IGCC电站简介

IGCC

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IGCC简介

整体煤气化联合循环（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，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前技术水平下，IGCC发电的净效率可达43%～45％，今后可望达到更高。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左右。（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，利于环境保护。

整体煤气化联合循环发电的分类及作用

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（e ntrained 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

1）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。它是一种高温、高压煤粉气化炉，气化炉的压力为20-60bar，要求采用90%以上的颗粒小于100μm的煤粉，采用氧、富氧、空气或水蒸气作为气化剂，当以氧为气化剂时，气化炉炉膛中心的火焰温度可达2000℃。由于是高温气化，在产生的粗煤气中不可能含有很多碳氢化合物、煤焦油和酚类物质，煤气的主要成分是CO、H2、CO2和水蒸气，离开气化炉的热煤气温度在1200-1400℃，往往高于灰的软化温度。为了防止热煤气中已软化了的粘性飞灰在气化炉下游设备（余热锅炉）粘结堵塞，将除尘后的冷煤气增压后再返送回煤气炉的出口和热煤气混合，将热煤气的温度降低到比灰的软化温度低50℃，然后，热煤气再经过气化炉的余热锅炉（辐射和对流蒸汽发生顺）产生饱和蒸汽，同时使热煤气的温度降低到200℃左右，约50%的煤中灰分在气化炉高温炉膛中心变成液态渣，由炉底排出并通过集渣器送入渣池。

煤粉灰中的以飞灰的形式随热煤气，帮煤气须经除尘、洗涤脱硫处理，成为清洁的煤气，再送往燃烧室。

喷流床气化炉由于是煤粉高温高压气化，因此煤种适应性广，碳转化率高，能达到99%以上。

当前在欧美各地IGCC示范厂所选用的喷流床气化炉有：美国德士古和CE炉，荷兰的Shell炉，德国的Prenflo炉。给煤方式有湿法水煤浆给煤（如德士古炉）和干法给煤（如shell和Prenflo炉）。

由于喷流床气化炉的单炉生产能力大，并且具有较高的效率，燃料适应性广，因而在今后发展大容量高效率的IGCC电站中具有强有力的竞争地位。

2）流化床气化炉

流化床气化炉可以充分利用床内气固两相间的高强度的传热和传质，使整个床层内温度分布均匀，混合条件好，有利于气化反应的进行。同时，可以利用流化床低温燃烧，在燃烧和气化过程中加入脱硫剂（石灰石或白云石），将产生的大部分SO2和

H2S脱除。由于流化床气化炉内的反应温度一般控制在850－1000℃，因此，它产生的焦油、烃、酚、苯和萘等大分子有机物基本上都能被裂解为简单的双原子或三原子气体，煤气的主要成本是CO和H2，CH4的含量一般少于2%。

当前，用于IGCC系统的流化床气化炉有KRW炉，U－Gas炉和温克勒炉等。

3）固定床气化炉

固定床气化炉是最早开发出的气化炉，它和燃煤的层燃炉类似，炉子下部为炉排，用以支承上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。这种气化炉和燃煤的层燃炉一样，对煤的粒径有一定的要求。

固定床气化炉有两种煤气出口集团的设计。粗煤气唯一出口位置设计在干燥区上面煤层的顶部，称为单段气化炉，此时出口处煤气的温度为370－590℃，在这煤气温度下，气的油和煤焦油等会发生裂解和聚合反应，从而生成彼一时质焦油和沥青。同时高温煤气穿过煤层时产生的剧烈干馏会使煤发生爆裂，产生大量煤尘，并随粗煤气一起带出气化炉。因而这种单段气化炉的粗煤气质量是比较差的。另一种设计是，有两个煤气出口，除了在干燥区上部的出口外，另一个则在气化区的顶部，煤气产量的一半从这个出口离开气化炉。由于流经挥发分析出区和干燥区的煤气量只有单段炉的，有利于防止由于煤的爆裂而产生的大量煤尘，而且不会产生彼一时质焦油和沥青。因此，两段炉产生的粗煤气的质量是比较好的。

