專利名稱：：高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)熱電工藝技術(shù)，特別涉及一種高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來的能源緊缺及污染問題迫在眉睫，盡快改變?nèi)济哄仩t及燃煤熱電對煤炭資源的低效使用和造成的嚴(yán)重污染，以及緩解石油價(jià)格上漲和環(huán)境惡化帶來的多重壓力，是業(yè)界人士的緊迫任務(wù)。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)熱電工藝技術(shù)，是先將煤氣化，再進(jìn)行凈化(析出含在煤中的焦油，提高煤資源利用率)、脫硫除塵處理，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電形成聯(lián)合循環(huán)，從燃?xì)廨啓C(jī)排出的高溫?zé)煔獗凰腿胗酂徨仩t，余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽再進(jìn)入蒸汽輪機(jī)發(fā)電供熱，從而形成聯(lián)合循環(huán)。可有效提高供熱發(fā)電效率，降低各項(xiàng)有害氣體的排放量，是目前緩解煤炭資源消耗過快、污染排放嚴(yán)重最為現(xiàn)實(shí)的有效方法。但目前的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)工藝技術(shù)，具有以下缺點(diǎn)富氧氣化造價(jià)昂貴、運(yùn)行成本高，對煤的適應(yīng)性差，焦油、硫磺等化工原料得不到利用，硫及其它污染排放治理不充分，資源利用不合理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服以上技術(shù)的不足，提供了一種高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝，具有熱能利用率高，綜合利用程度高，硫及其它污染物排放更小。本發(fā)明是通過以下措施來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征是采用以下步驟(1)粉碎后的煤進(jìn)入加壓高效氣化爐內(nèi)，通空氣和蒸汽，加溫加壓進(jìn)行氣化；(2)氣化產(chǎn)生的煤氣分上、下二層，下層煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)入余熱回收器回收熱量；上層煤氣經(jīng)電捕焦油器除焦后與回收余熱后的下層煤氣混合，進(jìn)入間冷器冷卻；間冷后的煤氣再經(jīng)電捕輕油器進(jìn)一步捕集煤氣中殘留的焦油后，進(jìn)入脫硫裝置脫硫成為潔凈煤氣；(3)潔凈煤氣與空氣通過壓縮后送入燃?xì)廨啓C(jī)，點(diǎn)燃膨脹做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次發(fā)電；(4)燃燒后產(chǎn)生的高溫尾氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)進(jìn)行二次發(fā)電，做功后降壓降溫的蒸汽向用戶供熱或驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)向用戶供冷。上述本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝中，為了進(jìn)一步提高綜合利用水平，達(dá)到節(jié)能減排的目的步驟(2)中，在間接器中產(chǎn)生含酚廢水，經(jīng)酚水過濾器去除水中的灰塵后，進(jìn)入余熱回收器成為酚蒸汽，與余熱回收器產(chǎn)生的水蒸汽一并送氣化爐作為氣化用蒸汽；步驟(4)中，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電后的蒸汽送入氣化爐，作為氣化用蒸汽。上述本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝中，所述的步驟(1)中，控制壓力為0.4-2MPa，溫度為450-IIOO'C;所述的步驟(2)中，下層煤氣的出口溫度為550-680°C，氣體壓力為0.4-0.7MPa，上層煤氣出口溫度為150-170°C，氣體壓力為0.4-0.7MPa。上述本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝中，步驟(2)中，所述的脫硫裝置優(yōu)選為濕法脫硫塔。上述本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝中，所述的煤為混合煤。所述的混合煤中，可以含有10-15%的煤末。上述本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝中，步驟(4)中，所述的余熱鍋爐優(yōu)選進(jìn)行催化補(bǔ)燃。本發(fā)明的多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)，使煤炭資源得到充分利用，一是析出了煤中含有高價(jià)值的焦油，有很高的經(jīng)濟(jì)性；二是充分利用加壓與蒸汽氣化，使煤變?yōu)闈崈舻目扇細(xì)怏w，既有利于凈化環(huán)保，又可進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)構(gòu)成聯(lián)合循環(huán)。