第十二章-煤多联产转化技术.docx

第十二章煤多联产转化技术第一节前言随着洁冲煤技术的开展,前面讲到的热解焦化、燃烧、气化、液化等传统转化方大在提高效率、过程污染控制方面都取得了长足的进步。然而，实践证明，这些单一的转化方式无法将燃炭资源充分利用，雄以实现大幅度运行本钱降低和效率提高.加工过程中污染控制仍不彻底.但如果将煤炭产业链上游的发电、炼焦与下游的煤化学品加工进行联合，将发电产生的余热、废水,煤焦产生的尾气、煤焦油等资源作为下游化学品合成的资源加以回收利用,得到多种具有高冏加值的化工产品或液体燃料(甲的、F一T合成燃料、二甲繇、城市然气、氯气)，并利用化学加工工艺过程产生的热进行发电.这种通过多种煤转化、利用技术的有机集成，跨行业、跨部门生产，能够获得多种洒净的：次能源，实现煤炭资源的最大效用便构成了煤炭转化的多联产系统.它已成为目前煤高效清洁利用的主要开展趋势.I.煤多联产技术的概念块多联产技术是指以煤为原料，集成煤热解焦化、燃烧发电、气化与化工合成、废弃物处理与污染控制单元工2以生产洁冷燃料、化学品、电力、热力、制冷等多种产品为目标.通过多种工之的耦介与联产，实现保护生态环境，合理利用资源，减少工程投资，降低单位生产本钱，提高过程效率与经济效益的单元工艺优化如合与产品方案灵活可谓的“资源-化工-能源-环境”一体化的煤依化技术集成系统，故彳f时也自称为煤多联产系统.多联产与单产相比，弥补了洁净煤炭单元新技术难以同时满足效率、本钱和环境保护等多方面要求的缺乏实现了媒谈资源价值的梯级利用，到达了煤炭资源价值利用效率和经济效益的最大化,因而备受世界各国的乘视，井已羟成为新型煤化工的-种开展趋势.总体上讲，煤多联产技术与传统的煤转化技术相比，在以下四个方面具有明显优势：(1)多联产系统能充分利用煤炭资源,解决工业、交通和生活能源短缺问题：(2)多联产系统生产出的能源属清沽能源，可解决伴随经济开展带来的环境污染问盟:(3)煤多联产系统打岐了屿化工原料过去第一依根石油化工来源的局面，有大多数有机化工原料开辟新的原料途径，同时延伸了煤费加工的产业胜提高了煤的利用价值：(4)把联产系统为单元技术的开展提出了在局部约束条件下，J求全局优化的新刖路和新方向，妥联产系统能好从系统的拓度出发，结合各种生产技术路线的优越性,使生产过程耦合到一起.彼此取长补短，从而到达健海的高.利用效率、低能耗、低投资和低运行本钱以及被少的全生命网期污染物排放.2.煤多联产技术的主要形式块多联产系统把两大系统燃料，化学品生产系统和动力生产系统联结起来进行物质与能量交换.然后生产出液体燃料、化工产品和电力等，其中燃料/化学品生产系统方面通过热解提质或您化等过程生产优质的固体燃料,其伴生气体与煤气化后的气体通过冷化、变换合成得到洁净的气、液体燃料.同时在燃气根底上可延伸生产下游煤化工产品.进一步提升块炭的羟济价色.动力生产系统在联产系统中主导能转换，将联产工艺过程能电集中以热、电的产品形式出现，因此对犯化效率、生产本钱以及污染持放等有定切关系.目前开展的煤多族产系统不外乎涵萩在燃料-化学品-热-电四个方面的联产,由于下游化学品种类众多，包括合成纵、AM1®类、醋酸-能好及乙酰类和烯烧类产品以及合成液态燃料等,不同企业可根据需要灵活选择与热电生产单元进行朋合，因而也出现了砰-氨联产、酹-陋联产'合成气-烯烬联产、醉-醋酸一型H联产等多种形式的叫法，相对繁杂。所以日前也是按照从获得大堤模煤气的来源将煤多联产技术分为以下三大类：1）以煤气化为核心的多联产转化技术：以煤气化为核心的多联产系统主要由气化的元、煤气净化与变换单元、化工合成单元和热电生产单组成.它是招块在气化炉中完全气化转变为合成气,根据产业链的需要.通过变换精制,调整合成气的祖成，分别用于煤气燃料、联合循环发电及供热冷，以及下游化学品合成等，图12.1以煤气化为核心的多联产系统示意图以燃气化为核心的多联产系统如图12-1所示.在气化和净化变换工艺中,灰渣以及煤气中的污染物被最大限度地资源化利用或集中有控处置，化工合成单元可采用一种或几种介成工艺进行甲醉、二甲酸、酸酸、或烯势等块化工产品的生产,也可以通过Fr合成或MTG等间接液化工名制取液体燃料.