整体煤气化联合循环分析

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
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
术（非直接燃烧方式）；
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

煤的直接燃烧wk.baidu.com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

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。
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
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。

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。
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
(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。
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。