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1、整体煤气化联合循环（IGCC）整体煤气气化联合合循环发发电（IIGCCC）目录一、整体体煤气化化联合循循环的工工作过程程二、整体体煤气化化联合循循环的特特点三、整体体煤气化化联合循循环的发发展四、在整整体煤气气化联合合循环的的主要设设备五、整体体煤气化化联合循循环的发发展趋势势六、对我我国发展展IGCCC技术术的若干干启示一、整体体煤气化化联合循循环的工工作过程程整体煤气气化联合合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。它由两大部分组成，即煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发
2、电部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备（包括硫的回收装置），第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。IGCC的工艺过程如下：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、氮化物、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，加热气体工质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，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。其原理图见下图：二、整体体煤气化化联合循循环的特特点IGCCC（整体体煤气化化联合循循环）发发电技术术是当今今国际上上最引人人注目的的新型、高高效的洁洁净煤发发电技术术之一。该该技术以以煤为燃燃料，通通过气
3、化化炉将煤煤转变为为煤气，经经过除尘尘、脱硫硫等净化化工艺，使使之成为为洁净的的煤气供供给燃气气轮机燃燃烧做功功，燃气气轮机排排气余热热经余热热锅炉加加热给水水产生过过热蒸汽汽，带动动蒸汽轮轮机发电电，从而而实现了了煤气化化燃气蒸蒸汽联合合循环发发电过程程。 IIGCCC发电技技术把联联合循环环发电技技术与煤煤炭气化化和煤气气净化技技术有机机的结合合在一起起，具有有高效率率、清洁洁、节水水、燃料料适应性性广，易易于实现现多联产产等优点点，符合合二十一一世纪发发电技术术的发展展方向。1、IGGCC将将煤气化化和高效效的联合合循环相相结合，实实现了能能量的梯梯级利用用，提高高了采用用燃煤技技术的发
4、发电效率率。目前前国际上上运行的的商业化化IGCCC电站站的供电电效率最最高已达达到433%，与与超超临临界机组组效率相相当。当当采用更更先进的的H系列燃燃气轮机机时，IIGCCC供电效效率可以以达到552%。2、IGGCC对对煤气采采用“燃燃烧前脱脱除污染染物”技技术，煤煤气气流流量小(大约是是常规燃燃煤火电电尾部烟烟气量的的1/110)，便便于处理理。因此此IGCCC系统统中采用用脱硫、脱脱硝和粉粉尘净化化的设备备造价较较低，效效率较高高，其各各种污染染排放量量都远远远低于国国内外先先进的环环保标准准，可以以与燃烧烧天然气气的联合合循环电电厂相媲媲美。目前常规规燃煤电电厂脱硫硫主要采采用尾
5、部部脱硫的的方法，脱脱硫所产产出的副副产品是是石膏。IGCC一般采用物理/化学方式脱硫，其脱硫效率可达99%以上，脱硫产物是有用的化工原料-硫磺。常规燃煤电厂目前没有有效的脱除CO2的方法，IGCC具有实现CO2零排放的技术潜力。在IGCC系统中可以对煤气中的CO进行变换，生成H2和CO2，H2可以作为最清洁的燃料（如燃料电池），CO2可以进行分离、填埋回注等，以实现CO2零排放。3、IGGCC的的燃料适适应性广广，褐煤煤、烟煤煤、贫煤煤、高硫硫煤、无无烟煤、石石油焦、泥泥煤都能能适应。采采用IGGCC发发电技术术，可以以燃用我我国储量量丰富、限限制开采采的高硫硫煤，使使燃料成成本大大大降低。