发发电局部，可采用燃气或化工合成排放的尾气为燃料气，并充分利用气化、变换及合成等工艺通元的废热或蒸汽一并进行燃气-蒸汽联合砧环发电，在变换工艺中别周的瓠气也可以通过燃料电池发电.2）以煤携解为根底的多联产转化技术块中包含存活性的挥发组分，在较低温下通过热解即可以煤气、焦油形式析出，而残留下的以碳骨架结构为主的楮性组分活性较低，假设要在单的依化单元内实现完全料化，那么需要我用高温、高压或延长反响时间，从而增加了技术难度和生产本钱，另一方面应该看到，这局部残炭的燃烧反响速率要高于其热解或气化反响速率.因而假设采用局部热解.半蚀宜接燃烧的方法那么可以降低热解温度、缩短热解燃期，从而降低生产本钱.以为热解的多联产技术正是针对埃中活性组分和惘性组分在化学性质上的差异，分阶段实施煤的热好和燃烧的分级转化利用.通过热解可以得到J1.业用气或民用燃料，并通过储油别高、精制兼得率、茶、的、.超、非等多种芳燃化合物，半焦直接惚烧生产然汽用于供热或发电.在国外又被称为煤局部气化多联产技术。目前大多数以煤热解为根底的影联产技术主要包括热解、燃烧和热电生产单元技术的集成，可以为城钺提供煤气，蒸汽和电力，也有在以上岷产根底上利用热解气进一步合成甲醉等下游化学品，总体上讲,以燃热解的多联产系统可表示为图12-2所示.图I22以煤焦解为根底的多联产系统示意图由于该技术以煤拄解为根底,获得的煤气主要以干慵气为主，所以煤气产量较低,但对于目前我国开采比例日益增大的低变版块来说,凰么有积股的意义.一方面低变质煤发热状较低,挥发分高燃烧时浓烟明显，通过热解干3得到半供，使煤质得到提高，同时又可以得到大量的供油产品和煤气,因而该技术在:我国正逐步得到理视和开展.3）煤焦化及其多联产技术供化是煤通过而拆干懦得到焦炭、焦油和燥气的过程.所以严格地讲，在煤焦化根底上开展的多联产技术也属于以煤热解为根底的联产技术，如第六章所讲，殃解是以楣煤、低变质烟煤为原料通过中低温干匐提高是而为目的的，是气产率低，焦油产M:较高。而焦化是以适宜煤焦的媒种为原料，主要终端产品是高顺法的焦炭，因而与以煤焦解为根底的?联产相比，少了半焦燃烧这邛元环节，能化过程行到的裂解气组成以CH八山为主.发热量大且产量高,而供油产Ift较低由于热解煤气在本战上于天然气相比处于劣切.因而目前国内也有一些企业将绿化热解气通过电整进行甲醉等下游化学M的合成.焦油别离与帝制（酚、茶和茶等芳烧化合物）城市煤气、冶金等工业用气热解燃气_J.化工合成气燃气/蒸汽发电一才，蒸汽一1.高温干瑞.您冷I焦炎B12-3煤焦化及其多联产系筑示意图在以上三类多联产技术中，以燃完全气化为根底的联产系统由于其气体产物以合成气为主，热值相对低,所以除了大规模的热-电-气三联产的IGCC系统以外，目前化工合成单元单发挥的作用越来越重要。以低变防煤法解为根底的多联产系统局部热解多以空气为气化剂,然解气产量低,且煤气中Nn等情性气体比例高，不利于化工合成，所以一般以简单的热电气三联产为主.矮化学联产系统煤气产吊较大，热值高,从能量效率上讲以便-气-电-热的形式进行联产比拟合理，这两种联产中的化工合成单元技术应以焦油的深加工为主，但由于焦油产房不高，因些可进行跨企业诳行集中加工处理.3.煤多联产技术的主要特点多联产绝不是多种煤炭转化技术的任意简单登加.而是以媒炭资源价值的合理利用为的提、以满足国民羟济可持续开展为目标、建立在相关技术开展水平根底之上、以价（ft提升、过程效率、经济效益以及环保特性为综合目标画数的多个子系统的优化集成。其主要特点表达在以下四个方面：（1）煤炭费源价值的梯皴利用煤炭作为大自然赋予人类的化石能源，不仅是非常JR要的固体燃料，而且更是十分珍出的化工原料。一般说来，煤炭作为化工原料的使用价值要远远高于其仅仅作为燃料的使用价值。多联产的思路是通过以燥热解、气化合成等种煤炭转化技术的优化集成，先从煤炭生产多种高附加伯的化工产品和洁净的气体与液体燃料，然后再利用前面各生产环节产生的残渣、尾气以及余热等低品位的能源发电。因此，从资源合理与行效利用的角度来存.多联产的实质是实现煤炭资源价值从高到低的逐次梯级利用.（2）产品多样化与具活可图性从总体上讲，多联产技术主要产品形式可以表现为洁净燃料、化学品、电力、热力四种形式。