整体煤气化联合循环发电

IGCC技术发展现状概述摘要：IGCC是一种新型、高效的洁净煤发电技术具有高效、洁净、节水、燃料适应性广等特点。

本文对IGCC发电技术的特点、流程、关键设备与制约因素等进行了论述。

关键词：IGCC 煤气化联合循环发展概况1. 概述IGCC (Intergraded Gasification Combined Cycle)即整体煤气化联合循环发电,它是当今国际上最引人注目的新型、高效的洁净煤发电技术之一。

IGCC发电系统把环境友好的煤气化技术与高效的燃气蒸汽联合循环发电技术相结合，实现了煤炭资源的高效、洁净利用，具有高效、洁净、节水、燃料适应性广、易于实现多联产等优点，并且与未来二氧化碳近零排放、氢能经济长远可持续发展目标相容，是21世纪洁净煤发电技术的重要发展方向之一。

它主要由煤的气化与净化部分(气化炉、空分装置、煤气净化设备)与燃气-蒸汽联合循环发电部分(燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统)组成。

典型的IGCC发电系统如图1所示,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,然后进入燃气轮机的燃烧室燃烧,加热气体工质以驱动燃气轮机作功,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的联合循环过程。

图1 典型IGCC发电系统图2. IGCC技术优点2.1 供电效率高IGCC电厂将煤气化与高效的联合循环发电技术有机结合起来,实现了能量的梯级利用,极大地提高了燃煤技术的发电效率。

目前,国际上运行的商业化IGCC电站的供电净效率最高已达到43%,比常规亚临界燃煤电站效率高5%~7%,与超超临界机组供电效率相当。

随着燃气轮机的发展,由G,H级组成的IGCC供电效率可以达到52%。

2.2 环保特性好IGCC电厂对合成煤气采用“燃烧前脱除污染物”技术,合成煤气气流量小(大约是常规燃煤火电尾部烟气量的1/10),便于处理。

第一节整体煤气化联合循环的基本思想整体煤气化联合循环(Integerated Gasification Combined Cycle；简记为IGCC)是20世纪70年代石油危机时期西方国家开始发展的一项燃煤发电技术。

它的技术路线非常清晰，那就是：使煤在气化炉中气化成为中热值或低热值的煤气，然后通过处理，去除其中的灰分、含硫化合物、重金属等有害物质，代替天然气供到常规燃气一蒸汽联合循环中去，从而实现洁净燃煤发电。

IGCC发电系统示意图如图6—1所示。

整体煤气化联合循环中的“整体”一词有两层含义：(1)在这个系统中，气化炉所用的蒸汽和空气多数情况下都直接来自于系统内的汽轮机和燃气轮机。

反过来，气化过程中所产生的各种显热，都在系统适当的工艺环节中充分地利用，这样的系统是一个有机的整体；(2)系统流程及系统内各处的参数都要从机组整体性能最优的角度仔细考虑和设计。

图6—1 IGCC发电系统示意图显然，在IGCC发电系统中，燃气轮机、余热锅炉、汽轮机都是成熟的技术，所需要解决的只是煤的大规模气化和煤气的净化问题。

所以，就设备而言，气化炉和煤气净化系统的是整体煤气化联合循环发电技术的关键。

第二节煤的气化及气化炉一、气化原理众所周知，煤是由多种有机物和无机物}昆合组成的固体燃料。

煤中的可燃物质主要是碳，其次是氢。

要使煤气化，最理想地莫过于将其转化为以气态形式存在的c0、H2及碳氢化合物，如cH4等。

因此，对煤进行气化实质上主要是使煤中的C与02反应生成CO。

然而，实际中煤的气化过程远非如此简单。

尽管煤气化的历史已有200余年，但对其涉及到的某些问题至今也未完全研究清楚。

如果大致描述一下的话，煤的气化大体上是这样进行的：在缺氧的条件下，对煤进行加热，使其释放出所含的水分而干燥；随着温度的升高，原先以固态形式存在的碳氢化合物分子中的一些较弱的化学键被破坏，开始析出挥发分，生成煤焦油、油、酚和某些气相碳氢化合物；接下来，析出挥发分后的固定碳将与氧气、蒸汽和氢气发生反应生成CO、C02和cH4等气体。

整体煤气化联合循环发电系统基本工艺过程整体煤气化联合循环发电系统（IGCC：Integrated Gasification Combined Cycle）是一种先进的洁净煤发电技术。