6、4、IGGCC机机组中蒸蒸汽循环环部分占占总发电电量约11/3，使使IGCCC机组组比常规规火力发发电机组组的发电电水耗大大大降低低，约为为同容量量常规燃燃煤机组组的1/22/33左右。5、IGGCC的的一个突突出特点点是可以以拓展为为供电、供供热、供供煤气和和提供化化工原料料的多联联产生产产方式。IGCC本身就是煤化工与发电的结合体，通过煤的气化，使煤得以充分综合利用，实现电、热、液体燃料、城市煤气、化工品等多联供。从而使IGCC具有延伸产业链、发展循环经济的技术优势。三、整体体煤气化化联合循循环的发发展 19772年在在德国LLtinnen酌酌斯蒂克克电站投投运了世世界上第第一个以以增压锅
7、锅炉型燃燃气一蒸蒸汽联合合循环为为基础的的IGCCC电站站，该电电站的发发电功率率为1770MWW，实际际达到的的供电效效率为334%，采采用以空空气为气气化剂的的燃煤的的固定床床式的LLurggi气化化炉。显显然，这这个电站站开创了了煤在燃燃气一蒸蒸汽联合合循环中中应用的的先例。但但是由于于Lurrgi炉炉的运行行不甚正正常，加加上粗煤煤气中含含有数量量较多的的煤焦油油和酚，甚甚难处理理，最后后迫使该该项示范范工程夭夭折了。世界上公公认的真真正试运运成功的的IGCCC是于于19884年5月建成成于美国国加州DDagggettt的“冷冷水”(Coaal WWateer)电电站，它它是以余余热锅
8、炉炉型燃气气一蒸汽汽联合循循环为基基础的，该该电站的的净功率率为933MW，供供电效率率为311.2(HHVV)。采采用以999%纯纯氧为气气化剂的的Texxacoo喷流床床气化炉炉。该电电站成功功地运行行了4年，历历时共2250000h。它它相当彻彻底地解解决了燃燃煤电站站固有的的污染物物排放严严重的问问题，同同时证明明IGCCC发电电方式具具有足够够高的运运行可用用率和负负荷因素素。“冷冷水”电电站的试试验成功功向世界界宣布了了这样一一个现实实和方向向，即：IGCCC是一一种有相相当发展展前途的的洁净煤煤发电技技术，它它可能是是21世纪纪中，除除了增殖殖反应堆堆之外的的、最有有发展前前途的
9、一一种燃煤煤的友电电方式。此外，在在“冷水水”电站站试运行行的过程程中，美美国在LLouiisiaana州州Plaaqueeminne的DOWW化学工工厂内也也建设了了一座IIGCCC的示范范工程（LGTI），燃气轮机的功率为110MW，余热锅炉中产生的蒸汽用于化工厂的生产工艺流程。按当量折算，IGCC的总功率为160MW，采用原为Destec公司专有的两段式水煤浆加煤的气化炉。该装置自1987年4月开始运行后到1994年3月止，累计运行了33637h，1991-1992年度内其平均运行可用率为80%。以上这两两台IGGCC的的示范运运行运行行成功，为为上一世世纪900年代开开始的较较大规模模
10、地研究究和规划划发展IIGCCC电站的的计划增增添了动动力。那那时在世世界范围围内拟建建设的IIGCCC示范电电站的数数量有110座以以上。它它们研发发的目标标是：迅速增增高IGGCC的的单机功功率和供供电效率率，力求求其供电电效率能能超过目目前燃煤煤的超临临界参数数的蒸汽汽轮机电电站；较大幅幅度地降降低其比比投资费费用，力力求降低低到$110000-12000/kkW的水水平；提高全全厂的运运行可用用率，力力求达到到90%-922%的水水平；降低发发电成本本，力求求在电网网中能与与燃煤的的有FCCD装置置的发电电成本相相竞争；积累运运行经验验。但是较大大规模地地示范运运行ICCCC的的工作进
