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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。
华能天津IGCC技术创新路向何方“我们的机组排放，粉尘小于0.6毫克/立方米，二氧化硫小于0.9毫克/立方米，氮氧化物小于50毫克/立方米，好于或接近燃气发电国家排放标准，而且氮氧化物仍有进一步降低的空间。
”6月24日，在位于天津的华能IGCC电厂，该厂副总经理兼总工程师张旭对记者说。
IGCC(整体煤气化联合循环发电系统)因发电效率高、污染物排放低的优点早已在世界范围内被公认，但目前IGCC面临着共同的发展困境，一是部分技术和工艺还需要进一步优化和完善，二是建设、运营成本高，几乎难以实现赢利，世界上大部分IGCC电厂都处于亏损状态。
华能IGCC电厂之所以叫“示范工程”，目的也是通过对IGCC技术的探索和验证，摸索经验，最终实现商业化运营，达到可推广、可复制的目的。
该厂总装机容量26.5万千瓦，2012年11月试运行，是中国第一座、世界第六座已投产的大型煤基IGCC电站。
这项目前在国际上被验证的、能够工业化的、最具发展前景的清洁高效煤电技术在我国到底发展到了何种地步，记者走进IGCC，一探究竟。
IGCC是什么，为什么要搞IGCC?IGCC不同于常规燃煤电站之处在于，它是将煤经过气化产生合成煤气(主要成分是一氧化碳和氢气)，经除尘、水洗、脱硫等净化处理后，洁净煤气到燃气轮机燃烧驱动燃气轮机发电，燃机的高温排气在余热锅炉中产生蒸汽，驱动汽轮机发电。
从1984年美国冷水电厂10万千瓦的IGCC技术验证成功开始算起，IGCC的发展已经有30年的历史了。
其间，美国、欧洲和日本都开发了各自的IGCC技术。
在中国之前，全球已经有五座投入运营的IGCC电厂。
IGCC被普遍认为是一种很有前景的洁净煤发电技术。
即使在几乎完全依靠进口煤炭的日本，也于2007年9月建成了25万千瓦的IGCC商业示范项目，并正将其技术在澳大利亚等国外市场推广。
IGCC电站的成本高是公认事实，但也有业内人士旗帜鲜明地指出，如果因为成本高而不去建设，它的成本就永远不可能降下来，特别是对于70%的一次能源消费要依靠煤炭的中国而言，IGCC是必须重视的技术方向。
IGCC发电技术研究及探讨摘要：IGCC是整体煤气化燃气-蒸汽联合循环，是70年石油危机时期开始研究和发展起来的一种洁净煤发电技术，它是在已经完全成熟的燃气-蒸汽联合循环发电机组的基础上，增加一套煤的气化和净化装置，以便使煤变成人造的干净的合成煤气，进而在燃气-蒸汽联合循环发电设备中，实现煤电洁净发电。
本文主要介绍了IGCC技术的发展进程和关键技术，系统流程，关键设备及功能，发展趋势。
关键词：IGCC；系统流程；关键设备；发展趋势1引言为节约能源和减轻环境污染,美国、西欧和日本相继提出并推行洁净煤计划,国内外现已开发出多项洁净煤发电技术,主要包括:脱硫技术、脱硝技术、超临界及超超临界发电技术、整体煤气化联合循环发电技术(IGCC)、循环流化床发电技术 (CFBC)和增压流化床联合循环发电技术(PFBC-CC)等.从大型化和商业化的发展趋势来看,整体煤气化联合循环(IGCC)最受重视,现已成为能源动力领域的研究热点与前沿.IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle)是一个涉及能源、化工和环境等诸多学科的复杂系统。
当前世界上研究开发IGCC的总目标是：力求提高其经济性、可用率；降低比投资费用和发电成本，促使IGCC走向商业化；同时进一步优化IGCC的系统，以便清除和利用CO2 ，为走向H2 经济时代探索现实道路，并改善其运行的灵活性。
有关IGCC的关键技术主要包括：气化炉技术、燃气轮机技术、余热锅炉技术、空分制氧技术。
2IGCC的发展进程2.1 原理概念性验证阶段这个阶段,主要目的是通过建立各种试验电站向世人展示煤气化转化技术和高效联合循环热力系统相结合的IGCC作为一种新型的洁净煤发电技术不仅理论上可行,而且能够安全、可靠运行,真正“洁净”，解决常规燃煤电站所固有的污染问题,并且有可能大型化商业应用。
世界上第一座IGCC装置是1972年在德国L nen市的Kellerman电厂,容量为170MW,采用五台Lurgi固定床气化炉,配Siemens公司V93型74MW功率燃气轮机等组成增压锅炉型联合循环。
多联产技术多联产技术概述以及对我国目前多联产技术发展的建议摘要：由于我国的能源危机，以及可持续发展的要求，使得煤炭多联产技术成为我国煤炭利用的主要发展方向，它可以实现资源利用最大化和环境保护最优化，有效地解决我国资源利用、环境保护、能源安全三方面的问题，对我国实现可持续发展具有重大意义。
