第38卷第2期中國(guó)電力Vol. 38, No. 22005年2月ELECTRIC POWERFeb. 2005q 發(fā)電技術(shù)士IGCC與未來(lái)煤電許世森(西安熱工研究院，陜西西安710032)摘要:我國(guó)以燃煤發(fā)電為主的格局和可持續(xù)發(fā)展的要求決定了在我國(guó)發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電具有重要意義。從我國(guó)電力工業(yè)的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，按可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)和未來(lái)社會(huì)對(duì)燃煤發(fā)電的要求，分析了目前各種潔凈煤發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題，得出ICCC具有可持續(xù)發(fā)展的諸多特性,是一種可實(shí)現(xiàn)高效低污染的先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)。從美國(guó)、日本等國(guó)未來(lái)燃煤發(fā)電的發(fā)展計(jì)劃可以看出:以IGCC為基礎(chǔ)，將煤.制氫、燃料電池發(fā)電、液體燃料生產(chǎn)、CO2分離和處理等過(guò)程集成的能源系統(tǒng)是未來(lái)燃煤發(fā)電技術(shù)的重要發(fā)展方向，它可實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電的高效率和近零排放，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。關(guān)鍵詞: ICCC; 煤電;潔凈煤發(fā)電技術(shù)中圖分類號(hào): TK229文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 1004-9649(2005 )02-0013-05占80%;水電裝機(jī)容量約占25%，發(fā)電量約占20%;1潔凈煤發(fā)電技術(shù)是中國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的核電和新能源發(fā)電所占比例很小。中國(guó)電力工業(yè)提戰(zhàn)略選擇高效率、降低污染的首要任務(wù)是如何提高燃煤發(fā)電的效率并降低污染排放,因此,潔凈煤發(fā)電技術(shù)理應(yīng)從我國(guó)的能源資源及技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平看,煤炭是中國(guó)電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。到21世紀(jì)中葉，煤炭在我國(guó)--次能源中所占比例仍將2未來(lái)社會(huì)對(duì)煤電的要求在50%以上,但煤炭的大量開(kāi)采和利用也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題.燃煤是SO2.NO, .CO2排放的主要來(lái)源。當(dāng)今人類面臨四大環(huán)境問(wèn)題:大氣煙塵、酸我國(guó)CO2排放量?jī)H次于美國(guó)居世界第2位,而雨、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞。未來(lái)社會(huì)對(duì)燃煤發(fā)電且不斷增加，由溫室氣體引起的全球變暖是當(dāng)前也技術(shù)的要求首先是控制主要污染,重點(diǎn)將控制SO2、是未來(lái)能源和環(huán)境問(wèn)題中最引人關(guān)注的熱點(diǎn)及難NO,、細(xì)微粉塵(PM10. PM2.5)和重金屬(Hg等)的排點(diǎn)，對(duì)于能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主并且在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期放。燃煤發(fā)電CO2的控制將越來(lái)越受到重視,也是內(nèi)難以根本改變的我國(guó)更是--種嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。未來(lái)燃煤發(fā)電面臨的主要技術(shù)障礙。電力可實(shí)現(xiàn)一切能量形式的相互轉(zhuǎn)換，是最清除各種污染物外，現(xiàn)有的燃煤發(fā)電過(guò)程還產(chǎn)生潔的能源。電力是現(xiàn)代社會(huì)使用最廣、需求增長(zhǎng)最快固體和液體副產(chǎn)物,提高副產(chǎn)物的利用率、實(shí)現(xiàn)水等的終端能源。工業(yè)化國(guó)家?guī)?