综述i整体煤气化联合循环（GCC）发电技术吕晶1孙福珠2，吕华2张宏炜董贵林3（1.黑龙江省电力职工大学，黑龙江哈尔滨150030；黑龙江省电力科学研究院，黑龙江哈尔滨150030；牡丹江第二发电厂，黑龙江牡丹江157015）世界几大IGCC发电工程状况和我国在该领域的研宄开发情况。环境保护对电力发展的要求，为IGCC发电技术的发展，提供了广阔的发展前景和空间。洁净煤发电技术作为21世纪燃煤电厂的换代技术，是电力可持续发展的重要选择。

　　0前言我国是一个产煤大国，是世界上为数不多的几个以煤为主要能源的国家之一。这使我国能源有两个明显的特点：一是煤炭在一次能源的生产和消费中占有很大比重；二是我国的发电机组以燃煤机组为主，约占总装机容量的75%.大量的煤炭开采利用，导致严重的大气污染。我国SO2电力系统自动化专业，副教授的排放量居世界第一，C2的排放量居世界第二位，酸雨的覆盖面积己达国土面积的30%.国家环保总局局长解振华指出：十五‘期间，环境治理要走市场化的路子“和电力系统有关的环保治理，就是在SO2控制区和酸雨控制区，要减少20%的S2的排放量。因此，对电厂的排硫要采取一些独立性的政策，对不脱硫的要采取一些惩罚性的政策”。

　　因为我国一次能源主要以煤炭为主，煤炭在一次能源结构中的主导地位，又决定了电力生产中以煤为主的格局长期不会改变。因此，电力行业必须通过发展洁净煤技术，提高电厂的环保特性，提高能源利用效率。整体煤气化联合循环（GCC：IntegratedcoalGasificationCombinedCy-cle）发电技术，作为洁净煤发电技术之一，具有以下优点：热效率高，目前有效率已达43%~46%，21世纪可达到50% ~52%；节水性强，耗水量只有常规燃煤电站的50%左右；燃料适应性广，可以大量燃用常规机组无法燃用的高硫煤；环保性能好，煤的脱硫率可达98%只有常规燃煤机组的1A5~1/30，Nox排放量等同于天然气，CO2的排放量很少，粉尘排放量几乎为零；联合生产能力大，除发电外，还能生产硫磺、氩气等产品，使煤炭得到充分利用，有利于降低生产成本；还可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电厂改造等。

　　1IGCC发电技术IGCC是一种将煤在高温高压的气体炉内部分氧化，变换成以CO、H2为主要气体的气体燃料后，经气体精制装置消除气化气体中硫和粉尘等有害成分，将洁净的煤气供给燃气轮机发电，燃气轮机的排热由回收炉回收，产生蒸汽，带动汽轮机发电的联合发电技术。

　　IGCC发电主系统主要由煤气化炉、气体精制装置、联合发电设备等构成。

　　1.1煤气化技术煤气化炉的种类及特点如表1所示。

　　表1煤气化炉的种类及特点型式固定床式气化炉流化床式气化炉喷流床式气化炉气化炉内煤气化的主要反应如下。

　　C+O2CO2（发热反应：碳的燃烧反应）（发热反应：碳的不完全燃烧反应）C+CO22CO（吸热反应：发生炉煤气反应）碳与水蒸汽之间的反应：C+H2OH2+CO（吸热反应：水煤气化反应）碳与氢的反应：C+2H2CH4（加氢甲烷气化反应）将煤气化的气化剂，一般使用空气或氧。由于使用的气化剂不同，产生气体的组成、发热量也不同。使用空气作为气化剂时，产生气体的发热量比较低，为4187k/m3（LHV）；使用氧作为气化剂时，产生气体的发热量比较高，为10 468k/m3（LHV）。另外，气化剂不同，产生气体的成分和发热量要随气化炉的形式、气化温度以及压力、原料煤的性质、灰的流动特性、熔融温度、气化剂的种类、产生气体的用途等不同而不同。

　　1.2煤气精制技术煤气精制装置要求的产品规范必须满足作为燃气轮机燃料的入口条件限制和环境排放要求。煤气精制装置由除去有害成分的煤气精制装置和除去粉尘的除尘装置构成。在气体精制方法中有湿式法和干式法两种，湿式法是已经实用化的气体精制技术由于能除去碱性金属和氨，对保证燃气轮机运行的可靠性和环境保护方面有利。但是，由于该法存在着煤气的显热损失，热效率不高。而干式法由于是在高温下处理，煤气显热损失少，有利于效率的提高，目前正处于技术开发阶段。各种湿式脱硫处理的性能比较如表2所示。

