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
IGCC简介要点
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。
我国首座整体煤气化联合循环发电IGCC示范电站建成投产
・ ６ ｌ・
我 国首座 整体 煤气 化联 合循 环 发 电 Ｉ ＧＣ Ｃ 示 范 电 站 建 成 投 产
中国华 能集团公司联合 国内的科研 、 设计 和制造等单位 ， 日前在天津滨海新 区建成投 产了我 国首座整体煤气化 联合循环
发电 Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ示 范电站 ， 标志着 国内洁净煤发 电技术取 得了重大突破 ， 使我 国已成为世界上为数不 多掌握 Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ发 电技 术的 国家 之一 。Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ技术是清洁 、 高效煤基发电主要技术途径之一 ， 是实现我 国节能减排 目标的重要技术路线 。该技术可实现燃煤发 电 的高效利用和超低 排放 ， 污染物 的排放 量约 为常规 燃煤 电站 的 １ ０ ％， 脱硫 效率 可达 ９ ９ ％， 氮 氧化物 排放 只有 常规 电站 的
１ ５ ％一 ２ ０ ％。利 用 Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ技术 ， 除发 电外 ， 还能 同时生产 甲醇 、 汽油 、 氢气 、 尿素 、 硫磺及灰 渣建材等化 工产 品， 实现 电力 和化工
的联产 ， 有利 于实现煤 炭资源的清洁转化和综合利用 ， 应用前景广阔 ， 市场潜 力巨大。
国 内最 大 天 然气 制 甲醇 生产 装 置全 部建 成
云南 启 动低 热 值 褐 煤 高效 综 合 利 用 示 范 工 程 项 目
云南省褐煤储量 居全 国首位 ， 在云南省煤炭 资源总量中褐煤 占６ ２ ％， 其 中昭通盆地褐煤储量达 ８ １ ． ９ ８亿 ｔ ， 是我 国南方最 大的褐煤煤 田。寻甸县境 内褐煤矿产 资源保 有储 量为 ３ ． ３ ３亿 ｔ ， 具有煤层厚 、 埋藏 浅 、 层位稳定 、 倾 角平缓 等特点。 目前 ， 由云 南先锋化工有 限公 司投 资 ４ ５亿元 的低热值褐煤 洁净 化综 合利用示范工程项 目在该省寻甸县特色工业园 区内开工建设 。该项
整体煤气化联合循环zhengtimeiqihualianhexunhuan
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。
IGCC技术概述
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。
国内外煤化工产业技术进展情况
国内外煤化工产业发展情况刘纳新目录1 国际煤气化技术 (2)1.1 煤炭气化技术 (2)1.2 煤炭液化技术 (6)1.3 整体煤气化联合循环(IGCC) (7)2 国际煤化工产品开发进展情况 (8)2.1 大型煤气化成为煤炭利用的技术热点 (9)2.2 车用替代燃料成为煤基替代能源产品开发的重点 (9)2.3 碳一化学品及其衍生物行业发展势头强劲 (11)2.4 煤基多联产成为煤炭综合利用的重要方式 (12)2.5 南非煤化工发展情况 (13)2.6 美国煤化工发展情况 (15)2.7 日本煤化工发展情况 (16)2.8 欧盟煤化工发展情况 (17)3 国内煤气化技术应用情况 (18)3.1 多种煤气化技术并存 (18)3.2 煤炭气化多联产技术 (19)3.3 山西天脊煤化工集团有限公司煤气化技术的应用与发展 (19)4 国内煤化工产品开发及项目建设情况 (20)4.1 国内煤化工产品开发和建设 (20)4.2 煤制甲醇项目 (21)4.3 煤制二甲醚项目 (21)4.4 煤制合成氨项目 (22)4.5 煤制天然气和煤制烯烃 (22)5 国内煤化工产业发展趋势 (24)1 国际煤气化技术国际煤气化技术主要包括：煤气化、煤液化和整体煤气化联合循环(IGCC)技术。
目前新一代煤气化技术的开发和工业化进程中，总的方向是气化压力由常压向中高压(8.5 MPa)提高，温度向高温(1500-1600℃)发展，气化原料多样化，固态排渣向液态排渣发展。
1.1 煤炭气化技术煤炭气化是在适宜的条件下将煤炭转化为气体燃(原)料的技术，旨在生产民用、工业用燃料气和合成气，并使煤中的硫、灰分等在气化过程中或之后得到脱除，使污染物排放得到控制。
煤炭气化近年来在国外得到较大发展，目的是为煤的液化、煤气化联合循环及多联产提供理想的气源，扩大气化煤种，提高处理能力和转换效率，减少污染物排放。
在100多年的研究开发于商业化应用中，相继开发出多种气化技术和工艺，按技术特点可粗略地划分为固定床、流化床和气流床气化技术。
整体煤气化联合循环热电油多联产工艺技术特点与应用
过冷却再进入脱硫装 置 ，生成单 质硫 （ 即硫磺 ） ，经脱硫后 成为 洁净 的煤气 。然后 ，送 入燃气 轮机燃烧 作功 发 电；燃
收 稿 日期 ：２ ０ ０８—０ ９—１ １
用 的是高温蒸汽和压力空气来产生煤 气 ，对煤 的适应性 广 ，