年的實(shí)踐表明:電力增液體的零排放是燃煤發(fā)電技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的主要內(nèi)長(zhǎng)越快,一次能源需求總量增長(zhǎng)就越慢;溫室氣體和容之一。其他污染物的排放量也由此而降低。我國(guó)煤炭目前在化石能源中,煤炭的蘊(yùn)藏量豐富,但按目前的約45%用于發(fā)電，而美國(guó)已達(dá)87%以上。由于治理開(kāi)采速度,探明可采儲(chǔ)量?jī)H可開(kāi)采100多年。因此，電力工業(yè)集中的污染源遠(yuǎn)較低效直接燃煤的分散源提高煤轉(zhuǎn)化效率、節(jié)約煤炭資源,仍是未來(lái)煤轉(zhuǎn)化領(lǐng)易于實(shí)施、更加經(jīng)濟(jì)，要解決我國(guó)燃煤污染并控制域最重要的主題。提高燃煤發(fā)電效率,不僅可節(jié)約煤CO2排放量的基本出發(fā)點(diǎn)應(yīng)是:未來(lái)煤炭消費(fèi)的.炭資源，而且也是減少單位發(fā)電量污染物排放的有70%~80%用于發(fā)電。效措施。如果要求把污染物和CO2排放量控制在現(xiàn)有目前在評(píng)價(jià)發(fā)電成本時(shí)，往往僅考慮發(fā)電過(guò)程的水平,而電力需求又不斷增加,這就要求電力工業(yè)的內(nèi)部成本，而未考慮外部成本-環(huán)境 修復(fù)和治理的效率更高,污染排放極低。目前我國(guó)電力工業(yè)以成本，推廣應(yīng)用的先決燃煤發(fā)電為主,火電裝機(jī)容量約占75%,發(fā)電量約條件,中國(guó)煤化工飛乘，顯然不能病FYHCNMHG收稿日期: 2004-11-08;修回日期: 200-11-17作者簡(jiǎn)介:許世森(1965-), 男,陜西韓城人,高級(jí)工程師(教授級(jí)),從事IGCC技術(shù)的研究。E-mail: xushisen@rpri.com.cn13|發(fā)電技術(shù)中國(guó)電力第38卷足未來(lái)社會(huì)對(duì)發(fā)電技術(shù)可持續(xù)發(fā)展要求。近幾年，深度凈化的技術(shù)難度很大,對(duì)可吸人顆粒物.重金屬“綠色GDP”、“環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)”、“環(huán)境成本”、“循環(huán)經(jīng)及CO2脫除的難度更大,實(shí)現(xiàn)可資源化凈化的技術(shù)濟(jì)”等概念越來(lái)越被公眾所接受,各國(guó)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日經(jīng)濟(jì)性較差，未來(lái)將面臨如何處理凈化過(guò)程帶來(lái)的趨嚴(yán)格。而燃煤發(fā)電技術(shù)受環(huán)境成本的影響較大。在固體和液體廢料。提高燃煤發(fā)電效率、減少污染物排放的同時(shí),不可避此外,傳統(tǒng)的蒸汽循環(huán)發(fā)電方式耗水量巨大,而免地會(huì)增加燃煤發(fā)電成本。考慮環(huán)境成本后,如何控我國(guó)煤資源豐富的地區(qū),水資源往往缺乏。目前,國(guó)制煤電的成本是未來(lái)電力工程師將面臨的又--重要家鼓勵(lì)在“三北”地區(qū)發(fā)展空冷發(fā)電機(jī)組，可節(jié)約課題。20%的水資源，但它會(huì)使發(fā)電效率降低6%-8%。因此,未來(lái)“綠色煤電”的基本特征1"是:各種污3.2 CFBC染物近零排放;副產(chǎn)品可利用;發(fā)電效率大幅度提CFBC能在燃燒過(guò)程中控制NO,并脫除SO2,屬高;發(fā)電成本可接受。潔凈煤發(fā)電技術(shù),并能處理劣質(zhì)煤,在我國(guó)已得到廣泛應(yīng)用,目前的容量已達(dá)到300MW級(jí)。但CFBC在3 IGCC是一種可持續(xù)發(fā)展的潔凈煤發(fā)電未來(lái)發(fā)展中面臨的主要問(wèn)題是:如何提高燃燒效率;技術(shù)如何控制N2O(笑氣)的生成;如何使容量進(jìn)-步放大。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,目前CFBC僅采用床內(nèi)脫正在研究和發(fā)展的主要潔凈煤發(fā)電技術(shù)有:配硫和NO,控制的方式難以滿足提高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。增備煙氣脫硫和脫硝的超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)設(shè)尾部脫硫脫硝工藝，將使CFBC的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性受(SC/USC+FGD+SCR)、循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)、增到巨大挑戰(zhàn)。