论整体煤气化联合循环（IGCC）中采用的煤气化炉的方案

本文在详细讨论了对整体煤气化联合循环中采用的煤气化炉应提出的技术要求及其特性指标的基础上，参考有关文献综述了煤气化过程的化学反应特征，进而以ＰＲＥＮＦＬＯ炉、ＫＲＷ炉和ＢＧＬ液态排渣炉为例，介绍了喷流床气化炉、流化床气化炉和移动床（固定床）气化炉的工作特点与性能，并对这三种气化炉的工作特性作了比较．     

煤化学链燃烧技术的研究进展

介绍了国内外煤化学链燃烧技术的研究和发展状况,分析了其技术特点、限制环节、改进措施和发展方向.相对于以煤气化产物为燃料的煤间接化学链燃烧技术,直接以煤为燃料的化学链燃烧技术系统简单、运行成本低,具有显著的经济优势,但是过低的煤气化速率是其中的限制环节.为了提高煤的气化速率、促进煤的充分转化,需要从氧载体和煤质的选择及活化、运行参数的优化和燃料反应器结构的改进等方面进行全面考虑.高性能氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,深入研究煤中硫组分和灰分的演化及其对氧载体活性的影响非常必要.另外,氧解耦煤化学链燃烧技术以及基于煤化学链制氢技术也需要重视.     

基于旋风渣膜气化炉的潞安烟煤煤气化特性实验研究

气流床气化技术是当前主流的煤气化技术,而已有的气流床气化炉一般采用悬浮气化,气化强度难以继续提高.通过在自主设计的旋风渣膜气化炉实验系统上,对潞安烟煤的旋风渣膜气化特性进行了实验研究,主要研究了运行负荷、蒸汽煤比对气化炉的气化温度、冷煤气效率、碳转化率等气化特性参数的影响规律.实验结果表明:潞安烟煤在旋风渣膜气化炉中具...     

流化床部分煤气化实验研究

在一台小型流化床部分煤气化气化炉上,以空气和水蒸气为气化剂,在不同操作条件下(给煤量、流化风量和蒸气量),进行了三种不同煤种的气化实验。研究结果表明,床温随给煤量和蒸汽量的增加以及流化风量的减小而降低;在一定范围内。煤气中CO含量随给煤量、流化风量和蒸汽量的增加以及煤化程度的降低而升高;煤气中H2含量随给煤量和煤化程度的升高以及流化风量和蒸汽量的减小而降低;CH4含量随给煤量的增加而增加,随流化风量、蒸汽量和煤化程度的升高而降低。另外,煤化程度升高,生成煤气的热值减小。     

整体煤气化联合循环-IGCC发电技术探讨

简要介绍了IGCC技术的工艺流程、设备及其主要特点,对IGCC的一些关键技术(气化炉的选择和煤气化技术)进行了分析和探讨,对IGCC存在问题提出了建议,并对其前景进行了展望.     

IGCC发电系统中煤气化工艺的选择

简要介绍了煤气化的基本原理和各种气化技术的特点,总结并综合比较了Texaco和Shell两种气化炉的主要工艺特点.结合烟台IGCC示范机组,对IGCC电站气化技术选择的有关问题进行了探讨.     

基于平衡态模型的煤气组分预测方法研究

在煤气化反应平衡理论的基础上,应用非化学计量法中的RAND算法,结合煤气化和热力学方面的研究成果,给出了一种适合气流床气化炉的煤气组分预测的计算方法。将该计算方法所得的气化炉煤气组分计算值与文献值进行了比较研究,验证了该计算方法在气流床气化炉煤气组分预测的正确性。采用该方法研究了气化温度对气化炉煤气组分的影响,所得结论可用来指导气流床气化炉的设计及生产运行。     

通过联产甲醇提高整体煤气化联合循环系统的变负荷性能

整体煤气化联合循环(IGCC)是最有前景的清洁煤发电技术之一,但由于经济性和操作灵活性的不足,其发展受到了限制.将IGCC系统与甲醇合成系统耦合,通过联产甲醇可以提高系统的负荷调节能力,同时改善IGCC电站的经济性.以实际案例定量地分析了保持联产系统气化单元满负荷运行时,调节合成气在化工单元和电力单元的分配来调节电力负荷的能力.结果表明:通过设计合成单元设备容量盈余.可以实现保持气化炉运行工况不变而改变电力输出负荷;而联产甲醇增强了煤气化发电的操作灵活性.     

