在我國，一次能源依賴煤炭、電力依賴煤電的格局將長期存在，自主發(fā)展低成本、潔凈、高效煤炭綜合利用技術(shù)是能源可持續(xù)發(fā)展的重大需求。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)是集成煤氣化與燃?xì)廨啓C聯(lián)合循環(huán)的超清潔、高效發(fā)電技術(shù)，也是迄今為止邁向二氧化碳近零排放的最現(xiàn)實、最經(jīng)濟的燃煤發(fā)電技術(shù)。

舊能源，新方法——

開啟煤氣發(fā)電新時代

煤不僅可以清潔發(fā)電，還可以大規(guī)模生產(chǎn)液體燃料和化學(xué)品？聽上去難以想象，但在2009年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎中，“高效潔凈煤制甲醇與聯(lián)合循環(huán)集成系統(tǒng)的研發(fā)和示范”工程將這兩方面完美地結(jié)合在了一起。這一獲獎成果是我國IGCC領(lǐng)域涵蓋從基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、試驗驗證到工程示范的首次完整結(jié)合，開創(chuàng)了國內(nèi)IGCC研發(fā)與示范的先河。

說起IGCC,很多人非常陌生。然而在煤炭和電力領(lǐng)域，這已儼然是一個時髦的詞匯。IGCC的中文名是整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，這一先進(jìn)動力系統(tǒng)將潔凈煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合，分為煤的氣化與凈化和燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電兩個部分。煤在氣化爐中氣化為煤氣，經(jīng)過處理后，把粗煤氣中的灰分、含硫化合物等有害物質(zhì)除凈，供到燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)中去燃燒做功，借以達(dá)到以煤發(fā)電的目的。

有人用“舊能源，新方法”來形容IGCC技術(shù)。同樣是傳統(tǒng)煤炭能源，IGCC集高發(fā)電效率和環(huán)保性能于一體，不僅彌補了煤炭利用單項技術(shù)難以同時滿足效率、成本和環(huán)境等多方面要求的不足，而且與氫能利用、削減二氧化碳排放的長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相容，是最有效的潔凈煤利用技術(shù)途徑，也將成為未來潔凈煤利用高技術(shù)發(fā)展的主要方向。

“舊煤新用”讓煤化工產(chǎn)業(yè)駛?cè)肓说吞冀?jīng)濟的快車道。“其發(fā)電成本接近帶脫硫脫硝裝置的燃煤蒸汽電站，污染物排放水平卻接近天然氣聯(lián)合循環(huán)排放水平，滿足我國目前最嚴(yán)格的環(huán)保要求，在經(jīng)濟效益和社會效益上具有雙重競爭力。”中國科學(xué)院工程熱物理研究所副所長肖云漢說。數(shù)據(jù)顯示，相比同等規(guī)模的常規(guī)燃煤電站，使用IGCC技術(shù)的供電效率高6—8個百分點，污染物排放僅為十分之一，節(jié)約用水50%以上。

IGCC技術(shù)的高效節(jié)能引領(lǐng)煤氣發(fā)電進(jìn)入了環(huán)保清潔的新時代，在我國掀起了一股發(fā)展IGCC項目的熱潮。據(jù)2010中國IGCC多聯(lián)產(chǎn)峰會官方網(wǎng)站的統(tǒng)計，目前中國在華北、華東和華南地區(qū)已經(jīng)擁有12個IGCC發(fā)電及多聯(lián)產(chǎn)項目。2009年7月6日，中國首座自主開發(fā)、設(shè)計、制造并建設(shè)的IGCC示范工程項目華能天津IGCC示范電站在天津臨港工業(yè)區(qū)正式開工，投產(chǎn)之后，按年利用5000小時計算，每年發(fā)電量將達(dá)12億kwh。

“綠色煤電”———

實現(xiàn)近零排放夢想

潔凈的空氣，明朗的天空，污染物排放近乎為零，能源利用低碳環(huán)保……幾乎每一個人都曾在心中構(gòu)筑過這樣一個綠色世界的夢想。然而，基礎(chǔ)能源能耗高、污染重是一個不爭的事實。如何將夢想變?yōu)楝F(xiàn)實，實現(xiàn)煤電的“綠色”發(fā)展？這不僅是電力工業(yè)面臨的重要課題，更關(guān)系到我國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的建設(shè)。從我國能源結(jié)構(gòu)的理想特性出發(fā)，“綠色煤電”計劃應(yīng)運而生。

所謂“綠色煤電”，就是以整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)和碳捕集與封存(CCS)技術(shù)為基礎(chǔ)，以聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為主，并對污染物進(jìn)行回收，對二氧化碳進(jìn)行分離、利用或封存的新型煤炭發(fā)電技術(shù)。在開發(fā)近零排放的燃煤電廠、發(fā)展中國潔凈煤技術(shù)的道路上，IGCC是決定成敗的關(guān)鍵。

為此，我國眾多煤電企業(yè)持續(xù)不斷地進(jìn)行科技創(chuàng)新，華能集團在煤電技術(shù)改革中當(dāng)起了排頭兵。“我們從2006年開始，就重點進(jìn)行2000噸／天級兩段式干煤粉加壓氣化爐的工業(yè)化、實用化設(shè)計，驗證大型高溫煤氣凈化技術(shù)和大型電熱化多聯(lián)供的系統(tǒng)集成技術(shù)。”華能集團總經(jīng)理蘇文斌告訴記者，去年5月，華能綠色煤電天津IGCC示范電站工程正式獲批，計劃于2011年建成，屆時，我國將出現(xiàn)第一臺25萬千瓦等級的整體煤氣化燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電機組。項目建成后，效率將比目前最先進(jìn)的火力發(fā)電技術(shù)提高三分之一，并實現(xiàn)二氧化碳和污染物的近零排放。

