Процесс газификации угля ‘‘Prenflo” разработан фирмой Krupp Koppers и реализован в августе 1988 г. на демонстрационной установке в г. Фюрстенхаузен (Германия). Он основан на усовершенствовании промышленного процесса “Koppers”—“Totzek” и предназначен для применения в ПГУ ТЭС. Сырьем служит уголь, который подвергают газификации под давлением 2,5 МПа с высокой степенью конверсии углерода.
При газификации каменных углей и лигнитов содержание мелких частиц (< 0,1 мм) составляло 90 и 75 %, а влажность 2 и 10 % соответственно.
Процесс газификации основан на частичном окислении угля в кислородной среде или смеси кислорода и водяного пара. Особенности процесса — отсутствие радиационных поверхностей производства пара в реакторе, встречное расположение горелок в нижней части газификатора и наличие пережима — в верхней. Пылегазовый поток направлен снизу вверх. Температура в зоне горения достигает 2020 °С, а на выходе из газогенератора — 1450—1650 °С. Жидкий шлак отводят из нижней части газогенератора в коллектор, где его охлаждают в водяной бане и подвергают дроблению, а затем передают в накопитель гранулированного шлака. Производительность установки по углю составила 45 т/сут, по газу — 100 тыс. м3/сут. Эксплуатация установки в течение более чем 6500 ч показала, что результаты газификации приближаются к теоретически возможным верхним пределам.
Полученные данные на пилотных установках подтвердили целесообразность строительства крупномасштабной демонстрационной установки.
Поскольку процесс предназначен для ТЭС с комбинированным циклом, рабочее давление в газификаторе определяется исходя из параметров газовой турбины и цикла в целом. На производство пара расходуется 10 % энергии загружаемого топлива.
На установке удалось достичь степень конверсии углерода 98,5—99,3 %, содержания СО и Н2 в газе — от 87 до 97 %.
Эксперименты по определению влияния степени чистоты кислорода на процесс высокотемпературной газификации показали, что экономический оптимум не требует использования высокочистого кислорода (возможно использование кислорода чистотой 85-90 %).
На основании успешной эксплуатации демонстрационной установки в г. Любек (Германия) в 1990 г. начато строительство газификационной установки с расходом угля 1200 т/сут для ТЭС мощностью 150 МВт. Ее пуск был намечен на 1996 г., так же как и контейнеры под запайку.
Один из крупнейших проектов газификации угля в потоке по методу “Prenflo” — проект ПГУ, осуществляемый концерном европейских компаний в г. Пуэртольяно (Испания). Проектная электрическая мощность ПГУ составляет 335 МВт (300 МВт нетто), в том числе ГТУ — 190 МВт, ПТУ — 145 МВт, ожидаемый КПД (нетто) — 45 %. В качестве топлива предполагаемся использовать смеси (50/50 %) местных углей с нефтяным коксом, а также каменные угли. Предварительно измельченное и подсушенное топливо (табл. 6.7) подается в газогенератор в сухом виде. Производительность газогенератора по топливу — 2600 т/сут. Используется кислородное дутье (85 % чистоты). Произведенный неочищенный газ разбавляется на выходе из газификатора очищенным подогретым газом и затем охлаждается в теплообменниках высокого и среднего давления котла-утилизатора примерно до 235 °С. После чего газ очищается от пыли в двух керамических фильтрах, спроектированных LLB. Практически вся летучая зола вновь возвращается на горелки газификатора. В скруббер-ной системе происходит дальнейшая очистка от остаточной пыли, галогенов и щелочей при температуре около 125 °С. Полная очистка синтез-газа предполагает также удаление COS и H2S. Очищенный синтез-газ содержит более чем 80 % Н2+СО и имеет низшую теплоту сгорания около 10 МДж/м3. Ожидаемые выбросы вредных веществ (в мг/нм3): SOx — менее 25 (6 % 02), NOx — менее 150 (6 % 02), пыли — менее 3. Начало работы ПГУ “Puertollano” с производством синтез-газа из твердого топлива ожидалось в середине 1997 г.
Общая стоимость проекта оценивалась в 622,5 млн дол. США (в ценах 1991 г.), стоимость установленного 1 кВт — 1858 дол. США с возможным снижением затрат до 1646 дол. за 1 кВт.