三是將煤加壓氣化、余熱鍋爐補(bǔ)燃等相結(jié)合，以及煤氣化、焦油熱解、余熱鍋爐二至三級別壓力技術(shù)整合到一起，形成了適合中國北方地區(qū)特點(diǎn)的新型高效清潔區(qū)域(IGCC)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)。因此，此項(xiàng)工藝技術(shù)是目前世界最先進(jìn)的以煤為原料的熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。附圖1為本發(fā)明的工藝流程圖附圖2為本發(fā)明的脫硫工藝流程圖具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作具體的說明。項(xiàng)目簡介本發(fā)明結(jié)合了國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)在各個(gè)局部上的一些優(yōu)勢，和其團(tuán)隊(duì)合作伙伴的貢獻(xiàn)，旨意在盡快形成適合中國北方地區(qū)的高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，響應(yīng)各級政府號召，提高節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，使有限的煤資源得到充分的利用，徹底改變直接燃煤鍋爐帶來的高污染高排放的現(xiàn)狀。盡早完成國務(wù)院及各級政府提出的節(jié)能減排任務(wù)。本發(fā)明是由山東聯(lián)合能源技術(shù)有限公司為主進(jìn)行開發(fā)的，其聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)為煤炭工業(yè)濟(jì)南設(shè)計(jì)研究院、大連理工大學(xué)煤化工研究所、清華大學(xué)煤燃燒國家工程研究中心、山東大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院、山東省化工研究院等單位。具體的產(chǎn)業(yè)化聯(lián)盟企業(yè)為美國GE南京汽輪機(jī)集團(tuán)公司、山西太原重工機(jī)械廠、杭州鍋爐廠、淄博萬豐煤氣設(shè)備有限公司、哈爾濱七O三研究所、陜西鼓風(fēng)機(jī)廠、武漢汽輪機(jī)廠。具體的項(xiàng)目實(shí)施單位為山東聯(lián)合能源技術(shù)公司、臨沂市義發(fā)節(jié)能開發(fā)有限公司、滕州市華聞紙業(yè)有限責(zé)任公司、中冶紙業(yè)銀河有限公司。一.具體工藝流程，如圖l所示此工藝整個(gè)系統(tǒng)大致可分為煤的氣化、煤氣的凈化、電捕焦油、脫硫、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)及發(fā)電幾個(gè)環(huán)節(jié)。本發(fā)明選用的原料煤為混合煤(聯(lián)能I號)，一般按80%的山東煙煤和20%外省煤混合而成，其焦油含量可在5%-9%，碎塊為6-100mm，并可以含有10-15%的煤末。將原料煤加入加壓高效氣化爐，煤的氣化采用高溫蒸汽、空氣和壓力的作用下，產(chǎn)生煤氣。具體來說，一般壓力為4-20公斤之間，溫度為450-1100。C之間，蒸汽的加入量占煤重量的10-30%，空氣的加入量占重量煤的10-20%。氣化后殘余的灰渣由爐底排出；氣化產(chǎn)生的煤氣分上、下二層，下層煤氣的出口溫度大約在550-680'C左右(主要含有灰塵)，氣體壓力為0.53MPa(絕壓)，經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)入余熱回收器回收熱量，余熱回收產(chǎn)生的蒸汽(包括煤氣間冷產(chǎn)生的酚水經(jīng)余熱回收產(chǎn)生的含酚蒸汽)由密閉管道返回氣化爐用作氣化用蒸汽(蒸汽(含酚)進(jìn)入氣化爐底部氧化層，在1000-120(TC的高溫下酚被燃燒分解為碳和氫類物質(zhì)，再與空氣中的氧反應(yīng)生成二氧化碳和水)。上層煤氣出口溫度大約在150-170。C(主要含有焦油)，氣體壓力為0.53MPa(絕壓)，經(jīng)電捕焦油器除焦(焦-油作為產(chǎn)品外售，該過程煤氣中細(xì)微的塵也被捕集下來)后與回收余熱后的下層煤氣混合進(jìn)入間冷器冷卻，下層煤氣旋風(fēng)除塵過程有固廢產(chǎn)生，主要成分為灰塵(下層煤氣中焦油含量較少且由于此時(shí)溫度較高，焦油不能收集下來)。在間接冷卻過程中產(chǎn)生部分含酚廢水，該部分酚水經(jīng)酚水過濾器去除水中的灰塵后，經(jīng)余熱回收器成為酚蒸汽，與余熱回收器產(chǎn)生的水蒸汽一并送氣化爐作為氣化用蒸汽。間冷后的煤氣再經(jīng)電捕輕油器進(jìn)一步捕集煤氣中殘留的焦油(焦油作為產(chǎn)品外售)后，塵顆粒物存量己微乎其微(粗煤氣經(jīng)過一次旋風(fēng)除塵+二級電捕焦除塵)，進(jìn)入脫硫裝置經(jīng)濕法脫硫去除煤氣中的H2S成為潔凈煤氣(H2S《0mg/Nm3)，其含量成份如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>潔凈煤氣與空氣通過壓縮后送入燃?xì)廨啓C(jī)，點(diǎn)燃膨脹做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)一次發(fā)電，燃燒后產(chǎn)生的高溫尾氣(煙氣，約535'C)進(jìn)入余熱鍋爐回收余熱產(chǎn)生蒸汽，煙氣最終引入25m髙煙囪排放。