IGCC电站简介

IGCC IGCC 简介简介.2 首个首个 IGCC 示范工程进入实施阶段示范工程进入实施阶段.4 专家呼吁推进清洁高效煤发电技术专家呼吁推进清洁高效煤发电技术 IGCC 示范电站建设示范电站建设.5 曹培玺到华能天津曹培玺到华能天津 IGCC 电站示范工程施工现场调研电站示范工程施工现场调研.5 IGCC 项目震动杭州装备制造业项目震动杭州装备制造业.6 华能超百亿投资试水华能超百亿投资试水 IGCC.8 IGCC 简介 整体煤气化联合循环（ IGCC-Integrated Gasification 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透平作功，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， 既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种有发展前景的洁净煤发电技术。在目前 技术水平下， IGCC 发电的净效率可达 43%45，今后可望达到更高。而污染物的 排放量仅为常规燃煤电站的 1/10，脱硫效率可达 99%，二氧化硫排放在 25mgNm 3 左右。（目前国家二氧化硫为1200mgNm3），氮氧化物排放只有常规电站的1 5%-20%，耗水只有常规电站的 1/2-1/3，利于环境保护。 整体煤气化联合循环发电的分类及作用 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 1）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。它是一种高温、高压 煤粉气化炉，气化炉的压力为20-60bar，要求采用 90%以上的颗粒小于 100m 的 煤粉，采用氧、富氧、空气或水蒸气作为气化剂，当以氧为气化剂时，气化炉炉膛中心 的火焰温度可达 2000。由于是高温气化，在产生的粗煤气中不可能含有很多碳氢化 合物、煤焦油和酚类物质，煤气的主要成分是CO、H2、CO2 和水蒸气，离开气化 炉的热煤气温度在 1200-1400，往往高于灰的软化温度。为了防止热煤气中已软化 了的粘性飞灰在气化炉下游设备（余热锅炉）粘结堵塞，将除尘后的冷煤气增压后再返 送回煤气炉的出口和热煤气混合，将热煤气的温度降低到比灰的软化温度低50， 然后，热煤气再经过气化炉的余热锅炉（辐射和对流蒸汽发生顺）产生饱和蒸汽，同时 使热煤气的温度降低到 200左右，约 50%的煤中灰分在气化炉高温炉膛中心变成液 态渣，由炉底排出并通过集渣器送入渣池。 煤粉灰中的以飞灰的形式随热煤气，帮煤气须经除尘、洗涤脱硫处理，成为清洁的 煤气，再送往燃烧室。 喷流床气化炉由于是煤粉高温高压气化，因此煤种适应性广，碳转化率高，能达到 99%以上。 当前在欧美各地 IGCC 示范厂所选用的喷流床气化炉有：美国德士古和CE 炉， 荷兰的 Shell 炉，德国的 Prenflo 炉。给煤方式有湿法水煤浆给煤（如德士古炉）和干 法给煤（如 shell 和 Prenflo 炉）。 由于喷流床气化炉的单炉生产能力大，并且具有较高的效率，燃料适应性广，因而 在今后发展大容量高效率的 IGCC 电站中具有强有力的竞争地位。 2）流化床气化炉 流化床气化炉可以充分利用床内气固两相间的高强度的传热和传质，使整个床层内 温度分布均匀，混合条件好，有利于气化反应的进行。同时，可以利用流化床低温燃烧 ，在燃烧和气化过程中加入脱硫剂（石灰石或白云石），将产生的大部分SO2 和 H 2S 脱除。由于流化床气化炉内的反应温度一般控制在8501000，因此，它产生 的焦油、烃、酚、苯和萘等大分子有机物基本上都能被裂解为简单的双原子或三原子气 体，煤气的主要成本是 CO 和 H2，CH4 的含量一般少于 2%。 