整体煤气化联合循环
我国首座整体煤气化联合循环发电示范电站建成投产
的科研 、设计和制造等单位 ，建成投产 了 我国首座Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ 示范电站 ．这标志着我 国掌 握 了Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ 电站的关键技术 ，具备 了自主设 计 、建设 、调试和运行Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ 电站的能力。 整体煤 气化联合循环发电 ｆ Ｊ ＧＣ Ｃ）
是 世界 公 认 的 清洁 、高 效煤 基 发 电主 要 技
科学家找到 “ 秘密武器”用于清除癌细胞 “ 帮凶”
历经３ 年多潜心 研究 ，上海医学院生 物医学研究院长江学者讲座教授管坤 良 乳酸。乳酸 “ 跑 出”细胞 外 会 制造 出
适合 肿 瘤 生长 的 “ 微 环 境 ” ，即帮 助肿 瘤 细胞 转移 、浸 润 、侵 袭 和 恶化 使肿 瘤 细 胞快速增殖 ．对肿瘤发生 发展具有推波
我 国首座整体煤气化联合循环发电示范电站建成投产
４ 月９ 日召开 的 十一五 ８ ６ ３ 计 划重
大项 目 ” 以煤气 化 为 基础 的 多联产示 范 工 程 ”相 关 课 题验 收 会 消 息称 我 国在 整体 煤气化联合循环发电 （ Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ）的核心技术 领 域 取 得 了重 要 进 展 ．华 能 集 团联 合 国 内
期 目标 。这一计划也是超级稻项 目的第四 期计划 。 据农 业部统计 ．２ Ｏ １ ２ 年全 国超级稻 推 广面积达 １ ２ １ 亿 亩 亩 增 产 ６ Ｏ 公斤 以 上 ．带 动全 国水 稻单产和 总产再 上新 台 阶。 “ 十一五 ”以来超级稻累计推广面积 达到６ ４ ３ ８ ４ 万亩 ，占同期水稻种植面积的 ２ １ ％ ．为我国水稻生产实现 “ 九连增 ”发 挥 了重要 作 用 这项计 划确定 的产量指 标为 ：长 江 上 游 和东 北 水稻 主 产 区一 季 稻 百亩 片 平均
酶Ａ”有至关重要的作用。雷群英介绍 人体细胞主要通过蛋 白质来执行各项复杂 任务 ．蛋 白质 被 乙酰 “ 武 装 ”起 来 后 才
整体煤气化联合循环发电
整体煤气化联合循环发电整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gas ification 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。
其原理图见下图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，既有维护时间短等特点，将成为未来IGCC将推广的重要炉型。
燃气轮机方面，适应煤气的低热值的燃气轮机将成为首选机型。
空气分离装置方面，目前仍以深冷技术为主，未来将有可能在PSA 变压吸附空分技术方面有所突破。
整体煤气化联合循环发电的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部分。
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品，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。
具体来说，对IGCC气化炉及煤气的净化系统的要求是：a) 气化炉的产气率、煤气的热值和压力及温度等参数能满足设计的要求b) 气化炉有良好的负荷调节性能，能满足发电厂对负荷调节的要求c) 煤气的成分、净化程度等要能满足燃气轮机对负荷调节的要求d) 具有良好的煤种适应性e) 系统简单，设备可靠，易于操作，维修方便，具有电厂长期、安全可靠运行所要求的可用率f) 设备和系统的投资、运行成本低喷流床气化炉喷流床是目前IGCC各示范工程中采用最多的一种气化炉。