其中洁冷燃料可以是热解后得到的焦炭、半焦,也可是由热解或气化得到的洁冷燃料气（包括地市煤气、乳气）以及由煤气、焦油加工合成得到的液体燃料（合成的气、柴油），同时热解填气、气化煤气以及其它工业系统的废气（如高炉排放气）可并入制气合成系统，一局部燥气可以发电、供暧，另一局部燥气那么进一步合成化肥、酷酸、甲醉、.1.',烯媒等多种化学品，在加工过程还会有硫、稀有气体、特种气体以及石蜡类副产品.一方面，企业可根据煤种的性历和化学品市场前坟选择不同的联产方式，另一方面在现有的联产系统内部也可以根据需要灵活地进行调第,达成各方面的协调生产。,在使用煤气进行发电的时候，发电机组经常会遇到调峰何超.如果在不需要多发电的时候,把多氽局部的合成气用来生产其他的产品.如甲解、二甲醛等，值能量以化学能的形式加以保存。而在用电顶峰期，减少生产的中醉，甚至以甲解为燃料发电.就可以解决目前发电机组由于词嵯所造成的能量损失和浪费.如果再从稿合技术路线的用度出发，使各条技术路规取长补短，实现能麻的梯级利用，将更能友达多联产系统的优越性.(3)神转换效率与经济效益的最大化蛆然任何一种煤炭转化技术都会注重过程经济效益的最大化,但每个子系统经济效益的我优也并不一定能使由多个子系统组成的多联产总系统的经济效益到达及忧.而多联产将多种煤炭转化技术优化集成以后，不仅UJ以通过多项技术组合来实现系统的规模经济效益，而且能终通过各种工艺流程、主要设符、附展设施以及公用工程的合并来降低工程建设的比投资.从而实现从煤岗到各种产品的煤炭资源利用过程经济效益的尽可能最大化，与传统的第一转化方式相比，虽然多联产系统工程结构双杂，工艺单元鹿大，但其中绝大局部是现有成熟工艺技术与设备的优化集成.通过集技术经济比拟，多联产系统比传统的单产系统在提岛效率和降低本钱方面十清楚显.农12/是甲醇热电城市煤气岷产与分产的参数比拟结果。从中可以看出，IGCC电-热-甲呼三联供与IGCC热'电、甲蹲分供的情况相比.产品的综合价格行可能降低40%：而热-电-甲醉-合成气四联供与热、电、甲醉、合成气分供的情况相比，工程投资有可能降低38%,产品的综合价格有可能降低31%。<4)环境友好化祗一种探炭转化技术都会有“三废”等污染物排放，为了满足H益严格的环保要求，必须采取适当的环保措施，时产生的污染物进行适当转化、回收利FU或平安处置等减量化,资源化、无吉化处理，最终做到近零排放或达标排放.多联产技术第多种煤炭转化技术优化集成在一起，不仅有利于实现污染物的集中、综合治理，大大降低环保册用；而且容易做到以废治废，实现废物利用，变废为宝。首先.原料媒经过气化之后,得到的合成气可以到达很高的除尘和脱硫率,其污染物的排放指数将大大降低.如,其SOx、NOX和粉尘的排放量，分别可达欧共体污染物排放限制的18%、65%和2%,到达了环保的极限要求.其次.煤气化、燃烧发电过程产生的固体吸液具有较高的火山灰活性，可以作为建材原料加以利用.煤直接液化废渣与半蚀性防类似可以进一步气化造气，而在燃气冷化与变换单元中.可以将有古气体如此Sri接转变为总侦S进行资源化利用，同时别离出酸性气体CO=进行隔囱储存或加工处置，从而减少温室气体的排放，实现近零污染排放。表12-1甲静漏通城市煤气就与分产的介数比拟容莫和本钱甲醉、IGCe热电联合分产1I1S?-热-电三联产城市煤气和热卬如、热、电、电三联产分开城市煤气四印静IGCC热电联产合计生产联产发电(MW)40040()400400400蒸汽产量UTSMPaVMW40040()400400400甲静产量(kta)40040()400400400合成气产量(ta)400400给煤量(IOhMJZh)效率%CO2排放最(th)211333544555718718总投资(IO6S)379537916700928783生产本钱年总木钱投资(of'S)运行和维护燃料总本钱S(kwh)联产的蒸汽本钱S(kw-h)联产的电本钱Wkwh)联产的平静本钱$/(kwh)净本钱$/(kwh)可见煤的多联产技术不仅可以实现煤炭资源的充分利用.而且可以实现煤炭资源价ft的提升、利用效率和钱济效益的最大化,同时还可以做到煤发利用过程时环境最友好.煤的多联产技术是一种适合我国国情的煤炭媒合利用技术，时我国UJ技术开展有着特殊的重要意义。4.中国开展煤多联产的必要性以煤为主并且在相当长的时间内碓以根本改变的能源结构决定中国必须高效洁冷利用煤发资源.