概述
整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）是煤的气化和蒸汽联合循环发电的结合。
整体煤气化联合循环的特点是：
①发电效率高，目前已达43%-46%；
②环保性能好。脱硫率98%-99%以上，氮氧化物排放等同于天然气，二氧化碳排放也减少；
③燃料适应性强，对高硫煤有独特的适应性；
④可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电厂改造，达到提高效率、改善环保、延长寿命等多重目的。
技术原理
1.整体煤气化联合循环发电的结构和作用
煤经气化和净化后，除去煤气中99%以上的硫化氢和接近100%的粉尘，将固体原料转化成燃气轮机能燃用的清洁气体燃料，以驱动燃气轮机发电，使燃气发电与蒸汽发电联合起来。该系统具有高效、节水、低污染等优点，发电效率可达到45%以上，CO2排放约为10mg/m3，是目前国际上已进入商业化运行的洁净煤发电技术中发电效率和环保性能最好的技术。
图 整体煤气化联合循环发电原理图
该技术将煤气化成燃料气，驱动燃气轮机发电，其尾气通过余热锅炉生产蒸汽驱动汽轮机发电，粗煤气经净化处理，可在燃烧前脱除硫和灰后生成洁净的煤气（CO+H2），大部分洁净煤气供给燃气轮机燃烧发电，燃气轮机的高温排气又供给蒸汽轮机系统发电；剩余一小部分洁净煤气供给多联产系统进行化工原料的生产，形成煤电化的综合利用模式，以提高能源利用效率和经济效益。联合循环不仅可以提高系统热效率，还降低了SO2的排放；据资料，IGCC燃煤发电的SO2 排放量比流化床脱硫和烟气脱硫的SO2 排放量低很多。
2.整体煤气化联合循环发电的节能改造技术
1．气化炉
IGCC系统是各种技术的有机集成，系统复杂，其中气化炉、燃气轮机以及合成气净化设备是IGCC系统的重大关键设备，对整个系统的发电效率及环保性能影响较大。
2．合成气净化系统
为了使进入燃气轮机的合成气达到燃气轮机所需的要求以及从环保角度出发，必须对气化炉出口合成气进行净化（除尘和脱硫）。粗煤气净化系统可分为“常温湿法净化系统”和“高温干法净化系统”。湿法净化系统由于比较成熟，目前，商业运行的IGCC系统均采用该工艺进行煤气净化，首先采用旋风分离器和250○ C的陶瓷过滤器进行初级除尘。然后经过湿法洗涤器，使煤气粉尘浓度降至1ppm以下；此后，除尘后的煤气经过HCN/COS水解器，将COS转为H2S，将HCN转化为NH3，进而进入MDEA脱硫装置和Claus硫回收装置中脱硫，并回收元素硫，脱硫率达94%，最后经SCOT装置的进一步使用，可使脱硫效率提高到97.85%以上。高温干法净化系统，可充分利用粗煤气的显热，使IGCC供电效率提高0．7%-2%，但目前该方法还处在研究开发阶段，尚不成熟，距离商业化运行有一定距离。
国内发展和应用现状
我国目前IGCC技术也已趋于成熟，它特别适宜于燃用含硫量高于3%的高硫煤炭，污染物的清除效果也是最好的，它可以使高压或超高压蒸汽轮机的循环效率提高到43%-46%，而且单机功率已经达到300MW，因而值得在当前引进此技术，逐渐使之国产化，以便今后在高硫煤炭地区或者是对环保质量要求很高的地区使用。引进的IGCC技术之容量应为300-400MW，供电效率必须超过42%（力争趋近于45%），因为目前IGCC的比投资费用还比较高，多花些投资费用就能获得较高的效率和较大的单机容量，以便适应规模经济效应的要求。IGCC技术还将为化工厂走“三联供”道路提供基础。通过煤炭的气化，除了发电、供热和供民用可燃气外，还能生产甲醇、汽油、尿素等燃料和化学品，使煤炭得以综合利用，并有利于降低成本。
IGCC发电技术极有可能成为21世纪主要的发电方式之一，但因投资大，技术复杂，我国仅进行了某些单项技术的研究开发，在我国，随着煤层开采深度的增加，煤的含硫量呈上升趋势，而环保的压力也不断增加，因此该技术具有广阔的发展前景，华能绿色煤电天津IGCC电站工程250MW机组已经开始启动。IGCC发电技术的一个重要部分就是煤气化过程，由于煤气化技术的复杂性，有条件的地区采用天然气联合循环，即省略了IGCC系统的气化炉，直接采用天然气与燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机等组成联合循环，如北京京丰热电有限责任公司为了确保2008年奥运会期间向北京提供洁净可靠的电力供应，1台300MW的天然气联合循环已于2005年投入运行，该天然气系从陕北通过天然气输气管道引来。