CFBC仍是簡(jiǎn)單的蒸汽循環(huán)，發(fā)電效率壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC- CC)、 整體煤氣化聯(lián)合低的弱點(diǎn)將難以克服。循環(huán)(IGCC)等,它們都有各自的特點(diǎn)和適用范圍。3.3 PFBC-CC從可持續(xù)發(fā)展的角度分析,這些技術(shù)具有以下特點(diǎn)。PFBC-CC是以燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)為基礎(chǔ)3.1 SC/USC+FGD+SCR的。與常規(guī)蒸汽循環(huán)相比,發(fā)電效率較高,在20世紀(jì)它是在傳統(tǒng)燃煤發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)上提高溫度和70.80年代是沽凈煤發(fā)電技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)之一。但壓力等參數(shù)以獲得較高發(fā)電效率,與亞臨界參數(shù)的該技術(shù)面臨的高溫?zé)煔?800-900C)除塵問(wèn)題是阻傳統(tǒng)燃煤發(fā)電機(jī)組相比,它降低了單位發(fā)電量的污礙其發(fā)展的技術(shù)障礙,至今尚未突破,運(yùn)行的可靠性染物排放量,單純的超臨界和超超臨界發(fā)電機(jī)組不和可用率較低。另外,燃?xì)鉁囟容^低,深度污染控制是嚴(yán)格意義的潔凈煤發(fā)電技術(shù),只有配備煙氣脫硫的難度很大。面對(duì)這些問(wèn)題，聯(lián)合循環(huán)發(fā)電效率高的和脫硝裝置的超臨界和超超臨界發(fā)電機(jī)組才能滿優(yōu)勢(shì)未得到充分發(fā)揮。盡管日本等國(guó)家仍在繼續(xù)研足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。目前,超臨界和超超臨界發(fā)第2代PFBC，但在歐美,PFBC的研發(fā)計(jì)劃幾乎發(fā)電技術(shù)成熟，易被電力行業(yè)所接受,最大容量可完全停滯。達(dá)到1000MW等級(jí),當(dāng)前的供電效率可達(dá)到45%，3.4 IGCC目前的建設(shè)成本為5000~6000元/kW,已成為近期相對(duì)于上述潔凈煤發(fā)電技術(shù),IGCC具有以下優(yōu)世界許多國(guó)家燃煤發(fā)電的主要選擇之一,我國(guó)正在點(diǎn):(1)它采用燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán),發(fā)電效率高,目建設(shè)的燃煤機(jī)組大部分采用超臨界和超超臨界發(fā)前可達(dá)到45%，而且發(fā)電效率提高的潛力很大,預(yù)電技術(shù)。計(jì)在2010年,發(fā)電效率可達(dá)到50%-52%,2015年,然而，超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)仍是簡(jiǎn)單的發(fā)電效率可達(dá)到55%~60%,是發(fā)電效率最高的燃煤朗肯循環(huán),其發(fā)電效率提高的空間較小、難度很大。發(fā)電技術(shù)。(2)IGCC與傳統(tǒng)的燃煤方式不同，它先將盡管歐洲正在開(kāi)發(fā)高效的超超臨界發(fā)電技術(shù)，計(jì)劃煤氣化，由于煤氣的流量?jī)H是相同容量機(jī)組煙氣量到2015年左右使發(fā)電效率達(dá)到50%，此時(shí)的蒸汽的1/6,而且是加壓狀態(tài),因此,可采用成熟的可再參數(shù)為37.5MPa700C/720C/720C,如此高的蒸汽生化工凈化及回收工藝處理煤氣,能實(shí)現(xiàn)98%以上參數(shù)導(dǎo)致鎳基合金的大量采用，而鎳基合金的價(jià)格的污染物脫除效率,并可回收高純度的硫,粉塵和其分別是鐵素體鋼的8~12倍,是奧氏體鋼的6~8倍，他污染物在此過(guò)程中一并被脫除。煤氣化過(guò)程沒(méi)有發(fā)電機(jī)組的造價(jià)將大幅度提高。.NO,生成，煤氣在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒過(guò)程中采用低NO,超臨界和超超臨界發(fā)電仍是傳統(tǒng)的煤燃燒過(guò)中國(guó)煤化工-水平較容易。因此，程,無(wú)法在燃燒過(guò)程中較好地處理各種污染物,只能Fi凈煤發(fā)電技術(shù)中最進(jìn)行尾部處理。