当前，用于 IGCC 系统的流化床气化炉有 KRW 炉，UGas 炉和温克勒炉等。 3）固定床气化炉 固定床气化炉是最早开发出的气化炉，它和燃煤的层燃炉类似，炉子下部为炉排， 用以支承上面的煤层。通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气） 则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。这种气化炉和燃煤的层燃炉一样，对 煤的粒径有一定的要求。 固定床气化炉有两种煤气出口集团的设计。粗煤气唯一出口位置设计在干燥区上面 煤层的顶部，称为单段气化炉，此时出口处煤气的温度为370590，在这煤气温 度下，气的油和煤焦油等会发生裂解和聚合反应，从而生成彼一时质焦油和沥青。同时 高温煤气穿过煤层时产生的剧烈干馏会使煤发生爆裂，产生大量煤尘，并随粗煤气一起 带出气化炉。因而这种单段气化炉的粗煤气质量是比较差的。另一种设计是，有两个煤 气出口，除了在干燥区上部的出口外，另一个则在气化区的顶部，煤气产量的一半从这 个出口离开气化炉。由于流经挥发分析出区和干燥区的煤气量只有单段炉的，有利于防 止由于煤的爆裂而产生的大量煤尘，而且不会产生彼一时质焦油和沥青。因此，两段炉 产生的粗煤气的质量是比较好的。 用于 IGCC 系统的固定床气化炉主要是鲁奇炉，世界上最早的德国IGCC 示范 厂采用的就是鲁奇固定床单段固态排渣气化炉。这种气化炉的最大缺点是，使用焦结性 煤时，容易造成床体阻塞，使气流不畅，煤气质量不稳定。此外，由于煤在气化炉内缓 慢下移至变成灰渣需停留 0.5-1 个小时，因而单炉的气化容量无法设计得很大。而且 ，排出的煤气中还含有大量的沥青、煤焦油和酚等，使煤气的净化处理过程十分复杂。 为改善上述问题，强化煤的气化过程，英国煤气公司在固态排渣鲁奇炉的基础上，将其 发展成液态排渣鲁奇炉。液态排渣气化炉由于其燃烧区的温度较高，因而有利于提高煤 的氧化速率和碳的转化率，缩短煤在炉内的停留时间，对煤粒直径的要坟比固态排渣炉 宽。但颗粒尺寸小于 6mm 的要限制在 10%以下。液态排渣气化炉有以下特点： 1） 碳转化率是三种气化炉中最高的，排渣的物理热损失大。2）相对安全可靠； 3）煤 气生产能力有限，是三种炉型中能力最低的。 首个 IGCC 示范工程进入实施阶段 2009-08-17 来源于： 8 月 14 日化工报 中国华能集团公司技术创新中心总工程师许世森 13 日向记者透露，我国首个自主设计 的 IGCC 电站华能绿色煤电天津 IGCC 电站示范工程已开工建设，截至目前空分装置 的设计制造已基本完成。该工程建成后，将成为国内首家近零排放 IGCC 电站。这标志着 具有我国自主知识产权的绿色煤电计划取得了重大进展。 许世森告诉记者,天津 IGCC 项目由我国自主设计开发建造，将成为国内首个完全利用 煤气化技术产生动力的高效率、低排放 IGCC 电站，同时也是首家近零排放 IGCC 电站。 中国电力规划设计总院副院长赵洁表示，天津 IGCC 项目的开工，表明我国已掌握气 化系统、空分系统、煤气净化系统的设计制造和 IGCC 系统集成等一系列核心技术。 目前，燃煤电站产生的 CO2 占全球 CO2 排放量的一半以上。国内燃煤电站的 CO2 捕 集分离还处于示范阶段，捕集率很低。天津 IGCC 项目将攻克大规模 CO2 捕集利用及埋存 等关键技术难题，使捕集率超过 60%，实现真正意义上的近零排放。 据了解，气化炉是 IGCC 的龙头和核心装置。大规模煤炭气化技术的缺乏一直是制约 我国 IGCC 项目国产化的瓶颈。