余熱鍋爐蒸汽(分別為60kg，40kg，10kg)再進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)二次發(fā)電(二次發(fā)電是一次發(fā)電的60%)，做功后降壓降溫的蒸汽可向工業(yè)企業(yè)及居民用戶供熱供電，或驅(qū)動(dòng)嗅化鋰制冷機(jī)向用戶提供冷氣。1.1煤的氣化氣化爐是IGCC的重要部分，目前國內(nèi)外采用了各種煤氣化工藝，如常壓固定床間歇?dú)饣?、碎煤加壓氣化、粉煤流化床氣化、粉煤氣流床氣化，包括殼牌爐、GSP爐、德士古爐等等，各種氣化方法均有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對原料煤的品質(zhì)均有一定的要求，其工藝的先進(jìn)性、技術(shù)成熟程度互有差異。因此應(yīng)根據(jù)采用的煤種、技術(shù)成熟可靠度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及投資等來選擇氣化工藝。本工藝選用的高效碎煤加壓氣化工藝EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)，其主要特點(diǎn)如下1)煤的品種適應(yīng)性廣EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)采用一般煙煤，以碎煤為主，也可有部分粉末。這一特點(diǎn)使工藝更加實(shí)用簡潔，省去了大量的制煤系統(tǒng)的投資，同時(shí)又有良好的經(jīng)濟(jì)性。2)空氣氣化效率較高近年來，為了提高氣化爐的效率及其它諸多問題，大多數(shù)先進(jìn)的氣化爐均為富氧氣化，這一工藝雖然為提高效率起到直接作用，但空氣制氧帶來的問題也是一個(gè)潛在的環(huán)境憂慮。首先空氣制氧的投資之大、能耗之高，在某種程度上降低了一部分聯(lián)合循環(huán)增加的效率，同時(shí)建設(shè)投資過大，也為在我國推廣IGCC技術(shù)提高了門檻。大量的吸收空氣中的氧氣也使環(huán)保留下又一個(gè)未來的難題，因此最近國外業(yè)界精英已經(jīng)意識到此項(xiàng)問題的嚴(yán)重性，部分大公司也開始轉(zhuǎn)入空氣氣化研究，傳統(tǒng)認(rèn)為空氣氣化率低的觀點(diǎn)，已經(jīng)通過加壓蒸汽介入氣化等專項(xiàng)技術(shù)得到了修正，從實(shí)驗(yàn)工廠的數(shù)據(jù)看，EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)的效率較高，每噸煤可以產(chǎn)生3000立方煤氣，完全可以滿足燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)高效率的燃?xì)庑枨?。另外，所產(chǎn)生的煤氣熱值高，煤氣熱值為1800大卡一2600大卡/立方。3)維護(hù)方便EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)工藝設(shè)備簡潔實(shí)用，維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)性較好，除加壓氣化部分外，其余部分均采用通用設(shè)備和一般工藝加工的設(shè)備。它不象富氧氣化爐那樣擁有結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的輔助設(shè)備，所以維護(hù)成本也就降低了很多。氣化煤氣除塵脫硫系統(tǒng)采用的旋風(fēng)除塵器、間接降溫?zé)峤粨Q器、電除塵捕焦器等設(shè)備均可在國內(nèi)加工、維修和維護(hù)，并可以在建設(shè)訂貨之初進(jìn)行約定。4)造價(jià)經(jīng)濟(jì)EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)吸收了目前世界上多種氣化爐的優(yōu)點(diǎn)，以兩段爐空氣、蒸汽氣化為基礎(chǔ)，通過采用引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)理念專利的氣化技術(shù)，形成一套完整的、有自身特色的、商業(yè)適應(yīng)性廣泛的氣化系統(tǒng)。在EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)工藝先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和成功示范的基礎(chǔ)上，將氣化爐、旋風(fēng)除塵器、熱交換器、電除塵捕焦器、脫硫系統(tǒng)等設(shè)備，以在國內(nèi)加工訂貨的方式，使得整體系統(tǒng)設(shè)備的價(jià)格更加合理，使整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)性增強(qiáng)，使中外雙方合作共贏。第一，使EYSN-GAS(伊思?xì)饣癄t)工藝的技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，外方可以得到技術(shù)費(fèi)用；第二，使中國的加工制造業(yè)獲得了訂單，并提升了中國企業(yè)在氣化爐制作方面的經(jīng)驗(yàn)。第三，這種多方共贏的合作使氣化系統(tǒng)設(shè)備的價(jià)格大大降低，預(yù)計(jì)僅為國際市場價(jià)格的40-60%，這些優(yōu)惠將體現(xiàn)在IGCC工程中，也將體現(xiàn)在熱電產(chǎn)品價(jià)格中，并最終惠及于社會(huì)各方。