Ｄｅｅｐｅｎｉｎｇ Ｒｅａｄ ｎｇ 拓展阅读 国内外Ｉ Ｇ Ｃ Ｃ技术现状和发展 动向 Ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＧＣＣ Ｔｅｃｈｎｏｌ－ ｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ ■郑建涛徐 越任永强 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 陕西西安 ７１ ００３２ ｂｙ Ｚｈｅｎｇ Ｊｉａｎ－Ｔａｏ，Ｘｕ Ｙｕｅ，ａｎｄ Ｒｅｎ Ｙｏｎｇ－Ｑｉａｎｇ 中图分类号ＴＵ７２１ 文献标识码Ｂ 文章编号１ ６７２—９３２３（２０１ ０）０６—００２０—０２ ｌＱｃｃ技术背景 我国是世界最大的煤炭生产国和消费国，煤炭消费约占我 国一次能源消费的７ｏ％以上，煤直接燃烧造成了环境的严重污 染和Ｃ０２的大量排放，而太阳能、风能等再生能源目前尚不能解 决主要问题，所以在现阶段急需进行清洁煤发电新技术的研发 和示范。整体煤气化联合循环发电ＩＧＣＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）是把煤气化和燃气一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，煤气化后产生粗合 成气，经除尘、脱硫净化处理后进入燃气联合循环机组进行发 电，具有高效、低污染、耗水量少、易于化工产品联产、便于Ｃ０２ 捕集、效率提升空间大的特点。这种发电系统也可以采用石油焦 和生物质等作为燃料。所以ＩＧＣＣ技术是“绿色煤电”的重要基础， 也是发展清洁煤发电的重要技术。 展，欧洲的两座ＩＧＣＣ示范电站都得到了欧盟的支持，参与的国家 有荷兰、德国、西班牙、法国等，ＩＧＣＣ示范电站所采用的技术也全 部来自欧盟国家。从技术的角度看，荷兰的Ｂｕｇｇｅｎｕｍ ＩＧＣＣ示范 电站和西班牙的Ｐｕｅｒｔｏ Ｉｌａｎｏ ＩＧＣＣ示范电站技术更为先进，也最 具代表性。这两个示范电站使欧洲的煤气化技术和燃气轮机技 表１部分国外ＩＧＣＣ电站一览表 １ 美国加州Ｄａｇｇｅｔｔ的Ｃｏｏｌｗａｔｅｒ电站．１９８４年运行。净功率：９错州．效率３１．２％…ｖ） Ｔｅｘａ）ｃｏ气化炉 ２ 美国Ｗｅｓｔ Ｔｅｒｒｅ Ｈａｕｔｅ的Ｗａｂａｓｈ Ｒｉｖｅｒ电站。１９９５年运行 净功率：２６５ＭＷ，净效率 （ＬＨＶ）柏％。气化炉Ｄｅｓｔｅｃ．水煤浆，２５００ｔ ｄ，９５％０２。气化参数２ ８ＭＰａ’１４（３０ Ｃ ３ 美国Ｐｏ嫩的Ｔ哪ａ电站 １９８６年运行・净功率：２６０Ｉ删．运行净效率（ＬＨＶ）４２￣。气化炉 Ｔｅｘａｏｏ，水煤荣２０００ｔ／ｄ．Ｓ５￣０２。气化参数２．８ＭＰａ／１３７０￣Ｃ。 ４ 荷兰Ｄｅｍｋｏｌｅｃ的８ｕｇｇｅｎｕｍ电站。１９９４年运行 净功率：２５３ＭＷ．净效率（ＬＨＶ）４３％。气化 炉ＳＨＥＬＬ，干法供煤．２０ＯＣｔ／ｄ．９５％０２。气化参数２ ８ＭＰａ，１５００ Ｃ。 ５ 篱班牙Ｅ１０ｇａｓ钧Ｐｕｅｒｔｏ！ｌａｎｅ电站．１９９７年运行 净功率：３０ Ｍ．运行净效率ｍＨｖ） ４２．２％。Ｐｒｅｎｆｉ０气化炉．平法供煤．ｚｅ４ｏｔ，， ｄ．８５％ｏ２．１４ＯＯ＇ｃ。 ２国，内外ＩＧＣＣ技术现状 ２。１国外ＩＧＣＣ技术现状 与我国相似，美国主要利用煤炭发电，因此，美国十分重视 术得到了巨大的跨越。 