杜佳龙

摘要：整体煤气化联合循环发电技术是高效清洁燃煤发电可供选择的重要发展方向之一。本文介绍了IGCC技术的国内外的应用情况、igcc的关键技术以及对igcc技术未来的展望。

关键词：igcc;联合循环

一、引言

我国的能原结构是贫油、少气、富煤，煤炭占一次能源总消费量的75%以上。中国石油可采储量约为50亿吨，天然气可采储量为2万亿立方米，煤炭可开采储量为7650亿吨。如果统一换算成标准煤，中国百年内可采用的资源总量约2万亿吨标煤。其中煤炭为15000亿吨标煤，占75%，其他化石能源为1000亿吨标煤，占5%，可再生能源为4000亿吨标煤，占20%。随着我国经济得发展，电力的消耗以难以置信的速度增长。IGCC是目前最有前途的发电和燃料制备技术，不仅满足电力发展的需求，还有满足环境和气候的要求。IGCC将中国的主要动力资源-燃煤与高效环保的燃机技术通过煤的气化和清洁工艺有机的结合在一起， 在发电效率和环保等方面具有无可争议的优势。

二、国内外发展现状

（一）国际发展现状

1.美国

美国是IGCC技术发展的引领者和推动者，经过近10年的示范运行，已着手建设商业电站。由于美国各州的环保法规对燃煤电站的挂放要求日益严格，IGCC电站以其优异的环保性能成为新建燃煤电站的主要选择。据美国能源部（DOE）的统计，截至2008年上半年，美国国内在建和获批的IGCC电站有6座，对外发布的IGCC电站有22座。美国拟建的IGCC发电机组采用标准化设计和建设，以降低造价。标准计多由2台燃机+2台余热锅炉+1台蒸汽轮发电机组构成1套600MW级的IGCC发电机组.据DOE最新介绍，美国总体规划建设10座IGCC标准电站，以推动IGCC电站的商业应用。

2.日本

日本在IGCC技术方面以自主创新为主。采用三菱重工的空气气化炉和低热值合成气燃机建设的250MW IGCC示范电站已于2008年投运.气化炉为干法给料，耗煤量为1700t/d，净功率为220MW，净效率为42%。下一点示范电站将采用M701F燃气轮机，容量可达到450MW，效率达到45%-46%，未来考虑将功率放大到650MW，效率力争达到48 -50%。示范电站还将考虑与CO，的捕集和封存结合，把捕集的二氧化碳进行地质海洋封存。

（二）国内发展现状

2004至今，我国筹建多台igcc示范电站。2010年建成中国电网公司烟台300～400MWIGCC示范电站;2010年建成中国华能GreenGen第一阶段示范工程250MW级IGCC，该阶段示范工程拥有先进的干粉气化技术，二氧化碳，分离、制氢和燃料电池试验系统;2015年中国华能GreenGen第二阶段示范L程300～400MW级IGCC电站投运，拥有先进的干粉气化技术，100W级CO2分离、制氢、氢能发电示范系统;中国大唐集团、中国电力投资集团公司等正在筹建3～ 5台300～400MW等级的IGCC电站。华能天津绿色电站250MW示范项目是中国首个自主创新的IGCC电站，采用华能2000t/d气化炉， E级燃机， 2012年4月完成試车任务。2016年，华能天津IGCC电站首次实现国产气化炉单一煤种燃烧，并成功完成世界上最大的燃烧前二氧化碳捕集装置的满负荷试运。机组全年完成利用小时5000小时，气化炉最长连续运行超过117天，创电站历史新高。

三、主要技术原理

（一）空分技术

空分系统是为氧气气化的煤气化炉提供气化剂--氧气而设置的空气分离系统。主要分为以下几类：低温精馏法、分凝法、吸收法、吸附法、薄膜渗透法。目前国内外广泛采用的时低温精馏法空分工艺，低温精馏法：是先将气体混合物冷凝为液体，然后再按各组分蒸发温度的不同将他们予以分离。精馏的方法适用于被分离组分沸点相近的情况，如氧和氮的分离、氧和氩的分离等

（二）煤气化技术

煤的气化是一个在高温 条件下使煤与气化剂作用， 进行各种化学 反应，把煤炭转变为燃料用煤气或合成用煤气。气化炉中的气化反应主要是煤中的C与气化剂中的O2、H2O、 CO2和H2的反应，也有C和产物以及产物之间进行的反应。主要发生以下反应：（1）煤的裂解和挥发分的燃烧（2）燃烧及气化反应（3）气化反应

（三）煤气净化技术

在IGCC系统中，合成气净化工艺必不可少，通常合成气中除CO、H、CH、CO2外，还有H2S、COS、粉尘、卤化物、NH碱金属及焦油蒸汽等杂质，这些杂质对燃气轮机及后续的其它系统有腐蚀和磨损的危害，为了使IGCC机组正常运行并达到较高的可靠性，必须在合成气进入燃气轮机之前，对其进行净化处理。

四、应用情况

全世界总安装的气化炉容量：约70，000MW或相当的IGCC电功率38，000 MW;IGCC的安装容量平均每年增加10%/年。目前全世界有40-60座以煤、焦、油、生物质、等原料的igcc电站，大体效率在45%-52%左右，每KW发电投资900-1300美元。lGCC已从示范走向商业化全面发展的新阶段。以美国为首的西方发达国家纷纷推出新的IGCC项目，发展中国家也开始了ICCC 的示范电站工程。据不完全统计，迄今世界上已建/在建/拟建的ICCC电站工程项目达到116个。中国各大电力公司推出IGCC计划，准备上15个项目，其中两个是将现有的烧油联合循环改造为燃煤的IGOC;山东兖矿集团以敢为天下先的勇气开创了我国电力/工艺热/甲醇/醋酸多联产煤基ICCC商业化运营的先河;福建炼油乙烯一体化IGCC工程是我国石化系统在建的一个ICCC项目，原料是石油焦，也是我国唯一在建的10CC非电力行业首先运营ICOC是我国的一大特色; 深圳煤化工及ICCC项目，2006年8月大唐集团与深圳市政府签署了合作框架协议，总投资220亿，年产值可达120亿，可向珠江三角地区提供基础化学品100万ta，向园区集中供应公用工程、公用气体、化工特种气体，向广东电网供电约26亿kW.h/a。我国的ICCC项目总数达到18个，位居世界第二。

五、结论

IGCC是一种高效.低污染的洁净煤发电技术。已走过概念验证和工业示范阶段，示范电站的运行证明了IGCC 高效洁净的特点，电站的可用率目前可达到80-85%.还有进一步提高可靠性和可用率。我国在IGCC关键技术研发方面已有一定的基础，国内发展ICCC应以建设示范电站为依托，走以自主开发为主、适当引进的技术路线，在有条件的领域加大自主创新技术及其工程化的力度。

参考文献：

[1]徐梓铭，世界各国IGCC发展现状[J].现代交际，2009.

[2]崔意华，谢欣馨，杨云龙，洁净煤技术发展思路探讨[J].化肥设计，2012.

[3]孙浩，宋振龙，整体煤气化联合循环IGCC发电技术研究与应用[J].新疆电力设计院，2010.

[4]任永强，车得福，许世森，李小宇，陶继业，刘刚，国内外 IGCC 技术典型分析[J].中国电力，2019.