IGCC
三、IGCC未来 IGCC未来
（5）美国 ）美国Mesaba IGCC项目 项目 （6）加拿大 ）加拿大Alberta EPCOR IGCC＋CCS示范 ＋ 示范 项目 （7）英国 ）英国Centrica Teesside IGCC项目 项目
三、IGCC未来 IGCC未来
（8）英国 ）英国Powerfuel HatField IGCC项目 项目
（9）德国 ）德国RWE Zero－IGCC项目 － 项目
（10）韩国 ）韩国Taean IGCC NO.1示范项目 示范项目
三、IGCC未来 IGCC未来
LOGO
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
IGCC研究 开发 (70’S)
IGCC试验 验证3639%(80’S)
IGCC商业 示范4045%(90’S)
IGCC应用 与发展4550%(00’S)
二、IGCC发展及现状 IGCC发展及现状
四座大容量商业 示范电站
一、IGCC概述 IGCC概述
一、IGCC概述 IGCC概述
一、IGCC概述 IGCC概述
2、IGCC 工艺流程 、 煤的气化： 煤经气化成为中低热值煤气。 煤的气化： 煤经气化成为中低热值煤气。 煤气的净化：煤气经过净化，除去硫化物、 煤气的净化：煤气经过净化，除去硫化物、氮化 粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料。 物、粉尘等污染物，变为清洁的气体燃料。 燃气轮机发电：送入燃气轮机的燃烧室燃烧， 燃气轮机发电：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。 热气体工质以驱动燃气轮机作功。 蒸汽轮机发电： 蒸汽轮机发电：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。 给水，产生过热蒸汽驱动蒸汽轮机作功。
整体煤气化联合循环-IGCC技术综述
１ 工 艺及流 程简 介
１１ 组成 部 分 及 设 备 ．
（） ５ 可以进行煤炭资源综合利用 ， 可根据需要进行多联产 ， 将 煤气转化为热能 ， 燃料气和化工产 品， 并进行 ｃ 获实 现接 近 ０捕 零排放。
冷凝器
图 １ Ｉ Ｇ 典 型 系 统 图 ＧＣ
Ｐ ｅ ｏ ａｏ示 范厂 ）容量 ：２ Ｗｅ， ｕａ ｎ ｎ （ ： ３ ０Ｍ ｌ气化燃料 ： ／ 煤 石油焦 。 气化 系统证实的可用率 ：５ ８ ％
９一
一
高全娥 ： 整体煤气化联合循环 一Ｇ Ｃ技术综述 ＩＣ
表 １ Ｉ Ｃ３ ＧＣ ０年 的发展历程及展望 年代 １８ ９ ０年代 １９ ９ ０年代 ２１ ０ ０年代
科学之友
Ｆｅｄ ｆｃ ｎｅ ｍ ｔ ｒ ｒｎ ｉｃ ａ ｕ ｉ ｏＳ ｅ Ａ ｅ ｓ
２１年Ｏ月 ００ ３
整体煤气化联 合循环 一ＧＣ ｌ Ｃ技术综述
高全娥
（ 山西 电力职业技术学 院 ，山西 太原 ００２ ） ３ ０ １
摘 要 ：文章 简要介绍了 Ｉ Ｃ技术的工艺流程及其主要特点 ，对其存在的问题提 出了建 ＧＣ
１ ． 工 艺 流 程 ２
莲
墨
煤经气化成为中低热值煤气 ，经过 净化 ，除去煤 中的硫 化 物、 氮化物 、 粉尘等污染物 ， 变为 洁净 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 ，产生过热蒸 汽驱动蒸汽轮机作
４ 存在 问题及 建 议
（） １ 需要进一步提高系统的可靠性和可用率。 （） ２ 系统复杂 ， 是发 电和化工两大系统 的综合体 ， 不仅各 自自
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。
绿色煤电——IGCC
