整体煤气化联合循环发电技术分析

宋旭龙

摘 要 随着我国经济的快速发展，极大程度上带动电力工业的迅猛发展，如何在电力资源短缺的情况下，既能发展电力工业又可以达到环保减少损耗成为相关部门的重大课题之一。电力技术的升级和发展为这些问题的解决提供了技术基础。在建立科学、协调、快速、高效和有序电力工业的过程中，废燃气、废热在国家的相关政策逐步实施，完善系统体制的同时也重新被有效利用。绿色燃煤等新型发电技术在大量采用的同时逐渐被国产化，这为国家快速发展电力工业提供了强有力支持。

关键词 电力工业；煤气化；能源

中图分类号：TM611 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0106-01

我国是以煤炭为主要一次能源的国家，发展煤基燃料的联合循环是一个重要的方向。此项技术在循环热效率、调峰性能、容量、交加、节约水资源上得以完好的改善，其使用高硫煤并且成为资源化或生产单体硫等特点上具有明显作用。在未来以环保的燃煤发电技术中可以发展成为世界最洁净的燃煤发电技术。

1 实践中整体煤气化联合循环的方式方法及分析

在目前适用范围最广、效果最为明显的整体煤气联合循环系统中，煤和来自空气分离装置的富氧化剂送入气话装置中生成的煤气成为发电机做功发电的燃料，而压气机输出的压缩空气的一部分送入燃气轮机燃烧室，作为燃烧所需空气，另一部分供空气分离装置所用。在实现燃气—蒸汽联合循环的过程中间接或直接的使用了固体燃料煤的目标。

（IGCC）即合成气制备与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分，其系统的设计是以煤气化设备为主导的。图1为一种典型的（IGCC）系统简图。

2 （IGCC）的特点

1）燃料的适应性广。可利用高硫分、高灰分、低热值的低品位煤。

2）具有进一步提高效率的前景。先进的煤气化技术可达到99%的碳转化率，气化炉的总效率可达94%。

3）整体煤气化联合循环克服了单独煤气化的缺点。在单独煤气化的过程中，煤的化学能中15%多的热量损失于冷却水中，利用这一部分热量加热余热锅炉的给水，从而体现整体化的

优势。

4）优良的环保性能。整体煤气化联合循环发电系统在将固体燃料比较经济地转化成燃气轮机能燃用的淸洁气体燃料的基础上，很好地解决了燃煤污染严重且不易治理的问题，具有大气污染物排放量少，废物处理量小等突出优点，足以满足对未来燃煤发电系统日益严格的环保指标要求。

3 整体煤气化联合循环系统的主要构成部分及其特点

1）IGCC主要系统中煤炭气化系统的组成与优势的组成与优势固定床气化也被称为移动床气化。其有独特的形成原理，煤由气化炉顶加入，气化剂则由炉底加入，在流动气体不会改变固体颗粒的相对位置时，即称固定状态。依据固定床气化简单、可靠的特性，在发电技术中占据主流地位。

以小颗粒煤为气化原料，自上而下的气化剂的作用下，保持不中断和无序的沸腾、悬浮的状态运动中进行着混合热交替，致使整个床层温度均衡被称为流化床气化即沸腾床气化。流化床气化的特性是生产强度较固定、煤种适应性强。

气流床气化技术室一种并流式气化。其操作主要是在气化炉内煤炭细粉颗粒经过特殊喷嘴进入反应室，瞬间发生燃火反应，即使在不充分的氧化条件下，能够保持同时发生热解、燃烧以及吸热的气化的反应，由此得出其较大兼容性的特效。

2）IGCC主要系统中煤气净化系统的组成与优势。因为从气化炉产生的原煤气里含有大量对人体有害杂质，所以为了达到燃气轮机安全、可靠运行和环保法规的要求，预先净化处理，以除去粗煤气中的硫化物、粉尘、氯化物记忆碱金属与卤化物等有害物质。

3）空气分离系统。整体煤气化联合循环的煤气化反应均采用富氧气体作为气化剂，空气分离制氧通常采用常规的低温液化绝热分离方法，在制氧过程中，要求向空气分离系统提供至少0.6 MPa压力的压缩空气，因此，制氧的绝大部分功耗为空气的压缩。空气分离制氧系统分离出来的氮气压力也较高，可全部或部分地直接回注到燃气轮机做功，空分后获得的氮气也可以作为副产品出售。

