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煤气化燃气蒸汽联合循环发电(IGCC技术发展概要)
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1. IGCC技术简介
        煤气化燃气蒸汽联合循环发电(即英文中的Integrated Gasification Combined Cycle发电方式,简称IGCC),是以煤为原料的清洁,高效先进发电系统,这种系统还适于联产热力和液体燃料甲醇、二甲醚、醋酸、碳酸二甲酯等煤化工产品。
IGCC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。
2. 国外IGCC技术发展
        2.1 欧洲IGCC发展概要。
        1972年德国在Lunen的斯蒂克电站投运了世界上第一个IGCC的示范电站,采用的是技术落后的鲁奇炉,运行很不正常,示范运行最终失败。1993年底和1996年,荷兰的Buggenum和西班牙的Puertollano先后建成并投运了两个净功率分别为253MW和300MW的纯以发电目标的IGCC示范电站,经过和多年示范运行和大量调试,终于取得成功,它们为IGCC电站的设计和运行积累了许多宝贵的经验。此后IGCC技术在欧洲很快被应用于炼油厂和化工企业,先后在荷兰的Shell Penis、意大利的Sarlux/Enron和意大利的ISAB Energy建成并投运了热电联产和生产H2的IGCC装置,取得了良好的经济效益。在此基础上,欧洲又开始了新一轮建设IGCC电站和石化企业多联产IGCC的计划,同时在瑞典和法国开始探索燃用生物质的IGCC的道路。
        2.2 美国IGCC发展概要。
        美国自1972年开始对IGCC技术感兴趣,当时主要关心的是SO2,以求满足清洁空气法规于1971年对SO2排放量提出的限制。1978年~1980年Dow Chemical在Plaguemine建造了一座空气鼓风的Texaco喷流床式的气化炉,供一台西屋公司生产的功率为15MW的W191燃气轮机发电,这就为美国研发IGCC技术开创了先河。1984年在Daggett建成并投运了Cool water电站,净功率93MW,净效率31.2%(HHV),这是世界上公认的真正试运成功的IGCC电站,它证明了IGCC作为一种新的洁净煤发电方式的实用价值。1992年以后,美国分别在Wabash River,Tampah和Pinon Pine建立了三座功率为265MW,260MW和95MW的IGCC电站,对Destec喷流床气化炉、Texaco喷流床气化炉和KRW流化床气化炉,以及与它们配套的IGCC各系统的设备,进行长期的示范性商业运行。与此同时,美国还注意到了IGCC技术在炼油厂和石化企业中的应用问题。在上世纪90年代中期和末期,先后在Texaco.E1 Dorado,Eastman chemical、STAR Delaware和Exxon Baytown石化企业中,建立了以IGCC技术为核心的生产电/热/ H2/甲醇的多联产系统。
 美国能源部(DOE)拟投资10亿美元推出一为期10年的Future Gen计划。以求建立和试验一些生产电能和H2的IGCC厂。其主要目标是:
近期目标:2008年建立一个功率为275MW,比投资费用为$1000/KW,热效率为50%(HHV),近乎零排放的IGCC示范和验证厂;
中期目标:2012年设计一个商业运行的IGCC厂,热效率60%(HHV),被分离,并生产H2气;<br />长期目标:2015年中设计一个燃料电池和燃气轮机联合的IGCC厂,热效率65%(HHV),比投资费用$850/KW。
        2.3日本IGCC发展概要
        日本是一个对新技术的发展方向非常敏感的国家。在上世纪90 年代初,日本的发电行业关注的洁净煤发电技术不是IGCC ,而是增压流化床燃气- 蒸汽联合循环(PFBC - CC) ,因而至今日本是目前世界上拥有PFBC - CC 电厂的台数最多、单机容量最大的国家,但由于第二代高效率的PFBC - CC 的关键技术一直未能突破,致使PFBC - CC 的发展势头受到一定影响。与此同时,IGCC 技术却在世界范围内的石化企业中获得了相当成功的应用,这就使日本的能源界开始关注IGCC 技术的研发和应用。
  在日本Negishi ( Yokohama 的郊区) 的Nipponpetroleum Refining 正在运行日本第一座商业性的IGCC。该厂采用一台Chevron Texaco 公司的氧气鼓风、直接激冷式的喷流床气化炉。可用沥青或低硫渣油为气化原料。合成气的低位发热量为11177kJ /Nm3 。动力岛部份采用三菱公司经过改造的M701F单轴燃气轮机联合循环机组,其中包括一座垂直布置的余热锅炉和一台蒸汽轮机。在燃烧合成气时,联合循环机组的毛功率为433MW, 净功率为348MW,厂用电耗率为19. 63 %。电站的毛功率为46. 9 %。Negishi 厂的设计和运行成功为日本石化企业使用IGCC 技术开创了先河。
现在世界上已建,在建和拟建的IGCC电站约三十座,总容量超过820万千瓦,其中美国拥有十五座,居世界之冠。IGCC已是世界能源界关注的一个白热点。 
        3. 中国IGCC技术发展
         中国于1979年国家立项开始研究,并拟在苏州实施建设IGCC项目(项目代号296),但由于种种原因于1983年该项目搁浅。1994年,中国再次启动IGCC示范项目的研究和前期工作,在国家三部三委组成的领导小组领导下,有关单位完成了IGCC技术可行性研究和示范工程初步可行性研究,确定了示范工程技术路线,组织了引进技术的招投标。
目前,中国对IGCC的开发建设提高到了一个崭新的历程,其中十一五863计划以煤气化为基础的多联产示范工程重大项目(国科发高字[2007]134号)中的16个项目就有3项是关于IGCC开发,分别由东莞电化实业股份有限公司(120MW和200MW)、中国华电集团公司(200MW)、中国华能集团公司(250MW)承担。

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