目前,我国煤炭的主要利用方式是直接烧，占煤炭总量的80%左右，烧炭的直接燃烧虽然简单，但.资源利用率低，污染严曳，煤炭综合利用效率比兴旺国家低10%左右.虽然改革开放后，我国在煤的气化、焦化和液化方面取得了长足的迸步，但这些转化技术存在投资大、对坟种要求尚、掾作条件苛刻等问遨。在21世纪，我国的能源的域面临能源供给、液体燃料短玦、环境污染、温室气体排放和农村能源结构两整五大问题,而积极开展媒基多联产技术那么是综合解决这五大向时的充要途径.通过块的分级利用多联产技术，那么依据煤不同处分和反响特性，实现煤的分级消化，具有煤种适用性广，一炉多产,经济效益R污染物排放低.灰渣踪合利用等特点.我国目前的清洁拓效利用煤炭资源,推进燃炭多联产成为国家能源战略的重点研究方向之一。我国自1995年开始研究洁净煤技术,虽然在技术成熟度和规模上还落后于国际先进水平,但在技术储藏1二已进入国际先进行列.从电力和优质燃料两方面的电大需求来看,多联产系统显然是未来洁净煤技术开展的主要方向之一，并且与M能利用、南诚CO2排放的长远可持续开展目标相容，目前中国在大力开展新型煤化工技术的契机下,大力推广煤基多联产系统对中国能源工业的战略调拓和国民经济的可持续开展必将起到熨要作用.中国产业界目前正积极参与煤基多联产洁净煤技术的研发示范，并取得了一定的工业化经验,具体的情况将在第四节进行介绍.第二节煤气化多联产转化技术燃气化多联产系统是指利用从单一的设备（气化炉）中产生的合成气（主要成分为CO+HJ来进行瞪行业、跆部门的生产，以每到多种具有高附加粒的化工产品、液体燃料（甲醉、F-T合成燃料、二甲醇、城市煤气、氮气）、以及用于工艺过程的热和进行发电等。燃炭气化是以煤气化为核心的热电气多联产系中众多物质转化,能fit转化过程的第一步,固体煤炭期料在这个单元中被转化为气相燃料火下有化学合成和发电模块使用，通过净化可能作到空气污柒物可以忽略不计，净CO?排放城为零或接近零.不但克限了煤宜接燃烧的传统方法中存在的效率低，污染初排放严.重等问题而且还具有产品多样化的优势.因而以煤完全气化为根底的多联产系统是国内外以炭利用领域研究的重点与热点之1,很多国家都制定了有关的研究开展方案，投入大状资佥进行这方面的研究,一些初级的示范工厂已经在建设之中.我国目曲开展的煤化I：工程中也出现了许多以煤气化为核心的多联产示范技术的碓形.本节将从煤气化多联产的单元技术组成与典型的联产系统加以介绍.I.煤气化多联产系统的组成国12-4贵、能、环境一体化煤气化多联产系蜕的融转化过程以煤的完全气化为核心的热电气多联产系统是很多技术粮块的干j机般合，联产系统的能源转化过程如图123所示，主要由气化、煤气净化、污染物控制、燃气/蒸汽联合循环发电、合成气转化和气体别次等技术单元组成,这些子单元的性能我现对整个多联产系统仃落及其通要的影响.其中气化可采用固定床气化、流化床气化以及气流床气化中的任痣种技术，由于规模化更能显示出多联产系统的优势,所以目前大多燃气化多联产技术一般均采大型化的加压气流床气化技术.如TAXECO,SHE1.1.、EGAS.PRENF1.O，化技术均配套有多联产系统示范工程或正在建设之中，原料煤经过气化之后，得到的合成气可以到达很高的除尘和脱硫率，其污染物的排放指数将大大降低.如.KS0.NOX和粉尘的排放量，分别可达欧共体污染物排放限制的18%、65%和2%,到达了环保的极限要求。而且煤气化技术可以根据不同的需要使用不同的煤种，特别是有效、消治地使用我国的高硫、高灰份煤，回收煤中含有的硫，变废为宝。从联产系统中涉及的气体别齿技术有两个环节：是从空气中别或出富氧以供气化所襦，二毡对埃气进行气体别离，别贷出的狙气是实现烈料电池发电的关键环节，目1»出现的朋孔腰别离、把漠别离、甲烷化和M洗等别离技术,但这些技术的本钱和别离出的显气纯度都有待于进一步提高,同时利用气体别离技术可以从燃气中别离出纯度很高的CO2,而不是燃烧后被N?林年，从而为集中埋存处理或作为化工合成气原料加以利用提供了方便，目前已有利用CO和CO：混合气合成甲醉的工艺报道，有利于弱战温室气体的排放.用双气或液化氧气作为燃料，热伯海，柩烧后的产物是水，污染物排放是零。从长远来看，氧气作为我能体，M作为分布式热、电、冷联供的燃料，实现当地污染物和i室气体的零排放。