由于煙氣中有大量惰性氣體存在,尾青潔YHcNMH&物只有美國(guó)國(guó)家環(huán)部煙氣處理工藝的體積龐大，脫除效率--般只能達(dá)保(NSPS)標(biāo)準(zhǔn)的10%-50%， 可在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)滿足到90%~95%,幾乎不可能達(dá)到99%以上,sO,和NO,日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，而且在污染物控制方面還有4|第2期許世森: IGCC 與未來(lái)煤電發(fā)電技術(shù)工很大的發(fā)展?jié)摿Α?3)IGCC機(jī)組用水量小,約為同等運(yùn),凈效率達(dá)到43%(HHV),采用Shell干法供料煤容量常規(guī)火電機(jī)組的1/3~1/2;灰渣可綜合利用;可氣化工藝。1995 年美國(guó)W abash River 265 MW IGCC回收元素硫，有利于降低發(fā)電成本。(4)IGCC為燃煤示范電站投運(yùn),采用Destec水煤漿氣化工藝。1996發(fā)電技術(shù)處理CO2提供了一條可行的途徑，采取目.年,美國(guó)Tampa 260 MW IGCC示范電站投運(yùn),采用前成熟的工藝即可分離85%以上的CO2，可實(shí)現(xiàn)包Texaco水煤漿氣化工藝。1997 年，西班牙Puertol-括CO2在內(nèi)的燃煤污染物的近零排放(氣體、固體、lano 300 MW IGCC電站投人運(yùn)行，凈效率達(dá)到45%液體),美國(guó)能源部的研究表明,若考慮CO2的分離，(HHV),采用Prenflo 干法供料煤氣化工藝。1997ICCC將是最經(jīng)濟(jì)的燃煤發(fā)電方式。(5)ICCC能與其年,美國(guó)Pinon Pine 100 MW IGCC電站投運(yùn),采用美他先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)結(jié)合，形成效率更高的煤氣化燃國(guó)KRW流化床氣化工藝和高溫煤氣凈化工藝。此料電池(IGFC)、煤氣化哈特循環(huán)(IC-HAT)等發(fā)電外,意大利在1999年建成了Sarlux550MW渣油氣方式,具有廣闊的發(fā)展前景。(6)IGCC可燃用多種燃化IGCC電站,采用Texaco氣化工藝。.料,并能與煤制氫、煤制油等組成更先進(jìn)的能源多元目前已進(jìn)人300MW級(jí)大容量機(jī)組的商業(yè)化階化生產(chǎn)系統(tǒng)。以1CCC系統(tǒng)為基礎(chǔ)的發(fā)電、化工產(chǎn)段。世界上主要的煤氣化工藝和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)均進(jìn)品、制氫等多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)被視為21世紀(jì)煤轉(zhuǎn)化工業(yè)的行了示范,煤氣化、石油焦氣化和焦煤混合氣化及重要方向。多種燃料供給方式都有示范經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)90年代，同任何技術(shù)一樣,ICC技術(shù)也存在不足。與常.ICCC得到了空前的發(fā)展。規(guī)發(fā)電技術(shù)相比,IGCC系統(tǒng)復(fù)雜,不易被電力行業(yè)目前，中國(guó)、韓國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)、意大利、印所接受，技術(shù)尚處于發(fā)展期，目前的成本相對(duì)較度、蘇格蘭、法國(guó)、捷克、新加坡等國(guó)家正在籌建以高。在中國(guó)建--臺(tái)300~400MWIGCC電站,造價(jià)約煤或渣油(或垃圾)氣化的IGCC電站幾十座,總?cè)?000~9000元/kW，比不帶煙氣脫硝的超超臨界發(fā)量已達(dá)到8 GW。電機(jī)組造價(jià)高30%-40%。國(guó)際上IGCC的造價(jià)約為從技術(shù)發(fā)展的角度，可將IGCC技術(shù)的發(fā)展劃1200美元/kW,比超超臨界發(fā)電機(jī)組高15%~20%。分為3個(gè)階段,即第1代、第2代和第3代1GCC。各預(yù)計(jì)到2010年左右,2者將接近，若在相同的排放階段的主要技術(shù)特征列于表1。指標(biāo)下比較,IGCC的造價(jià)將低于常規(guī)發(fā)電機(jī)組。表1 IGCC 技術(shù)的發(fā)展階段綜上所述，配備煙氣脫硫和脫硝的超臨界和超Tab.1 Developmental stages of IGCC technology超臨界發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電技術(shù)和整體階段年代謀方式實(shí)現(xiàn)氣化爐供煤氣凈化蒸汽燃?xì)夤╇娦?%”煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)都是可供選擇的潔凈煤發(fā)方法循環(huán)輪機(jī)HVLHV電技術(shù),它們都有各自的特點(diǎn)和適用范圍。