这项技术通过煤气化产生合成气（主要为一氧化碳和氢气），再利用这些气体推动燃气轮机和蒸汽轮机联合发电。

IGCC不仅效率高，而且排放低，尤其是硫、氮和颗粒物的排放远低于传统的燃煤电厂。

以下是IGCC系统的基本工艺过程的详细描述。

1. 煤的预处理首先，原煤经过破碎和筛分，去除其中的石块、金属等杂质，得到适当粒度的煤粉。

预处理还包括可能的煤干燥过程，以降低煤中的水分含量，提高后续气化过程的效率。

此外，为了提高气化效率和减少气化炉的结渣，有些IGCC电厂还会对煤进行预处理，如添加助熔剂或进行部分氧化。

2. 煤气化预处理后的煤粉与气化剂（通常是氧气、二氧化碳或水蒸气的混合物）在气化炉中高温（通常超过1300℃）下进行气化反应。

在气化过程中，煤中的碳与气化剂反应生成一氧化碳、氢气和少量甲烷等可燃气体，这些气体被称为合成气或煤气。

气化炉内还会产生一些熔渣，这些渣通过炉底的排渣系统排出。

3. 煤气净化从气化炉出来的粗煤气含有飞灰、未反应完全的碳、硫化物、氯化物等杂质。

这些杂质不仅影响后续燃气轮机的运行，还可能造成环境污染。

因此，需要对粗煤气进行净化处理。

净化过程通常包括除尘、脱硫、脱氯和可能的碳氢化合物调整等步骤。

净化后的煤气应满足燃气轮机对气体燃料的要求。

4. 燃气轮机发电净化后的煤气进入燃气轮机燃烧室，与压缩空气混合并燃烧，产生高温高压的燃气。

这些燃气推动燃气轮机的涡轮叶片旋转，进而带动发电机发电。

燃气轮机发电是IGCC系统中的第一个发电环节，其效率通常较高。

5. 余热回收与蒸汽轮机发电燃气轮机排出的烟气温度仍然很高，为了充分利用这部分热量，IGCC系统通常配备有余热回收装置，如余热锅炉。

在余热锅炉中，烟气将热量传递给水，产生高温高压的蒸汽。

整体煤气化联合循环zhengti meiqihualianhexunhuan integrated gasification combined cycle,IGCC字体[大][中][小]把煤气化和燃气-蒸汽联合循环发电系统有机集成的一种洁净煤发电技术。

在IGCC系统中，煤经过气化产生合成煤气，经净化处理的煤气燃烧后驱动燃气透平发电，利用高温排气在余热锅炉中产生蒸汽驱动汽轮机发电。

为了制备并净化煤气，IGCC中还设置了空气分离设备(用于制氧供气化用，简称空分设备)和煤气除尘、脱硫设备。

对采用空气作气化介质的IGCC系统一般不设置空分设备。

这种发电系统也可以采用石油焦和生物质等作为燃料。

图1 IGCC的工艺流程示意图1—煤气制备输送;2—煤气化炉;3—粗煤气冷却及净化; 4—燃气轮机; 5—余热锅炉;6—汽轮机; 7—发电机; 8—硫回收; 9—废水处理; 10—空分设备工作原理典型的IGCC工艺流程如图1所示，煤经过处理后送入气化炉。

气化过程所需的氧气来自空分设备。

出气化炉的粗煤气显热被回收利用以产生蒸汽(蒸汽送入余热锅炉中去过热)，然后粗煤气通过除尘、脱硫处理进入燃气轮机燃烧室，燃烧产生的高温燃气驱动透平发电。

燃气透平排气的热能在余热锅炉中被回收，将给水加热成为蒸汽，用以驱动汽轮机发电。

此外系统还包括硫回收设备、灰渣系统和废水处理设备。

发展简史IGCC是70年代西方国家在石油危机时期开始研究和发展的一种技术。

世界上第一个工业规模的IGCC机组是1972年在德国克尔曼(KDV)电厂内建成的，容量为170MW，采用鲁奇(Lurgi)固定床气化工艺，用西门子(Siemens)公司的V93型燃气轮机，组成增压锅炉型联合循环。

该机组完成预定试验后于70年代末停运。

世界上第一个完整地进行工业性试验研究的IGCC机组于1984年在美国加州冷水(Cool Water)电厂建成。

该机组采用德士古(Texaco) 气流床气化工艺和GE公司7E型燃气轮机，组成余热锅炉型联合循环，机组净功率为93MW。

未来燃煤发电的完美技术组合：CCS＋IGCC近年来，随着全球能源供应的日趋紧张，昔日被认为应该淘汰的煤炭工业重新焕发了生机。

有专家预言，在未来几十年里，煤炭在世界能源体系乃至全球经济和社会发展中将扮演着重要角色。

然而，燃煤产生的大量二氧化碳排放使地球温室效应明显加剧，导致全球气温变暖问题日显突出。

既要使用煤炭，又要减少二氧化碳的排放，世界各国的科研人员为如何解决这一“矛”与“盾”问题，开展了史无前例的技术创新研究。

目前，碳捕捉及封存技术(CCS)和整体煤气化联合循环技术(IGCC)被认为是最有潜力的技术，二者结合，将能实现二氧化碳的零排放，大大提高燃煤效率。

燃煤与温室效应的矛盾有资料显示，2004年世界煤炭探明储量为9090.64亿吨，其中美国独占世界煤炭储量的27.1%，俄罗斯和中国分别居第二位(17.3%)和第三位(12.6%)。