4）燃气轮机与余热锅炉。燃气轮机主要是考虑为了适应不同热值的煤气以及煤气中残存的微小颗粒所存在的磨蚀和腐蚀而设计。为了经济、有效地控制燃气轮机排气中的NOx的含量，采取在燃烧室内喷水，或在煤气送入燃气轮机之前，与无盐水接触，增大煤气的湿度，借以降低燃气轮机燃烧室内的火焰温度，使燃气轮机排气的NOx的含量得到控制。

余热锅炉是整个联合循环系统中一个重要的有机组成部分，余热锅炉的功能和结构与联合循环方案及其给水系统预热方案密切相关，为系统整体优化和各主要子系统匹配的一个关键所在，起承上启下的作用。

4 结论

整体煤气化联合循环技术在发电工业的成功应用将依赖于成本的降低和可靠性及可操作性的增强，关键领域在于更好地了解燃料气化性能，提高IGCC主要设备部件的可靠性并降低基建成本，可对整个IGCC工艺进行最优化设计。

参考文献

[1]能源与矿业工程学部咨询组.发展燃气机充分利用我国燃气能源的研究[R].北京：能源与矿业工程学部咨询组，2004.

[2]赵洁，赵敏，谢秋野.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[J].中国电力，2006（4）：42-46.

[3]戴佩琨，程钧培.火力发电新技术发展[J].发电设备，2004，18（1）：1-6.

[4]叶大戟.华能集团“绿色煤电”发展战略[N].中国电力报，2005-12-07（10）.endprint

摘 要 随着我国经济的快速发展，极大程度上带动电力工业的迅猛发展，如何在电力资源短缺的情况下，既能发展电力工业又可以达到环保减少损耗成为相关部门的重大课题之一。电力技术的升级和发展为这些问题的解决提供了技术基础。在建立科学、协调、快速、高效和有序电力工业的过程中，废燃气、废热在国家的相关政策逐步实施，完善系统体制的同时也重新被有效利用。绿色燃煤等新型发电技术在大量采用的同时逐渐被国产化，这为国家快速发展电力工业提供了强有力支持。

关键词 电力工业；煤气化；能源

中图分类号：TM611 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0106-01

我国是以煤炭为主要一次能源的国家，发展煤基燃料的联合循环是一个重要的方向。此项技术在循环热效率、调峰性能、容量、交加、节约水资源上得以完好的改善，其使用高硫煤并且成为资源化或生产单体硫等特点上具有明显作用。在未来以环保的燃煤发电技术中可以发展成为世界最洁净的燃煤发电技术。

1 实践中整体煤气化联合循环的方式方法及分析

在目前适用范围最广、效果最为明显的整体煤气联合循环系统中，煤和来自空气分离装置的富氧化剂送入气话装置中生成的煤气成为发电机做功发电的燃料，而压气机输出的压缩空气的一部分送入燃气轮机燃烧室，作为燃烧所需空气，另一部分供空气分离装置所用。在实现燃气—蒸汽联合循环的过程中间接或直接的使用了固体燃料煤的目标。

（IGCC）即合成气制备与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分，其系统的设计是以煤气化设备为主导的。图1为一种典型的（IGCC）系统简图。

2 （IGCC）的特点

1）燃料的适应性广。可利用高硫分、高灰分、低热值的低品位煤。

2）具有进一步提高效率的前景。先进的煤气化技术可达到99%的碳转化率，气化炉的总效率可达94%。

3）整体煤气化联合循环克服了单独煤气化的缺点。在单独煤气化的过程中，煤的化学能中15%多的热量损失于冷却水中，利用这一部分热量加热余热锅炉的给水，从而体现整体化的

优势。

4）优良的环保性能。整体煤气化联合循环发电系统在将固体燃料比较经济地转化成燃气轮机能燃用的淸洁气体燃料的基础上，很好地解决了燃煤污染严重且不易治理的问题，具有大气污染物排放量少，废物处理量小等突出优点，足以满足对未来燃煤发电系统日益严格的环保指标要求。

3 整体煤气化联合循环系统的主要构成部分及其特点

1）IGCC主要系统中煤炭气化系统的组成与优势的组成与优势固定床气化也被称为移动床气化。其有独特的形成原理，煤由气化炉顶加入，气化剂则由炉底加入，在流动气体不会改变固体颗粒的相对位置时，即称固定状态。依据固定床气化简单、可靠的特性，在发电技术中占据主流地位。

