整體煤氣化聯合循環

整體煤氣化聯合循環（Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC），是將煤氣化技術和聯合循環相結合的動力系統。

在該系統中，煤或其他碳基燃料在氣化爐中的欠氧和高壓環境下氣化後經過除塵、脫硫的淨化，成為清潔的天然氣 - 合成煤氣（合成氣），再使用燃氣蒸汽聯合循環發電技術發電。這些污染物中的一些污染物，例如硫，可以通過克勞斯工藝轉化為可再使用的副產物。這導致二氧化硫，顆粒物，汞的排放量減少。

煤氣化技術種類很多，分類方法也有多種。根據氣化爐內料流的形式，可分為固定床、流化床及氣流床三大類。 根據IGCC的特點和要求，大型化的氣化技術中，目前應用最多的是氣流床技術。氣流床技術中按原料進料方式可分為干煤粉進料及水煤漿進料兩類。

重要性

豐富的煤炭可以在美國和其他許多國家被發現，並且它的價格一直保持相對穩定。因此它被用於美國電力需求的50％左右。因此IGCC技術所允許的較低的排放可能在未來是重要的，因為對環境和地球的影響越來增長的關心將使污染物排放法規收緊。

這種技術被用於位於密西西比州肯珀的正在建設中的項目--肯珀項目是利用褐煤生產密西西比州人所需的能源。然而2017年7月計劃在超出預算40億美元後，仍無法按預定計劃運行，密西西比電力公司沒有選擇，只好宣佈潔淨煤計劃不可行失敗，利用現有設備改以天然氣發電。

操作

下面是一個整體煤氣化聯合循環（IGCC）工廠的示意流程圖：

整體煤氣化聯合循環（IGCC）電站的方框圖，它採用熱回收蒸汽發生器（HRSG）

氣化過程可以從各種含碳原料產生合成氣，例如高硫煤，重質石油殘渣，和生物質。

該設備被稱為集成是因為（1）在氣化段中產生的合成氣在組合循環中用作燃氣輪機的燃料，（2）由氣化段中的合成氣冷卻器產生的蒸汽由蒸汽輪機使用 聯合循環。在這一個實例中，產生的合成氣用作產生電力的燃氣輪機中的燃料。在普通的聯合循環中，在熱回收蒸汽發生器（HRSG）中使用來自燃氣輪機廢氣的所謂「餘熱」，以便為汽輪機循環進行蒸汽。 IGCC工廠通過將氣化過程產生的較高溫度的蒸汽添加到汽輪機循環，來提高總體工藝效率。然後，將蒸汽用於蒸汽渦輪機以產生額外的電力。

煤的氣化原理

煤氣化反應

1. 煤的乾餾和熱解（>120℃）

   煤→煤氣（CO2 、CO、CH4、H2O、H2、NH3、H2S）＋焦油（液體）＋焦炭

2. 碳－氧間的反應

   C+O₂=CO₂ 放熱反應

   2C+O₂=2CO 放熱反應

   C+CO₂=2CO 二氧化碳還原反應，強吸熱反應

   2CO+O₂=2CO₂ 放熱反應

3. 碳－水蒸汽的反應

   C+H₂O=CO+H₂ 水蒸汽分解反應，吸熱反應

   C+2H₂O=CO₂+H₂ 水蒸汽分解反應，吸熱反應

   CO+H₂O=CO₂+H₂ 一氧化碳變換反應，放熱反應

4. 甲烷生成反應（低溫高壓下易於反應）

   C+2H₂=CH₄ 放熱反應

   CO+3H₂=CH₄+H₂O 放熱反應

   2CO+2H₂=CH₄+CO₂ 放熱反應

   CO2+4H₂=CH₄+2H₂0 放熱反應

5. 其他元素的反應（非主導反應）

   S+O₂=SO₂

   2H₂S+SO₂=3S+2H₂O

   N₂+3H₂=2NH3

   SO₂+3H₂=H₂S+2H₂O

   C+2S=CS₂

   N₂+H₂O+2CO=2HCN+1.5O₂

   SO₂+2CO=S+CO₂

   CO+S=COS

   N₂+XO₂=2NOX

IGCC的發展

世界IGCC電站發展歷史：

• 1972年，德國Lünen，170MW，Lurgi正壓氣化；
• 1984年，美國Cool Water，100MW，Texaco氣化(餘熱鍋爐)；
• 1987年，美國LGTI，160MW，E-Gas氣化，熱電聯產；
• 1994年，荷蘭Buggenum，253MW，Shell氣化，淨效率43％；
• 1995年，美國Wabash River，265MW，E-Gas氣化，老廠改造；
• 1996年，美國Tampa，260MW，Texaco氣化；
• 1997年，西班牙Puertollano，300MW，Prenflo氣化，淨效率45%；
• 1997年，美國PinonPine，100MW，KRW氣化，高溫淨化，未正常運行；
• 1998年，意大利ISAB，500MW，Texaxo氣化，煉廠底料，發電聯產制氫；
• 1999年，意大利API能源項目，280MW，Texaxo氣化，煉廠底料，發電聯產制氫；
• 2000年，意大利Sarlux，550MW，Texaxo氣化，煉廠底料，發電聯產制氫；
• 2001年，日本GSK，500MW，Texaxo氣化，煉廠底料，發電聯產制氫；
• 2006年，意大利Sardinia，620MW，Shell氣化，西門子燃機；
• 2007年，捷克Vresova，400MWe IGCC，HTW氣化工藝，GE燃機；
• 2008年，日本CCP，250MW IGCC，MHI空氣氣化，三菱燃機；
• 2012年，中國華能天津IGCC，265MW，兩段式干煤粉加壓氣化，西門子燃機。

參見

• 肯珀項目
• 發電成本