整体煤气化联合循环分析
整体煤气化联合循环-IGCC技术综述
整体煤气化联合循环-IGCC技术综述摘要:文章简要介绍了IGCC技术的工艺流程及其主要特点,对其存在的问题提出了建议,并对其前景进行了预测。
关键词:IGCC技术;特点;建议因此,这种技术被认为是一种更具革命性的技术,但其对技术和设备要求更高,造价也更高。
1工艺及流程简介1.1组成部分及设备第一部分的设备主要包括:气化炉、空分装置、煤气净化设备(包括硫的回收装置);第二部分的设备主要有:燃气轮机发电系统、余热锅炉、蒸汽轮机发电系统。
1.2工艺流程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功。
其流程见图1。
2IGCC的主要优点(1)极低的排放:脱硫效率-98%;脱氮率-90%;粉尘排放-接近于零,CO2的排放可减少1/4。
(2)非常高的效率:当前大型IGCC示范厂的电站效率已达42%～46%,IGCC的净效率具有超过50%的潜力。
(3)耗水量少,比常规蒸汽循环电站可节水30%～50%。
(4)燃煤后的废物处理量最少,脱硫后可副产元素硫或硫酸。
(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CO2捕获实现接近零排放。
(6)以气化为核心的IGCC技术,与燃料电池和多联产结合并以接近零排放为目标,可能是下一代最新的洁净煤发电技术。
3IGCC技术的发展及应用3.1世界发展概况见表1。
3.2全世界IGCC装置的现状(1)全世界总安装的气化炉容量(包括各种给煤方式):约70,000MWth或相当的IGCC电功率38,000MWel;IGCC的安装容量平均每年增加10%/年。
(2)现在的投资成本900~1300US$/kWel,可以达到的净效率:43%~45%。
(3)全世界已建成和在建的最大容量的IGCC电厂:西班牙Puertollano(示范厂):容量:320MWel,气化燃料:煤/石油焦。
整体煤气化联合循环发电厂
整体煤气化联合循环发电厂整体煤气化联合循环发电厂（IGCC）是一种新型的高效清洁能源发电技术。
该技术以煤作为主要原料，通过将煤气化产生的气体经过处理后转换为燃料，再与空气混合进行燃烧，产生高温高压蒸汽驱动汽轮发电机发电，最终实现能量的转换和利用。
IGCC技术是目前世界上最先进、最清洁、最高效的煤化工技术。
整体煤气化联合循环发电厂的主要流程包括煤气化、气体清洗、煤气净化、燃烧、废气处理和发电等环节。
在煤气化环节，将煤炭在高温高压条件下进行气化反应，产生水煤气和一氧化碳等气体。
经过气体清洗和煤气净化处理后，再与空气混合进行燃烧。
在燃烧过程中，产生的高温高压蒸汽驱动汽轮发电机发电，实现能源的转换和利用。
相较于传统的火力发电技术，整体煤气化联合循环发电厂具有以下几方面的优势：一、高效节能：整体煤气化联合循环发电厂采用的是煤化工热效应循环利用技术，不仅能够充分利用煤炭资源，节约能源，而且在煤气化和燃烧两个环节中采用热力电力联合循环，可以将热能转换为电能，实现整个发电过程的高效利用。
二、环保清洁：整体煤气化联合循环发电厂是一种清洁能源发电技术，其废气排放标准比传统的火力发电技术低很多。
在煤气化和燃烧两个环节中，采用了先进的废气处理技术，可以有效净化废气，减少大气污染。
三、灵活性高：整体煤气化联合循环发电厂具有灵活性高的特点，可以根据市场需求进行灵活调整，实现生产的高效、规模化和个性化。
四、可持续发展：整体煤气化联合循环发电厂采用的是煤炭资源开发利用的新型技术。
在煤气化和净化两个环节中，采用了先进的节能、环保技术，能够持续发展，满足人们日益增长的能源需求。
总之，整体煤气化联合循环发电厂是一种高效能源利用的先进技术。
该技术不仅能够有效利用能源资源，同时也是一种环保清洁的能源发电技术。
因此，它的推广和应用将为全球范围内的能源供应和环境保护做出重要的贡献。
整体煤气化联合循环
整体煤气化联合循环【摘要】对洁净煤技术中的整体煤气化联合循环进行介绍，分析该技术的优点、存在的问题，节能减排压力日渐增大，相对超临界等发电技术而言，IGCC 作为可预见的高效发电技术，在碳减排技术环节具有强大的优势。
【关键词】IGCC；CCS；能源一、引言整体煤气化联合循环(Integrated Ga-sificationCombined Cycle,IGCC)发电技术是新一代先进的燃煤发电技术，它既提高了发电效率，又提出了解决环境问题的途径，为燃煤发电带来了光明，其发展令人瞩目。
从大型化和商业化的发展方向来看，IGCC把高效、清洁、废物利用、多联产和节水等特点有机地结合起来，被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术。
二、整体煤气化联合循环及其优点整体煤气化联合循环发电技术是指将煤炭、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，将空气分离技术、煤的气化技术、煤气净化技术、燃气轮机联合循环技术以及系统的整体化技术有机集成，综合利用了煤的气化和净化技术，较好地实现了煤化学能的梯级利用，使其成为高效和环保的发电技术。