　　日本及美国正在进行干式脱硫法的研究开发，表3所示为干式脱硫。

　　2.2日本的开发状况系统验证作为送空气系统气化系统，确认基本技术成立作为IGCX系统，掌握了各种临界条件（燃料发热量等）确认按比例扩大的数据掌握了按比例扩大气化炉以及气体精制的方法热效率根据试验结果u确认在概念设计上，使用1 300C级燃气轮机的IGCC送电端效率在43%以上经济性环保特性估计比煤粉炉火电机组贵，必须对削减建设费用进行研究取得了SO220u！7L以下、NOx20uL/L以下、粉尘以下的成果煤种适合性运行特性可靠性进行了包括高灰融点煤在内的3种煤的气化试验冷态启动时间为1d左右负荷跟踪性能比煤粉炉火电机组好累计运行4770h取得了在实际气化氛围下材料的腐蚀、磨损数据，确立了选择材料的方法表4国际IGCC机组开发状况工程名称布胡纳姆普韦托利亚诺瓦巴施利瓦坦巴比尼安派因发电厂地址荷兰西班牙美国机组容量/MW（送电端/发电端）煤处理量/fd气化炉型式炉加压i段喷流床加压1段喷流床加压2段喷流床加压1段喷流床加压流化床气化剂送氧送风给煤方式干给煤浆给煤干给煤脱硫方式湿式法（+干式可移床）干式流化床除尘方式陶瓷过滤器金属过滤器湿式煤气洗涤器陶瓷过滤器燃气轮机型式西门子公司V94.2西门子公司V94.4实证试验开始年现在状况商业运行中实证运行中试运行中表5 200/日喷流床煤气化发电试验成果技术开发目标取得的成果3我国的IGCC发电技术研究IGCC发电技术是一项新兴技术，我国在IGCC技术方面的基础很薄弱，在个别领域几乎是空白。在国家“九五”重点科技攻关计划中，在围绕电力工业重点突出环保、节能和可持续发展的前提下，对IGCC发电技术进行了全面和深入的研究。“九五”攻关的研究成果，使我国IGCC的总体技术水平跃上一个新台阶。IGCC热力系统特性的研究取得了显著成果，提出流程与参数同步优化的新思路，开发出适合工程实际分析和评价的软件，具有对IGCC系统方案的优化和评价能力；IGCC关键部件的研究开发取得突破，为我国发展IGCC技术打下了良好的基础；对IGCC示范电站的支撑技术进行了比较系统的研究，研究成果将直接为示范工程项目提供技术支持；对某些具有发展促进作用的IGCC技术进行了前瞻性研究，使我国在煤气的高温净化技术领域能够跟踪国际最新发展动向，强了创新能力；同时建混合型能量变换器铁心横截面和电路图RogerG.lawrenceDavidFinney.DavidF.（编辑侯世春）（上接第135页）立了一批实验台，能够对IGCC部件性能进行实验室研宄和工业化前期研宄，从而为IGCC技术的发展奠定了一定的物质基础。研宄成果己经应用于中荷IGCC工程的预可行性研宄，取得了相应的成果和有益的经验。同时为我国即将在烟台建立IGCC示范电站奠定了基础。我国首座IGCC电站一烟台整体煤气化联合循环发电示范工程项目建议书，己获得国家计委批复。该工程一期建设规模为1台300MW或400MW机组。该工程的建设是我国发展洁净煤发电技术的积极探索，必将推进我国洁净煤发电技术的产业化进程。

　　4IGCC发电的必要性我国的一次能源主要以煤炭为主，煤炭在一次能源结构中的主导地位，又决定了电力生产中以煤为主的格局长期不会改变。今后，一些燃煤电厂的发展将会受到环境保护的制约。

　　我省作为产煤大省和重点燃煤火电省份，从保护环境和电力可持续发展的角度出发，必须通过大力发展IGCC等洁净煤技术，提升电力工业的整体技术水平，促进电力产业结构调整，增强企业市场竞争能力，推动电力行业产业升级。洁净煤发电是一项长期的战略任务，环境保护对电力发展的要求，使洁净煤发电技术具有广阔的发展前景和空间。洁净煤发电技术作为21世纪燃煤电厂的换代技术，是电力可持续发展的重要选择。