日本非常重视ＩＧＣＣ的研究开发，走的是一条自主开发的道 路，其煤气化技术到燃气轮机技术，在和企业的共同努力 下．取得了较大的进展。目前，日本建设了一座２５０ＭＷ空气鼓风 洁净煤发电技术的研究开发，将洁净煤发电技术列为国家能源 可持续发展战略的重要组成部分。从１ ９８５年到２０００年，美国先 后部署了５轮“洁净煤发展计划”（ＣＣＴ），其中先后资助建成了几 座ＩＧＣＣ示范电站，资助比例均在５ｏ％以上，有的甚至高达８ｏ％ 以上。 的ＩＧＣＣ示范电站，２００９年投入运行。 第一代和第二代的ＩＧＣＣ电站向世人证明了ＩＧＣＣ技术是一种 有竞争力的洁净煤发电技术，具有高效、低污染、高可用率等优 点。同时，这些已经运行的ＩＧＣＣ示范工程也为今后的工作提供了 所有美国的ＩＧＣＣ示范项目均采用美国本土的技术，希望通 过国家的支持和示范项目的带动实现技术的进步。欧盟国家总 的能源结构中也是以煤为主，因此，欧盟也十分重视ＩＧＣＣ的发 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目 （２００６ＡＡ０５Ａ１ ｏ８），有删节 宝贵的经验和教训。目前全世界共有超过３６座］ＧＣＣ电站运行或 在建，总装机容量超过１ １ ０００ＭＷ。 ２．２国内ＩＧＣＣ技术现状 西安热工研究院、清华大学、中科院工程热物理研究所、华 ２０ Ｉ石油化工建设１０．ｏ６ 北电力设计院等单位经过国家“八五”和“九五”科技攻关及“十 五”８６３课题“ＩＧＣＣ设计集成和动态特性”的研究，在ＩＧＣＣ系统 设计优化和一些关键技术开发方面取得了长足的进步．对ＩＧＣＣ 技术的现状和趋势及国外ＩＧＣＣ电站存在的问题有了深刻的认 识，己形成了较强的技术支持力量，并进一步围绕ＩＧＣＣ单项工 醇联产系统工业示范装置的折算供电效率达到３９．５％．同时燃 气轮机的燃料气中掺烧近２ｏ％的甲醇排放气．单位发电量的二 氧化碳排放量减少了近３ｏ％。 在石油化工领域，福建联合石化的大型气、电、化工多联产 环保节能项目于２００９年 月顺利建成并实现中交，装置以溶剂 脱沥青为原料，发电能力为２８０ＭＷ，配套产生氢气８万ｍ３（标），同 时副产氮气和氧气。 艺技术研发了“煤的热解、气化和高温净化过程的基础性研究”、 “大规模高效气流床煤气化技术”。我国８６３计划“十五”期间在 洁净煤技术主题部署了围绕ＩＧＣＣ发展需要的单项技术研发和 前沿课题，为“十一五”发展ｉＧＣＣ示范工程奠定了技术基础。 毓幕 ｌ ｌ４．１结论 ＩＧＣＣ是一种商效、低污染的洁净煤发电技术。已走过概念验 证和工业示范阶段，示范电站的运行证明了ＩＧＣＣ高效洁净的特 点，电站的可用率目前可达到８０～８５％，还需进一步提高可靠性 和可用率。 我国在ＩＧＣＣ关键设备煤气化技术研究上取得一系列进展。 西安热工研究院的３６ｔ／ｄ干煤粉加压气化技术中试装置２００６年 已通过国家科技部的验收，用于ＩＧＣＣ的２０００ｔ／ｄ的干煤粉加压 气化炉业已安装建设完成。国内其他煤气化技术如多元浆、航天 炉、多喷嘴等气化技术也都取得了一定的成绩。 国内研究院和设计院在依托国内建设的首座２５０ＭＷ ＩＧＣＣ的 ＩＧＣＣ不存在障碍性的技术难题，但目前的造价较高。开发高 效低成本的关键技术、打破技术垄断及加快自主技术的工程化 是降低ＩＧＣＣ造价的有效手段。 