IGCC整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)完整的資料

1、IGCC 百科名片IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，是將煤氣化技術(shù)和高效的聯(lián)合循環(huán)相結(jié)合的先進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)。它由兩大部分組成，即煤的氣化與凈化部分和燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電部分。 目錄隱藏基本簡(jiǎn)介 原理 分類 噴流床氣化爐 流化床氣化爐 固定床氣化爐 特點(diǎn) 1. IGCC電廠的優(yōu)點(diǎn) 2. IGCC用水量較少 3. IGCC能夠生成可利用的副產(chǎn)品 4. IGCC受到的限制發(fā)展障礙 1. IGCC發(fā)展的攔路虎 2. 建設(shè)IGCC電廠所面臨的阻礙 3. CO2捕集技術(shù)的負(fù)面影響 4. 碳捕集和封存的長(zhǎng)期計(jì)劃框架 5. 近期的

2、技術(shù)創(chuàng)新 6. 法規(guī)阻礙 7. 稅收抵免尚顯不足 8. IGCC生產(chǎn)電力的比較成本前景 1. 商用前景 2. 未來前景基本簡(jiǎn)介原理分類噴流床氣化爐流化床氣化爐固定床氣化爐特點(diǎn) 1. IGCC電廠的優(yōu)點(diǎn) 2. IGCC用水量較少 3. IGCC能夠生成可利用的副產(chǎn)品 4. IGCC受到的限制發(fā)展障礙 1. IGCC發(fā)展的攔路虎 2. 建設(shè)IGCC電廠所面臨的阻礙 3. CO2捕集技術(shù)的負(fù)面影響 4. 碳捕集和封存的長(zhǎng)期計(jì)劃框架 5. 近期的技術(shù)創(chuàng)新 6. 法規(guī)阻礙 7. 稅收抵免尚顯不足 8. IGCC生產(chǎn)電力的比較成本· 前景 1. 商用前景 2. 未來前景 編輯本段基本簡(jiǎn)介 IGC

3、C整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)它由兩大部分組成，第一部分的主要設(shè)備有氣化爐、空分裝置、煤氣凈化設(shè)備（包括硫的回收裝置），第二部分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐、蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。IGCC的工藝過程如下：煤經(jīng)氣化成為中低熱值煤氣，經(jīng)過凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒，加熱氣體工質(zhì)以驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)作功，燃?xì)廨啓C(jī)排氣進(jìn)入余熱鍋爐加熱給水，產(chǎn)生過熱蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)作功。其原理圖見下圖 編輯本段原理IGCC技術(shù)把高效的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)與潔凈的煤氣化技術(shù)結(jié)合起來，既有高發(fā)電效率，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在目

4、前技術(shù)水平下，IGCC發(fā)電的凈效率可達(dá)43%45，今后可望達(dá)到更高。而污染物的排放量?jī)H為常規(guī)燃煤電站的1/10，脫硫效率可達(dá)99%，二氧化硫排放在25mgNm3左右。（目前國(guó)家二氧化硫?yàn)?200mgNm3），氮氧化物排放只有常規(guī)電站的15%-20%，耗水只有常規(guī)電站的1/2-1/3，利于環(huán)境保護(hù)。 編輯本段分類由圖中可以看出IGCC整個(gè)系統(tǒng)大致可分為：煤的制備、煤的氣化、熱量的回收、煤氣的凈化和燃?xì)廨啓C(jī)及蒸汽輪機(jī)發(fā)電幾個(gè)部分?？赡懿捎玫拿旱臍饣癄t有噴流床（entrained flow bed）、固定床（fixed bed）和流化床（fluidized bed）三種方案。在整個(gè)IGCC的設(shè)備和系

5、統(tǒng)中，燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)和余熱鍋爐的設(shè)備和系統(tǒng)均是已經(jīng)商業(yè)化多年且十分成熟的產(chǎn)品，因此IGCC發(fā)電系統(tǒng)能夠最終商業(yè)化的關(guān)鍵是煤的氣化爐及煤氣的凈化系統(tǒng)。具體來說，對(duì)IGCC氣化爐及煤氣的凈化系統(tǒng)的要求是： a) 氣化爐的產(chǎn)氣率、煤氣的熱值和壓力及溫度等參數(shù)能滿足設(shè)計(jì)的要求 b) 氣化爐有良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能，能滿足發(fā)電廠對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求 c) 煤氣的成分、凈化程度等要能滿足燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)負(fù)荷調(diào)節(jié)的要求 d) 具有良好的煤種適應(yīng)性 e) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)備可靠，易于操作，維修方便，具有電廠長(zhǎng)期、安全可靠運(yùn)行所要求的可用率 f) 設(shè)備和系統(tǒng)的投資、運(yùn)行成本低 編輯本段噴流床氣化爐噴流床是目前IGCC各示范工