建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的IGCC電站只是實現(xiàn)“綠色煤電”計劃的第一步。專家告訴記者，技術(shù)的成熟必將帶動產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展，實施“綠色煤電”示范項目便成了題中之義。

蘇文斌說：“我們計劃于2016年左右建成的400MW級‘綠色煤電’示范工程，將集成大規(guī)模煤制氫和氫能發(fā)電、二氧化碳捕集和封存等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)煤炭的高效利用，以及污染物和二氧化碳的近零排放，同時不斷提高‘綠色煤電’系統(tǒng)的技術(shù)可靠性和經(jīng)濟可行性，為大規(guī)模商業(yè)化做好準(zhǔn)備。”

如今，在浙江半山、廣東東莞、深圳等地，IGCC煤電化多聯(lián)產(chǎn)示范工程如雨后春筍般建立起來，大唐、華電、國電、中電投、神華、國家開發(fā)投資公司和中煤能源集團等一大批企業(yè)紛紛投身到“綠色煤電”計劃中。在綠色環(huán)保生活的美好圖景上，IGCC技術(shù)必將添上濃墨重彩的一筆。

煤基多聯(lián)產(chǎn)———

促進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展

在中科院工程熱物理所的走廊里，掛著大大小小的IGCC設(shè)備裝置的圖片，一幅IGCC聯(lián)產(chǎn)路線圖更是吸引了記者注意。肖云漢副所長向記者介紹：“今年要自主研發(fā)、示范一座油電聯(lián)產(chǎn)示范系統(tǒng)；2011年至少新建成一座200MW級IGCC示范系統(tǒng)，示范改造一座燃油聯(lián)合循環(huán)機組為IGCC電廠；2015年至少建成三座不同類型的規(guī)模為400MW級的IGCC聯(lián)產(chǎn)典型商業(yè)示范系統(tǒng)，實現(xiàn)近零排放氫電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的中試；到2020年形成完整的IGCC聯(lián)產(chǎn)重大技術(shù)裝備和成套，實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的推廣和近零排放氫電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工業(yè)示范。”

事實上，自主發(fā)展IGCC作為我國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的重要選擇，早在2006年就被列入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》、《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》、《我國應(yīng)掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品目錄》等。“十一五”規(guī)劃綱要明確提出，要優(yōu)化發(fā)展能源工業(yè)，積極發(fā)展電力，啟動整體煤氣化燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站工程。

基于國家政策的大力扶持、目標(biāo)路線的明確建立，IGCC技術(shù)在我國很多領(lǐng)域已經(jīng)開花結(jié)果。我國目前已經(jīng)自主研發(fā)并首次建成了高效潔凈煤基甲醇聯(lián)產(chǎn)電示范系統(tǒng)，業(yè)已形成煤炭聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成與優(yōu)化設(shè)計平臺；突破了天然氣改燒煤制氣和化工馳放氣40MW級燃?xì)廨啓C發(fā)電技術(shù)，成功實現(xiàn)了驗證與工程化應(yīng)用；煤炭聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)首次完成了工業(yè)化設(shè)計與運行，可用率和可靠性超過同類工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。

專家指出，IGCC的全面多聯(lián)產(chǎn)意義非凡。作為一項運用范圍廣、涉及產(chǎn)業(yè)多的高新科技，IGCC可以方便地實現(xiàn)電能和清潔燃料、氫、化工品、鋼鐵等能源及材料產(chǎn)品的聯(lián)合生產(chǎn)，完成煤炭的高效、潔凈、經(jīng)濟的綜合利用。在帶動電力、化工、鋼鐵、煤炭等行業(yè)的節(jié)能減排和優(yōu)化升級的過程中，IGCC將會促進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)間的融合，形成持續(xù)競爭力。

肖云漢認(rèn)為，要實現(xiàn)IGCC全面多聯(lián)產(chǎn)，我們依然任重而道遠(yuǎn)。面對IGCC的未來，肖云漢和眾多科研專家一起，提出了“六個一”計劃。一是建設(shè)一座電站：建成我國第一座250MW等級的IGCC示范電站，成為國內(nèi)最清潔環(huán)保的煤基電站；二是成熟一項技術(shù)：不斷探索、總結(jié)、完善IGCC技術(shù)，總結(jié)出一套建設(shè)、管理、運營IGCC電廠的經(jīng)驗，努力實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化推廣；三是提升一個行業(yè)：促進(jìn)發(fā)電行業(yè)技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)煤電的綠色發(fā)展；四是催生一個產(chǎn)業(yè)：帶動清潔電力行業(yè)發(fā)展的同時，促進(jìn)相關(guān)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)氣化爐、空分裝置、余熱鍋爐和蒸汽輪發(fā)電機組四大主機實現(xiàn)100%國產(chǎn)化；五是培養(yǎng)一批人才：培養(yǎng)我國本土的IGCC建設(shè)、運營人才，為未來的進(jìn)一步發(fā)展做好人才儲備；六是打造一個亮點：站在低碳清潔高效能源的制高點，IGCC作為排頭兵，將使我國在清潔能源的發(fā)展上擁有更大話語權(quán)和競爭力。

IGCC未來的發(fā)展方向已經(jīng)明確，專家們相信，它一定能夠擔(dān)負(fù)起“運用高科技，聯(lián)合多產(chǎn)業(yè)，開辟新道路”的使命，推動我國能源利用實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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