(氣化工藝流程見附圖1)1.2煤氣的凈化(1)上層煤氣的凈化從氣化爐輸出的上層煤氣經(jīng)電除塵捕焦器除塵、捕焦油后，輸送到間接冷卻器。按照煤氣流速不超過0.8m/s配置電捕焦油器。每兩個(gè)氣化爐配置3個(gè)C-97電捕焦油器，6個(gè)氣化爐分3組，配置9個(gè)C-97電捕焦油器。電捕焦油器同時(shí)可捕捉煤氣中的灰塵和水分。經(jīng)過捕焦油后的煤氣輸入到間接冷卻器冷卻。(2)下層煤氣的凈化下層煤氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵器除去煤氣中的粉塵顆粒后輸送到間接冷卻器冷卻。在下層煤氣出口聯(lián)接旋風(fēng)除塵器。除塵器規(guī)格為XF—1750，材質(zhì)為不銹鋼。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(3)混合煤氣的間接冷卻上層煤氣經(jīng)過電捕焦油器捕焦油后到間接冷卻器冷卻；下層煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后到間接冷卻器冷卻，冷卻后的上下層煤氣混合，在間接冷卻器管程噴淋冷凝酚水對煤氣洗滌，進(jìn)一步去除粉塵及其顆粒物質(zhì)，冷卻后煤氣溫度為30-8(TC左右。(4)混合煤氣的二次凈化從間接冷卻器輸出的煤氣由電捕輕油器再一次捕輕油、灰塵和水分。按照煤氣流速不超過0.8m/s配置電捕輕油器。每兩個(gè)氣化爐配置4個(gè)C-140電捕焦油器，6個(gè)氣化爐分3組，配置12個(gè)C-140電捕輕油器。電捕輕油器同時(shí)可捕捉煤氣中的灰塵和水分。煤氣氣化爐產(chǎn)生的焦油裝罐車運(yùn)往協(xié)議合作煉油廠。(5)含酚污水的處理氣化站產(chǎn)生的含酚污水經(jīng)過濾灰塵、除油后，由酚水泵將其打到熱交換器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)后的酚水蒸汽被送入到氣化爐底部的混合器，與送入的空氣混合后進(jìn)入氣化爐，并經(jīng)爐篦上的通道進(jìn)入氣化段，在1000-1450'C的條件下，被分解成為碳和氫。在氣化過程中，煤受熱后熱解產(chǎn)生的酚水量，每臺(tái)爐約為0.5-1.lt/h，6臺(tái)爐的酚水產(chǎn)量為3-6.6t/h，6臺(tái)氣化爐產(chǎn)生的酚水利用2臺(tái)熱交換器就可以將其全部蒸發(fā)。酚水過濾器有極微量的沉淀物為固體廢物，全年生成量為100kg/a，按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行妥善處理。1.3脫硫工藝(1)基礎(chǔ)條件<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>粗煤氣量230000Nm3/h粗煤氣壓力0.49Mpa粗煤氣溫度40°C裝置分三套，每套處理粗煤氣量為38000Nm3/hx2=76000Nm3/h，三套裝置并聯(lián)運(yùn)行，一次建成。凈化后的煤氣含H2S:S60mg/Nm3催化劑采用東獅888催化劑(2)工藝技術(shù)路線本裝置采用濕式氧化法脫除粗煤氣中的H2S、副產(chǎn)品為固體硫磺。(3)過程化學(xué)反應(yīng)1)碳酸納水溶液吸收H2SNa2C03+H2S=NaHS+NaHC032)液相析出元素硫，并生成多硫化物，[888]ox變?yōu)閇888]R,NaHS+l/202==^NaOH+S丄NaHS+S(x.D+NaHC。3-1=Na2SX+C02+H20Na2SX+l/202+H20°'2NaOH+SX丄ox——[888]Re3)催化齊||^，,Re^^,ox注①[888]ox、[888]Re——氧化態(tài)催化劑、還原態(tài)催化劑。(4)工藝流程經(jīng)除塵、捕焦油后送來的冷煤氣(30-70°C、0.3-0.49Mpa)，H2S含量為0.33%，經(jīng)分離器V201分離出冷凝水后從脫硫塔T201下部進(jìn)入，與上部噴淋下的脫硫貧液逆流接觸，脫除冷煤氣中的H2S。塔頂引出的凈化氣含H2S《0mg/Nm3，經(jīng)分離器V202分離出夾帶的液體后送下游用戶。脫硫塔底引出的富液送再生槽R201的噴射器。富液高速通過噴射器噴嘴時(shí)，在噴射器吸氣室形成負(fù)壓，自動(dòng)吸入空氣。富液與空氣充分混合形成兩相流體，經(jīng)噴射器的喉管，擴(kuò)散管至再生槽底部噴出，向上流動(dòng)完成富液再生。再生槽上部引出的脫硫貧液經(jīng)循環(huán)槽V205用脫硫泵P201送回脫硫塔頂，完成了脫硫液的循環(huán)作業(yè)。再生槽內(nèi)生成的硫磺顆粒被空氣攜帶，形成硫泡沫上浮到槽體上端，溢流經(jīng)泡沫槽V203，用泡沫泵P202打到過濾機(jī)C201過濾。過濾機(jī)剮下來的硫膏經(jīng)硫膏漏斗進(jìn)入熔硫釜V206。通過熔硫釜夾套用蒸汽將釜內(nèi)硫膏加熱到13(TC以上，硫呈熔融狀沉在釜下，通過夾套閥放至硫磺錠模V207，自然冷卻后送硫庫待售。熔硫后的釜液排到制備槽V204自然冷卻后送至循環(huán)槽。分離器V201分出的冷凝水排至制備槽V204作為配制脫硫液用。分離器V202分離出的脫硫液排至制備槽V204回收。開工正常生產(chǎn)補(bǔ)充的脫硫液在制備槽制備。過濾器腔內(nèi)真空由再生槽上的噴射器抽吸形成。