另外介绍了我国目前多联产技术的发展现状及前景。
关键词：多联产技术概述发展建议正文1、多联产技术概述1.1基本概念多联产技术是利用物理化学方法达到煤的高效、洁净利用的途径。
它以煤炭气化为中心，可以将95％以上的煤转换成一种称之为合成气的可燃气体。
将合成气用于联合循环发电，可以获得比常规燃煤发电高的能源利用效率。
多联产、洁净化技术是实现煤基洁净能源的有竞争力的途径。
多联产的原理，是将煤气化后先通过一个反应器做化工产品，剩下尾气再去燃烧发电。
多联产相当于把化工和发电两个过程耦合起来，能量利用效率可以提高10%~15%，同时，化工产品增值量比较大，并且能够实现调峰。
煤的气化系统很贵，如果能实现化工和发电相互调整，气化系统就能始终稳定运行，降低发电成本。
1.2多联产系统多联产系统是在美国壳牌公司提出的合成气园的概念的基础上提出的。
目前对多联产系统公认的概念是: 多联产系统是指利用从单一的煤气化装置中产生的合成气(CO+ H2 ) , 进行跨行业、跨部门的联合生产, 得到多种具有高附加值的化工产品(如甲醇、醋酸、醋酸乙烯等)、液体和气体燃料(如F- T 合成燃料、城市煤气、人工天然气等)、其他工业气体(如CO2 , H2 , CO等) , 以及充分利用各工艺过程中产生的热能进行发电的能源系统。
本文阐述的多联产系统, 准确地说是基于煤气化的多联产系统, 是以煤炭气化为起点, / 以资源化、减量化、再利用0 为原则, 通过对煤炭气化、发电( IGCC) , 合成甲醇、醋酸等多种煤化工技术的优化集成, 使得煤炭资源得到洁净高效综合利用, 以得到多种化工产品并利用工艺过程的热能进行发电的多产品关联耦合的新型煤气化多联产系统。
整体煤气化联合循环发电技术简介（IGCC）2009年8月19日整理目录一、基本情况概述 (2)1、IGCC提出的背景 (2)2、IGCC国外现状及发展趋势 (4)3、IGCC国内现状及发展趋势 (8)4、目前对IGCC系统研究的不足 (10)二、IGCC主要系统的主要构成部分及其特点 (11)1、IGCC主要系统中燃气机轮系统的构成与特点 (11)2、IGCC主要系统中煤炭气化系统的构成与特点 (13)3、IGCC主要系统中煤气净化系统的构成与特点 (23)4、IGCC主要系统中余热锅炉系统的构成与特点 (25)5、IGCC主要系统中蒸汽轮机系统的构成与特点 (27)三、IGCC联合循环的主要特点 (28)四、基于Aspen plus 过程模拟的IGCC整体系统的性能分析 (30)1、Aspen plus过程模拟软件的基本原理和功能 (30)2、Aspen Plus 软件在燃煤发电工程中的应用 (32)3、IGCC中燃气轮机系统的选取和其各参数的计算 (34)4、IGCC中余热锅炉及蒸汽系统输入参数选取和计算 (37)5、IGCC整体系统的性能模拟结果及分析 (39)五、近期IGCC技术的相关报导 (42)1、天津开建国内环保水平最高燃煤电厂污染物排放减90% (42)2、华能IGCC技术打入美国市场 (43)3、华能集团联手七大央企 70亿投资IGCC (44)4、能源局：华能IGCC项目获批将在全国进行推广 (50)IGCC（整体煤气化联合循环发电技术）简介IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle，整体煤气化联合循环）技术被普遍认为是最有发展前景的洁净煤发电技术之一，既能达到较高的发电效率，又有极好的环保性能。
一、基本情况概述1、IGCC提出的背景“绿色煤电”计划的提出，是从我国能源结构的现实特点出发的，而IGCC技术的发展是绿色煤电的重点。
煤炭在我国一次能源结构中占6成以上，目前全国的发电装机容量中煤电占70％以上。
关于IGCC与多联产技术的发展概况展望与建议（修订稿）焦树建清华大学热能系清洁煤技术利用国际研讨会2010.9 北京摘要：本文在简要的回顾了世界上IGCC技术发展历程的基础上，对近40年来这两种先进技术的开发与发展水平进行了评估。
分析了其进展不尽人意的原因，指出了由于这两种先进技术固有的环保特性的优越性，在人们急需解决温室气体效应负面影响的今天，推广使用多联产技术与进一步发展IGCC+CCS技术的高潮正在来临。
本文还介绍了IGCC技术中某些关键技术的开发现状，指出了它们对于促进IGCC技术发展的作用。
最后，作者分析了我国研究开发IGCC技术和多联产技术的现实条件，并就其发展政策和措施提出了建设性的意见。