整体煤气化联合循环系统的可靠性分析与设计

成本过高和可靠性较低是制约整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环商业化的重要因素.从系统方面对不同配置的整体煤气化联合循环进行了可靠性建模与分析,并对单列整体煤气化联合循环系统进行了可靠性设计.结果表明:当前单列整体煤气化联合循环系统的可用度只有70%左右,采用多列耦合或备用气化炉能够大幅度提高整体煤气化联合循环系统可用度;要使单列整体煤气化联合循环可用度不低于90%,要求气化炉可用度高于94%,燃气轮机可用度高于97%,余热锅炉的可用度也需要较大幅度的提高.     

壳牌气化炉开工烧嘴点火故障分析及预防措施

壳牌煤气化技术是目前世界上最先进的煤气化技术之一,我国自1997年来已陆续引进23台壳牌气化炉,单台气化炉日投煤能力为1000t或2000t,产品合成气大部分用于生产合成氨、甲醇和氢气,目前有10套以上装置已经开车。从已投产的气化炉运行情况看,壳牌气化炉的设计理念非常先进,但存在的问题也很突出,主要是运行稳定性差,故障率高,例如:锁斗开关阀卡死、大渣块容易堵管、开工烧嘴易烧坏、粉煤输送不稳定、激冷器压缩机和飞灰陶瓷过滤器故障频繁等,这主要是壳牌炉设计上的先天不足导致的。壳牌气化炉开车时设置了三级点火,相应配置了点火烧嘴、开工烧嘴和粉煤烧嘴,其中开工烧嘴由于其设计的特殊性,致使其点火难度大,故障率高。从介绍其结构和原理入手,着重分析了开工烧嘴的几个典型故障案例,深入剖析了原因。建议国内壳牌炉用户加强相互间的交流,总结经验,从开工烧嘴安装开始直到投产运行,各阶段都能积极采取有针对性的预防措施,少走弯路,尽量降低开工烧嘴点火的故障率,同时建议国内壳牌炉用户积极配合国内相关企业做好开工烧嘴的自主创新工作,尽快实现开工烧嘴的国产化,降低设备成本,打破外商的垄断。     

现代煤气化制合成气的工艺

叙述了国内外先进的Texaco气化工艺,Shell气化工艺,GSP气化工艺等3种气流床气化工艺及从气化压力,气化温度及产出合成气组分等方面进行比较的结果,指出,若是煤种适合制浆选择Texaco气化技术性价比较高;Shell气化炉适合用于发电,用于煤化工存在风险;GSP在煤化工领域有很大的发展前景。     

我国现代煤化工技术发展路线探讨

根据我国的能源状况分析了我国必须发展现代煤化工的理由：2005年我国能源生产和消费结构中,煤炭分别占73．3％和68．7％,煤炭现在是,将来仍然是我国能源的主力;我国原油进口量不断增加;传统的煤炭利用方式不仅效率低,而且造成了严重的环境污染。因此发展以煤气化为核心的生产洁净和可替代石油的能源和化工产品的现代煤化工已成为解决我国能源与环境问题的关键。介绍了我国有关的发展煤化工的政策和规划。分析了煤基甲醇路线是适合我国国情的现代煤化工技术路线．指出煤制油项目虽是国家能源安全的萤要组成部分,但要谨慎发展．     