备 图纸 ，国 内加 工制 作 ，大幅度 的 降低 了设备 投 资 ，可在 国 内推 广 。 关键 词 ：整体煤 气化联 合循 环 （Ｇ Ｃ ；热 电油 多联 产 ；气化 炉 ；燃 气轮机 ＩＣ ）
中图分类 号 ：Ｔ ９ Ｄ８
０ 引 言
文献 标识码 ：Ｂ
文章编 号 ：１７ ０５ （０ ８ １－０２（ ６ １— ９９ ２０ ）１（ ｌ＿２ ） ）
工 艺与我 国区域供 热发 电结合起 来 ，组成 了一 个新的技 术 方案 ，它既 能供 电、供 热 ，还能把 煤炭
中的焦油提炼出来，煤 中有害的硫元素也以单质硫的形式基本全部回收，极大的提 高了煤炭资源 利 用 率 ，从根 本上 解决 了环保 问题 。使 企 业经 济效益得 到显 著提 高。 国外提供 先 进技 术 ，提供 设
脱硫 。
１ １ 工 艺与产 品简介 ．
ＩＣ Ｇ Ｃ热 电油多联产系统 由两大部分 组成 ：即煤 的气 化 与净 化部分 和燃气 一蒸 汽联合循 环发 电供热 部分 。第一 部
分的主要设 备有气 化炉 、空 气压缩机 、旋 风 除尘器 、电捕
焦油器、脱硫装 置 ；第 二部 分的 主要 设备有 燃气 轮机发 电 系统 、余热锅炉 、蒸汽轮机发电供热系统。
煤
炭
工
程
２０ ０ ８年第 １ １期
整体 煤 气 化 联 合循 环 热 多 产 电油 联 工 艺技 术特 点 与应 用
洁净煤发电技术
洁净煤发电技术洁净煤发电技术是指通过一系列的技术手段，将煤炭转化为清洁、高效的能源形式，并在发电过程中减少对环境的影响。
这种技术是当前全球能源领域的研究热点之一，也是我国能源结构调整和环境保护的重要方向。
一、洁净煤发电技术的种类1.超临界/超超临界发电技术超临界/超超临界发电技术是指将煤粉燃烧产生的高温高压蒸汽通过超临界/超超临界状态的锅炉，再驱动汽轮机发电。
这种技术的效率高、污染小，是目前洁净煤发电技术的主要形式之一。
2.循环流化床燃烧技术循环流化床燃烧技术是指将煤粉与空气在流化床中混合燃烧，产生的热量加热锅炉中的水产生蒸汽，再驱动汽轮机发电。
这种技术的燃烧效率高、污染物排放低，特别适合燃烧劣质煤。
3.整体煤气化联合循环技术整体煤气化联合循环技术是指将煤在高温高压下气化，产生的合成气经过净化处理后，一部分用于发电，另一部分用于生产化工原料。
这种技术的效率高、污染小，但投资大、运行成本高。
二、洁净煤发电技术的优势1.高效节能洁净煤发电技术采用先进的燃烧和热能利用技术，能够大大提高燃煤的利用率，减少能源浪费。
2.环保减排洁净煤发电技术在燃烧和排放控制方面采用了多种技术手段，能够大幅度减少二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物的排放，对环境保护起到重要作用。
3.灵活性强洁净煤发电技术适用于不同类型和质量的煤炭，能够充分利用我国的煤炭资源，缓解能源供应压力。
4.经济效益好洁净煤发电技术能够提高燃煤利用率，降低发电成本，从而增强电力企业的竞争力。
三、洁净煤发电技术的发展趋势1.推广应用先进技术加大对超临界/超超临界发电技术、循环流化床燃烧技术、整体煤气化联合循环技术等先进洁净煤发电技术的推广应用力度，提高我国洁净煤发电技术的整体水平。
2.加强技术创新和研发加大对洁净煤发电技术的研发和创新力度，开发具有自主知识产权的先进技术，提高我国在国际能源领域的竞争力。
3.优化能源结构加强能源结构调整，大力发展可再生能源和清洁能源，降低对煤炭的依赖度，从源头上减少环境污染。
IGCC技术
国外IGCC项目发展现状概述2009-12-13 19:261．IGCC技术概述图1 IGCC工艺流程二十世纪八十年代以来，基于国家能源安全、经济发展和国际产业技术竞争的需要，先进的洁净煤发电技术逐渐成为了世界各国在能源领域的主要竞争热点。
整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle，以下简称IGCC）发电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和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，是二十一世纪洁净煤发电技术的重要发展方向之一。
其基本工艺过程为：煤（或者其他含碳燃料，如石油焦、生物质等）经气化生成中低热值合成气，经过除尘、脱硫等净化工艺成为洁净的合成气供给燃气轮机燃烧做功，燃气轮机排气余热和气化岛显热回收热量经余热锅炉加热给水产生过热蒸汽，带动蒸汽轮机发电，从而实现了煤气化燃气蒸汽联合循环发电过程。
2 国外现有已投运IGCC项目情况自1973年德国在LÜnen市Kellerman电厂建设了世界上第一座IGCC示范电站以来，国外先进国家一直在对IGCC技术进行研究和探索。
在验证装置的基础上，自20世纪90年代以来，国际上先后建设了五座以煤为原料、纯发电大型化的（250－300MW）商业示范装置，分别是美国的Wabash River和TECO Tampa、荷兰的Nuon Buggnum、西班牙的Puertollano电站、日本的Nakoso电站。
表1 国外煤基纯发电IGCC电站现状图2显示了美国EPRI统计的IGCC示范电厂的可用率变化的情况，可以看出经过一段时间的磨合，大部分示范工程均达到了70％-80％的可用率水平。
由此可见，自上世纪70年代开始研发，通过30年多年的努力，国外IGCC技术已经取得了初步的成效，基本走过了商业示范阶段，技术成熟，具备了大规模商业化开发的条件。
IGCC简介.