用于IGCC系统的固定床气化炉主要是鲁奇炉，世界上最早的德国IGCC示范厂采用的就是鲁奇固定床单段固态排渣气化炉。这种气化炉的最大缺点是，使用焦结性煤时，容易造成床体阻塞，使气流不畅，煤气质量不稳定。此外，由于煤在气化炉内缓慢下移至变成灰渣需停留个小时，因而单炉的气化容量无法设计得很大。而且，排出的煤气中还含有大量的沥青、煤焦油和酚等，使煤气的净化处理过程十分复杂。为改善上述问题，强化煤的气化过程，英国煤气公司在固态排渣鲁奇炉的基础上，将其发展成液态排渣鲁奇炉。液态排渣气化炉由于其燃烧区的温度较高，因而有利于提高煤的氧化速率和碳的转化率，缩短煤在炉内的停留时间，对煤粒直径的要坟比固态排渣炉宽。但颗粒尺寸小于6mm的要限制在10%以下。液态排渣气化炉有以下特点：1）碳转化率是三种气化炉中最高的，排渣的物理热损失大。2）相对安全可靠；3）煤气生产能力有限，是三种炉型中能力最低的。

首个IGCC示范工程进入实施阶段

[ 2009-08-17 ] 来源于：8月14日化工报

中国华能集团公司技术创新中心总工程师许世森13日向记者透露，我国首个自主设计

的IGCC电站——华能绿色煤电天津IGCC电站示范工程已开工建设，截至目前空分装置的设计制造已基本完成。该工程建成后，将成为国内首家近零排放IGCC电站。这标志着具有我国自主知识产权的绿色煤电计划取得了重大进展。

许世森告诉记者,天津IGCC项目由我国自主设计开发建造，将成为国内首个完全利用煤气化技术产生动力的高效率、低排放IGCC电站，同时也是首家近零排放IGCC电站。

中国电力规划设计总院副院长赵洁表示，天津IGCC项目的开工，表明我国已掌握气化系统、空分系统、煤气净化系统的设计制造和IGCC系统集成等一系列核心技术。

目前，燃煤电站产生的CO2占全球CO2排放量的一半以上。国内燃煤电站的CO2捕集分离还处于示范阶段，捕集率很低。天津IGCC项目将攻克大规模CO2捕集利用及埋存等关键技术难题，使捕集率超过60%，实现真正意义上的近零排放。

据了解，气化炉是IGCC的龙头和核心装置。大规模煤炭气化技术的缺乏一直是制约我国IGCC项目国产化的瓶颈。天津IGCC项目采用的气化装置是华能开发的拥有自主知识产权的两段式干煤粉气化炉。该气化炉打破了国外技术垄断，碳转化率达99%以上，合成气含量达90%以上。它比国外先进气化技术装置造价低40%，冷煤气效率提高2%～3%，比氧耗低10%～15％。目前，用于天津电站的2000吨/日级气化炉正在上海锅炉厂制造，计划于2010年完成安装。开封空分集团设计的8×104Nm3/h空分装置已基本完成制造。

据许世森介绍，天津绿色煤电项目将分三个阶段建设。目前进行的第一阶段将在2011年建成国内第一台25万千瓦IGCC发电机组，同步建成全球首个IGCC的CO2捕集示范装置。第二阶段是到2015年建成绿色煤电实验室，研发膜分离制氢、氢气燃机、CO2捕集及埋存等绿色煤电关键技术。第三阶段是于2020年前建成40万千瓦级绿色煤电示范工程，确保燃煤污染物近零排放。

专家呼吁推进清洁高效煤发电技术IGCC示范电站建设来源：新华网2009年10月16日

新华网昆明10月16日专电（记者郑晓奕、樊曦）我国以煤为主的能源结构现状和面临的巨大温室气体减排压力，决定了我国必须大力发展清洁高效的燃煤发电技术。专家15

日呼吁，加快一项清洁高效煤发电技术ＩＧＣＣ的研发和商业化，推进ＩＧＣＣ示范电站建设。

ＩＧＣＣ是指整体煤气化联合循环发电技术，是将固体煤的气化、净化与燃气－蒸汽联合循环发电相结合的清洁高效发电技术，具有高效发电和低排放的突出优势，被业内人士认为可能是未来煤基发电的极低排放发电系统的一种最佳方法。我国首座自主研发设计的ＩＧＣＣ示范电站已于今年7月由华能集团在天津开工建设，其他发电集团也在加紧研发ＩＧＣＣ技术。

