScience and Engineering, Wuhan 430073, China)Abstract: The technological process and characteristics of powdered coal gasification, the charac-teristics of distributed energy system, the process and advantages of combined cycle power generation u-sing clean coal gasification and distributed energy system are expounded. It is pointed out that the combi-nation of clean coal gasification and distributed energy system has a broad development prospect.Key words: clean coal gasification; powdered coal gasifcation; distributed energy system洁净煤技术是人们在研究、利用、开发煤炭资源示出其他技术无法比拟的优点,因此成为煤气化技的综合过程中,采用洁净的、安全的、无污染或最小术发展的主流[5-9]。壳牌粉煤气化和德士古水煤浆污染的，且煤炭利用效率又是最高的煤炭开采、加气化两种工艺可谓洁净煤气化技术的代表。工燃烧、气化、转化等-系列技术。洁净煤技术包壳牌粉煤气化是壳牌公司开发的独具特色的洁括水煤浆、循环流化床、洁净煤气化、煤液化烟气回净煤气化工艺。壳牌公司在渣油气化技术取得工业收、电厂粉煤灰利用等多项主要技术1-4]。本文主化成功经验的基础上,于1972年开始从事粉煤气化要介绍洁净煤气化技术及其在分布式能源系统中的的研究。1978年第一套中试装置在德国汉堡建成应用。并投入运行;1987年在美国休斯敦建成的8投煤量1壳牌( Shell)粉煤气化工艺为250 ~ 400 Vd的示范装置投产;1993年在荷兰的洁净煤气化技术是洁净煤技术中的一-项重要内丹马克电厂建成日投煤量为2 000 Vd的大型煤气容。自20世纪80年代后,洁净煤气化技术得到了化装置,该装置用于联合循环发电,装置开工率达快速发展,并取得了重大成果,进行了商业化运作。95%以上。洁净煤气化技术是以水煤浆或干粉煤为原料,采用中国煤化工先进的气流床反应器加压气化效率大大提高。该YHCNMHGf经干燥处理后进入技术在环境保护原料多样性、热效率等诸多方面显高压煤粉仓,再由氮气送人烧嘴燃烧。来自空气分●54●第7期张洪伟,等:洁净煤气化与分布式能源系统第26卷离装置的氧气经氧气预热器加热到- -定的温度后与颗粒,性质稳定。气化污水中含氰化物少,容易处中压过热蒸汽混合并导入喷嘴,煤粉、氧气和蒸汽在理。炉膛内充分反应,生成主要成分为CO和H2的合成2煤气化技术在分布式能源系统中的应用气。在气化炉的顶部,约1 500 C的高温合成气被2.1分布式能源冷热电三联供系统经冷却后的合成气激冷至900 C左右进入废热锅分布式能源冷热电三联供系统, (简称分布式炉,回收热量后合成气温度降至350 C左右,进入旋能源系统),从提高能源利用效率和降低污染物排风除尘器和陶瓷过滤器,9%0 的粉尘被除去,然后进放的角度出发,通过能量梯级利用,使热工设备产生人洗涤塔降温至40 C左右,合成气一部分返回气化的具有高品位的蒸汽/燃气带动发电机发电,冬季利炉做激冷气,其余部分进人脱硫工段。用热工设备的抽汽排汽/尾气向用户供热,夏季利在废热锅炉及气化炉水冷壁内产生的蒸汽(高用吸收式制冷机向用户供冷,全年提供卫生热水或压或中压)除少量用于系统本身外,其余的外供。其他用途的热能,是一体化多联供能源系统[10”16! 。从洗涤塔排出的黑水在闪蒸槽进行减压闪蒸,闪蒸分布式能源系统的主要特征包括以下6个方液再进人汽提塔汽提,经过初级处理后的灰水送至面:①燃料的多元化;②设备的小型、微型化;③冷热污水处理装置作进-步处理,闪蒸气及汽提气送锅电联产化;④网络化;⑤智能化控制和信息化管理;炉作燃料气。在气化炉燃烧段产生的高温熔渣流人⑥高标准的环保水平[1”。其中燃料的多元化，设备气化炉下部激冷室,进行激冷后进人锁斗定期排放,的小型、微型化,冷热电联产化和高标准的环保水平锁斗内的灰水经锁斗循环泵升压并冷却后返回激冷代表着能源技术发展的重要方向。室循环使用。2.2煤气化技术与分 布式能源系统的结合1.2 壳牌粉煤气化的工艺特点目前,分布式能源冷热电联产系统主要以石油①气化炉采用水冷 璧结构,无耐火砖衬里,维或天然气作为燃料。随着煤气化技术的快速发展，护量较小，运行期长,不需要备用炉。可将两种先进技术进行结合,尽显其优势,见图1。②采用干煤粉进料,加压氮气输送,连续性好,气化炉操作稳定。燃烧室③可供选择的煤种较多 ,从烟煤、无烟煤褐烧氧气煤到石油焦均可气化。对煤的活性没有要求,对煤蒸光。化燃气轮机}(发电)的灰熔点适应范围宽。对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种也同样适用。灰渣余热式澳化锂机组一制冷④气化温度高(约为 1 400~1 700 C) ,碳的热水转化率高(大于等于99% ) ,合成气中有效气体组分含量高(C0、H2的体积分数之和约为90%) ,气体洁图1煤气化联合循环发 电流程净,不含重烃,甲烷含量极低。