整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)发电技术效率高、污染物排放低、耗水低(比直接燃烧发电节水40-50%),在洁净煤技术中捕集CO2成本最低,可方便实现电力与清洁燃料(液体燃料、替代天然气、氢)、化工品联产。是一种性能提升途径多、潜力大,并与CO2减排的长远可持续发展目标内在一致的清洁煤电技术。目前,已经商业示范的25万千瓦等级IGCC供电效率最高达到43%,与百万千瓦超超临界燃煤电站相当。随着燃气轮机、煤气化、煤气中温净化等单元技术的发展,未来IGCC能达到多高的效率,各单元技术及其集成对热力性能贡献有多大是需要研究的重要问题。
为了回答以上问题,能源动力研究中心在已有煤炭联产系统分析与集成软件基础上,进一步建立了G、H、J级重型燃气轮机、新型煤气化、合成气中温干法脱硫、膜分离制氧等单元模型,在统一基准条件下,对未来IGCC的热力性能潜力及其提升途径进行了系统研究。
研究表明,集成M701G2、GE 9H、M701J燃气轮机的IGCC相比采用PG9351FA燃机IGCC系统供电效率分别提高2.8、3.3和4.2个百分点,如采用未来1700℃级燃机,视燃气轮机透平冷却技术的发展,供电效率还可能进一步提高0.9-1.7个百分点。采用先进输运床空气煤气化与燃气轮机压气机集成,同时通过燃气轮机排气热回收提高气化剂温度,将能够提高IGCC供电效率4-5个百分点。采用中温(350℃)干法净化的IGCC较常温湿法净化供电效率高1.77个百分点。总的来讲,在现有IGCC电站的基础上,通过单元技术及其系统集成的发展,未来20年,IGCC的供电效率将有望达到53-57%,其中燃气轮机和煤气化及其集成的贡献占80%以上。