关键词：IGCC技术；洁净煤发电技术；多联产能源系统；煤的气化技术Status, Prospects and suggestions on Development of IGCC andPolygeneration Technologies(Revised)Jiao shu-jian(Department of Thermal Energy Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China)Abstract: On the basis of briefly reviewing the development courses of IGCC and polygeneration technologies, an evaluation on their developing manner, during the past nearly 40 years, had been made by author. After analyzing the basis causes of their unsatisfied developments, author pointed out that a high tide for further development and extensive application of these two advanced technologies, especially the technology of IGCC with carbon capture and sequestration, has just been coming now with their superiorities on environment protection and under the circumstance of urgent needs for solving the negative effects from greenhouse gases. Furthermore, the developing status of some key technologies, such as gasifiers and gas turbines used in IGCC technology, had been introduced in detail for showing their important roles on developing IGCC technology. At last, some constructive suggestions on policies and measures in our country for developing these advanced technologies had been mentioned.Key words:IGCC Technology; Clean Coal Generation Technology; Poly-Generation Energysystem; Coal-Based Gasification Technology(一)目前IGCC和多联产技术的发展现状世界上第一座以纯发电为目标的IGCC电站是于1972年在德国Lünen的斯蒂克电站投运的，直到1984年美国加州Daggett的冷水（cool water）电站的建成和试运成功，IGCC技术才被人们公认为是一种仅次于增殖反应堆的很有发展前途的洁净煤发电技术。
此后，在世界上兴起了研发和建立IGCC电厂的第一次高潮。
但由于此项技术刚刚兴起，人们对其关键技术尚未进行过深入研究，加之当时（上一世纪八、九十年代）廉价的天然气正在发电行业大量使用，因而这股热潮的影响还很有限。
据统计：从1972年到2007年之间，世界上建成的IGCC 装置共有26座，其总的装机容量只有452万千瓦。
其中目前尚在运行的纯发电的IGCC电站只有5座，其余的都是在石化企业中使用的多联产技术。
应该说：这样的发展速度并不是人们所期望的，也就是说，经过40年的发展，IGCC并没有真正发展成为一种能够与亚临界和超临界参数的粉煤蒸汽轮机电站相竞争、并为人们迫切期望使用的洁净煤技术。
但是即使如此，在既往的近40年内，IGCC技术还是获得了相当程度的发展，取得了许多扎实的成果，主要体现在以下几个方面：①研究与开发成功了一系列关键技术，经过实地运行，这些关键技术已能比较成熟地在IGCC的示范工程中使用，或经受了商业性运行的考验，它们是：**多种形式的气化炉，如：*水煤浆加料氧气气化的喷流床气化炉（Texaco和E-gas炉，以及由我国华东理工大学开发成功的气化炉）；*干煤粉加料空气气化的两段喷流床气化炉（三菱炉）；*干煤粉加料氧气气化的喷流床气化炉（SHEEL、PRENFLO和GSP炉）；*流化床气化炉（U-gas，KRW和HTW炉）；*液态排渣式固定床气化炉（BGL炉）；在这些气化炉中喷流床气化炉已经在IGCC示范工程中得到考验和实际应用；**常温湿法脱硫和硫回收装置以及中温和高温干法脱硫和硫回收装置；**湿法和干法除灰装置；**适宜于燃用低热值合成煤气的燃气轮机：如GE公司的Fr7FA, Fr6B, Fr9E 与Fr6FA；Siemens公司的V94.2, V94.2K与V94.3；三菱公司的M701DA与M701F；以及Alstom公司的KA13E-2等。