以氮为燃料的低温可交换质子朕燃料电池PEMFC是目前最理想的汽车动力，燃料电池具有供电灵活、集中和分布式相结合、发电效率高等一系列优点，作为固定式使用亦是将来的开展方向。1.能的大吊利用，对改湃我国的能源结构.实现能源资源多样化.保障我国的能源平安将起积极的作用.从气化炉M来的机煤气羟过除尘和脱硫之后，可以分配成几个局部.供给给不同的生产过程,由于各局部的比例Ur以根据需要灵活地进行调将，因而可以达成各方面的办调生产,.在使用煤气进行发电的时候.发电机组经常会遇到调峰问题,如果在不3要多发电的时候,把多余局部的合成气用来生产其他的产品，如中解、：甲醉等，使能业以化学能的形式加以保存。而在用电顶峰期，减少生产的甲醉,甚至以甲静为燃料发电.就可以解决目前发电机组由于调峰所造成的俄敬根失和浪费。如果再从耦合技术路线的角度出发,使各条技术路税取长补短，实现能At的梯级利用，将更能表达多联产系统的优越性.三、目前实Ii的多联产系及对国内现状而言，资源-能源环境一体化系统过于庞大，由于各地煤炭资源、产品需求不一样，因此必须发挥多联产灵活的优点，同时根据各项技术的开展成熟程度和市场需求逐步推进。从目前而言.在现有燥炭气化（或油气化）、化工合成企业进行适当的改造比拟现实,其产品应以合成氨、甲醇等化工品以及发电、城市煤气为主.对新建煤化工企业应考虑多联产，以发挥多联产优势和创造最正确的经济和社会效益。I.合成粗联科在我国，目前有百多家中小合成找厂联产卬爵，总产瞅在100多万吨，联解生产-,股在13MPa压力下,采用铜她催化剂，中联在合式会工艺中。与传统的高压或低压甲解合成法相比，联胖法生产甲醉有以下特点：< 1>中联在合成氨工艺中，因此既要满足合成氨JS艺条件,又要有甲醛合成的要求.由于任何一方工艺条件的变化都会影响合成甲醇与合成数的操作，因此必须有必要的补充调节措施，以维持两个合成生产的同时进行。< 2）便料气成分经合成甲醉后必须满足合成刎生产的要求,一般需要进一步精制.< 3>与合成氨工艺相比，联醉采用铜基催化剂，其抗毒性能较差，所以必须采取特殊的脱硫冷化措施，由于印静合成前煤气中含有一定Ift的CO和CO:.因此通过联产甲醉，可以降低流程前面变换的负荷（不需要将Co全部变换），同时脱碳后煤气中的少IftCo和C02参加反响也相应降低了随后钢洗工段的负荷，从而提高了整个系统的效率.2 .固定床加压气化生产城市般气岷产甲髀和发电哈尔滨煤气厂和义马煤气厂均在生产供给城市煤气的同时联产甲静,前者平静产量为14万Ua,后者产量为8万Ua.日前哈尔滨煤气厂内建树炉蕤汽发电厂，使用符规单元筛下细块作原料.如果将回收乳气后的甲醉苑放气和局部燃气用于燃气轮机发电（其发电限至少满足厂内自制），或者增加流化床气化炉以筛下细煤为原料，所产煤气用于化工合成和发电，那么整个系统就将成为城市煤气、甲醇和发电三联产范例。3 .以间接液化为主的多联产系统由非Saso1.公司是目前世界上最大的煤化工-燃炭间接企业.Saso1.公司成立于20世纪50年代初,1955年建成由煤生产燃料油的Saso1.1.,1980年和1982年又先后建成Saso1.II和Saso1.III,共建有97台1.urgi固定床加压气化炉。3个厂年用煤量总计达4590万I,其中SaSo1.1.厂年用力量650万I,Saso1.I1.和SasO1.U1.厂年用煤加3940万h3个厂主要生产汽油、柴油、始、乙烯、丙嫌.聚合物、醉、醛、制等113种产品，总产量达768万t,其中油品458万t,占总史的60%,化工产品310万I,占总假的40%,图612所示是SusNII厂工艺流程.整个工艺主要包括以下几个单元：备煤，煤炭加压固定床气化,合成气净化.溶的装置和氨回收.供油加工,费托合成,合成尾气处理和甲烷改制.油品炼制,公用工程如蒸汽、制氧、发电、水处理等.由于我国使用了近30台1.urgi加压固定床气化工艺用于化工合成和城市煤气生产，且国内可以制造加压固定床气化炉，而适宜使用的煤种如褐烧、次烟煤在我国储埴较大，因此南非SaSN间接液化工艺对我国的参考意义较大.目前已有这方面的规划.区别在干其产品构成应根据国内外Iti场状况做相应调整.当然，也可以使用气化强度更大的加压流化床气化或加压气流床气化工艺用于是炭间接液化生产，与SaSO1.