正在此间参加“清洁高效燃煤发电技术协作网2009年会”的中国电机工程学会理事长陆延昌表示，我国ＩＧＣＣ技术研究工作和工程建设的前期工作已经具备工程化的条件，但现状是还缺乏大胆的工程实践。为此，他呼吁国家主管能源的政府机构加快核准符合条件的具有代表性的ＩＧＣＣ项目，推进不同技术路线的示范工程的建设。

有专家在会上指出，目前ＩＧＣＣ发电技术大规模商业化推广应用面临的最大困难是初期投资太高，许多国家都在研究合适的激励政策以推动ＩＧＣＣ技术和项目的发展。

陆延昌认为，通过示范工程的发展，可以促进设备和工程造价的明显下降，并可提高国产化、自主化程度，更有效地推动技术创新和装备完善。

年会由中国电机工程学会和中国大唐集团公司联合主办，15日开幕，为期两天，近200名业内人士与会，围绕清洁煤煤发电、节能减排、资源综合利用等话题进行研讨。

曹培玺到华能天津IGCC电站示范工程施工现场调研

中国电力网2009年11月5日08:51 来源：华能集团

11月3日，华能集团公司总经理曹培玺在天津参加“2009中国电力论坛”期间，到华能天津IGCC 电站示范工程施工现场调研，要求各参建方提高认识、精诚协作，共同建设好中国首个开放性清洁能源工程，为国家清洁能源建设做出贡献。

曹培玺仔细查看并详细了解了工程建设情况，听取了绿色煤电公司等单位的有关汇报，并

对华能天津IGCC电站示范工程建设进展给予了充分肯定。

曹培玺指出，华能天津IGCC示范工程是华能自主开发的项目，是华能集团的重点工程，是中国首个开放性清洁能源工程，受到国内相关业界乃至世界各国的广泛瞩目。工程建设成功后，必将成为中国清洁能源发展史上浓墨重彩的一笔。“绿色煤电”计划受到了国内外的广泛关注，关乎我国的国际形象。该计划的实施充分说明了我国在应对气候变化、探索清洁能源问题上是一个信守承诺、负责任的国家。因此各参建方一定要进一步提高认识，站在为国争光的高度上，打造精品工程，积极促进“绿色煤电”事业的发展，共同努力把IGCC产业做大做强，为国家清洁能源发展做出贡献，使我国在应对全球气候变化方面能有一席之地，在清洁能源的发展上拥有更大话语权和竞争力，为我国政治、经济发展做出应有贡献。

曹培玺总经理察看华能天津IGCC电站现场

IGCC项目震动杭州装备制造业

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2007年03月13日02:23:47 杭州网

杭州华电半山有限公司IGCC（整体煤气化联合循环）项目在杭州落户，给本地的装备

制造业带来了千载难逢的发展机遇。如果该项目的大部分装置能由杭州企业来配套，将给企业带来10亿元左右销售产值的增长，同时还将大大提升杭州装备制造业的整体实力和水平。

面对天赐良机，杭州市政府承诺，尽力为企业牵线搭桥、提供服务，同时期望本地装备企业通过自主创新和技术提升，主动承接项目配套，以此为契机抢占新的市场高地，从而推动我市装备工业的蓬勃发展。

3月9日，杭州市政府再次为此召开专题会议。在企业的眼中，IGCC项目除了将带来巨大的商机和提升自我的机遇外，更是一次进军新领域、拓宽产业链的绝佳契机。同时，一旦该项目建成运转，将意味着每年可减少6000吨二氧化硫排放，可大大改善杭城的环境。从某种意义上说，IGCC项目，不只是一个10亿元的大蛋糕。

新闻眼

IGCC为杭企带来10亿元商机

IGCC是整体（煤）气化联合循环发电装置的英文简称，它是一种将煤气化、净化、燃气—蒸汽联合循环的高效、清洁的煤发电装置。到目前为止，世界范围内已建成投运的煤制气IGCC电站有四座，其他固体燃料的IGCC电站也只有20余座。

为此，我国将IGCC发电与多联产技术研发项目列入了国家中长期科技发展规划，并在“十一五”期间作为国家863计划的重大项目立项。2006年，杭州华电半山发电有限公司通过努力，争取到了IGCC发电工程项目在杭落户。