天津 IGCC 项目采用的气化装置是华能开发的拥有自主知 识产权的两段式干煤粉气化炉。该气化炉打破了国外技术垄断，碳转化率达 99%以上，合 成气含量达 90%以上。它比国外先进气化技术装置造价低 40%，冷煤气效率提高 2%3%，比氧耗低 10%15。目前，用于天津电站的 2000 吨/日级气化炉正在上海锅炉 厂制造，计划于 2010 年完成安装。开封空分集团设计的 8104Nm3/h 空分装置已基本完 成制造。 据许世森介绍，天津绿色煤电项目将分三个阶段建设。目前进行的第一阶段将在 2011 年建成国内第一台 25 万千瓦 IGCC 发电机组，同步建成全球首个 IGCC 的 CO2 捕集示范 装置。第二阶段是到 2015 年建成绿色煤电实验室，研发膜分离制氢、氢气燃机、CO2 捕 集及埋存等绿色煤电关键技术。第三阶段是于 2020 年前建成 40 万千瓦级绿色煤电示范工 程，确保燃煤污染物近零排放。 专家呼吁推进清洁高效煤发电技术 IGCC 示范电站建设 来源：新华网 2009 年 10 月 16 日 新华网昆明 10 月 16 日专电（记者郑晓奕、樊曦）我国以煤为主的能源结构现状和面 临的巨大温室气体减排压力，决定了我国必须大力发展清洁高效的燃煤发电技术。专家 15 日呼吁，加快一项清洁高效煤发电技术的研发和商业化，推进示范电站 建设。 是指整体煤气化联合循环发电技术，是将固体煤的气化、净化与燃气蒸汽 联合循环发电相结合的清洁高效发电技术，具有高效发电和低排放的突出优势，被业内人 士认为可能是未来煤基发电的极低排放发电系统的一种最佳方法。我国首座自主研发设计 的示范电站已于今年 7 月由华能集团在天津开工建设，其他发电集团也在加紧研 发技术。 正在此间参加“清洁高效燃煤发电技术协作网 2009 年会”的中国电机工程学会理事 长陆延昌表示，我国技术研究工作和工程建设的前期工作已经具备工程化的条件， 但现状是还缺乏大胆的工程实践。为此，他呼吁国家主管能源的政府机构加快核准符合条 件的具有代表性的项目，推进不同技术路线的示范工程的建设。 有专家在会上指出，目前发电技术大规模商业化推广应用面临的最大困难是 初期投资太高，许多国家都在研究合适的激励政策以推动技术和项目的发展。 陆延昌认为，通过示范工程的发展，可以促进设备和工程造价的明显下降，并可提高 国产化、自主化程度，更有效地推动技术创新和装备完善。 年会由中国电机工程学会和中国大唐集团公司联合主办，15 日开幕，为期两天，近 200 名业内人士与会，围绕清洁煤煤发电、节能减排、资源综合利用等话题进行研讨。 曹培玺到华能天津 IGCC 电站示范工程施工现场调研 中国电力网 2009 年 11 月 5 日 08:51 来源：华能集团 11 月 3 日，华能集团公司总经理曹培玺在天津参加“2009 中国电力论坛”期间，到华能 天津 IGCC 电站示范工程施工现场调研，要求各参建方提高认识、精诚协作，共同建设好中国 首个开放性清洁能源工程，为国家清洁能源建设做出贡献。 曹培玺仔细查看并详细了解了工程建设情况，听取了绿色煤电公司等单位的有关汇报， 并对华能天津 IGCC 电站示范工程建设进展给予了充分肯定。 曹培玺指出，华能天津 IGCC 示范工程是华能自主开发的项目，是华能集团的重点工程， 是中国首个开放性清洁能源工程，受到国内相关业界乃至世界各国的广泛瞩目。工程建设成 功后，必将成为中国清洁能源发展史上浓墨重彩的一笔。“绿色煤电”计划受到了国内外的 广泛关注，关乎我国的国际形象。该计划的实施充分说明了我国在应对气候变化、探索清洁 能源问题上是一个信守承诺、负责任的国家。因此各参建方一定要进一步提高认识，站在为 国争光的高度上，打造精品工程，积极促进“绿色煤电”事业的发展，共同努力把 IGCC 产 业做大做强，为国家清洁能源发展做出贡献，使我国在应对全球气候变化方面能有一席之地， 在清洁能源的发展上拥有更大话语权和竞争力，为我国政治、经济发展做出应有贡献。 