国外发展和应用现状
目前世界上IGCC发电技术正处于第二代技术的成熟阶段，在建、拟建的IGCC电站共有20多座。
目前，适合250MW以上IGCC系统，单机容量较大的气化炉技术主要是气流床气化技术，其中以Texaco气化炉和Shell气化炉最为成熟(前者采用水煤浆气化，后者则是干煤粉气化)，且二者在IGCC电站中均有实践经验。如：美国Tampa 250 MW IGCC电站采用Texaco气化炉，给煤量为2250t/d，以O2为气化剂，气化室采用耐火砖结构，气化炉压力为2.8-3.0MPa。荷兰Buggenum 250MW IGCC电站采用Shell气化炉，给煤量2000t/d，以O2为气化剂，气化室为水冷壁结构，气化压力为2.6-2.8MPa。Texaco与Shell都具有各自的优缺点，如：Texaco气化炉由于采用水煤浆气化，其运行压力可以高达10MPa，这样有利于与需要高压合成气的化工过程连接，现场环境条件好，易于操控，但与Shell相比，其碳转化率和冷煤气效率相对较低，氧耗则相对较高，但造价较sheu气化炉要低；Shell气化炉由于采用干法进料，煤粉制备、存储运输系统复杂，气化炉结构复杂，投资成本较高。相同条件下，IGCC发电干粉进料比湿法进料的净发电效率高2%-4%。
供应商信息
空气分离:Air Products
Air Liquide
BOC Gases
Praxair
Linde
杭州制氧集团
沈阳鼓风机集团
技术支持：国务大集团(如GE、Texaco、Destec、Foster Wheeler等)、有关高校以及专业机构(美国电力研究所(EPRI)、美国能源部能源情报署(EIA)、美国国家能源技术实验室(NETL)、美国环境研究中心(NCER)、美国气化技术协会、IGCC联合会、煤利用研究协会)
经典案例
国内首个IGCC示范工程项目正式核准 ――我国“绿色煤电”计划获实质性进展
日前，国家发改委正式核准华能天津IGCC电站示范工程项目，标志着具有我国自主知识产权、代表世界清洁煤发电技术前沿水平的“绿色煤电”计划取得了实质性进展。华能天津IGCC电站示范工程项目是国家“十一五”863计划重大项目依托工程，也是“绿色煤电”计划第一阶段的主要任务。工程将建设我国第一台25万千瓦级整体煤气化燃气－蒸汽联合循环(IGCC)发电机组，采用华能自主研发的2000吨/天级气化炉。该工程建成后，将成为国内最环保的示范燃煤电厂，同时将建成我国首台具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气化炉，填补国内该领域空白。华能集团于2004年提出“绿色煤电”计划，并于2005年联合大唐、华电、国电、中电投、神华、国开投、中煤等7家大型国有发电、煤炭和投资企业共同发起组建绿色煤电公司。“绿色煤电”计划分为三个阶段，计划用10年左右时间开发出可推广的近零排放绿色煤电示范电站。第一阶段，在2011年前，建成25万千瓦级IGCC示范电站。第二阶段，研发绿色煤电关键技术。第三阶段，计划于2015年左右建成40万千瓦级绿色煤电示范工程。
外国4座大型IGCC电站的煤气化工艺
迄今为止，世界上已投入运行的4座250 MW以上的IGCC电站分别是美国的Wabash River(260.6 MW)和Tampa(250 MW)、荷兰的Demkolec(253 MW)和西班牙的Puertollano(300 MW)。它们分别采用Destec、Texaco、Shell和Prenflo加压喷流床煤气化工艺。Destec和Texaco是水煤浆加压气化的主要代表，而Shell和Prenflo则是干粉进料加压喷流床气化的主要代表。用于IGCC的4种煤气化炉容量都达到2 000 t/d以上，都是这些气化炉首次最大容量的工业应用。它们的运行状况直接影响着IGCC的可用率和可靠性，是IGCC电站最关键的技术之一。
参考文献
[1]整体煤气化联合循环发电技术探讨.