11、进展得并并不顺利利，到目目前为止止，实际际建成并并在运行行和调试试的，纯纯粹以发发电为目目的IGGCC电电站只有有5座，它它们的概概况如表表1所示。在这些电电站的调调试过程程中都遇遇到过许许多技术术故障，并并经不断断改进后后才取得得进展。有有关这些些电站的的调试过过程以及及所克服服的故障障，作者者已在参参考文献献中作过过详细的的分析，在在此不再再重复。总总的结论论是：目前供供电效率率仅达到到42%-43%左右，并并未实现现45%的预定定目标，倘倘若热煤煤气显热热的回收收系统设设计不当当（像美美国的TTamppa电站站那样），供供电效率率则有可可能下滑滑到377%左右右的低水水平；电站运运行的可
12、可用率一一般能够够达到880%左左右，主主要的停停运原因因来自气气化炉；电站的的比投资资费用还还比较高高，一般般都高于于$15500/kW：由于比比投资费费用高、运运行可用用率仅880%左左右，因因而发电电成本还还不能与与目前燃燃煤的超超临界参参数的蒸蒸汽轮机机电站相相媲美；改烧低低热值的的合成煤煤气时，燃燃气轮机机的然烧烧室不仅仅需要作作很大的的改动，而而且要修修改压气气机与透透平通流流部分的的匹配关关系，以以适应燃燃烧低热热值煤气气时燃气气质最流流率较大大幅度增增长的需需要。相相对于燃燃烧天然然气的燃燃气一蒸蒸汽联合合循环而而言，改改烧低热热值煤气气后，联联合循环环的功率率大约会会增大11
13、0%=20%；必须慎慎重地选选择燃气气轮机的的型号，燃燃烧室必必须具备备兼烧低低热值煤煤气的实实际经验验，不允允许发生生振荡燃燃烧现象象。目前前9F等级级的燃气气轮机在在改烧低低热值煤煤气时可可以使IIGCCC的单机机容量达达到3000MWW以上：对于以以纯发电电为目的的的ICCCC电电站来说说，采用用喷流床床式的、以以氧气为为气化剂剂的气化化炉是比比较合适适的，它它能提高高碳的转转化率，并并有利于于提高IIGCCC电站的的单机容容量。通通常，干干法供煤煤的喷流流床气化化炉的冷冷煤气效效率有可可能达到到78%-844%，它要要比水煤煤桨供煤煤的喷流流床气化化炉者(70%-74%)高，有有利于改
14、改善IGGCC电电站的供供电效率率。目前前，喷流流床气化化炉的单单炉耗煤煤量已经经达到220000-30000t/日，足足以与3300MMW等级级的IGGCC电电站相匹匹配；届前，以以空气为为气化剂剂的流化化床式的的气化炉炉以及干干法除灰灰脱硫系系统还未未试验成成功，尚尚需进一一步探索索；目前采采用的深深冷法制制氧设备备的耗功功量是比比较大的的，为了了减少厂厂用电耗耗率，设设法探索索新的制制氧方法法是刻木木容缓的的事；一般来来说，在在IGCCC的整整套设备备中，燃燃气轮机机的运行行可用率率总是在在95%以上，是是比较可可靠的，但但在GEE公司和和Sieemenns公司司供货的的燃气轮轮机中也也
15、都发生生过部分分压气机机叶片断断裂的故故障，在在运行中中必须严严加检查查，以防防发生大大事故；IGCCC的污污染物排排放远远远低于NNSPSS标准，完完全能够够在相当当长的一一段时间间内，满满足211世纪初初、中期期的需要要。当IIGCCC方案进进一步改改进后，可可以大幅幅度地减减少C002的排排放量，可可满足环环保新标标准的要要求，但但是它会会使IGGCC的的供电效效率相应应地降低低688个百分分点。当然，以以上5座IGCCC示范范电站还还将长期期地运行行下去，以以便充分分暴露和和解决诸诸多设备备中可能能存在的的技术问问题、积积累运行行经验，并并在气化化炉中试试烧多种种燃料、探探索气化化过程的的参数优优化。特特别是在在美国的的Traacy电电站中，需需要不断断地改进进以空气气为气化化剂的流流化床气气化炉的的结构，使使之能保保持稳定定地运行行，并解解决高温温烛状过过滤器的的断裂以以及脱硫硫剂粉化化失效的的问题。总之，目目前人们们已经掌掌握了设设计、制制造和运运行单机机容量为为3000-4000MW IGCCC电站站的技术术，但须须采用以以氧气为为气化剂剂的喷流流床气化化炉和湿湿法除灰灰脱硫系系统。当当采用热热煤气全全热回收收系统时时，电站站的供电电效率可可以达到到42%-43%；运