(脫硫工藝流程見附圖2)1.4燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是IGCC的關(guān)鍵設(shè)備之一，它的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和可靠性對整個(gè)燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都有重要的影響。燃?xì)廨啓C(jī)有以下四個(gè)過程組成壓氣機(jī)中的理想絕熱過程、燃燒室中定壓加熱過程、透平中的理想絕熱過程和排氣系統(tǒng)中的定壓放熱過程。從燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)來分，燃?xì)廨啓C(jī)可分為重型和輕型兩大類。重型燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)是燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度較高，余熱能量可用率大，適宜于聯(lián)合循環(huán)方式發(fā)電。它的機(jī)組零部件較為厚重、結(jié)實(shí)，運(yùn)行壽命長。重型燃?xì)廨啓C(jī)對燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，可按設(shè)計(jì)條件分別燃用輕油、重油、天然氣和低熱值煤氣等燃料。輕型燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)是設(shè)備重量較輕，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝快捷，啟停快，對燃料有選擇性，一般要求燃用天然氣或輕油，多用于簡單循環(huán)。由于本工程采用高效加壓氣化爐產(chǎn)出的煤氣，因此采用重型燃?xì)廨啓C(jī)。目前發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)已經(jīng)發(fā)展的比較成熟。本工程燃?xì)廨啓C(jī)擬采用南京汽輪電機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的GE6B燃?xì)廨啓C(jī)。GE6B燃?xì)廨啓C(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)可燃用多種燃料輕柴油作為啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)的燃料。在基本負(fù)荷和部分負(fù)荷時(shí)低熱值氣體燃料可以單燒，也可以同輕柴油混合燃燒。運(yùn)行時(shí)低熱值氣體的熱值變動(dòng)范圍寬廣一16%+18%(2)進(jìn)氣過濾系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)對吸入的空氣的含水量沒有要求，使用方便(3)使用的零部件通用性好，可維護(hù)性好，高溫零部件維修壽命長l.S余熱鍋爐余熱鍋爐是利用燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量產(chǎn)生蒸汽來驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)作功發(fā)電供熱。隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，燃?xì)廨啓C(jī)初溫的提高，燃?xì)廨啓C(jī)的尾氣熱量更多，余熱鍋爐的功率也在不斷提高。目前燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)電廠，一般都采用一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)配一臺(tái)余熱鍋爐，這樣在運(yùn)行和管理上方便、靈活、設(shè)計(jì)簡單、投資省。余熱鍋爐的蒸汽參數(shù)和壓力等級，應(yīng)根據(jù)燃料、燃?xì)廨啓C(jī)排氣特性與汽輪機(jī)統(tǒng)一考慮，由于燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度為400-55(TC，余熱鍋爐要將蒸汽加熱到高溫高壓的參數(shù)很難實(shí)現(xiàn)，但要使蒸汽溫度達(dá)到次高溫參數(shù)(485°C)也很困難，所以，選用中溫中壓余熱鍋爐。或采用補(bǔ)燃方法提高余熱鍋爐達(dá)到次高明壓，這個(gè)差溫的補(bǔ)燃，從總體效益上是節(jié)能的(已經(jīng)被大量的國外實(shí)例所證明)，這一技術(shù)方法，突破了國內(nèi)業(yè)界一般認(rèn)為補(bǔ)燃不節(jié)能的浮淺認(rèn)識，對我國聯(lián)合循環(huán)余熱利用是一個(gè)創(chuàng)新突破和貢獻(xiàn)。因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)的排氣量不足以滿足余熱鍋爐蒸發(fā)量的要求，所以本項(xiàng)目采用補(bǔ)燃余熱鍋爐系統(tǒng)。本工程采用補(bǔ)燃余熱鍋爐系統(tǒng)，該類型鍋爐具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)高效率；(2)簡單的氣-汽換熱過程；(3)投資費(fèi)用低；(4)安裝快速、方便；(5)運(yùn)行和維護(hù)簡單；(6)快速啟動(dòng)；(7)可用率高。