SC/USC+第1代20世紀(jì)水煤漿常溫濕法 單壓106630-3580年代FGD+SCR是近中期(5~15a)我國(guó)大容量燃煤發(fā)電技術(shù)的主要技術(shù)選擇;CFBC是近中期(5~20a)我國(guó)第2代90年代干粉20世紀(jì)水煤漿或干或濕法再執(zhí)1288 40-45 42-47劣質(zhì)煤和高硫煤發(fā)電的主要技術(shù)選擇;IGCC是真正第3代-2010干煤粉 高溫干法 工執(zhí)1427 50-53 52-55熱‘意義的可持續(xù)發(fā)展的沽凈煤發(fā)電技術(shù)，將在我國(guó)中遠(yuǎn)期(15-50a)的燃煤發(fā)電中扮演重要角色.1GCC4.2 IGCC的發(fā)展趨勢(shì)也是未來(lái)煤基能源多元化近零排放系統(tǒng)的核心技術(shù)IGCC正逐步從商業(yè)示范階段向商業(yè)應(yīng)用階段及重要基礎(chǔ)。過(guò)渡。這一進(jìn)程的快慢不僅取決于IGCC發(fā)電技術(shù)本身的發(fā)展，而且與國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)有關(guān),也受國(guó)際.4 IGCC現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)天然氣、石油和煤的價(jià)格的影響。但從總的趨勢(shì)看，在未來(lái)10a內(nèi)1GCC將進(jìn)入商業(yè)化，并逐漸具有競(jìng).1 IGCC現(xiàn)狀爭(zhēng)力。目前,IGCC價(jià)格高的主要原因是:核心技術(shù)被世界上第1個(gè)工業(yè)規(guī)模的IGCC于1972年在少數(shù)國(guó)外公司壟斷,缺乏有效的競(jìng)爭(zhēng);關(guān)鍵設(shè)備尚未德國(guó)Linen市克爾曼電廠內(nèi)建成.容量為170MW,批:量生產(chǎn);未在相同的環(huán)保條件下比較。采用Lurgi氣化工藝、正壓鍋爐型聯(lián)合循環(huán)。1984煤氣化爐和燃?xì)廨啓C(jī)是ICCC的核心技術(shù)，只有年，關(guān)國(guó)加州的CoolWater100MWIGCC示范機(jī)組少數(shù)二三個(gè)國(guó)家掌握。目前只有美國(guó)的TEXACO和是世界上第1個(gè)完整進(jìn)行ICCC示范的裝置，它采E-GAS.煤氣化工藝有大用Texaco氣化工藝、余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)。1987年，型化(2中國(guó)煤化工:煤氣的燃?xì)廨啓C(jī)美國(guó)的LGTI IGCC熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組投運(yùn)，折算功率為僅有美MHCNMHG有200MW級(jí)的160 MW ,采用Destee煤氣化工藝。商業(yè)經(jīng)驗(yàn)。這些都是通過(guò)IGCC示范電站實(shí)現(xiàn)技術(shù)1994年，荷蘭Buggenum 253 MW IGCC電站投上的跨越,達(dá)到了新的高度,出于戰(zhàn)略考慮,這些公15巨發(fā)電技術(shù).中國(guó)電力第38卷司不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降低價(jià)格或轉(zhuǎn)讓技術(shù)。盡管我國(guó)目依托,走引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合的發(fā)展道路,有利前尚不具備大型煤氣化技術(shù)和大型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),但于發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)IGCC示范電站的建設(shè)及圍在國(guó)家的支持下,大型煤氣化技術(shù)和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的繞示范電站進(jìn)行的消化吸收及自主開(kāi)發(fā),將成為我研發(fā)取得了可喜進(jìn)展,隨著這些技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)和我國(guó)自國(guó)IGCC技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。主技術(shù)的發(fā)展,IGCC的造價(jià)將會(huì)大幅度降低。隨著社會(huì)進(jìn)步,環(huán)境保護(hù)變得越來(lái)越重要。以前5從IGCC到未來(lái)煤電人們把環(huán)境看成有無(wú)窮大的容量，但現(xiàn)在環(huán)境被看成一種資源,不能無(wú)償占有和使用。