工艺不同的是符煤、煤气（合成气）净化等单元不同,出炉粗煤气中不同供油和酚水等,因此也无焦油加工处理单元.同样，产品的结构应根据生产衢求做相应调整。4 .以IGCC发电系统为主的多联产系统整体媒气化联合循环（IGCC）发电系统是将燃气化技术和高效的联合循坏相结合的先进动力系统.被认为是21世纪燃燃电站动力更新换代的最必要的洁净块发电技术,也是当今世界能源动力界关注的一大热点。IGCC的工艺过程：煤经气化成为中低热值煤气，经过净化除去煤气中的硫化物、延化物、粉尘等污染物.变为清洁的气体燃料,然后送入燃气轮机的燃烧室燃烧,加热气体工所以驱动燃气透平作功.燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽第动蒸汽轮机作功.这样IGCC既发挥了Brayion循环（燃气轮机）高温热源的裔温优势，又保存了RankinC循环（蒸汽轮机）低温热源的好处，从而实现了煤炭的洁净和高效转化利用，与常规捐煤电站相比，IGCC技术具有以卜优点：< 1>环境效益f及好.由于煤岗先气化生成煤气,经净化后再进入燃气轮机发电,因此,IGCC技术的粉尘排放信几乎为零，脱破率可到达98%,NCh含JS低于其他工艺，而CO?的排放量也将城乡IU.< 2>热效率裔且继续提尚效率的潜力巨大目前商业化运行的IGCC电站效率为42%45%,附着技术的进步,预计可到达50%以上。< 3>耗水St少.由于燃气轮机发电占总发电量的约2/3,因此比常规汽轮机电站少耗水SO%-%）%.尤其适合于水源紧缺的地区.«）固体度物处理福少。煤气脱硫后的酸气羟C1.AUS工三可回收破出仰，有利于降低发电本钱；煤炭中灰培融冷却后形成灰和态渣，性质稳定.对环境污染少，而且可用于生产犯材等。< 5>容易与煤气化为龙头的化工合成等组成发电、生产液体燃料、甲醇、丙烯、制级等多联产系统.进一步提高经济效益-IGCC技术把尚效的燃气蒸汽联合循环发电系统与j净的煤气化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能,是船有开展前竞的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发净效率可达43%-45%,今后有望到达更高.而污染物的排放量为常规燃煤电站的“10脱硫效率可达W%,SO2排放在25mg11左右（目前国家规定SO?排放为120Om趴泗，御M化物排放只有常规电站的I5%2O%.耗水只有常规电站的1213,利于环境保护。由图&13可以看出，IGCC整个系统大致可分为：煤的备煤、煤的气化、热用的回收、煤气的净化和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个局部.可能采用的煤气化炉有喷流床、固定床和流化床三种方案.目前IGCC技术的主要跳点是球位投资高,但的着技术的开展.正呈逐年降低造势，1972年在德国1.wenen投运了第台功率为160MW的IGCC装出，I或沁年美国冷水100MW的IGCC示范电站装湿投运,随后荷兰、美国、西班牙等国先后投运或在建7座IGCC示范电站。其中，荷丝Dernko1.ec的IGCC电站效率到达43%.中国烟台功率为4U0MW的IGCC电站示范工程已进入招标阶段“图6-13以KXX：发电系统为主的多麻产系统如前所述，IGCC的主要开展方向之一就是开掘多联产，针对目值IGCC比投资较高的不利因龙.许多专家对我国在烟行即将建立的首座IGCC示莅电站提出建议，冷史能在发电的同时，预留化工合成接口,以埴强对市场风险的适应能力。由于IGCC发电效率高及良好的环境效益，对电力缺口较大的地区采用以IGCC发电为主兼帧化工联产的12是适宜的.正常情况下，气化炉生产的合成气主要用于发电.在电力需求降低的情况下«么增加化工合成的比例.5 .炼焦和气化多联产系统在炼焦煤资源较多的地方,如山西、贵州等省的一区地区，煤焦煤用于供化工业更能发挥其用途，那么这些地区可以开展焦化和气化有机结合的多联产工2.焦化业在我国占有主要地位，目前我国供炭产位到达I2(XX)万t以上，占世界焦炭产Jft的173以上，出11收约150()万I-在焦炭生产过程中会产生大M煤气和焦油、酚类物质，这些物的有效利用，不仅可提海羟济效益，而且减少了乱排放对环境造成的污染。