②取得了一系列实际运行经验，为今后进一步开发IGCC技术和多联产技术积累了宝贵经验，探明了开发与研究的方向；③在石化企业中打开了使用IGCC技术的方向，开创于建立了以“煤气化为核心”的多联产能源系统，并取得了经济和环保效益；④基本上掌握了优化设计IGCC电站和多联产能源系统的方法，目前已经能够有把握地优化设计250～600MW等级的IGCC电站和多联产能源系统；⑤在某些发达国家已经初步建立起IGCC的研究、设计、生产和营销管理体系，以适应IGCC技术的发展需要，能满足小批量生产的要求。
为什么在过去的近40年内，IGCC技术没能在店里行业中被推广使用呢？主要有以下两个原因，即①廉价的清洁燃料——天然气抢占了发电行业市场的主要领域。
上一世纪八、九十年代，世界上发现了大量的价格便宜的天然气，它是一种便于开采、输运和应用的清洁燃料。
为此，各国政府都逐渐解禁了不准许大量使用天然气进行发电的禁令，致使高效而又环保性能良好的天然气燃气-蒸汽联合循环电站（NGCC）应运而生，成为当今电力工业高速和经济发展的主干力量，由此影响了人们原先期望的想通过IGCC技术来实现洁净煤发电的理想，因而开发IGCC技术的步伐被放慢了。
②作为一种以纯发电为目标的IGCC技术，在某些关键性的技术经济指标方面，尚不能超越超临界参数的粉煤蒸汽轮机电站，致使IGCC技术无法立即取而代之。
这些指标的对比关系如表1所示。
表1 几种发电方式中某些技术经济指标的对比很明显，在上述这些技术经济指标中，发电成本应是最终评价电站经济性优劣的指标。
只有当IGCC电站的发电成本低于同等容量等级并燃用同种燃煤的超临界甚至超超临界参数的粉煤蒸汽轮机电站时，才有考虑建立IGCC电站的必要性。
显然，目前IGCC技术尚未达到取代超临界参数粉煤电站的水平。
此外，直到至今，IGCC技术的发展尚未实现原先预定的应该再2000年前达到的技术经济指标，即：单机净功率——300～400MW；经热效率ηN㏄=45%～46%（LHV）；比投资费用——＄1000kW，可用率——85%以上。
这就更加影响了人们对IGCC 技术的期望，致使短期内难于被大众所接受。
此后，通过IGCC电站的实际运行，人们进一步发现这类发电设备还具有以下一些明显的缺点，这些因数也是对使用IGCC技术不利的，即：①系统相当复杂，影响机组可用率的因素很多，特别是气化炉的可用率影响严重；②为了燃用低热值的合成煤气，原来燃用天然气的燃气轮机必须进行相当重大的技术改造，致使燃气轮机的造价增长相当多。
③由于设置制氧空分设备，电站的启动时间增长许多，厂用电耗率甚高，它已成为一只IGCC电站供电净效率的一个重要因素。
④整天机组的负荷变化速率不够快，尚未达到5%P/min的要求，而负荷的变化范围又比较窄。
当某些机组和气化炉的负荷低于50%-60%左右时，往往需要切换燃烧备用燃料（天然气或轻柴油），以确保气化炉的稳定运行，并使燃气轮机的排气污染水平符合环保要求。
机组启动时也必须首先燃用天然气或轻柴油。
为了确保气化炉故障时IGCC电站仍能继续运行，备用燃料的储量应足够多。
⑤由于系统复杂，设备并非完全成熟，又缺少经验，因而机组需要经过较长时间的调试后才能投入正常运行，例如：为使某些IGCC电厂的可用率调整到85%左右，有可能需要花2-3年的时间。
鉴于这些缺点，再加上IGCC技术是一种新生事物，操作过程与一般电厂有所不同，因而，在IGCC电站的调试过程中，不可避免的总会发生许多事故，这也会影响人们对使用IGCC技术持观望态度。
总而言之：近40年的发展，IGCC技术虽然没能立即构成对超临界参数粉煤电站的威胁，氮作为一种污染排放特性极优的洁净煤发电技术，已被人们深入地进行了研究和试验，并为它开拓了颇有竞争力的应用市场，使其初步具备了小批量生产的条件。
虽说IGCC技术尚未能被广泛应用，但是人们也从未有过放弃发展这种技术的愿望，相反地，某些关键技术仍在继续加紧开发之中。
支持该技术继续发展的动力来自以下三个方面：①近些年来天然气价格的不断攀升，使人们重新感觉到有必要再次使用储量丰富、而价格低廉的煤来发电，当然IGCC技术是首选项目。
②人们基本上摸清了IGCC技术的特性，为该技术的扩大使用开辟了新的市场（譬如：煤化工项目，煤制合成气与天然气以及CO2的捕集等领域），特别是打开了挤进石化企业的大门，开创了在石化企业中建立以“煤气化为核心”的多联产能源系统的道路。