绿色煤电——IGCC摘要：整体煤气化联合循环IGCC发电技术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 是一种先进的洁净煤发电和多联产技术，具有优秀的环保排放特性（包括对温室气体二氧化碳的捕捉），在不断改善净效率、比投资费用、设备的可用率和生产成本后，在21世纪初期有望被逐渐推广使用，并为氢能源经济的来临准备条件。
本文介绍了什么是IGCC、其主要优缺点和国内外的发展现状，并展望了它的发展趋势。
关键词：整体煤气化联合循环；IGCC；洁净煤；绿色煤电1 什么是IGCCIGCC全名(Intergrated Gasification Combined Cycle),即整体煤气化联合循环发电，IGCC发电系统有两大分系统构成，即煤气化、洁净系统和发电系统。
其基本原理是：先通过煤气化炉将煤气化成中、低热值的合成粗煤气，然后经净化系统将其除尘、脱硫、除染而制成可供燃气轮机使用的精煤气，进入燃烧室产生高效燃气带动汽机做功，同时还利用燃气轮机排气经余热锅炉产生不同参数蒸汽，以驱动蒸汽轮机发电，以及供热等（其流程图如图1）。
它既能大幅提高发电效率，同时又能实现极好的环保效果。
图1 煤气化联合循环发电流程图2 IGCC优缺点IGCC发电技术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。
它采用“先治理后发电”的策略，在燃料燃烧前先除去污染物，可以大大降低二氧化碳、氮氧化物等污染物的排放。
IGCC发电技术将联合循环发电技术与煤炭气化和煤气净化技术有机的结合在一起，与常规燃煤机组及燃气蒸汽联合循环(GTCC)相比，具有下面诸多优缺点：2.1 主要优点(1)效率较高，其具有继续提高效率的最大潜力。
高效率IGCC供电效率可达42-46％，提高初燃后可达50％以上，与煤粉火力发电相比，在商用阶段，能将发电效率提高约2成。
(2)与普通发电机组相比，其使用的煤种扩大。
能综合利用煤碳资源，组成多联产系统，能同时生产电、热、燃料气和化工产品。
IGCC
常温脱硫一般采用MDEA 脱硫工艺。煤中的硫份 在气化炉中部分转化成硫化物(主要是H2S 和少量 的COS) 留在粗煤气里。粗煤气逐步冷却至40 ℃ 左右进入常温脱硫装置,脱硫吸收剂尽可能地吸收 煤气中的H2S 成为富液,富液经解吸释放H2S ,再 生出的吸收剂循环使用,分离出的H2S 输送到其后 的Claus 硫回收装置中生成元素硫,硫磺纯度在99 %以上。回收副产品硫磺可以提高综合利用效益。 如果采用COS 水解装置把COS 转化成H2S ,脱硫 率可进一步提高到98 %以上。
煤的气化
通常是指在气化剂的参与下,在一定的温度 和压力条件下,把煤炭转化成可燃气体的过 程。现IGCC 中有的采用空气或空气—水蒸 气混合气体为气化剂,气化产物为低热值煤 气;有的采用氧气或富氧气体为气化剂,气化 产物为中热值煤气。煤在气化炉中燃烧,产 生的高温用来切断煤中的高分子化学键,使 其与气化剂反应,生成含有CO、H2 、CH4 等可燃气体的合成煤气。
Gasification
Syngas
N2,Ar
High Tem. Clean up
Байду номын сангаас
NG
Commercial building residential IGCC or GCC
Coal
Heat/power/cool cogeneration
petroleum coke and residue Steam
多联产: 具有发展前途的综合解 决方案
多联产
有助于缓解能源总量要求：联合生产多种产品， 效率提高可以减少总量需求；利用高硫煤扩展了 煤炭资源 有助于缓解液体燃料短缺：可以大规模地生产甲 醇，二甲醚，F-T柴油，氢等替代燃料，缓解和缓 冲石油进口压力 彻底解决燃煤污染问题： 完全消除常规燃煤污染 物排放，重金属等痕量污染物脱除更经济 有助于解决快速城市化引起的小城镇和农村洁净 能源需求：
解析整体煤气化联合循环发电中的燃气轮机问题