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。
整体煤气化联合循环创新性概念设计简述
图１ Ｉ Ｃ多联产 （ ＧＣ 并联流程） 系统
过程 能耗保持不 变） 。通过 分产与 联产系统 的 比较可 以看 出， 多联产 系统 具有高效 、 灵活 、 污染等特 点， 低 拥有广阔 的发展 前景 。
２ 整体 煤 气化联 合循 环 创新 性概 念设 计 的背景 分析
Ｃ Ｏ 等方 面均具 有潜 在优 势 。
５ 分 离与 捕集 Ｃ 的 先进 ｆ Ｏ２ ＧＣＣ系 统
在洁净煤 发 电技术 的未来发展 中， 既要提 高能源 的转化效率 、 减
３ 电力一 化工 多联 产 的先进 Ｉ ＧＣＣ系 统
又 ０ 捕集与 封存来 实现减排 ， 型燃 煤 电 大 多联 产 的先 进 ＩＣ 突 破 了传 统 分产 系统 各 自片 面注 重 产 率 排 常规污染物 ， 必须采用 ｃ ２ Ｇ Ｃ 和循环 效率 的思 路 ， 化 工流程 与 动力 系统 有机 整 合 ， 煤 气化 产 站作 为ｃ 瘭 中排 放源 ， 将 将 ０ 很快会面 临着Ｃ ２ 集 与封 存的 巨大挑 战。 Ｏ／ ｉ ￣ 物 中适 合于 进 一步转 化 的组 分用 来生 产化 工产 品，不适 于 转化 的
机组 。因此 ， Ｃ 系统 除了有复杂 、 资高、 设周期长 等缺 点外 ， Ｉ Ｃ Ｇ 投 建 负 荷适应性差 也是Ｉ Ｃ 在 发电行业应用 不广 泛的主要 原因之一 。 Ｇ Ｃ
Ｇ Ｃ发 电的制 气 过 程 结合 在 一起 可 减 少投 资 费 用 并 降 Ｉ Ｃ 机 组 的潜在 优势 主 要有 ： １具有 突 出的多 功 能性 ， 括 的过 程与 Ｉ Ｃ ＧＣ （） 包 （） 在 可 发 电、 电冷 等 多联产 、 热 生产 化工产 品及 气 液燃料 等 。（） ２ 劣质 油 与 低运 行 费用 ；３石 化企 业是 用 电大 户 ， 厂 内建 设独 立 电站 ， 以 Ｇ Ｃ系 统 能使 电 生物质 燃料 等气 化 装置 广泛 应用 及 发展 ， Ｇ Ｃ 组 具 有采 用 煤 节 省 电 网的 输 电损 耗 和 降低 企 业 的成 本 。这 类Ｉ Ｃ 使Ｉ Ｃ 机 以外 的其他燃 料 的潜在 优 势 ，即燃 用化 工 生产 过程 得到 的廉 价 的 能 、 能 的生产 过 程 与化 工过 程 有机 地 结合 起 来 ， 能简 化 系统 ， 热 既 重 质渣 油、 沥青 、 油焦 的ＩＣ 系统 。 （） ｃ 机组 具有 传统 燃煤 又能 降低燃 料 的 费用 ，更 能从综 合 生产 的角 度来 降低 全厂 的 生产 石 Ｇ Ｃ ３Ｉ Ｃ Ｇ 同 发 电机 组 无法 比拟 的 环保 性 ， 回 收利 用污 染 排放 物 如 ： 化 物 、 成本 ， 时也解 决 了化工 企业污 染排 放 问题 。 在 硫
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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。