以小颗粒煤为气化原料，自上而下的气化剂的作用下，保持不中断和无序的沸腾、悬浮的状态运动中进行着混合热交替，致使整个床层温度均衡被称为流化床气化即沸腾床气化。流化床气化的特性是生产强度较固定、煤种适应性强。

气流床气化技术室一种并流式气化。其操作主要是在气化炉内煤炭细粉颗粒经过特殊喷嘴进入反应室，瞬间发生燃火反应，即使在不充分的氧化条件下，能够保持同时发生热解、燃烧以及吸热的气化的反应，由此得出其较大兼容性的特效。

2）IGCC主要系统中煤气净化系统的组成与优势。因为从气化炉产生的原煤气里含有大量对人体有害杂质，所以为了达到燃气轮机安全、可靠运行和环保法规的要求，预先净化处理，以除去粗煤气中的硫化物、粉尘、氯化物记忆碱金属与卤化物等有害物质。

3）空气分离系统。整体煤气化联合循环的煤气化反应均采用富氧气体作为气化剂，空气分离制氧通常采用常规的低温液化绝热分离方法，在制氧过程中，要求向空气分离系统提供至少0.6 MPa压力的压缩空气，因此，制氧的绝大部分功耗为空气的压缩。空气分离制氧系统分离出来的氮气压力也较高，可全部或部分地直接回注到燃气轮机做功，空分后获得的氮气也可以作为副产品出售。

4）燃气轮机与余热锅炉。燃气轮机主要是考虑为了适应不同热值的煤气以及煤气中残存的微小颗粒所存在的磨蚀和腐蚀而设计。为了经济、有效地控制燃气轮机排气中的NOx的含量，采取在燃烧室内喷水，或在煤气送入燃气轮机之前，与无盐水接触，增大煤气的湿度，借以降低燃气轮机燃烧室内的火焰温度，使燃气轮机排气的NOx的含量得到控制。

余热锅炉是整个联合循环系统中一个重要的有机组成部分，余热锅炉的功能和结构与联合循环方案及其给水系统预热方案密切相关，为系统整体优化和各主要子系统匹配的一个关键所在，起承上启下的作用。

4 结论

整体煤气化联合循环技术在发电工业的成功应用将依赖于成本的降低和可靠性及可操作性的增强，关键领域在于更好地了解燃料气化性能，提高IGCC主要设备部件的可靠性并降低基建成本，可对整个IGCC工艺进行最优化设计。

参考文献

[1]能源与矿业工程学部咨询组.发展燃气机充分利用我国燃气能源的研究[R].北京：能源与矿业工程学部咨询组，2004.

[2]赵洁，赵敏，谢秋野.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[J].中国电力，2006（4）：42-46.

[3]戴佩琨，程钧培.火力发电新技术发展[J].发电设备，2004，18（1）：1-6.

[4]叶大戟.华能集团“绿色煤电”发展战略[N].中国电力报，2005-12-07（10）.endprint

摘 要 随着我国经济的快速发展，极大程度上带动电力工业的迅猛发展，如何在电力资源短缺的情况下，既能发展电力工业又可以达到环保减少损耗成为相关部门的重大课题之一。电力技术的升级和发展为这些问题的解决提供了技术基础。在建立科学、协调、快速、高效和有序电力工业的过程中，废燃气、废热在国家的相关政策逐步实施，完善系统体制的同时也重新被有效利用。绿色燃煤等新型发电技术在大量采用的同时逐渐被国产化，这为国家快速发展电力工业提供了强有力支持。

关键词 电力工业；煤气化；能源

中图分类号：TM611 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0106-01

我国是以煤炭为主要一次能源的国家，发展煤基燃料的联合循环是一个重要的方向。此项技术在循环热效率、调峰性能、容量、交加、节约水资源上得以完好的改善，其使用高硫煤并且成为资源化或生产单体硫等特点上具有明显作用。在未来以环保的燃煤发电技术中可以发展成为世界最洁净的燃煤发电技术。

1 实践中整体煤气化联合循环的方式方法及分析

在目前适用范围最广、效果最为明显的整体煤气联合循环系统中，煤和来自空气分离装置的富氧化剂送入气话装置中生成的煤气成为发电机做功发电的燃料，而压气机输出的压缩空气的一部分送入燃气轮机燃烧室，作为燃烧所需空气，另一部分供空气分离装置所用。在实现燃气—蒸汽联合循环的过程中间接或直接的使用了固体燃料煤的目标。