从浙江省电力设计院提供的IGCC发电技术与工业示范资料上可以看出，IGCC需要用到气化炉、废热锅炉、余热锅炉、空分设备、燃气轮机、蒸汽轮机、控制系统和热交换设备等诸多高科技产品。同时，工程建设还需要集控系统、桥式起重机、煤运输与粉碎处理等设备，以及大量的管道、泵、阀及输变电材料、高压电器等产品。

实施该项目的杭州华电半山有限公司有关负责人说，IGCC项目将进行集中研究开发，其中很多高技术工程设备将由在杭单位参与研发制造。据了解，若该项目的大部分装置能由杭州企业来配套，将给企业带来10亿元左右销售产值的增长。无疑，杭州的装备制造业迎来了巨大的商机。

纵深

杭州装备产业能借机华丽转身

杭州IGCC项目是国家确定的全国三个示范工程之一，国内装备企业之前尚未涉足过该领域。因此，IGCC项目既是机遇，也是挑战。

“杭州装备制造企业参与杭州IGCC项目的配套，将大大提升装备产品的技术含量。”市经委副主任范根初说，它是国内全新的煤气化发电工艺和装置，对于配套企业来说有一个产品应用于新领域、实现工艺技术对接的问题，这本身就是一个技术提升过程。另外，相关企业若参与了配套，承担子课题的研发，将大大提高企业产品的科技水平和企业核心竞争力。

更重要的是，杭州企业参与IGCC项目建设，是实施杭州装备制造产品占领新领域制高点的重要战略。企业若能通过技术提升，承接项目配套，将成为国内率先占领新领域、获得首张通行证、创造新领域首个业绩的企业，在国内国际巨大的市场上赢得竞争优势，从而大大推动我市装备工业的蓬勃发展。

数字显示，2006年杭州规模以上工业企业的总产值中，装备制造业有1500多亿元，约占了1/4，而且装备制造业今后也将成为工业经济的强劲增长点。

现状

本地企业争抢IGCC项目大蛋糕

杭氧、杭汽轮、杭锅、浙大中控、和利时等，都是全国同行的排头兵企业。当得知IGCC 项目落户杭州后，纷纷表达了参与项目配套的意愿。部分企业已积极参与到IGCC项目前期的技术研究和方案论证工作中。

据了解，杭锅利用在余热锅炉研发方面的优势，正在积极争取承担辐射废热锅炉、对流废热锅炉、承压壳体以及余热锅炉的研发。杭氧作为国内空分设备生产的龙头企业，将参与配套空分系统的研发。

在3月9日我市召开的IGCC专题会议上，杭氧、杭汽轮、杭锅、华新机电、浙大中控、和利时、气体厂等7家本地企业的负责人，热情地向IGCC项目的“主人”杭州华电半山有限公司介绍自己企业的优势。他们个个胸有成竹，志在必得，并描述了借机拓宽产业链、向装备制造业深处延伸的美好前景。

同时，杭州市政府和有关部门正在努力为本地企业牵线搭桥，先后多次召开专题会议，为本地企业和项目建设单位提供对接交流机会。而且，市政府也向双方承诺，会尽可能提供优惠政策支持和科研经费资助。

延伸

IGCC有望让杭州交通用上氢能源

杭州市政府之所以热情助力企业参与项目配套，还在于项目本身将带来的社会效益。IGCC热效率达45％，有望达到50％，环保性能极其优越，可以和天然气联合循环相比拟。

同时，杭州华电半山有限公司还承诺，今后将以IGCC项目为契机，对燃煤储运系统进行技术改造，尽可能减少燃料储运系统对周边环境的影响。更让我们意想不到的是，由于IGCC发电是多联产的优选发电形式，该公司还将预留氢能综合利用接口，将来可为城市交通提供氢能，解决石油短缺和交通污染等严重问题。

“我们想要让杭州这个著名的风景旅游城市，成为继北京之后的国内第二个氢能利用示范城市，实现IGCC发电示范工程在经济效益、社会效益上的双赢。”杭州华电半山有限公司负责人如此表示。