整体煤气化联合循环系统(IGCC)主要由两部分组成，煤的气化与净化部分和燃气-蒸汽联合循环发电部分。
第1部分的主要设备有气化炉、煤气净化设备、空分装置。
第2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。
系统流程为：使煤在气化炉中气化成为中热值煤气或低热值煤气，然后经过处理，把粗煤气中的灰分、含硫化合物等有害物质除净，供到燃气-蒸汽联合循环中去燃烧做功，借以达到以煤代油(或天然气)的目的。
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，将空气分离技术、煤的气化技术、煤气净化技术、燃气轮机联合循环技术以及系统的整体化技术有机集成，综合利用了煤的气化和净化技术，较好地实现了煤化学能的梯级利用，使其成为高效和环保的发电技术，被公认为世界上最清洁的燃煤发电技术，有希望从根本上解决我国现有燃煤电站效率低下和污染严重的问题。
整体气化联合循环IGCC的现状和在我国的发展前景
５）水量少，比常规汽轮机电站少３０％一５０％。 ６）范装置运行可用率达到８５％以上，可满足 商业化运行的要求。 ７）能够利用多种先进技术使之不断完善。ＩＧＣＣ 是一个由多种技术集成的系统，煤的气化、净化、 燃气轮机以及汽轮机技术等的发展都为它的发展 提供了强有力的支撑和发展空间。 ８）能充分综合利用煤炭资源，适用煤种广。 能和煤化工结合成多联产系统，同时生产电、热、 燃料气和化工产品。如与生产甲醇、醋酸、合成氨、 尿素等化工过程相结合，有利于降低生产成本。 ９）可与相关技术结合，组成有广阔发展前景 的亚临界或超临界蒸汽参数的ＩＧＣＣ、空冷ＩＧＣＣ、 整体煤气化湿空气透平循环（ＩＧＨＡＴ）、整体煤气化 燃料电池联合循环（ＩＣＦＣ—ｃｃ）等先进发电系统。 １０）当天然气和石油枯竭时，是改造燃用这些 燃料的联合循环的最佳方案。
第四届பைடு நூலகம்国火力发电技术学年会论文
间，其优势将继续扩大。
电站规模 ＭＷ
表２几种不间发电方案的技术经济指标比较
——常丽规 —』—带丽一ＰＦＢＣ－ＣＣ
目前
３００－１３００
３００－１３００
８０－３５０
２０１０芷————
５００
ＩＧＣＣＦＧＤ
２００．．６００ １０００
ＳＯｘ
１００
环保性能
ＮＯｘ
１００
（排放量
糟尘
５ ＩＧＣＣ的应用前景
ＩＧＣＣ在我国推广应用的竞争对手是传统的烧 煤粉汽轮机机组（ｐｃ）及其超临界机组（ＰＣ．ＳＣ）和增 压流化床燃煤联合循环装置（ＰＦＢＣ．ＣＣ）。鉴于我 国要求多样的广阔火电市场，三种发电技术都会占 有自己的一席之地，会在不同层次上发展、相互补 充与促进。ＩＧＣＣ在电力工业中占有的份额和地位， 在很大程度上取决于其热力性能、环保性能、可靠 性及单位造价，这也是ＩＧＣＣ在中国商业化的关键因 素。
整体煤气化联合循环的基本思想
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
整体煤气化联合循环(IGCC)现状及发展趋势供稿人：宋鸿供稿时间：2009-12-23 关键字：整体煤气化联合循环(IGCC) 现状发展趋势一、IGCC行业发展概况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与高效的联合循环相结合的先进动力系统。
这种系统不仅可以符合2005-2010年日益严格的脱硫脱硝除尘要求，而且可以符合2010-2020年排上日程的微颗粒（PM10、PM2.5）和金属元素（如汞）的排放要求，同时也克服了天然气供应不足和价格昂贵的问题，并具有延伸产业链，发展循环经济的技术优势。
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，代表21世纪洁净煤发电技术的发展方向。
IGCC的研发始于二十世纪七十年代初，1972年在西德Lǔnen 的Kellerman电厂建立了第一座IGCC装置，但世界上真正试运成功的第一座IGCC电站是1984年启动的美国加州Cool Water 电站。
Cool Water电站成功地验证了IGCC技术的可行性，跨过了原理概念性开拓验证阶段，使IGCC从此转上了较为稳健、有效的开发阶段。
之后，美国、英国、荷兰、西班牙、德国、日本、印度等国纷纷建起了IGCC商用化示范电站，其中最受关注的是美国的Wabash River（1995）、Free town（1995）、Tampa（1996）和Pinon Pine电站（1996），以及欧洲荷兰的Buggenum电站（1994）、西班牙的Puertollano电站（1998）等。
