煤气化联合循环发电（IGCC）是高效率、低污染的新一代发电技术。高温煤气净化是实现这项技术的关键之一。在IGCC工程中，在较高的温度下直接净化煤气更具优势，它能使整体发电效率提高2%左右111，而且可以简化煤气冷却和净化系统，降低投资成本，减少污染水的处理负荷等。高温煤气净化主要包括脱硫和除尘两部分，按照常规的净化工艺，脱硫和除尘是独立的单元操作，须分别经各自独立的装置过滤器和脱硫反应器完成，近年来，结合深层过滤器（固定床、移动床）的特点，提出了脱硫除尘一体化工艺121.脱硫除尘一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态H2S污染物在一个单独的捕集单元中脱除，这种复合化有利于建立更为紧凑的系统121. 1脱硫除尘一体化工艺的工艺要求及特点脱硫除尘一体化工艺研究的核心内容是在兼顾脱硫、除尘要求的前提下，进行反应器的设计和操作参数的优化131.脱硫操作要求脱硫剂充分利用，脱硫效率达到最佳；除尘操作要求除尘效率高，颗粒循环率低，操作压降不超过工艺要求。这就一方面要求足够的气固接触时间，保证高的脱硫和除尘效率；另一方面固体颗粒在反应器内合牛俊粉，等：高温煤气脱硫除尘一体化工艺的影响因素分析条脱硫剂制备通理论……赫讲滓翻玻璃4bli除这就要求把脱硫剂与除尘过滤器很好的结合net理的停留时间，保证较高的脱硫剂利用率和合适的操作压降。
另外一体化操作过程并不等同于单一过程的简单组合，其突出特点在于颗粒层内的沉积粉尘导致了过程的气体流动行为、气固化学反应和操作效果的变化，即脱硫和除尘两个过程之间存在着相互的影响和优化匹配的问题。兼顾脱硫和除尘过程的物理和化学要求，解决联合操作时两个过程的不利影响，是实现集成优化的关键4. 2影响一体化工艺的内部因素2.1脱硫剂高温煤气脱硫剂如果要在工业上得以应用，需要具备几个方面的条件5：①脱硫精度和硫容高；②脱硫剂的再生性能好；③再生气体组成稳定，易处理，利于硫回收；④脱硫剂机械性能要好。
2.1.1脱硫剂应用的局限性铁系中的Fe23脱硫反应速度快、易于再生、价格低廉、操作温度为430°C~500工但其脱硫精度较低；梓系脱硫剂的脱硫精度高，其中最受重视的是铁酸锌和钛酸锌，但ZnFe24高温下会引起锌蒸汽挥发，造成活性组分的流失；钛酸锌虽然可有效地防止锌的流失，但加入Ti2后，会降低ZnO的脱硫效率和ms的反应速率；铜系脱硫剂可在750C的高温下脱硫、900C再生，但其脱硫效率低；钙系脱硫剂操作简单、价格低廉，但脱硫效率低、再生困难；复合金属氧化物脱硫剂尚处于实验室研究阶段|6101.综上所述，寻求一种高活性、高强度、使用温区宽的脱硫剂一直是众望所归，直至目前结果还不十分满意。
2.1.2脱硫剂的粉化国外开展配合IGCC的高温煤气脱硫已20多年，但到目前为止，高温脱硫仍存在诸多问题。究其原因，不在于脱硫剂的硫容高低，而主要是脱硫剂使用过程中的粉化问题，这严重影响了脱硫剂的再生，还会引起脱硫剂的损耗和煤气含尘量的增加，是制约高温脱硫实现稳定运行的最大障碍之一。粉化是个复杂现象，它是由多方面因素造成的，具体可分为：晶变粉化、机械粉化、热粉化和化学粉化1111.李春虎教授1111提出了助剂“囚禁”活性组分理论，从助剂功能选择和制备史上创出一（硅酸盐）层状黏土化合物等非晶态化合物为助剂，经过混合、共沉淀或沉积等制备工艺将晶态活性组分“囚禁”在非晶态助剂中，这既缓解了活性组分的热冲击，减弱了脱硫剂的热粉化，又可极大地克服脱硫剂的晶变与机械粉化。但是，因为对对助剂研究较少、对脱硫剂的力学特性研究不够深入等原因，脱硫剂粉化至今未能解决。
2.2除尘过滤器除尘过滤器根据其应用场合，要求必须能承受气流化学特性变化的影响、组分变化的影响、喷入极细尘粒时的振动的影响，并保持较高的除尘效率、保持高流量及低压降特性，同时，要求过滤器能承受机械夹紧力、因气流脉冲喷射清洗引起的振动力和热应力1121.这要求选择的过滤器不仅具有热的、化学的、机械的稳定性，还应具有耐用性和高的可靠性，尤其在高温（00（1.0~3.0MPa）条件下。当存在气相硫、碱、氯元素腐蚀的情况时，还要求过滤器有高的相对稳定性；对过滤元件的成型和加工，要求必须满足在最大抗弯强度内的设计尺寸误差和结构准则113161.目前，能有效清除高温煤气中尘粒的方法，主要有高性能机械除尘器（如旋风除尘器）、静电除尘器、置于机械除尘器前的声波团聚除尘器和高性能阻挡式过滤器4种。旋风除尘器运行成本低，但一般作为预除尘设备。静电除尘器除尘效率可达90%~99.6%但尚存在电晕稳定性、材料稳定性和材料的热胀性等问题。