整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)發(fā)電技術(shù)效率高、污染物排放低、耗水低(比直接燃燒發(fā)電節(jié)水40-50%),在潔凈煤技術(shù)中捕集CO2成本最低,可方便實現(xiàn)電力與清潔燃料(液體燃料、替代天然氣、氫)、化工品聯(lián)產(chǎn)。是一種性能提升途徑多、潛力大,并與CO2減排的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)內(nèi)在一致的清潔煤電技術(shù)。目前,已經(jīng)商業(yè)示范的25萬千瓦等級IGCC供電效率最高達(dá)到43%,與百萬千瓦超超臨界燃煤電站相當(dāng)。隨著燃?xì)廨啓C(jī)、煤氣化、煤氣中溫凈化等單元技術(shù)的發(fā)展,未來IGCC能達(dá)到多高的效率,各單元技術(shù)及其集成對熱力性能貢獻(xiàn)有多大是需要研究的重要問題。
為了回答以上問題,能源動力研究中心在已有煤炭聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)分析與集成軟件基礎(chǔ)上,進(jìn)一步建立了G、H、J級重型燃?xì)廨啓C(jī)、新型煤氣化、合成氣中溫干法脫硫、膜分離制氧等單元模型,在統(tǒng)一基準(zhǔn)條件下,對未來IGCC的熱力性能潛力及其提升途徑進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
研究表明,集成M701G2、GE 9H、M701J燃?xì)廨啓C(jī)的IGCC相比采用PG9351FA燃機(jī)IGCC系統(tǒng)供電效率分別提高2.8、3.3和4.2個百分點,如采用未來1700℃級燃機(jī),視燃?xì)廨啓C(jī)透平冷卻技術(shù)的發(fā)展,供電效率還可能進(jìn)一步提高0.9-1.7個百分點。采用先進(jìn)輸運床空氣煤氣化與燃?xì)廨啓C(jī)壓氣機(jī)集成,同時通過燃?xì)廨啓C(jī)排氣熱回收提高氣化劑溫度,將能夠提高IGCC供電效率4-5個百分點。采用中溫(350℃)干法凈化的IGCC較常溫濕法凈化供電效率高1.77個百分點。總的來講,在現(xiàn)有IGCC電站的基礎(chǔ)上,通過單元技術(shù)及其系統(tǒng)集成的發(fā)展,未來20年,IGCC的供電效率將有望達(dá)到53-57%,其中燃?xì)廨啓C(jī)和煤氣化及其集成的貢獻(xiàn)占80%以上。