我国煤炭清洁利用战略探讨

中国在一定时期内能源结构仍将以煤为主,而煤炭的清洁利用将是我国未来能源战略的关键问题。目前煤炭清洁利用单元技术主要有整体煤气化联合循环(IGCC)、煤炭地下气化技术(UCG)以及以煤气化为龙头,以碳一化工技术为基础,合成、制取化工产品和燃料油的现代煤化工。现代煤化工包括煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制乙炔等,其产品大多属于石油化工产品的替代品。现代煤化工在世界范围内还没有完全成熟的技术和成功的工业化经验可借鉴,尚处在探索、验证阶段,发展前景仍存在不确定性。为此有学者提出,煤化工项目应与IGCC发电等一起发展多联产系统,从而实现经济效益最大化、环境污染最小化。煤基多联产比单纯的IGCC发电具有更好的经济性、更高的能量效率以及更加灵活的操作性,而作为先进的洁净煤技术,IGCC将成为未来能源系统的核心技术和重要基础之一。煤气化是IGCC的核心技术,煤炭地下气化技术开辟了煤炭高效、清洁、低碳开发利用的新途径,是从根本上解决传统开采方法存在的一系列技术和环境问题的重要途径。近年来,我国现代煤化工产业发展迅速,但同时也呈现出过热和无序发展态势。目前煤化工的经济性并没有得到充分论证和认可,国内当前正在运营的项目较大部分仍处于试点阶段。以煤气化为龙头的IGCC多联产是我国煤炭清洁利用的战略方向。目前我国IGCC和多项现代煤化工技术已具备技术推广的条件,国家应该从管理体制、政策法规、融资等方面给予大力扶持。     

Texaco和Shell煤气化工艺用于生产甲醇的经济性比较

新一代煤气流床气化工艺主要以Texaco水煤浆气化工艺和Shell干煤粉气化工艺为代表。Shell煤气化工艺操作温度可达1700℃,对煤种适应性高,碳转化率达99％以上。Texaco煤气化工艺的碳转化率为96％～98％。生产每吨甲醇,Shell气化工艺的煤耗量为1．25～1．28t,Texaco气化工艺为1．31～1．40t;Shell气化工艺的氧耗量比Texaco工艺低15％～25％;Shell工艺的总能耗（包括原料煤在内1为51．981GJ,比Texaco工艺低11．21GJ。然而,Shell煤气化工艺的投资高,以60×10^4t／a甲醇装置为例,Shell工艺的总投资为109242万元,Texaco工艺为85444万元：采用Shell工艺生产的甲醇总成本为1373元／t,比Texaco工艺的1277元／t高出约7．5％。同时,Shell工艺装置工业运行稳定性还需要进一步经工业化验证,而Texaco气化工艺在国内已有十几年的生产使用经验,其操作稳定性很高。通过总体经济性比较,在用于甲醇生产时,Shell煤气化工艺相对于Texaco煤气化工艺是没有优势的。     

粉煤加压气化小型试验研究

煤气化技术是燃煤联合循环发电、煤化工、综合利用系统、近零排放系统中的核心技术。干煤粉加压氧气气化技术是煤气化技术发展的一个主流方向。介绍了国电热工研究院的干煤粉加压气化试验系统,以及干煤粉加压气化试验研究的过程和结果。试验结果达到了预期的目的,得到干煤粉加压气化过程的规律,并验证了试验系统在高压下的稳定性。     

鲁奇FBDB煤气化技术及其最新进展

上世纪30年代,德国鲁奇公司开发出碎煤固定床加压气化技术,应用于煤气化项目,其关键设备为FBDB(固定床干底)气化炉,俗称鲁奇炉.几十年来,先后开发出四代鲁奇炉；同时,为实现气体和废水的达标排放,相继开发出煤气化的尾气处理和废水处理新技术.鲁奇FBDB煤气化技术成熟可靠,在无任何备用的情况下,单台气化炉年运转率超过93％,气化岛年运转率大于98％.由于采用碎煤进料方式,相对气流床干粉或水煤浆进料方式,备煤系统简单,投资及运行费用大为降低,同等规模下,气化岛加上配套空分的投资,约比水煤浆气化低20％.煤种适应范围广,除强黏结性焦煤外,从褐煤到无烟煤均可气化,包括水分、灰分较高的劣质煤；可副产焦油、轻质油及酚等多种高价值产品.新一代Mk+鲁奇气化炉,具有高产低耗、合成气中CH4含量高等特点,且环境友好,可以实现废水的零排放.     