它们多已并入电网作商用化示范运行，证明能够实现有害物质零排放、利于环境保护（污染物排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率达99%，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），净效率可达43%以上（高于超临界参数燃煤发电机组在同样净化要求下的最高水平），运行可靠性良好，其建设投资和运行成本基本上已具备竞争力。
洁净煤技术论文
题目：整体煤气化联合循环（IGCC）的发展与技术应用整体煤气化联合循环(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。
这种技术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。
整体煤气化联合循环（IGCC）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.IGCC关键技术及设备（一）.气化炉IGCC 系统是各种技术的有机集成,系统复杂,其中气化炉、燃气轮机以及合成气净化设备是IGCC系统的重大关键设备,对整个系统的发电效率及环保性能影响较大。
目前,适合250 MW以上IGCC 系统,单机容量较大的气化炉技术主要是气流床气化技术,其中以Tex2aco气化炉和Shell气化炉最为成熟,且二者在IGCC电站中均有实践经验。
如:美国Tampa 250 MW IGCC 电站采用Texaco气化炉,给煤量为2250t/d ,以氧气为气化剂,气化室采用耐火砖结构,气化炉压力为218～310MPa 。
荷兰Buggenum 250MW IGCC电站采用Shell气化炉,给煤量2000t/d ,以氧气为气化剂,气化室为水冷壁结构,气化压力为216～218MPa 。
Texaco与Shell 都具有各自的优缺点,如:Texaco气化炉由于采用水煤浆气化,其运行压力可以高达10MPa ,这样有利于与需要高压合成气的化工过程连接,现场环境条件好,易于操控,但与Shell 相比,其碳转化率和冷煤气效率相对较低,氧耗则相对较高,但造价较Shell 气化炉低;Shell 气化炉由于采用干法进料,煤粉制备、存储运输系统复杂,气化炉结构复杂,投资成本较高。
相同条件下, IGCC 发电干粉进料比湿法进料的净发电效率高2%～4%。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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 煤化工多联产
煤现在是、将来仍是我国能源的主力。
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。
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。
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。
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 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Lü nen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) 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。
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
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 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。
分液体燃料短缺问题。
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
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 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。
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
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。
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
ห้องสมุดไป่ตู้
术（非直接燃烧方式）；
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。
完全整体化的空分系统的IGCC机组的供电效率较高
带动电机 发出电功率
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。