部 件上 的碱 材料 引起 腐蚀 。
在 燃 料 气 温 度 低 于 ５ ８ ， 材 料 基 本 凝 结 ３℃ 碱 在 粗 合 成 气 里 的 微 粒 物 上 ， 的 除 去 效 率 近 似 于 碱
给燃 气轮 机 。
ｌ ＂ ｉ 曩
ｌ ｌ 第１ ４级 １ ４ ｌ ｌ 第 １ 级 ６ １ ６
压气 机 放 气 级 次 燃 烧 室 火 焰 筒 数
Ｇ 公 司 期 望 推 出 ６ ９ 燃 料 进 口 温 度 的 燃 Ｅ ４℃ 料 系统 。最 大 燃 料 进 口温 度 试 验 已做 到 ５ ８ ， ３℃
通 常 限 制 燃 机 质 量 流 量 的 因 素 是 透 平 入 口喷
运行策 略所 要 讨 论 的 主要 问题 是 燃 料 流 量 、
压 气机 性 能和压气 机 空气抽 气 之 间的相互 作用 。 所 设 计 的 燃 气 轮 机 针 对 规 定 的运 行 条 件 达 到
一
嘴 的 面积 。当流 动 发 生 壅塞 时 ， 量 流 量 达其 最 质
ｍ 。
，
２１ 年第 ２ ００ 期
燃烧 天 然气 和燃烧 煤基合 成气 之 间 的最 大 区
别 在燃料 的热值 。天然 气 的热值 约 ３ ７ ． Ｊ ７２ ４ ７ｋ ／
中 热 值 煤 气 （ Ｇ） 热 值 约 ｌ ８ ． ～ １ ＭＢ 的 ｌ１０ ８ ８ ６ ６ｋ ／ ， 低 热 值 煤 气 （ Ｂ 的 热 值 约 ３７ ７ ３ Ｊ ｍ。 而 Ｌ Ｇ） ２．
净 出力／ ＭＷ 热 耗 率／ Ｊ・（Ｗ ・ ） ｋ ｋ ｈ ｌ Ｉ １０ ５ １ ２ ０４ ３ ｌ ｌ １５ ４ １ ４ ０５ ８
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IGCC的特点
❖ 优点
粉尘、NOx、SOx的排放量小，能满足严格的环境要求 供电效率高，能达到42%～45%，最终可达50%～52%，
有利于减少CO2的排放。 燃煤后的副产品如熔渣和飞灰可作建筑水泥材料，煤
脱硫后的副产品可制得单质硫或硫酸，对环境无害， 可以实现零排放。 煤种适应性强。 气化的合成煤气，也可制取甲醇、汽油、尿素等化学 品，使煤得以综合利用。
❖空分系统的空气由燃气轮机压气机和空气压缩机共同 供给。
(3)完全整体化的空分系统
❖空分系统所需空气全部由压气机供给。
✓ 独立的和部分整体化的空分系统的供电效率较低
这是因为空气压缩机的效率较低，且要消耗一定的厂用电。
这种方案的运行调节性能较好。如果空压机采用多级中间 冷却方案，对供电效率的影响将很小。
生物质能：可利用的农作物秸秆3亿吨标煤，可利用的森林3 亿吨标煤，总量相当有限。不同于国外大农场，绝大部分生 物质资源是高度分散的(中国小农经济)。人均耕地少，人均秸 秆占有量少。绝对不能照搬外国的做法。
由于我国能源消费总量的急剧增长，可再生能源在2020年以 前很难在总能源平衡中占有一定分量的比例，因此2020年以 前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题。
✓ 应对策略 ✓降耗 ✓减排
IGCC的工程背景及发展现状
(IGCC)是20世纪70年代初西方国家爆发石油危机时期开 始研究开发的一项洁净煤发电技术
✓ 1972年在德国Lünen的斯蒂克电站投运了世界上第一台 功率为160MW的IGCC示范装置
✓ 1984年五月在美国加州Daggett建成了100MW的 Coolwater(冷水)示范电站后,在美国Louisiana州 Plaquemine的DOW化学工厂又建设了一座160MW左 右的IGCC示范电站(LGTI)
煤基替代燃料
❖ 煤炭对我国来说也是稀缺资源，但相对于其它能源资源仍可“忍受”， 若每年将煤炭产量的1/8用于车用液体燃料的生产，生产几千万吨的替 代燃料，从总的能源供应角度不会带来很大的不平衡。
煤基醇醚燃料的替代成为我国能源发展的战略方向。
❖ 再生能源在2020年前不可能解决主要问题