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日美國(guó)、歐洲和日本在IGCC技術(shù)的開(kāi)發(fā)示范方趨嚴(yán)格及環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展和逐步應(yīng)用，同常規(guī)燃面處于世界領(lǐng)先地位。從其發(fā)展IGCC的歷程和最煤發(fā)電技術(shù)相比,IGCC在競(jìng)爭(zhēng)力上將被加上一個(gè)越新的發(fā)展計(jì)劃中可看出未來(lái)煤電的輪廓。來(lái)越重的砝碼。5.1 美國(guó)IGCC的近期目標(biāo)是:采用更先進(jìn)的燃?xì)廨啓C(jī)。美國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中也是以火電為主(約占采用H級(jí)水平的燃?xì)廨啓C(jī),IGCC機(jī)組的容量可達(dá)69%)，其中燃煤發(fā)電約占50%，天然氣發(fā)電約占500MW級(jí)，凈效率可達(dá)50%或更高。力爭(zhēng)在201016%,石油發(fā)電約占2%。美國(guó)十分重視潔凈煤發(fā)電年，使IGCC的比投資降到900~1 000美元/kW;發(fā)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā),將沽凈煤發(fā)電技術(shù)列為國(guó)家能源電成本小于0.05美元/(kW.h),污染物排放是NSPS可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。從1985年到標(biāo)準(zhǔn)的1/10。IGCC機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、可靠性將進(jìn)一步2000年期間,美國(guó)先后部署了5輪“清潔煤發(fā)展計(jì)提高。劃”(CCT),其中先后資助建成了4座IGCC示范電.IGCC的遠(yuǎn)期目標(biāo)是:以氣化為基礎(chǔ)的高效清潔站，美國(guó)能源部對(duì)IGCC示范電站的資助比例均在的能量綜合轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。它可將煤炭轉(zhuǎn)化為電力、蒸50%以上,有的高達(dá)80%以上。所有美國(guó)的IGCC示汽、煤氣、化工產(chǎn)品和氫氣等,不再是單一的發(fā)電系范項(xiàng)目均采用美國(guó)本土的技術(shù),通過(guò)國(guó)家的支持和.統(tǒng)。通過(guò)多聯(lián)產(chǎn)和綜合利用使IGCC具有無(wú)比廣闊示范項(xiàng)目的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的跨越。的，應(yīng)用前景和無(wú)與倫比的能量轉(zhuǎn)換效率。在20202002年,美國(guó)能源部部署了新一輪清潔煤創(chuàng)新年,該系統(tǒng)的發(fā)電效率將達(dá)到60%,使比投資降發(fā)展計(jì)劃(CCPI), 2003年美國(guó)能源部正式啟動(dòng)了名到800~900美元/kW;發(fā)電成本小于0.04美元/為FutureGen的重大示范項(xiàng)目。計(jì)劃投資10億美(kw.h),污染物和溫室氣體達(dá)到“零”排放。元,花10a時(shí)間,建成世界上第1座近零排放的燃煤4.3國(guó)內(nèi) IGCC的基礎(chǔ)電廠,該電廠是在IGCC系統(tǒng)基礎(chǔ)上,將COz的分離從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始,國(guó)家科技部、國(guó)家電和儲(chǔ)存、煤制氫及燃料電池發(fā)電等與IGCC集成的力公司(原電力工業(yè)部)等部門(mén)組織全國(guó)的技術(shù)力綜合能源系統(tǒng),發(fā)電功率為275MW,包括CO2在內(nèi)量，對(duì)我國(guó)發(fā)展IGCC發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了充分的可行的所有污染物達(dá)到近零排放,并可根據(jù)市場(chǎng)需求聯(lián)產(chǎn)性研究，認(rèn)為在我國(guó)發(fā)展ICCC發(fā)電技術(shù)是必要的液體燃料和化工產(chǎn)品。圖1為該系統(tǒng)的流程示意。和迫切的。在“九五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃中又進(jìn)行了FutureGeri SystemsIGCC關(guān)鍵技術(shù)的研究。