从目前焦化厂运行情况看，一般将焦炉煤气用于城钺居民生活用气、回炉作"料气、变压吸附提乳用于行机化工过程、使用燃气轮机发电等：通过对煤气净化、供油加工等获得笨系物、的类物、洗油、硫硼、疏住、氽等.协若焦化厂规模的犷大，生产的煤气大大过剩，因此，目前许多企业又使用煤气用于生产甲醉、：甲酸等诲附加值化工产品。图6-14所示为杨怀旺、姚涧生提出的以煤焦为主的多联产系统。图5-11以媒焦爆为核心的名状产系统对块种丰富的地区,比方有适合直接液化煤种而乂缺少石油的地区.那么可将焦化和煤炭直接液化技术结合，直接液化所需氧气来焦炉燃气，而直接液化产生的残渣那么在特制的热解炉中热解I可收燃料油后送锅炉燃烧。其根本思路如图6I5所示。图6-15煤炭在接液化和煤炭俵化联产系统示意图焦炉产生的燃气净化后，别离出足够的瓠气用于煤炭直接液化，利余煤气和直接液化排放气去发电.该系统的产品以燃料油、焦炭、酚类、苯类、沥计等为主要产品，也可以考虑从净化煤气流中引出一局都去合成中即。6 .煤炭ri接液化和间接液化联产系统烧炭直接液化对煤质有如下要求：煤的固有液化反响性好，碳含量不易过高或H.，C比高，氯和氮含技低,含一定的黄铁矿硫.水分含盘低.稳定组和镜质组含量高等.燥谈科学研究总院北京煤化学研究所燃炭液化室势过对中国典型煤种进行液化试验，选出了神木、先锋等15种适合于液化的中国块种.其无水无灰躯液化油收率可达50%以上。可见，能用于I1.接液化的煤种有限，而用于煤炭气化的适宜煤种要多得多，何况煤炭宜按液化-般需要使用煤炭气化工艺制氮，而F1.百.接液化和间接液化在产品构成上具有一定的互补性,因此将两者结合起来可以发挥各自优势.从气化工艺角度讲,如不考虑招液化残渣作为气化原料，那么可使用1浦侬、BG1.加压固定床气化炉，HTW加压液化床气化炉，ShcIRPrcnt1.o干粉加料和Texaco、E-gas水煤浆加料的加压气流床气化炉。如考虑使用液化残渣，那么固定床气化炉不适宜。其根本思路如图6-16所示。Jf1.f指放气理应淞匕卜T提须加工一4竺一匚笆二声液化残清-v½一电汽油柴油一石胭油i¾j-T7>-1.PG燔烧质回收I化上一I酎质:更换交1一回刘I灰港图616燥发直接液化和间接液化碳产系统不意留该联产系统以液体燃料油如柴油、汽油为主要产品.燃炭气化以煤和液化残渣为原料,产生的煤气信以满足直接液化制乳御要和FT合成需要为目的，F-T合成所篙要的H-/CO比由耐能变换单元调节，联合循环发电地以满足企业需要为基准，如液化排放尾气缺乏，那么Ur由斜炉产生的蒸汽补足,也可以燃烧局部洁净煤气补充.另外,根据具体情况煤岗直接液化、气化及忸炉所需煤种可以不同.四、我国多联产技术的开展步多联产技术是一种自然衔接近期和远期.满足我国能源可持续开展的战略性关键技术,我国的开展步骤如下：1 .近期（510年）加强先进单元技术的开发和工程化，开展以煤气化为出发点，以化工产品,液体燃料合成以及发电为主要目标的笠联产技术的单元过程和系统翻合研究.进行具有自主知识产权的关键技术开发,各种成熟单元技术的联产系统优化研究.进行示范工程相配套的技术研究.创立化工和动力过程耦合的能盘踪介和梯级利用体系,形成假设干符合我国国情的多联产技术.2 .中长期（IO3O年）中期：以经济的价格大规模生产块基合成运输燃料，生产咨代液化石油气的二甲健以解决城市和乡村居民炊事和取暧对优质燃料的需求,缓解石油进口和能源平安压力以经济可行的方式开展以电力为主的热、电、车用液体燃料和化工M多联产系统，解决煤炭直接燃烧所带来的严重环境后果.长期：考虑以发电为主的燃料电池联合循环发电系统，在总体优化的要求下深入研究气化、发电、制缴、捐料电池、液体燃料和化学品合成等各单元过程间物质变化和能量变化的相互关系，实现化工、动力的有机稿合和优化集成.3 .远期（30-50年）方便和低本钱地转换到大规模为能生产以及：氧化碳别离、利用和埋存，3.多联产系统的优点:1.以煤的局部，化为根底的多联产技术煤是由植物残体经过几亿年的地班演变而形成的含有多种杂垢的有机混合矿物其不同组分在化学反响性上差异巨大，假设依据煤的不同组分和不同转化阶段的反响性不同的特点，实现热解，气化和惚烧的分段转化，那么UJ以使煤炭气化技术简化，从而减少投资，降低本钱，也有可能用G经济的方法解决每种污染物的脱除何超.