（IGCC）即合成气制备与净化部分和燃气—蒸汽联合循环发电部分，其系统的设计是以煤气化设备为主导的。图1为一种典型的（IGCC）系统简图。

2 （IGCC）的特点

1）燃料的适应性广。可利用高硫分、高灰分、低热值的低品位煤。

2）具有进一步提高效率的前景。先进的煤气化技术可达到99%的碳转化率，气化炉的总效率可达94%。

3）整体煤气化联合循环克服了单独煤气化的缺点。在单独煤气化的过程中，煤的化学能中15%多的热量损失于冷却水中，利用这一部分热量加热余热锅炉的给水，从而体现整体化的

优势。

4）优良的环保性能。整体煤气化联合循环发电系统在将固体燃料比较经济地转化成燃气轮机能燃用的淸洁气体燃料的基础上，很好地解决了燃煤污染严重且不易治理的问题，具有大气污染物排放量少，废物处理量小等突出优点，足以满足对未来燃煤发电系统日益严格的环保指标要求。

3 整体煤气化联合循环系统的主要构成部分及其特点

1）IGCC主要系统中煤炭气化系统的组成与优势的组成与优势固定床气化也被称为移动床气化。其有独特的形成原理，煤由气化炉顶加入，气化剂则由炉底加入，在流动气体不会改变固体颗粒的相对位置时，即称固定状态。依据固定床气化简单、可靠的特性，在发电技术中占据主流地位。

以小颗粒煤为气化原料，自上而下的气化剂的作用下，保持不中断和无序的沸腾、悬浮的状态运动中进行着混合热交替，致使整个床层温度均衡被称为流化床气化即沸腾床气化。流化床气化的特性是生产强度较固定、煤种适应性强。

气流床气化技术室一种并流式气化。其操作主要是在气化炉内煤炭细粉颗粒经过特殊喷嘴进入反应室，瞬间发生燃火反应，即使在不充分的氧化条件下，能够保持同时发生热解、燃烧以及吸热的气化的反应，由此得出其较大兼容性的特效。

2）IGCC主要系统中煤气净化系统的组成与优势。因为从气化炉产生的原煤气里含有大量对人体有害杂质，所以为了达到燃气轮机安全、可靠运行和环保法规的要求，预先净化处理，以除去粗煤气中的硫化物、粉尘、氯化物记忆碱金属与卤化物等有害物质。

3）空气分离系统。整体煤气化联合循环的煤气化反应均采用富氧气体作为气化剂，空气分离制氧通常采用常规的低温液化绝热分离方法，在制氧过程中，要求向空气分离系统提供至少0.6 MPa压力的压缩空气，因此，制氧的绝大部分功耗为空气的压缩。空气分离制氧系统分离出来的氮气压力也较高，可全部或部分地直接回注到燃气轮机做功，空分后获得的氮气也可以作为副产品出售。

4）燃气轮机与余热锅炉。燃气轮机主要是考虑为了适应不同热值的煤气以及煤气中残存的微小颗粒所存在的磨蚀和腐蚀而设计。为了经济、有效地控制燃气轮机排气中的NOx的含量，采取在燃烧室内喷水，或在煤气送入燃气轮机之前，与无盐水接触，增大煤气的湿度，借以降低燃气轮机燃烧室内的火焰温度，使燃气轮机排气的NOx的含量得到控制。

余热锅炉是整个联合循环系统中一个重要的有机组成部分，余热锅炉的功能和结构与联合循环方案及其给水系统预热方案密切相关，为系统整体优化和各主要子系统匹配的一个关键所在，起承上启下的作用。

4 结论

整体煤气化联合循环技术在发电工业的成功应用将依赖于成本的降低和可靠性及可操作性的增强，关键领域在于更好地了解燃料气化性能，提高IGCC主要设备部件的可靠性并降低基建成本，可对整个IGCC工艺进行最优化设计。

参考文献

[1]能源与矿业工程学部咨询组.发展燃气机充分利用我国燃气能源的研究[R].北京：能源与矿业工程学部咨询组，2004.

[2]赵洁，赵敏，谢秋野.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[J].中国电力，2006（4）：42-46.

[3]戴佩琨，程钧培.火力发电新技术发展[J].发电设备，2004，18（1）：1-6.

[4]叶大戟.华能集团“绿色煤电”发展战略[N].中国电力报，2005-12-07（10）.endprint