曹培玺总经理察看华能天津 IGCC 电站现场 IGCC 项目震动杭州装备制造业 - 2007 年 03 月 13 日 02:23:47 杭州网 杭州华电半山有限公司 IGCC（整体煤气化联合循环）项目在杭州落户，给本地的装 备制造业带来了千载难逢的发展机遇。如果该项目的大部分装置能由杭州企业来配套，将 给企业带来 10 亿元左右销售产值的增长，同时还将大大提升杭州装备制造业的整体实力和 水平。 面对天赐良机，杭州市政府承诺，尽力为企业牵线搭桥、提供服务，同时期望本地装 备企业通过自主创新和技术提升，主动承接项目配套，以此为契机抢占新的市场高地，从 而推动我市装备工业的蓬勃发展。 3 月 9 日，杭州市政府再次为此召开专题会议。在企业的眼中，IGCC 项目除了将带来 巨大的商机和提升自我的机遇外，更是一次进军新领域、拓宽产业链的绝佳契机。同时， 一旦该项目建成运转，将意味着每年可减少 6000 吨二氧化硫排放，可大大改善杭城的环境。 从某种意义上说，IGCC 项目，不只是一个 10 亿元的大蛋糕。 新闻眼 IGCC 为杭企带来 10 亿元商机 IGCC 是整体（煤）气化联合循环发电装置的英文简称，它是一种将煤气化、净化、 燃气蒸汽联合循环的高效、清洁的煤发电装置。到目前为止，世界范围内已建成投运的 煤制气 IGCC 电站有四座，其他固体燃料的 IGCC 电站也只有 20 余座。 为此，我国将 IGCC 发电与多联产技术研发项目列入了国家中长期科技发展规划，并 在“十一五”期间作为国家 863 计划的重大项目立项。2006 年，杭州华电半山发电有限公 司通过努力，争取到了 IGCC 发电工程项目在杭落户。 从浙江省电力设计院提供的 IGCC 发电技术与工业示范资料上可以看出，IGCC 需要用 到气化炉、废热锅炉、余热锅炉、空分设备、燃气轮机、蒸汽轮机、控制系统和热交换设 备等诸多高科技产品。同时，工程建设还需要集控系统、桥式起重机、煤运输与粉碎处理 等设备，以及大量的管道、泵、阀及输变电材料、高压电器等产品。 实施该项目的杭州华电半山有限公司有关负责人说，IGCC 项目将进行集中研究开发， 其中很多高技术工程设备将由在杭单位参与研发制造。据了解，若该项目的大部分装置能 由杭州企业来配套，将给企业带来 10 亿元左右销售产值的增长。无疑，杭州的装备制造业 迎来了巨大的商机。 纵深 杭州装备产业能借机华丽转身 杭州 IGCC 项目是国家确定的全国三个示范工程之一，国内装备企业之前尚未涉足过 该领域。因此，IGCC 项目既是机遇，也是挑战。 “杭州装备制造企业参与杭州 IGCC 项目的配套，将大大提升装备产品的技术含量。 ” 市经委副主任范根初说，它是国内全新的煤气化发电工艺和装置，对于配套企业来说有一 个产品应用于新领域、实现工艺技术对接的问题，这本身就是一个技术提升过程。另外， 相关企业若参与了配套，承担子课题的研发，将大大提高企业产品的科技水平和企业核心 竞争力。 更重要的是，杭州企业参与 IGCC 项目建设，是实施杭州装备制造产品占领新领域制 高点的重要战略。企业若能通过技术提升，承接项目配套，将成为国内率先占领新领域、 获得首张通行证、创造新领域首个业绩的企业，在国内国际巨大的市场上赢得竞争优势， 从而大大推动我市装备工业的蓬勃发展。 数字显示，2006 年杭州规模以上工业企业的总产值中，装备制造业有 1500 多亿元， 约占了 1/4，而且装备制造业今后也将成为工业经济的强劲增长点。 现状 本地企业争抢 IGCC 项目大蛋糕 杭氧、杭汽轮、杭锅、浙大中控、和利时等，都是全国同行的排头兵企业。当得知 IGCC 项目落户杭州后，纷纷表达了参与项目配套的意愿。