风电：装机1亿kW，折合满负荷2500小时，约为火电的1/3太 阳能：热发电最多几万kW示范，光伏发电，不会比风电多。
资源和环保呼唤煤的现代化利用！
出路何在？
❖ 除了加速发展核电和可再生能源以外； ❖ 煤炭利用的可持续发展或现代化的煤炭利用技
术（非直接燃烧方式）； ❖ 通过煤（或石油焦）气化和化工反应一次通过
方式实现电力、液体燃料、化工产品、供热、 合成气等的联产 。
这就是: 多联产
第一节 IGCC简介
❖ 整体煤气化联合循环( Integrated gasification combined cycle , IGCC) 是指将煤炭、生物质、 石油焦、重渣油等多种含碳燃料进行气化,将 得到的合成气净化后用于燃气—蒸汽联合循 环的发电技术
煤气化联合循环发电 与多联产技术
第7章 煤气化联合循环发电与多联产
第一节 IGCC简介 第二节 煤主力。
煤炭是中国最重要的能源，生产和消费的数量大、比重高， 短期内难以替代。
❖ 煤用于发电的比例将越来越大。
从目前的50%上升到70%以上，绝对量的增加更大。
✓ 完全整体化的空分系统的IGCC机组的供电效率较高
能避免由天然气改烧低热值煤气时对燃气轮机做较大改动， 比投资费用也较低，但在IGCC机组启动过程中将遇到很大 困难。
IGCC发电技术的基本原理
系统组成 工作过程
典型整体煤气化联合循环发电系统简图
整体煤气化联合循环(IGCC)发电的工艺流程
煤气炉 以空气或纯氧气 为气化剂，使
煤气化为 中低热值的煤气
煤气除尘和净化
产生洁净煤气
排气用于加热余热锅炉 给水，产生的过热蒸汽
带动蒸汽轮机做功
进入燃气轮机 燃烧室燃烧
带动电机 发出电功率
❖ 缺点
技术尚未成熟，正在投运的几台IGCC机组效率不高， 可靠性差，运行及投资费用高，机组容量不大。
IGCC各分系统
➢ 空分系统 ➢ 燃气轮机 ➢ 蒸汽轮机 ➢ 余热锅炉 ➢ 气化炉 ➢ 煤气净化系统
制氧空气分离系统
❖ 分类
(1)独立的空分系统
❖空分设备所需的空气由单独的压缩机供给。
(2)部分整体化的空分系统
✓ 整体煤气化联合循环(IGCC)采用了燃气蒸汽联合循环， 大大提高了能源的综合利用率，实现了能量的梯级利用， 从而提高了整个发电系统的效率，更为重要的是它较好 地解决了常规电站固有的污染问题。
我国发展现况
✓ 国家于1994年成立了IGCC示范项目领导小组，有 计划地安排了IGCC研究课题
✓ 1994～1996年华北电力设计院与美国Texaco和GE 公司共同完成了200MW级和400MW级湿法加料 IGCC项目初步可行性研究
✓ 1997年华北电力设计院和西安热工研究院与Shell 公司共同完成了300MW级和400MW级干法加料 IGCC项目初步可行性研究
✓ 为了在21世纪推广和应用先进的IGCC技术，国家 已经完成了北京和烟台IGCC示范项目的可行性研 究，国家计委已经批准在山东烟台建立300MW或 400MW等级的IGCC示范电站
❖ 特点：不仅可以很大程度上解决目前燃煤电 站效率低、污染大的问题,而且也克服了天然 气供应不足和价格昂贵的问题。从系统构成 及设备制造的角度来看,这种系统继承和发展 了当前热力发电系统几乎所有技术。
我国电力行业的特点及应对策略
✓ 特点 ✓“富煤、少油、有气” ✓在能源生产和消费中，煤炭能源占75 % ✓全国装机容量中火电占74.94 %，发电容量中 火电占80.93 % ✓火电机组中，中小机组占相当大的比例，带来 低效率、高污染、高能耗等一系列问题
❖ 煤的直接燃烧已引起严重的环境污染。
70%~80%以上的SO2，NOX，汞，颗粒物，CO2等。
❖ 煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。
❖ 车用液体燃料短缺根本上还得从煤基替代燃料上找出 路。
石油缺口：2007年1.79亿吨，2010年2.5亿吨
粮食乙醇：生物柴油和玉米等纤维素合成的乙醇只能解决一部 分液体燃料短缺问题。