二、節(jié)能措施本項(xiàng)目在節(jié)能技術(shù)上有以下特點(diǎn)(1)引用加壓高效氣化爐本項(xiàng)目美國合作伙伴的高效加壓氣化爐是在傳統(tǒng)的兩段煤氣爐的基礎(chǔ)上通過加壓技術(shù)形成的，它以空氣、蒸汽為介質(zhì)，利用上層、下層不同的溫度環(huán)境條件，將碎煤和部分煤末(約10%-15%)經(jīng)過熱解出油和氣化，為聯(lián)合循環(huán)創(chuàng)造氣源。這項(xiàng)工藝徹底改變了直接燃煤、間接做功的傳統(tǒng)低效工藝，而是將固體煤經(jīng)過加溫加壓變成煤氣，以便于進(jìn)行分類凈化，梯級利用。這一工藝不同于目前國際上的一些富氧加壓氣化爐，主要是結(jié)合我國的國情，在設(shè)計(jì)理念上大膽創(chuàng)新形成的。目前國外的幾家著名公司均采用高壓富氧高效氣化爐，這些氣化爐雖然有很高的氣化效率，單爐產(chǎn)氣量高，但富氧氣化設(shè)備昂貴，投資額巨大，功耗大，運(yùn)行成本偏高，抬高了我國推廣IGCC項(xiàng)目的門檻。本項(xiàng)目選用的氣化工藝，雖然有單爐產(chǎn)量較低、煤的顆粒要求限制等弱點(diǎn)，但它在此類氣化工藝已經(jīng)有了很大的提高。我們在設(shè)計(jì)中，經(jīng)過優(yōu)化組合，用兩個(gè)氣化爐供一個(gè)GE6B燃?xì)廨啓C(jī)，氣化量單爐最大可達(dá)41150Nm3/11，熱值可達(dá)到1771kcal/Nm3,完全可以較好地滿足了GE6B燃?xì)廨啓C(jī)的氣源要求。(2)燃?xì)廨啓C(jī)的使用在此項(xiàng)工程的初步設(shè)計(jì)思路建立中，我們在國外專家的幫助下，堅(jiān)持選擇了GE6B燃?xì)廨啓C(jī)。GE公司在燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)上、在世界上處于領(lǐng)先地位，在上世紀(jì)80年代就生產(chǎn)大量的燃燒天然氣發(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)，有著很好的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。近年來，GE公司致力于燃?xì)廨啓C(jī)中低熱值合成煤燃?xì)獾娜紵〉贸晒ΑＮ覈诖笮腿細(xì)廨啓C(jī)方面技術(shù)發(fā)展較慢，近年來，先后引進(jìn)了國外的先進(jìn)技術(shù)，其中南京燃?xì)廨啓C(jī)廠與美國GE公司合作生產(chǎn)GE6B燃?xì)廨啓C(jī)，在低熱值合成煤氣燃燒方面有著大量的成功經(jīng)驗(yàn)。GE6B燃?xì)廨啓C(jī)的出力從一般工況來講，可在40-49MW之間根據(jù)項(xiàng)目要求和國家有關(guān)政策，選擇三臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)、6臺(tái)氣化爐作為一組聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到204MW發(fā)電和供汽180t/h-250t/h的生產(chǎn)能力，與本技改項(xiàng)目的需求和工藝銜接有較好的匹配。無論從系統(tǒng)效率、造價(jià)性能比、能耗和總出力以及整體運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)收益和區(qū)域供熱面積最佳化方面上講都是最合理的。(3)聯(lián)合循環(huán)的優(yōu)化本項(xiàng)目采用IGCC工藝技術(shù)，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位，目前我國還沒有完全建成獨(dú)立運(yùn)行的IGCC熱電多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，因此，具有一定的創(chuàng)新特點(diǎn)。本項(xiàng)目采用中外專家的聯(lián)合優(yōu)勢，并結(jié)合國內(nèi)業(yè)界資深專家經(jīng)驗(yàn)，在充分發(fā)揮燃?xì)廨啓C(jī)出力的效率的基礎(chǔ)上，做好余熱鍋爐和汽輪機(jī)二次出力優(yōu)化組合，使整個(gè)聯(lián)合循環(huán)出力更加優(yōu)化，增加汽輪機(jī)出力和聯(lián)合循環(huán)的總出力，比以往的近似系統(tǒng)提高出力10-15%。(4)IGCC兼顧熱電油多聯(lián)產(chǎn)從本項(xiàng)目的國外專家推薦的情況和國外專業(yè)機(jī)構(gòu)提供的資料看，國外幾十個(gè)IGCC工藝的發(fā)電廠，兼顧供熱的僅有3家。目前國內(nèi)也未見IGCC兼顧區(qū)域熱電多聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，因此，此項(xiàng)目的創(chuàng)新在全世界范圍也是首次，是難能可貴的。在國外僅有的幾個(gè)IGCC兼顧熱電聯(lián)產(chǎn)的項(xiàng)目中，均采用德士古水煤漿氣化工藝，沒有熱解焦油的產(chǎn)出，在資源的優(yōu)化利用方面還有欠缺。本項(xiàng)目熱電油多聯(lián)產(chǎn)在目前世界上應(yīng)是領(lǐng)先的。綜上所述，本項(xiàng)目采用了煤氣化聯(lián)合循環(huán)工藝，從工藝的基本結(jié)構(gòu)上使能源節(jié)約利用，優(yōu)化煤資源，提高了資源利用率，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)看，有著較大的節(jié)能優(yōu)勢。