部分企业已积极参与到 IGCC 项 目前期的技术研究和方案论证工作中。 据了解，杭锅利用在余热锅炉研发方面的优势，正在积极争取承担辐射废热锅炉、对 流废热锅炉、承压壳体以及余热锅炉的研发。杭氧作为国内空分设备生产的龙头企业，将 参与配套空分系统的研发。 在 3 月 9 日我市召开的 IGCC 专题会议上，杭氧、杭汽轮、杭锅、华新机电、浙大中 控、和利时、气体厂等 7 家本地企业的负责人，热情地向 IGCC 项目的“主人”杭州华电 半山有限公司介绍自己企业的优势。他们个个胸有成竹，志在必得，并描述了借机拓宽产 业链、向装备制造业深处延伸的美好前景。 同时，杭州市政府和有关部门正在努力为本地企业牵线搭桥，先后多次召开专题会议， 为本地企业和项目建设单位提供对接交流机会。而且，市政府也向双方承诺，会尽可能提 供优惠政策支持和科研经费资助。 延伸 IGCC 有望让杭州交通用上氢能源 杭州市政府之所以热情助力企业参与项目配套，还在于项目本身将带来的社会效益。 IGCC 热效率达 45，有望达到 50，环保性能极其优越，可以和天然气联合循环相比拟。 同时，杭州华电半山有限公司还承诺，今后将以 IGCC 项目为契机，对燃煤储运系统 进行技术改造，尽可能减少燃料储运系统对周边环境的影响。更让我们意想不到的是，由 于 IGCC 发电是多联产的优选发电形式，该公司还将预留氢能综合利用接口，将来可为城 市交通提供氢能，解决石油短缺和交通污染等严重问题。 “我们想要让杭州这个著名的风景旅游城市，成为继北京之后的国内第二个氢能利用 示范城市，实现 IGCC 发电示范工程在经济效益、社会效益上的双赢。 ”杭州华电半山有限 公司负责人如此表示。 华能超百亿投资试水 IGCC 2007 年 05 月 17 日 09:46 21 世纪经济报道 北京报道 本报记者 徐万国 华能集团自去年 9 月投资 22 亿元在天津滨海新区启动 IGCC（整体煤气化 (24.90,0.00,0.00%)联合循环发电）示范电站以来，日前决定再次投资 52 亿元启动天津示范 项目的二期工程，以推动绿色煤电战略的顺利实施。 据了解，我国已将该技术确定为实施绿色煤电战略的重要内容之一，随华能集团示范 项目成功运营之后，包括超超临界和 IGCC 在内的绿色煤电战略将有望大规模展开。 IGCC 为目前世界上洁净煤发电技术中最高层次的技术。 我国自 1978 年开始起步研究 IGCC 技术，并将其列入了国家重点科技发展项目，但由 于历史原因，相关研发单位和设备制造厂商积极性并不是很高，错过了与发达国家比肩 IGCC 的历史机遇。曾任原国家科委重点科研项目“IGCC”技术负责人的庞中甲将此称为 “失落的能源战略” 。 随着近年来节能减排任务的不断加大，国内发展超临界和超超临界发电机组渐成主流。 但中国科学院院士蔡睿贤认为，超临界和超超临界发电仍然是传统的燃煤发电，无法在燃 烧过程中较好地处理各种污染物，只能进行尾部处理。 “发展 IGCC 刻不容缓！”中国工程院院士倪维斗发出了与蔡睿贤院士同样的呼吁。 据他们认为，与超超临界相比，IGCC 发电效率高，目前可达 45，继续提高的潜力也很 大，而且 IGCC 用水量约为同等容量常规火电机组的 13 至 12，还可望实现包括 CO2 在内的各种污染物的近零排放。 据了解，为了尽快实施 IGCC 项目，国家电网公司曾计划与山东电力集团公司、烟台 市电力开发有限公司、山东国际信托投资有限公司一起投资 30 多亿进行 IGCC 示范电站的 建设。按照立项时的计划，该项目将建成 30 万千瓦或 40 万千瓦机组。 但由于该计划所需的关键技术和设备需要从国外购买，造价甚高，而效益在短期又难 以见效。加之近年来全国范围的电力短缺，该项目目前已经鲜