以目前的开采速度计算，全球现有的石油储量可供生产50年，天然气可供应70年，而煤炭则可供应164年。

可见，煤炭是最丰富的化石能源，因此，近年来使用煤炭做燃料在美国和西方国家迅速增长，煤炭占每年世界一次性能源的消费量超过25%，在各种能源消费量中仅次于石油。

有专家预言，由于煤廉价又储藏丰富，未来热电站将主要以煤炭为燃料。

在2003年至2030年之间，美国建成的以煤炭为燃料的发电站，总容量将达280.5吉瓦。

然而，日益加剧的全球气温变暖问题使许多人认为，煤炭利用与环境保护之间是矛盾的，认为煤炭是污染之源，是最大的温室气体排放源。

此外，煤炭利用效率比石油和天然气低20%到30%，应属于落后能源。

同时，使用煤炭还会带来一系列“后遗症”，如冰山融化、有毒物质排放和采煤矿工伤亡等问题。

但多年来，人们的探索与实践证明，煤炭的污染物是可以清除的，煤炭的利用效率也可以大幅提高，大量削减二氧化碳排放也是能够实现的。

近年来快速发展起来的洁净煤技术，应当有望解决燃煤与温室效应的“矛”与“盾”问题。

IGCC百科名片IGCC〔Integrated Gasification Combined Cycle〕整体煤气化联合循环发电系统，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。

它由两大局部组成，即煤的气化与净化局部和燃气-蒸汽联合循环发电局部。

目录底子简介道理分类喷流床气化炉流化床气化炉固定床气化炉特点开展障碍底子简介道理分类喷流床气化炉流化床气化炉固定床气化炉特点开展障碍•前景展开编纂本段底子简介IGCC整体煤气化联合循环由两大局部组成，第一局部的主要设备有气化炉、空分装置、煤气净化设备〔包罗硫的回收装置〕，第二局部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，颠末净化，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轮机作功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，发生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。

其道理图见以下图:编纂本段道理IGCC技术把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁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，是一种有开展前景的洁净煤发电技术。

在目前技术程度下，IGCC发电的净效率可达43%～45％，此后可望达到更高。

而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放在25mg／Nm3摆布。

〔目前国家二氧化硫为1200mg ／Nm3〕，氮氧化物排放只有常规电站的15%--20%，耗水只有常规电站的1/2-1/3，利于环境庇护。

编纂本段分类由图中可以看出IGCC整个系统大致可分为：煤的制备、煤的气化、热量的回收、煤气的净化和燃气轮机及蒸汽轮机发电几个局部。

可能采用的煤的气化炉有喷流床〔entrained flow bed〕、固定床〔fixed bed〕和流化床〔fluidized bed〕三种方案。

在整个IGCC的设备和系统中，燃气轮机、蒸汽轮机和余热锅炉的设备和系统均是已经商业化多年且十分成熟的产物，因此IGCC发电系统能够最终商业化的关键是煤的气化炉及煤气的净化系统。

整体煤气联合循环（IGCC）简介1、IGCC的由来和含义整体煤气化联合循环(1GCC-Integrated Casification combined Cycle)发电系统，是将煤气化技术和高效的联合循环发电技术相结合的先进动力系统，发电效率高，环保性能好，是一种有广阔前景的洁净煤发电技术。

上世纪70年代初期由中东战争引发的石油危机以及不断恶化的环境污染问题，给世界带来巨大影响和冲击。

西方主要工业国家从经济发展和国家安全的战略角度考虑，推行能源多样化的政策，并鼓励发电行业燃料多样化。

根据对世界能源结构的分析，化石燃料中煤的储量大、价格低廉、供应稳定，但直接燃煤严重污染环境是一个不容忽视的问题。

因此，各国政府在考虑利用储量丰富的煤炭资源时，特别重视洁净煤技术的研究与开发工作。

各种形式的洁净煤发电技术经过几十年的努力得到了很大发展, 但从大型化和商业化发展来看，近期各国开发研究的重点主要放在IGCC上，投入人力物力最多，己建和在建的示范项目也占多数。

越来越多的实践证明：IGCC是最有发展前景的洁净煤发电技术。

美国、西欧、日本等国相继提出并推行洁净煤计划。

据统计，美国能源部自1986年开始实施洁净煤计划以来，经过长达9年，在5轮竞争性的论证后，目前共选中43个项目，项目投资超过70亿元，其中IGCC占的份额最大。

IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)整体煤气化联合循环，它的设计思想是：使煤在高压、高强度、高效率的气化炉中气化成为中热值煤气或低热值煤气，进而通过洗涤和脱硫处理，把煤气中的微尘、硫化物、碱金属等杂质清除干净，最后，把洁净的煤气输送到燃气-蒸汽联合循环中去燃烧做功。

2、IGCC的组成和工艺流程整体煤气化燃气一蒸汽联合循环(简称IGCC )是一种先进的高效低污染的清洁煤发电技术，是多种高新技术的合成，由气化、动力、脱硫、空分四个岛组成。

其主要生产流程是:将原煤制成煤粉或水煤浆送人气化炉中，煤粉或煤浆在气化炉中与来自空分系统的氧气反应生成粗煤气，粗煤气经净化系统涂去粉尘、硫化物等有害物质后送入燃气轮机燃烧室，燃烧产生高温高压气体进人透平膨胀做功，拖功发电机发电。