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浅谈我国IGCC示范电站的技术路线

整体煤气化联合循环（IntegratedGasificationCombinedCycle,简称IGCC）发电技术，是将煤气化与联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术。众所周知，联合循环机组的热效率比常规简单循环机组的热效率要高很多。但由于联合循环机组的燃料只能采用天然气或油，因此在天然气和石油相对较少的地区，联合循环的发展受到了一定的限制。尤其在我国，煤电在整个电力结构中占到75％左右。随着火力发电厂的逐年增加，燃煤过程中所带来的环保问题也日趋严重。IGCC发电技术将煤炭气化，产生出低热值（相对于天然气和石油）的合成气，经净化后进入燃气轮机做功，将固体燃料转化成清洁的气体燃料，既具有联合循环的优点——高效率，又解决了燃煤所带来的环保问题，因此成为世界上极有发展前途的一种洁净煤发电技术。
1IGCC发电技术的特点
1.1燃料的适应性广
IGCC对燃料的适应性主要取决于所采用的气化炉型式及给料方式，对于干粉加料系统，可以适合从无烟煤到褐煤的所有煤种；对湿法加料的气化工艺，则适合灰份较低和固有水份较低的煤；对高灰熔点的煤种，应加助熔剂（如石灰石）。对目前已投运的IGCC电站和试验装置的调查来看，燃料的适应性是比较广的，此外，气化炉对石油焦也能气化。应该指出的是，针对某一种燃料所设计的气化炉，其燃料适应性是有限制的。
1.2具有较高的热效率
IGCC具有联合循环的特点，因此具有较高的循环热效率。但由于在气化和净化过程中能量转换所造成的损失，使其热效率低于燃气联合循环机组的热效率。IGCC热效率的高低主要取决于燃气轮机的燃烧温度、气化显热的回收利用程度和整体化程度。目前商业化的先进的燃机组成的燃气联合循环机组的热效率可达55％，IGCC的热效率可达43％～45％（低位热值，以下同）。随着燃气轮机叶片冷却技术的不断开发和应用，新型燃机（如GE公司的H型燃机）组成的联合循环热效率将达到60％，相应的IGCC的热效率也将达到50％；若同时采用高温净化技术（热量损失减少），IGCC的热效率将可望达到54％。
1.3对环境污染小，废物回收利用的条件好
燃煤发电造成的污染主要是SO2、NOX粉尘。IGCC技术是在合成气进入燃气轮机之前进行脱硫和除尘，合成气中的硫以H2S和COS的形式存在，在脱硫装置中，98％以上的硫被清除，并在硫回收装置中以元素硫的方式得到回收，回收的硫可用于制作化工产品（如硫酸）。控制NOX的排放是采用N2回注（来自空分装置）或其他方式，使NOX的排放低于25mg/kg。燃气轮机对入口的含尘量和含尘浓度有很严格的限制，比排放标准的要求要高很多，一般IGCC的粉尘排放低于10mg/Nm3。气化炉的排渣（占灰渣总量的90％左右）是以液态方式经水冷却后排出的，属惰性无析出渣，可出售用于筑路、制砖等，可进行综合利用。由于IGCC电站的热效率高，与同容量常规火力发电厂相比可减少耗煤量，因而可减少对大气中CO2的排放。
1.4节水
IGCC的燃气轮机发电部分占总发电量的50％～60％，蒸汽轮机发电部分占40％～50％，因此IGCC电站的耗水量也只有常规火力发电厂的一半左右。
1.5可实现多联供气化炉产生的煤气可用于发电及供热，用于制作合成氨、尿素等，也可供城市居民生活用气。
2IGCC发电技术的现状
国外对IGCC发电技术的开发和研究始于70年代。1984年，在美国建成了世界上第一座具有商业化规模的IGCC试验电站—冷水（Cool—Water)电站，在证实了IGCC发电技术的可行，并取得了有关试验数据后，该装置停运。进入90年代以来，在美国和欧洲陆续投产了四座具有一定规模（250～300MW）的IGCC示范电站，通过几年的调试和改进，目前，已初步趋于成熟。
2.1Tampa电站
Tampa电站位于美国佛罗里达州中部Polk县内，是美国能源部（DOE）支持的洁净煤发电计划第三轮选定的项目。由Tampa电力公司拥有。厂址原是一个废弃的磷矿区，现厂址占地面积4348英亩（17.6km2），其中约1/3的面积经改造后做为电厂用地，其余2/3经改造后回归自然，做为动植物生长和栖息地。电厂1989年开始筹建，1994年动工，1996年10月投入商业运行，根据与美国能源部（DOE）的合同，有5年的示范期。电厂采用Texaco湿法进料氧吹气流床气化工艺，采用全热回收流程，配GE公司7FA燃气轮机组成的联合循环和净化技术，另装有10％的高温净化设施。
2.2WabashRiver电站
WabashRiver电站位于美国印地安那州Vigo县内，是美国能源部（DOE）支持的洁净煤发电计划第四轮选定的项目。该项目属于老厂增容改造，新建部分包括气化、空分和燃机及余热锅炉，与老厂蒸汽轮机组成IGCC装置，PSI能源公司负责动力岛