在此基礎(chǔ)上,1999年國(guó)家批|空分煤氣化煤氣凈化準(zhǔn)了IGCC示范電站項(xiàng)目建議書(shū),IGCC示范項(xiàng)目正.式立項(xiàng)，示范電站功率為300MW或400 Mw,目前,該項(xiàng)目已完成主設(shè)備的評(píng)標(biāo)工作。經(jīng)過(guò)10a的.準(zhǔn)備，我國(guó)第1座IGCC示范電站已具備了建設(shè)的各項(xiàng)準(zhǔn)備條件,建議盡快開(kāi)工建設(shè)。國(guó)內(nèi)研究單位經(jīng)過(guò)國(guó)家“八五”和“九五”科技攻煤副產(chǎn)品利用”CO2分離關(guān)，在IGCC系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化和一些關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)方Co,處理和埋存2品二C液體燃料和化學(xué)品面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，已形成了較強(qiáng)的技術(shù)支持力量。“IGCC設(shè)計(jì)集成和動(dòng)態(tài)特性”、“干煤粉加壓氣化圍1美國(guó) FutureGen系統(tǒng)示意技術(shù)”、“多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)”和“煤氣高溫Fig.1 FutureGen systemofUSA凈化技術(shù)”等被列人國(guó)家“十五”“863"計(jì)劃予以支中國(guó)煤化工現(xiàn)電站的可吸人顆粒持。這些研究為IGCC示范電站的建設(shè)及我國(guó)IGCC部分資金將支持基于技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。G(MYHCNMHG煤制氫及IcCC與燃我國(guó)目前尚不具備向ICCC電站提供關(guān)鍵技術(shù)料電池發(fā)電的復(fù)合等技術(shù)的開(kāi)發(fā),2004年美國(guó)與的能力,與國(guó)外還有較大差距。以IGCC示范電站為IGCC有關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)占煤基研究經(jīng)費(fèi)的70%左右。16|第2期許世森: IGCC 與未來(lái)煤電發(fā)電技術(shù)I進(jìn)入新世紀(jì),美國(guó)又基于IGCC的技術(shù)基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)未液來(lái)近零排放的煤基能源系統(tǒng)。5.2 歐洲合成歐洲各國(guó)的能源結(jié)構(gòu)有較大差異。從能源結(jié)構(gòu)GT+C電力分析,歐盟國(guó)家總的能源結(jié)構(gòu)中仍以煤為主,因此，歐盟也十分重視IGCC,歐洲的2座ICCC示范電站▲FC都得到了歐盟的支持,參與的國(guó)家有荷蘭.德國(guó)、西氫班牙、法國(guó)等,IGCC示范電站所采用的技術(shù)也全部L HC02來(lái)自歐盟國(guó)家。從技術(shù)角度看，荷蘭和西班牙的[空[Co.利的開(kāi)儲(chǔ)存IGCC示范電站技術(shù)更先進(jìn).這些示范電站使歐洲的煤氣化技術(shù)和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)得到了巨大的跨越。近目2 未來(lái)煤電系統(tǒng)幾年，意大利率先以煉油廠的底料和石油焦為原料Fig.2 The future coal- fired power system建成了一批具有商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的IGCC電站。盡管歐會(huì)改變，新世紀(jì)新階段煤電應(yīng)走出--條新型工業(yè)化盟也在支持THERMIE700的超超臨界發(fā)電技術(shù)的道路。先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)是我國(guó)電力工業(yè)可持研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃，但歐盟最近正計(jì)劃開(kāi)發(fā)以煤氣化為續(xù)發(fā)展的必然選擇,I6CC是一種被驗(yàn)證的先進(jìn)的沽基礎(chǔ)的近零排放的燃煤電站。凈煤發(fā)電技術(shù)，能同時(shí)較好地解決燃煤發(fā)電效率和5.3日本污染的矛盾，是近零排放煤基能源多元化系統(tǒng)的重日本非常重視ICCC的研究開(kāi)發(fā)，走的是一條要基礎(chǔ)。以IGCC為基礎(chǔ),將煤制氫、燃料電池發(fā)電、自主開(kāi)發(fā)的道路。