华能超百亿投资试水IGCC

2007年05月17日09:46 21世纪经济报道

北京报道本报记者徐万国

华能集团自去年9月投资22亿元在天津滨海新区启动IGCC（整体煤气化,,%)联合循环发电）示范电站以来，日前决定再次投资52亿元启动天津示范项目的二期工程，以推动绿色煤电战略的顺利实施。

据了解，我国已将该技术确定为实施绿色煤电战略的重要内容之一，随华能集团示范项目成功运营之后，包括超超临界和IGCC在内的绿色煤电战略将有望大规模展开。

IGCC为目前世界上洁净煤发电技术中最高层次的技术。

我国自1978年开始起步研究IGCC技术，并将其列入了国家重点科技发展项目，但由于历史原因，相关研发单位和设备制造厂商积极性并不是很高，错过了与发达国家比肩IGCC

的历史机遇。曾任原国家科委重点科研项目“IGCC”技术负责人的庞中甲将此称为“失落的能源战略”。

随着近年来节能减排任务的不断加大，国内发展超临界和超超临界发电机组渐成主流。但中国科学院院士蔡睿贤认为，超临界和超超临界发电仍然是传统的燃煤发电，无法在燃烧过程中较好地处理各种污染物，只能进行尾部处理。

“发展IGCC刻不容缓！”中国工程院院士倪维斗发出了与蔡睿贤院士同样的呼吁。据他们认为，与超超临界相比，IGCC发电效率高，目前可达45％，继续提高的潜力也很大，而且IGCC用水量约为同等容量常规火电机组的1／3至1／2，还可望实现包括CO2在内的各种污染物的近零排放。

据了解，为了尽快实施IGCC项目，国家电网公司曾计划与山东电力集团公司、烟台市电力开发有限公司、山东国际信托投资有限公司一起投资30多亿进行IGCC示范电站的建设。按照立项时的计划，该项目将建成30万千瓦或40万千瓦机组。

但由于该计划所需的关键技术和设备需要从国外购买，造价甚高，而效益在短期又难以见效。加之近年来全国范围的电力短缺，该项目目前已经鲜为人提起。

转机出现在2005年底，随着华能集团绿色煤电战略的提出，由华能集团牵头，大唐、华电、国电、中电投以及神华、国投、中煤等企业共同参与组建的绿色煤电公司正式出炉，一个冲刺IGCC的战略计划也随即展开。

据华能集团总工程师叶大戟介绍，华能集团准备利用计划用近15年时间研究开发并示范推广IGCC技术，到2020年建成40万千瓦示范项目。

但华能的天津项目显然比预计的进展快速得多，自2006年9月在天津滨海新区投资建设第一个25万千瓦的IGCC示范电站项目之后，华能集团近日又将原计划2020年实施的40万千瓦示范项目提前实施，并于日前与天津市政府签署了实施该计划的合作协议。

随着华能集团IGCC示范电站项目的实施，国内几大电力集团也开始独立发展IGCC发电项目。华电集团副总经理邓建玲5月13日公开表示，华电已经开始了IGCC发电项目的建设。

据了解，华电集团目前正在建设的是杭州半山20万千瓦IGCC电站项目。该项目由杭州华电半山发电有限公司实施，已被正式列入国家“863”计划。由于建设这样一个项目需要大量的设备，实施该项目的杭州华电半山有限公司有关负责人说，该项目仅设备需求就将给本地配套企业带来10亿元的商机。

来自国家发改委能源局的消息称，我国已将IGCC发电与多联产技术研发项目列入了国家中长期科技发展规划，并在“十一五”期间作为国家863计划的重大项目立项；“十一五”发展规划纲要也明确提出“启动IGCC电站工程”。

国家发改委能源局称，我国一些科研机构曾长期从事IGCC发电技术的研究，有些电力企业与国际上知名公司开展了长期的合作，也有电力企业对建设IGCC电站表示出了很大的热情，纷纷制定发展建设目标。甚至连神华集团都已经启动了IGCC电站项目的建设。

国家发改委副主任张国宝表示，我国一次能源结构以煤为主的国情决定了以煤电为主的发电结构在相当长的时期内难以改变，燃煤所带来的污染问题急需IGCC这样的技术来解决。“国家发展改革委正在抓紧研究推进IGCC技术开发、设备研制、技术合作和示范电站的建设问题。”