雾霾成为2014年度关键热词，随着国家对环境保护问题的重视，煤炭资源的利用逐渐引起人们的重视，电厂作为煤炭资源消耗大户，其环保责任愈加沉重，本篇文章介绍一种煤炭清洁利用的技术--IGCC。

整体煤气化联合循环（Integrated Gasification Combined Cycle），简称IGCC发电技术是将固体煤气化、净化与燃气—蒸汽联合循环发电相结合的一种洁净煤发电技术。

    一、技术特点

    IGCC作为燃煤发电或结合多联产，具有效率高、环境友好等诸多优势，代表未来电力技术的发展方向，成为世界上极有发展前途的一种洁净煤发电技术。

其技术特点如下所述：

    ① 燃料适应性广。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分较低的煤。

    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。IGCC的热效率已经达到45%，正在开发热效率超过50%的IGCC。

    ③ 对环境污染小，废物回收利用的条件好。IGCC技术是在合成气进入燃气轮机之前进行脱硫和除尘。在脱硫装置中，99%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，回收的硫可用于生产化工产品。控制NOX的排放是采用N2气回注或其他方式，使NOX的排放低于25ppm。IGCC的粉尘排放浓度一般低于10mg/Nm3。气化炉的排渣可用于筑路、制砖等，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，因此可减少对大气中CO2的排放。

    ④ 节水 ：IGCC的燃气轮机发电部分占总发电量的60%左右，蒸汽轮机发电部分占40%左右，因此IGCC电站的耗水量也只有常规火力发电厂的一半左右。

    ⑤ 可实现多联产与多联供。气化炉产生的合成气可用于发电、合成氨、合成甲醇、制氢等，也可供城市居民生 活用气。IGCC具有的良好的环境指标，是作为城市多联供机组的最佳选择之一。

    IGCC发电机组的热效率已达45%，有望达到50%，环保性能是几种发电技术中最好的，可以和天然气联合循环相比拟。在世界范围内，燃煤电站排放的SOX、NOX和粉尘造成的污染问题可以通过现有技术进行解决，CO2减排的问题，尚无其它商业技术，IGCC发电技术是可实现CO2的近零排放的重要技术。

    IGCC结合多联产综合技术，能够生产甲醇等燃料或化工原料，发电和多联产的气化共用，便于电网峰谷调整负荷和提高可用率，降低发电成本。将IGCC和制氢及燃料电池结合起来，还可以解决石油短缺和交通污染等目前我们面临的严重问题。

    IGCC作为燃煤发电或结合多联产，具有效率高、环境友好等诸多优势，代表未来电力技术的发展方向，成为世界上极有发展前途的一种洁净煤发电技术。

典型IGCC发电机组的原则性系统图见图1-1。

              图1-1  典型IGCC发电机组的原则性系统图

    二、IGCC技术与粉煤发电技术的比较

    目前，我国一次能源消费总量中60%以上来自煤炭，我国电力工业的发展仍将以燃煤发电机组为主。

    世界能源委员会的研究报告指出，对于主要煤炭消费国来说，今后几十年内，从煤炭中提取的合成气体、液体和氢将是重要的长期能源，预计到2030年，全球约72%的发电将使用洁净煤技术。

    IGCC发电的主要技术是利用煤（或渣油、石油焦等）作为燃料，通过气化炉将其转化为煤气，并经除尘、脱硫等净化工艺，使之成为洁净的煤气供给燃气轮机燃烧做功。燃气轮机的排气余热和气化岛显热回收的热量经余热锅炉加热给水产生过热蒸汽，带动蒸汽轮机发电，从而实现煤气化联合循环发电过程。

    IGCC将煤炭气化、煤气净化和联合循环发电技术有机地结合在一起，与粉煤发电技术相比具有高效率、清洁、节水、适应燃料性广，易于实现多联产等优点。

    (1) 高效率发电

    目前，300MW亚临界机组的发电效率约为41.2%，供电效率约为38.3%；600MW超临界机组的发电效率约为43.4%，供电效率约为40.8%。200MWIGCC机组的发电效率约为48.2%，供电效率约为40.66%。可见200MWIGCC机组的供电效率远高于300MW亚临界机组的供电效率，而与600MW超临界机组的供电效率大致相当。IGCC发电机组与常规燃煤机组的效率比较见表1。

    从表中还可以看出，当采用F级燃机的IGCC机组（容量为400MW）时，其发电效率约为52%，供电效率约44.2%，高于1000MW超超临界机组的供电效率。

              表1 电站效率比较表

    (2) 清洁绿色能源

    IGCC采用合成煤气“燃烧前脱除污染物”技术，保证进入燃机燃烧室的燃料是“洁净”的。

    由于合成煤气气流流量小（通常为同容量常规燃煤机组尾部烟气量的1/10），非常方便污染因子的处理。

    合成煤气采用NHD脱硫装置，其脱硫效率即可达99%，并可回收高纯度液态硫，排入大气的SO2可控制在几mg/m3之内，而煤机在400 mg/m3左右；合成煤气经常规湿法除尘后的粉尘排放基本为零，煤机在50 mg/m3；燃气轮机采用煤气湿饱和技术和/或在余热锅炉中加装SCR等方式，可将NOX的排放控制在80mg/m3以内，而煤机在650 mg/m3。

    对煤种有较强的适应性。可适烧各种煤,包括高硫煤，这是其他技术所不能的。

    (3) 节约用水

    由于联合循环中蒸汽循环部分约占总发电量的二分之一，因此IGCC的发电水耗小，约为同容量常规煤电机组的1/2～2/3左右。

    (4) CO2捕捉

    全球气候变暖是当前和未来人们最为关注的热点和难点之一，2005年2月16日，《京都议定书》开始生效，中国政府承诺履行《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》中规定的义务。作为发展中国家，中国现阶段没有CO2等6种温室气体的减排任务。但是，一个不容忽视的事实是，我国目前温室气体CO2排放量已经位居世界第二，预测表明，到2020年前后，我国CO2排放量将超过美国，居世界第一。

    IGCC产生的燃气通过变换模块，可使燃气中的CO全部变换为CO2及H2。其中的CO2利用目前成熟的技术（如低温甲醇洗技术），可以全部捕捉。相比常规燃煤机组的CO2捕捉，成本低廉，可以说是目前最具竞争力的CO2捕捉技术。当CO2储存问题解决后，发电工业产生的温室气体排放问题可望得到彻底的解决。

    (5) 为城市公共交通提供氢源

     IGCC气化炉产生的燃气中富含H2。通过加装变换模块，可使部分燃气变换产生纯氢。为未来杭州市的城市交通提供清洁、廉价的氢源，具有良好的社会效益和环保效益。

综上所述，IGCC是一种具有很大潜力的煤炭资源利用技术，也必将是将来发展的一个趋势。