母的局部气化燃烧技术正是基于上述思路开展起来的，其核心思想是针对媒中不同粗分实现分级利用，将燥热解和同部气化后所得到的煤气用作热料或化学工业原料，剩下的半焦通过燃烧加以利用,而不再采取通入水蒸气等手段对冏定碳进行强制精化.该技术除了具得传统煤气化技术的有点之外，还具有以下优点：1技术简单，而本钱较低：2气化过程中，原煤中含有的璘,维和碱金属等污染物大多的挥发分进入煤气.由干局部气化技术的气化温度较低，而煤气低温净化技术相比照拟成熟，燥气中含有的污染物易T脱除，有利于环保.3半焦为气化后的产物,其挥发分含量极低，因此，半焦难于燃烧,有利于储存和运检，同时，半焦中剩余的磅，氮和碱金处等污染物相对于原煤大大降低，熬烧起来相对清沽。以埃的局部气化为根底的洁净煤技术.主要是将煤在气化炉内进行局部气化产生煤气,没有被气化的半焦进入燃烧炉燃烧利用产生蒸汽以发电、供热,而产生的燃气可有多种用途,如燃气-蒸汽联合循环发电，熟料气及其他化工产品的生产等，经过多你年的开展，目前在国外主要有气化燃烧集成利用技术与联合循环技术相结合的先进燃烧发电技术和多联产技术.与其他先进技术相比(如IGCC等；这类技术具有系统简单，投资小和煤种适用性广等优点，受到各国政府和学者的电视，在近几年得到了快速的开展。目前.以煤的局部气化为盘底的先进燃燃发电技术的主要代表有美国FosicrWhcc1.cr公司开发的第:代增压循环流化床联合循环(2GPFBC或简称APFBC)和英国Babcock公司开发的空气气化循环(ABGC).此外.还有FOStCrWhCdCr公司的燃煤高性能发电系统(H1.PPS).日本自行开发的第二代增压流化床联合循环(APFBC)和增压内部循环液化床联合循环(PICFG)等.这几种国外主要燃块发电系统的陆单比照方表12-1所示：几种国外主要燃是发电系统的简介（I）第二代增压循环流化床联合循环（2G-PFBCI2G-PFBC是一种基于增压局部气化燃烧的先进的燃烧联合地环发电技术.典型的2G-PFBC联合循环发电系统流程如图12-1所示：块在增压局部的气化炉中局部气化产生低热伯燥气和华焦，煤气羟过旋风别曲器和陶兜过渡器出去其携带的固体颗粒，井经过一个装有酸性白土的埴充床出去喊金属后,进入柩气轮机前同燃烧室燃烧产生高温烟气驱动燃气轮机.燃，轮机发电的同时带动空气压缩机工作,被压缩的空气按一定比例通入同部气化炉，砧环增压液化床燃烧炉（CPFBC：和流化床换热器（FBHE）,局部气化炉产生的华集输送至CPEBC燃烧.产生的高温烟气经过除尘后作为燃气轮机前置燃烧室的氧化剂.燃气轮机尾气送入余热锅炉.FBHE及预热蜗炉产生的蒸汽送入蒸汽轮机发电.局部气化炉的主要作用是即那个燃料转化为低热值燃气和半生，由于该炉运行温度远低于以煤完全气化为目的的气化炉温度，产生的煤气中含有H2S和含硫供油蒸汽.在气化炉中喷入石灰石吸附剂在复原性气氛中符H1.S固化为COS,且有利干焦油的裂解，采用气化炉内石灰石脱硫的方法，免去了IGCC等菸于完全气化的联合循环必须要安装的易货复杂的垓气换热系统和化学脱流净化系统，使整个系统较简单,投资本钱降低。局部气化炉产生的半供CaS转化为CaSO“半焦燃烧放热将延期M热至87-C,利余的热中通过物料循环送入FBHE,循环控制可以通过非机械的完成.在FBHE中控制流化速度在投以内，保证床内帙热系统不受床科的剧然冲刷.坳烧炉和局部气化炉中产生的烟气和燃气中所含的吸附剂和飞灰颗粒，在进入前置燃烧室和燃气轮机之前，必须通过装有陶死过谑器的烟气净化系统进行除尘，控制熠气含尘浓度在规定范围内.（2）燃煤型裔性能发电系统（HIPPS）HIPPS是美国能源部“2000燃烧方案”的一局部,包括两个技术方案，分别由UTRC<Uni1.edTechno1.ogiesRCSCarChCCmCr）和FOMerWhCCICr公司提出，UTRC提出的H1.PPS系统以天然气补燃为特征,在此不作详细介绍。FosierWbee1.er公司提出的H1.PPS系统无需天然气补燃，采用煤局部增压气化、常压燃烧系统,其电厂系统如图12-2所示：块在增压流化床（