声波团聚可置于旋风除尘器前团聚灰尘，增加旋风除尘器的除尘能力，但尚未应用与工业实验。高性能阻挡式过滤器，可分为陶瓷过滤器、颗粒床过滤器和金属毡过滤器。颗粒床过滤器除尘效率达99 %以上，但在高温下运行时，床层容易堵塞；金属毡过滤器在高温煤气情况下除尘不太合适；陶瓷过滤器的除尘效率高，可达99%以上，能除去5化！以上尘粒，故在高温高压煤气中清除尘粒的有效方法是陶瓷过滤器，但也存在很多问题，如材料在高温高压条件下易腐蚀和磨蚀、陶瓷过滤元件因热冲击而产生的脆性断裂的数据和模型不详以及陶瓷过滤元件安装时容易漏气等|17181. 2.3脱硫剂与除尘过滤器结合技术脱硫除尘一体化是将高温煤气中的粉尘颗粒和气态H2S污染物在一个单独的捕集单元中脱起来。脱硫剂与过滤器之间不是简单的堆叠，在把它们结合在一起时，既要求脱硫剂的脱硫性能与脱硫效率不受影响，又要保证过滤器的除尘效率高、颗粒循环率低、操作压降不超过工艺要求等。现在一般用的高温煤气脱硫剂为铁系或铁一锌系脱硫剂，陶瓷过滤器是现在最有发展前景、应用最广泛的高温煤气除尘过滤器。
国外119大多采用将脱硫剂掺在多孔陶瓷粉料中进行成型、烧结。这样不但会降低陶瓷的强度，还会因高温烧结造成脱硫剂的氧化而部分失效。日本1201的电力中央研究所与三菱重工业公司共同开发了固定式干法煤气精制技术。这种技术是由多孔除尘器除尘与蜂巢式固定脱硫剂项组合而成，除尘及脱硫都取得了很好的效果，但是，脱硫剂和除尘材料的寿命有待提高。许珂敬1211等人采用溶胶一凝胶一浸渍一提拉法制备脱硫剂涂膜膜的厚度很小，脱硫量有限。
3影响一体化工艺的外部因素3.1煤气成分高温煤气中所含成分相当复杂，主要含有CO、H2、C2、H2、N2、H2S、COS等。各气体成分含量有较大差别，变化范围分别为：H229%~40%；O16%~65%；C21%~31%；H21%~20%；H2S+COS0.1%~1.5%；CH4（及其它碳氢化合物）0~10%23.目前，这些组分对一体化过程影响的系统研究，国外尚未完整进行。
研究表明124粉尘的性质随组成的不同变化很大，在高温条件下有可能形成低共熔点混合物，在脱硫剂表面形成坚实的饼层，造成传质阻力增大，硫化反应速度减慢，甚至可能和脱硫剂组分发生反应，造成表面烧结或脱硫活性组分的性质变化，降低脱硫剂的反应活性，影响脱硫操作连续稳定的运行。
3.2温度高温煤气净化可回收煤气中占总值10% ~20%的显热，可提高发电效率2%以上。煤气化出口的煤气温度大约为550 ~700°251，要在这个温度进行一体化净化煤气，就对一体化设备的性能提出了耐热、耐腐蚀等高性能要求。
3.3粉尘捕集和脱硫吸附之间的相互影响化物反应会引起颗粒性质的变化而对除尘效率造成影响；另一方面所脱除的粉尘在脱硫剂表面堆积，会增大反应物气体向脱硫活性中心的扩散阻力，甚至造成脱硫剂的性质变化，影响脱硫反应的正常进行。
PeukertW1261曾研究了石英灰层对石灰石脱硫过程的影响，认为反应气体通过脱硫剂表面石英灰层的扩散系数比反应气体在脱硫剂内孔的扩散系数大得多，对脱硫过程影响很小。吴晋沪121利用移动颗粒床脱硫和除尘过程模型，对一体化操作的可行性进行了分析，认为只要颗粒层的厚度足够大，完全可以同时满足高温煤气脱硫和除尘操作的要求，但并没有深入分析脱硫、除尘过程的优化集成问题，也没有研究它们之间的相互影响问题。赵建涛1271等人研究了在400 ~550°C范围内粉尘对氧化铁高温脱硫剂的硫容和脱硫反应速度的影响。结果表明随着温度的升高，粉尘对脱硫剂的硫容和脱硫反应速度的影响增大，并利用收缩核模型计算比较了由于粉尘加入引起的H2S有效扩散系数的变化，发现有效扩散系数由于粉尘的作用，随温度升高显著降低，为脱硫除尘一体化工艺的开发提供了一定的理论依据。但其所用的煤气成分与真正的煤气成分并不太相符，实验结论只有价值。
4研究趋势目前，高温煤气脱硫除尘一体化工艺还处于起步阶段，还有很多工作要做。现在的研究内容应主要集中在以下几个方面：寻求一种高活性、高强度、使用温区宽的脱硫剂；现在研究的脱硫剂都存在脱硫精度不高，或高温易挥发等缺陷，应该寻找一种高活性、高强度、使用温区宽的脱硫剂。
研制能够承受高温、高压且耐腐蚀的过滤器，并能与高温煤气很好的结合；现在单相的过滤器已很难符合各方面的要求了，应加大力度，研制出复合相的过滤器，不仅能在极端环境下工作，而且能与高效的脱硫剂进行很好的结合。
研究在净化过程中，煤气各种成分发生的反应与存在形式，建立相应的模型。
牛俊粉，等：高温煤气脱硫除尘一体化工艺的影响因素分析