工程中积累了丰富的设计经验，对各系统整体化和能量梯级利 用以及方案的优化有了深厚的理论研究和实际应用的功底，完 利用］ＧＣＣ＋ＣＣＳ＋多联产技术可以进行二氧化碳的捕捉和封 存，还可以实现碳资源的最大化利用，使用捕集后的二氧化碳用 全有能力进行更大规模的『ＧｃＧ发电技术系统的设计和优化。 华能集团于２００４年率先提出具有我国自主知识产权、代表 世界清洁煤技术前沿水平的“绿色煤电”计划，并于２００５年联合 ８家大型国有发电、煤炭和投资企业共同发起组建绿色煤电公 司。“绿色煤电”计划是以煤气化制氢、氢气轮机联合循环发电和 燃料电池发电为主的一项新型发电技术，同时收集与处理二氧 来生产甲醇等化学产品．提高能源和资源利用效率，同时减少水 资源消耗和二氧化碳排放，实现循环经济。 我国在ＩＧＣＣ关键技术研发方面已有一定的基础，国内发展 ＩＧＣＣ应以建设示范电站为依托，走以自主开发为主、适当引进的技 术路线，在有条件的领域加大自主创新技术及其工程化的力度。 ４．２建议 化碳 代表着未来清洁能源发展的主要趋势。该技术有两个主要 特点，一是使煤炭发电达到包括二氧化碳在内的污染物近零排 放，二是大幅度提高煤炭发电效率。 ２００９年７月国内首座自主开发，自主设计 自主制造 自主 建设的２５０ＭＷ级ＩＧＣＣ示范工程由华能集团在天津开始建设，采 用华能自主研发的具有自主知识产权的２０００吨／ｄ级两段式干 ＧＩＣＣ电站的比投资费用还比较高，研究降低比投资的途径和 方法，提高］ＧＣＣ技术的竞争力，进一步提高效率，降低造价。同时 研究降低运行方式优化，降低ＪＯＯＣ发电成本。 应该探索ＩＧＣＣ标准设计化的可能，研究各系统的标准化接 口，以改进优化ＩＧＣＣ电厂的设计。 需要尽早研究和示范基于ＩＧＣＣ的Ｃ０２捕集技术．为实现 ＩＧＣＣ零排放奠定坚实的基础。 对于首台］ＧＣＣ电站．为摸索调试和运行经验，为进一步优化 和改进．提高机组可用性和可靠性，应多考虑外界提供备用系统 的可能性。 煤粉气化炉，预计２０｝１年投产发电。大唐集团、中电投、华电、国 华、神华集团等企业也将］ＧＣＣ发电项目列入各自的发展规划。 目前我国己具备向ＩＧＣＣ电站提供关键技术的能力。以自主 的ＩＧＣＣ示范电站为依托，开发具有自主知识产权的关键技术，建 设以自主技术为主的ＩＧＣＣ电站，既可以大幅度降低ＩＧＣＣ的造价， 又可利用示范工程带动自主技术的发展，使我国在ＩＧＣＣ关键技 术方面得到跨越式发展。自主的ＩＧＣＣ示范电站将成为我国的 ＩＧＣＣ技术发展的试验基地和发展基础。 参考文献： １许世森等，ＩＧＣＣ技术现状和发展，西安热工研究院报告， ２００８． ３ ｌＧ。ｃ和多联产 ＩＧＣＣ技术可以实现多系统耦合，跨行业结合，提高能源利用 效率，将物理能梯级利用和化学能梯级利用结合起来．这是未来 技术发展的趋势。 在化学品生产方面，可以使用合成气（ＣＯ／Ｈ２）生产多种多样 ２赵洁等，国内外整体煤气化联合循环电厂发展概况及我国建 设条件分析，中国电力，２００６（４）． ２赵东旭，我国ＩＧＣＣ发电技术应用现状与建议，电力技术经济 ［Ｊ】．２００７．６． ３刘 涛，关于煤基多联产发展的问题与建议，煤炭工程【Ｊ］． ２００６．７ 的化学品，如天然气等清洁燃料；可通过甲醇这个关键的中间产 品，获得非常丰富的衍生物（烯烃、醋酸等），也可以通过合成气直 接生产油品和各种化学品。 ４董明声等，世界上的ＩＧＣＣ工程概览，燃气轮机技术［Ｊ］．２００９（１）． （收稿日期：２０１ ０—１ ０－２３） 国内首个ＩＧＣＣ多联产示范项目＿１＿兖矿煤气化发电与甲 石油化工建设１０．０６ Ｉ２ ７