從煤氣化技術(shù)到燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù),在液體燃料生產(chǎn).CO2分離和處理等過(guò)程集成的能源政府和企業(yè)的共同努力下,取得了較大進(jìn)展。目前，系統(tǒng)是未來(lái)燃煤發(fā)電技術(shù)的重要方向，它可實(shí)現(xiàn)煤日本正在建設(shè)--座250MW空氣鼓風(fēng)的IGCC示范電的高效和近零排放,符合可持續(xù)發(fā)展的要求,也是電站,預(yù)計(jì)2009年投人運(yùn)行。面向未來(lái)，日本已建成未來(lái)燃煤發(fā)電技術(shù)的方向。以煤氣化為基礎(chǔ)的集發(fā)電、供氣和供液體燃料于-體的IGCC多聯(lián)產(chǎn)半工業(yè)示范裝置。這些行動(dòng)表明，參考 文獻(xiàn):以IGCC為基礎(chǔ)的燃煤發(fā)電技術(shù)是日本未來(lái)燃煤發(fā)電的重要技術(shù)方向之一。[1] 危師讓.新型工業(yè)化與ICCC技術(shù)發(fā)展[A].世界工程師大會(huì)電5.4 未來(lái)煤電力論文集[C].2004.以IGCC為基礎(chǔ),將煤制氫、燃料電池發(fā)電、液WEIShi-rang New idutrializaion and the development oflCCC[A].體燃料生產(chǎn).CO2分離和處理等過(guò)程集成的能源系Sympasium oElerie Power, World Engineeroference[C].2004.統(tǒng)是未來(lái)燃煤發(fā)電技術(shù)的重要方向，它可實(shí)現(xiàn)煤電[2] XU Shi-sen. The research and developnent of ICCC in China[A].的高效和近零排放。圖2為未來(lái)煤電的系統(tǒng)示意。The Joint Eighth APEC Clean Fossil Energy Technical Seminar andSeventh APEC Coal Flow Seminar[C].20006結(jié)語(yǔ)[31 Albraham. FutureCen-A prolotype torow 8 coal fueled power plan[UJ] MPS, 203<1);: 16-18.我國(guó)電力以煤電為主的格局在很長(zhǎng)--段時(shí)間不(責(zé)任編輯孫家振)IGCC and future coal-fired electric powerXU Shi-sen(Thermal Power Research Institute, Xi' an 710032 , China)Abstract:The pttlemn of cal-ired power generation as dominant and the requirements of sustainable development determine thal developingclean coal power generation technology in China is of great significance. Based on the present situation of Chinese power industry and thefaced callnges, and from the point of view of sustainable development and future demands for cal-ired etrie power, this paper analyesthe advantages and disadvantages of various kinds of clean coal power generation lechnologies, and concludes that IGCC features sustainablein many aspects and is an advanced power generation technology of high eficienc中國(guó)煤化工- from the development=ng pocesses includingplans of future coal-fired power generation of US and Japan etc. that the energy syshydrogen preparation from coal, fuel cell power generatin, liquid fuel productionMYHCNMHGibethemaintrendinthe future. It can meet the requirements of sustainable development with high eficiency and next to zero discharge.Key words: IGCC; coal-ired etrie power; clean coal power generation technology17