同時(shí)，也有國際生產(chǎn)實(shí)例的證明。多項(xiàng)數(shù)據(jù)表明，它比傳統(tǒng)的燃煤工藝在節(jié)能與能源利用率上提高近一倍，比同類燃煤傳統(tǒng)熱電項(xiàng)目節(jié)約煤炭40%左右。(5)資源的優(yōu)化利用使煤炭多產(chǎn)出焦油富煤、貧油、少氣是我國能源結(jié)構(gòu)的基本特征。自建國以來，我國三代科學(xué)家都致力于煤變油的研究，周恩來總理曾多次指示要加強(qiáng)這方面的研究。改革開放以后，我國教育及科研部門恢復(fù)了學(xué)科研究重點(diǎn)試驗(yàn)機(jī)構(gòu)。煤對油的轉(zhuǎn)換有間接方式與直接方式兩種。本項(xiàng)目采用的技術(shù)是將煤中本來含有的焦油熱解析出，不是煤變油工藝，而是利用煤中的自然存在的焦油，給予適當(dāng)?shù)臈l件，將優(yōu)質(zhì)油資源熱解析出，這種工藝能耗少，更加符合物質(zhì)皰丁解牛的自然規(guī)律。煤炭資源價(jià)值也得到最大化的體現(xiàn)。本項(xiàng)目選擇的山東煙煤與周邊地區(qū)煤組成按8:1:1組成的混合煤(聯(lián)能I號)，其中山東煙煤有較高的含油量。長期以來我省對這部分資源開發(fā)不足，從目前情況看，這部分煤炭在使用直接燃燒，白白浪費(fèi)，造成一定的優(yōu)質(zhì)資源沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用，造成了相對的浪費(fèi)。近年來，隨著國際石油價(jià)格的上漲，煤中含有的這部分原油資源更顯得珍貴。本項(xiàng)目在煤氣化工藝設(shè)計(jì)中，充分發(fā)揮了整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)IGCC的系統(tǒng)優(yōu)勢，采用了熱解焦油析出工藝，使煤炭中的優(yōu)質(zhì)成份得到充分利用，這樣雖然使項(xiàng)目增加了一些工藝上的環(huán)節(jié)，增加了設(shè)備投資，但從能源使用效率和資源優(yōu)化的角度上看是非常合理的。根據(jù)本項(xiàng)目選擇的山東煙煤和外省煤按一定比例組成的混合煤(聯(lián)能I號)，其焦油含量可在5%-9%。采用本項(xiàng)目工藝技術(shù)可熱解出5%的優(yōu)質(zhì)焦油，目前焦油有很好的市場價(jià)格，約是煤炭的4倍，增值200%。同時(shí)，優(yōu)質(zhì)焦油是精煉柴油很好的原料油，本項(xiàng)目每年可多產(chǎn)出約2.6萬t優(yōu)質(zhì)焦油，經(jīng)濟(jì)收益顯著。如果以此項(xiàng)技術(shù)改造我省1500萬kW規(guī)模中小機(jī)組(約75個(gè)類似工廠)，每年可為我省增產(chǎn)2.6萬tx75-195萬t優(yōu)質(zhì)原油，這對彌補(bǔ)我省目前油資源缺乏是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)，這也是此項(xiàng)目在眾多亮點(diǎn)中比較明顯的一點(diǎn)。本項(xiàng)目的初步可研已在2007年度中被山東省科技廳列為可持續(xù)發(fā)展示范工程。(6)余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)余熱鍋爐的補(bǔ)燃技術(shù)是本項(xiàng)目中外專家合作的一個(gè)技術(shù)優(yōu)勢。本項(xiàng)目國外合作資深專家有豐富的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，針對本項(xiàng)目不同季節(jié)的熱負(fù)荷變化，采用余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)，較好的提高了熱電效率。余熱鍋爐補(bǔ)燃目前在我國還沒有先例，從國外的生產(chǎn)實(shí)例看，這也是一項(xiàng)很有實(shí)用價(jià)值的、通過極少投入(促進(jìn)形成質(zhì)量轉(zhuǎn)折點(diǎn)的優(yōu)勢)即可獲得較大節(jié)能效果的工藝技術(shù)。采用余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)，可以根據(jù)用戶的熱力、電力需求發(fā)展情況增加余熱鍋爐的補(bǔ)燃量，使每個(gè)工廠能有一個(gè)適度的熱電負(fù)荷發(fā)展空間。余熱鍋爐的適度補(bǔ)燃可以提供二次蒸汽輪機(jī)發(fā)電效率和供熱量，它的補(bǔ)燃消耗與增加出力之比，是高于本項(xiàng)目平均效率的。因此，它的節(jié)能性是毋容質(zhì)疑的。本項(xiàng)目還有催化劑補(bǔ)燃技術(shù)，對于減少污染排放、提高二次出力也是創(chuàng)新的專有技術(shù)，需要在工廠建設(shè)進(jìn)行中研發(fā)補(bǔ)充完善。CO采用本先進(jìn)工藝的節(jié)能效果本工程熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從上表中可以看到，此項(xiàng)目每kwh發(fā)電煤耗為164g，節(jié)能水平在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。