Underground coal gasification: From fundamentals to applications

Underground coal gasification (UCG) is a promising option for the future use of un-worked coal. UCG permits coal to be gasified in situ within the coal seam, via a matrix of wells. The coal is ignited and air is injected underground to sustain a fire, which is essentially used to “mine” the coal and produce a combustible synthetic gas which can be used for industrial heating, power generation or the manufacture of hydrogen, synthetic natural gas or diesel fuel. As compared with conventional mining and surface gasification, UCG promises lower capital/operating costs and also has other advantages, such as no human labor underground. In addition, UCG has the potential to be linked with carbon capture and sequestration. The increasing demand for energy, depletion of oil, and gas resources, and threat of global climate change have lead to growing interest in UCG throughout the world. The potential for UCG to access low grade, inaccessible coal resources and convert them commercially and competitively into syngas is enormous, with potential applications in power, fuel, and chemical production. This article reviews the literature on UCG and research contributions are reported UCG with main emphasis given to the chemical and physical characteristic of feedstock, process chemistry, gasifier designs, and operating conditions. This is done to provide a general background and allow the reader to understand the influence of operating variables on UCG. Thermodynamic studies of UCG with emphasis on gasifier operation optimization based on thermodynamics, biomass gasification reaction engineering and particularly recently developed kinetic models, advantages and the technical challenges for UCG, and finally, the future prospects for UCG technology are also reviewed.     

地下煤炭气化发电机组运行特性分析

地下煤气化的产物除用作矿区居民家用燃料,还用内燃机组进行了地下煤气化发电的工业性试验.运用     

A novel hydrogen production system based on the three-step coal gasification technology thermally coupled with the chemical looping combustion process

Coal gasification technology is a significant process for the coal-based hydrogen production system and is considered as a key technology in the transition to “Hydrogen Economy”. To decrease the exergy destruction and enhance the cold gas efficiency of the coal gasification process, a novel three-step gasification technology thermally coupled with the chemical looping combustion process is proposed. And the hydrogen production system with CO₂ recovery is integrated based on the three-step gasification technology. Results indicated that the cold gas efficiency of the three-step coal gasification technology is 86.9%, which is 10.1% points enhanced compared with GE gasification technology. Besides, the novel system has an energy efficiency of 62.3%, which is 3.1% higher than that of the reference system. Exergy analysis presented that the employment of the three-step gasification technology contributed to the reduction of system exergy destruction by 4.2%. Furthermore, the energy utilization diagram (EUD) suggested that matching between endothermic reactions and exothermic reactions plays important role in the enhancement of cold gas efficiency.     

煤制天然气产业发展前景分析

我国天然气供不应求的局面将长期存在,而利用煤炭资源相对丰富的特点发展煤制天然气产业,是缓解我国天然气供求矛盾的一条有效途径。煤制天然气产品的低热值比国家天然气质量标准规定的低热值高17.8%～21%,能量转化效率高。当石油价格为80美元/bbl时,与进口天然气、进口LNG相比,煤制天然气价格具有竞争力。固定床鲁奇炉加压气化技术是煤制天然气较好的选择,而耐硫变换、低温甲醇洗、硫回收、丙烯制冷、压缩干燥等工艺单元不存在技术问题。如果我国企业开发的低温甲烷化技术获得成功,那么煤制天然气项目就可以完全实现国产化,使我国煤制天然气技术居于世界前列。利用低品质的褐煤、采用碎煤固定床鲁奇炉加压气化技术,粗煤气中含有8%～12%的甲烷,气化单元投资仅为气流床气化技术的一半,电耗低,同时可实现焦油、轻油、酚、硫磺、硫酸铵等多联产。但对于排出的"黑水"问题,应采取积极措施尽快予以解决。煤制天然气项目最好在示范装置取得圆满成果之后,特别是环境保护问题解决之后,再进行项目的研究和建设。厂址最好设在坑口或煤炭产地附近,并且要考虑输送问题。