[科普中国]-煤气化联合循环发电

煤气化联合循环发电技术是先把煤制成煤气，再用燃气轮机发电，排出高温废气烧锅炉，再用蒸汽轮机发电，整个发电效率可达45%。煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤这几种分类。1

简介余热锅炉型和增压锅炉型燃气一蒸汽联合循环系统中，燃气轮机需用轻油或天然气，这在油和气源日益枯竭之时，它的应用和发展受到很大的限制。因此，国内外多致力于提高煤的利用技术，这种技术的概念和路线非常清晰，那就是：使煤在气化炉中气化成为中热值煤气或低热值煤气，然后通过处理，把粗煤气中的灰分、含硫化合物(主要是H2S和COS)等有害物质除净，供到燃气-蒸汽联合循环中去燃烧做功，借以达到以煤代油(或天然气)的目的，这样，就能间接地实现在供电效率很高的燃气-蒸汽联合循环中燃用固体燃料-煤的愿望。2

显然，在这种技术方案中，燃气轮机，余热锅炉以及蒸汽轮机部分都是常规的成熟技术，所不同的主要是煤的气化和粗煤气的净化设备而已。这种燃煤的燃气-蒸汽联合循环称为整体煤气化燃气-蒸汽联合循环(IGCC)。在整体煤气化联合循环中，气化用的压缩空气来自压气机，气化用的蒸汽引自汽轮机抽汽。IGCC系统如图1（1-气化炉；2-煤气净化装置；3-燃烧室；4-压气机；5-燃气透平；6-发电机；7-余热锅炉；8-汽轮机；9一凝汽器；10凝结水泵；11-给水加热器(排气冷却器)）所示。2

煤气化联合循环发电的优点(1)具有提高供电效率的很大潜在能力。目前，IGCC的供电效率可达42%-45%，21世纪有望突破50%～52%。

(2)单机容量已经能做到300～600MW等级，便于实现规模经济的效应，因而可以适

应我国拟以大功率机组来快速满足装机容量大幅度增长的要求。

(3)耗水量比较少。一般来说，耗水量只有常规电站耗水量的50%～70%。这对于缺水的我国很有利，特别适宜在缺水的矿区建设坑口电站。

(4)燃煤后的废物处理量小。脱硫后生产的元素硫酸可以出售。有利于降低IGCC的发电成本。灰和任何微量元素熔融冷却形成的玻璃状的渣，对环境无害，可以作为建筑和水泥工业的原料。

(5)通过煤的气化，除了发电之外，还能生产甲醇、汽油、尿素等燃料和化学品，使煤得以综合利用。有利于降低生产成本。

(6)可以通过合理选择气化炉类型和气化工艺，燃用各种品位的煤种。2

煤气化联合循环发电的缺点(1)单位投资费用和发电成本比较高；

(2)不适宜在功率较小的条件下使用； ‘

(3)对制造工艺要求很高。

一般来讲，煤气化联合循环发电适宜于采用含硫量高于3%的煤种，其装置功率最好能达到300～400MW及以上，这样才能有利于降低投资费用和发电成本。2

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学