除去煤氣凈化、脫硫以及其它自用電后，供電煤耗為192g/kwh，仍然具有較高的節(jié)能水平。節(jié)煤量計(jì)算如下(1)以熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定(計(jì)基礎(chǔ)200126號)為依據(jù)，本項(xiàng)目全年節(jié)標(biāo)煤量34萬t(2)以國家發(fā)改委CDM管理中心公布的燃煤電廠標(biāo)準(zhǔn)煤耗基準(zhǔn)線380g/kwh為依據(jù)，本項(xiàng)目全年節(jié)標(biāo)煤量22.5萬t。(380g/kwh-192g/kwh)x1.197x109kwhx10-10=22.5萬t(3)以國家發(fā)改委公布的燃煤電廠最低煤耗審批線標(biāo)煤耗310g/kwh為依據(jù)，本項(xiàng)目全年節(jié)標(biāo)煤量14.12萬t。(31Og/kwh-192g/kwh)x1.197x109kwhx10-10=14.12萬t權(quán)利要求1、一種高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征是采用以下步驟(1)粉碎后的煤進(jìn)入加壓高效氣化爐內(nèi)，通空氣和蒸汽，加溫加壓進(jìn)行氣化；(2)氣化產(chǎn)生的煤氣分上、下二層，下層煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)入余熱回收器回收熱量；上層煤氣經(jīng)電捕焦油器除焦后與回收余熱后的下層煤氣混合，進(jìn)入間冷器冷卻；間冷后的煤氣再經(jīng)電捕輕油器進(jìn)一步捕集煤氣中殘留的焦油后，進(jìn)入脫硫裝置脫硫成為潔凈煤氣；(3)潔凈煤氣與空氣通過壓縮后送入燃?xì)廨啓C(jī)，點(diǎn)燃膨脹做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次發(fā)電；(4)燃燒后產(chǎn)生的高溫尾氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)進(jìn)行二次發(fā)電，做功后降壓降溫的蒸汽向用戶供熱或驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)向用戶供冷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于步驟(2)中，在間接器中產(chǎn)生含酚廢水，經(jīng)酚水過濾器去除水中的灰塵后，進(jìn)入余熱回收器成為酚蒸汽，與余熱回收器產(chǎn)生的水蒸汽一并送氣化爐作為氣化用蒸汽；步驟(4)中，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電后的蒸汽送入氣化爐，作為氣化用蒸汽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于所述的步驟(1)中，控制壓力為0.4-2MPa，溫度為450-IIO(TC;所述的步驟(2)中，下層煤氣的出口溫度為550-680°C，氣體壓力為0.4-0.7MPa，上層煤氣出口溫度為150-170°C，氣體壓力為0.4-0.7MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于步驟(2)中，所述的脫硫裝置為濕法脫硫塔。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于所述的煤為混合煤。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于所述的混合煤中，含有10-15%的煤末。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多聯(lián)產(chǎn)工藝，其特征在于步驟(4)中，所述的余熱鍋爐進(jìn)行催化補(bǔ)燃。全文摘要本發(fā)明涉及一種高效清潔區(qū)域整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)熱電油氣多聯(lián)產(chǎn)工藝，采用以下步驟(1)粉碎后的煤進(jìn)入加壓高效氣化爐內(nèi)，通空氣和蒸汽，加溫加壓進(jìn)行氣化；(2)氣化產(chǎn)生的煤氣分上、下二層，下層煤氣除塵、脫硫；上層煤氣電捕焦油、脫硫；(3)潔凈煤氣與空氣通過壓縮后送入燃?xì)廨啓C(jī)，點(diǎn)燃膨脹做功驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行一次發(fā)電；(4)高溫尾氣進(jìn)入余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽，蒸汽進(jìn)入蒸汽輪機(jī)推動(dòng)蒸汽輪機(jī)進(jìn)行二次發(fā)電，蒸汽再供熱或供冷。本發(fā)明使煤炭資源得到充分利用，并將煤加壓氣化、余熱鍋爐補(bǔ)燃、煤氣化、焦油熱解、余熱鍋爐二至三級別壓力技術(shù)整合到一起，形成了適合中國北方地區(qū)特點(diǎn)的多聯(lián)產(chǎn)工藝。文檔編號F02C6/18GK101280223SQ200810015678公開日2008年10月8日申請日期2008年4月14日優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日發(fā)明者丹尼斯·約翰·沃納,馮兆銀,孫建青,孫勝利,張長東,曹麗娜,杰夫·皮爾·古德,欒乃振,湯姆·埃德溫·霍根,王秀敏,韓東華申請人:山東聯(lián)合能源技術(shù)有限公司