Fig.1 Process of coal gasification combined cycle⑤单位体积合 成气的煤耗、氧耗量低。power generation⑥单台气化炉的生产能力大。据有关资料介煤气化分布式能源系统联合循环发电就是以煤绍,目前投入运行的气化装置中，单台气化炉的日处气化得到的煤气作为燃料,来代替常规系统中的气理量>2 000 Vd。体或液体燃料,以达到提高热效率的目的。其流程⑦热效率高。 冷煤气效率为81% ~83%,总为:将煤气化产生的煤气经过脱硫等净化处理,把煤的热效率约为98%。气中的灰含硫化合物等杂质除掉，成为清洁的、具⑧气化炉烧嘴寿命长(达到8000 h) ,气化压.有一定压力的洁净煤气,供给燃气轮机做功发电,其力可根据需要进行选择,为2.5 ~4.0 MPa。中国煤化士制冷/制热系统以向.⑨气化操作采用先进的 自控系统,设有必要月水。分布式冷热电CNMH G气化技术是该联合的安全联锁,使气化操作处于最佳状态。联产x小旧比权成不,四山床①气化炉排出的高温熔渣经激冷后成玻璃状循环发电系统需要解决的关键技术。, 55.第7期煤气与热力第26卷2.3煤气化分布式能 源系统联合循环发电的优势与热力,1995 ,15(4):12- 14.煤气化分布式能源系统联合循环发电是一种先[2] 张树军,史志清, 焦玉新.地下气化煤气的发电应用进的“绿色发电"方式,其热效率高,环保性能良好。[J].煤气与热力,2003 ,23(9) :571 -572.随着煤气化、净化和联合循环等技术的发展,煤气化[3] 沈余生.煤炭气化联合循环发电介绍[J].煤气与热-分布式能源系统技术将向大型化方向发展,这种力,990,10(1):12-17.新型发电技术在进一-步提高效率方面仍有很大潜[4]董忠民 ,张银行.鲁奇加压气化工艺的管理和改进力。采用高温烟气净化系统,提高燃气轮机进口煤[J].煤气与热力, 199,19(6):6-8.气温度,开发大容量、高效率的气化炉，集收尘、脱硫[5]王旭宾. 德士古煤气化工程技术问题的探讨[J].煤于一体,改变过去相对单纯的传统火电设计为多种气与热力,2004 ,24(4) :343 -344.工艺过程组合的总体工艺设计,这些措施将使煤气[6] 黄锋.德士古煤气化技术概况[J].煤气与热力，1985 ,5(4):2-7.化-分布式能源系统联合循环发电成为更加完善的[7] 王旭宾德士古煤气化装置运行状况及问题的探讨有机统- -的整体。[J].煤气与热力,997,17(6):5-9.12.煤炭的运输成本比气体的运输成本高得多,发[8]王旭宾. 水煤浆加压气化工艺技术的完善[J].煤气电用煤长距离输送给运输业造成沉重的负担,这么与热力,2000 ,20(1):21 -22、25.巨大的煤炭运输量不仅占用有限的铁路资源，而且[9] 逄进,彭万旺,步学朋,等.加压粉煤流化床气化的开加大了公路运输基础建设的投人，也给运输沿线的发研究[J].煤气与热力,1999,19(1):3-7.生态环境造成极大的负面影响。而气体的输配只需[10]张洪伟 ,黄索逸分布式能源系统的性能分析与应用要敷设管道即可,而且可以利用已有的管网进行煤[J].暖通空调,2004,(5):47 -51.气的输送,既经济又清洁。壳牌粉煤气化具有煤种适应性强的特点，因此[11]胡文斌， 华贲.建筑物小型热电联供技术的研究展望[J].煤气与热力,2002 ,22(2):147 - 150.可以充分利用我国丰富的煤炭资源,在富煤区大力[12]李芳芹 ,魏敦崧.天然气冷热电联供的热经济性分析发展煤气化工业,通过燃气输配管道将气化产物供[J].煤气与热力,2002 ,22(6) :494 - 496.499.给用户,达到高效利用能源的目的。[13]盛凯夫,饶如鳞. 燃气机驱动冷热电联供系统的发展3结语前景[J].煤气与热力,2002 ,22(6) :510-514.我国的资源国情决定了在能源消费结构中煤炭[14]薛梅,董华. 天然气热电冷联供系统的效益分析[J].将长期作为主要的一次能源,但是动力煤灰分高含煤气与热力,2003 ,23(5) :309 -311.硫量大。由于经济、技术及环境标准方面的原因,一[15]李迎建,谷坤明. 天然气总能系统制冷性能及成本分般电站发电效率低,烟气除尘、脱硫效率低,环境污析[J].煤气与热力,2004 ,24(10) :563 - 566.染严重。随着经济的发展、社会的进步,人们逐渐认[16]胡文斌,华贲,郭荷清.蓄冷模式下楼宇热电冷联供识到能源的有限性和环境保护的重要性,怎样在保系统的分析[J].煤气与热力,2004,24(12):670 -持经济高速发展的同时,避免过度消耗能源和严重674.污染人类赖以生存的环境,这是摆在世人面前急需[17]徐建中. 分布式供电和冷热电联产的前景[J].节能解决的问题。因此,大力发展高效、洁净的“绿色能与环保,2002 ,(3):10-14.源”,是能源工业发展的主旋律。煤气化分布式能源系统联合循环发电适应了这-发展趋势,必将成作者简介:张洪伟(1979- )， 男，辽宁营口人，为能源产业发展的又一主攻方向。硕士，主要从事煤化工工程设计工作。电话:(027 )62486734参考文献:E - mail:zhanghongwei@ cwcec. com[1] 徐永生.欧洲煤炭地下气化的开发及前景[J].煤气中国煤化工1日期:2006 -01 -05MHCNMHG●56.