6、程中采用最多的一種氣化爐。 IGCC它是一種高溫、高壓煤粉氣化爐，氣化爐的壓力為20-60bar，要求采用90%以上的顆粒小于100m的煤粉，采用氧、富氧、空氣或水蒸氣作為氣化劑，當(dāng)以氧為氣化劑時(shí)，氣化爐爐膛中心的火焰溫度可達(dá)2000。由于是高溫氣化，在產(chǎn)生的粗煤氣中不可能含有很多碳?xì)浠衔?、煤焦油和酚類物質(zhì)，煤氣的主要成分是CO、H2、CO2和水蒸氣，離開氣化爐的熱煤氣溫度在1200-1400，往往高于灰的軟化溫度。為了防止熱煤氣中已軟化了的粘性飛灰在氣化爐下游設(shè)備（余熱鍋爐）粘結(jié)堵塞，將除塵后的冷煤氣增壓后再返送回煤氣爐的出口和熱煤氣混合，將熱煤氣的溫度降低到比灰的軟化溫度低50，然后，熱

7、煤氣再經(jīng)過氣化爐的余熱鍋爐（輻射和對(duì)流蒸汽發(fā)生順）產(chǎn)生飽和蒸汽，同時(shí)使熱煤氣的溫度降低到200左右，約50%的煤中灰分在氣化爐高溫爐膛中心變成液態(tài)渣，由爐底排出并通過集渣器送入渣池。 煤粉灰中的以飛灰的形式隨熱煤氣，幫煤氣須經(jīng)除塵、洗滌脫硫處理，成為清潔的煤氣，再送往燃燒室。 噴流床氣化爐由于是煤粉高溫高壓氣化，因此煤種適應(yīng)性廣，碳轉(zhuǎn)化率高，能達(dá)到99%以上。 當(dāng)前在歐美各地IGCC示范廠所選用的噴流床氣化爐有：美國(guó)德士古和CE爐，荷蘭的Shell爐，德國(guó)的Prenflo爐。給煤方式有濕法水煤漿給煤（如德士古爐）和干法給煤（如shell和Prenflo爐）。 由于噴流床氣化爐的單爐生產(chǎn)能力大，

8、并且具有較高的效率，燃料適應(yīng)性廣，因而在今后發(fā)展大容量高效率的IGCC電站中具有強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)地位。 編輯本段流化床氣化爐流化床氣化爐可以充分利用床內(nèi)氣固兩相間的高強(qiáng)度的傳熱和傳質(zhì)，使整個(gè)床層內(nèi)溫度分布均勻，混合條件好，有利于氣化反應(yīng)的進(jìn)行。同時(shí)，可以利用流化床低溫燃燒，在燃燒和氣化過程中加入脫硫劑（石灰石或白云石），將產(chǎn)生的大部分SO2和H2S脫除。由于流化床氣化爐內(nèi)的反應(yīng)溫度一般控制在8501000，因此，它產(chǎn)生的焦油、烴、酚、苯和萘等大分子有機(jī)物基本上都能被裂解為簡(jiǎn)單的雙原子或三原子氣體，煤氣的主要成分是CO和H2，CH4的含量一般少于2%。 當(dāng)前，用于IGCC系統(tǒng)的流化床氣化爐有KRW爐

9、，UGas爐和溫克勒爐等。 編輯本段固定床氣化爐固定床氣化爐是最早開發(fā)出的氣化爐，它和燃煤的層燃爐類似，爐子下部為爐排，用以支承上面的煤層。通常，煤從氣化爐的頂部加入，而氣化劑（氧或空氣和水蒸氣）則從爐子的下部供入，因而氣固間是逆向流動(dòng)的。這種氣化爐和燃煤的層燃爐一樣，對(duì)煤的粒徑有一定的要求。 IGCC固定床氣化爐有兩種煤氣出口集團(tuán)的設(shè)計(jì)。粗煤氣唯一出口位置設(shè)計(jì)在干燥區(qū)上面煤層的頂部，稱為單段氣化爐，此時(shí)出口處煤氣的溫度為370590，在這煤氣溫度下，氣的油和煤焦油等會(huì)發(fā)生裂解和聚合反應(yīng)，從而生成彼一時(shí)質(zhì)焦油和瀝青。同時(shí)高溫煤氣穿過煤層時(shí)產(chǎn)生的劇烈干餾會(huì)使煤發(fā)生爆裂，產(chǎn)生大量煤塵，并隨粗煤氣一

10、起帶出氣化爐。因而這種單段氣化爐的粗煤氣質(zhì)量是比較差的。另一種設(shè)計(jì)是，有兩個(gè)煤氣出口，除了在干燥區(qū)上部的出口外，另一個(gè)則在氣化區(qū)的頂部，煤氣產(chǎn)量的一半從這個(gè)出口離開氣化爐。由于流經(jīng)揮發(fā)分析出區(qū)和干燥區(qū)的煤氣量只有單段爐的，有利于防止由于煤的爆裂而產(chǎn)生的大量煤塵，而且不會(huì)產(chǎn)生彼一時(shí)質(zhì)焦油和瀝青。因此，兩段爐產(chǎn)生的粗煤氣的質(zhì)量是比較好的。 用于IGCC系統(tǒng)的固定床氣化爐主要是魯奇爐，世界上最早的德國(guó)IGCC示范廠采用的就是魯奇固定床單段固態(tài)排渣氣化爐。這種氣化爐的最大缺點(diǎn)是，使用焦結(jié)性煤時(shí)，容易造成床體阻塞，使氣流不暢，煤氣質(zhì)量不穩(wěn)定。此外，由于煤在氣化爐內(nèi)緩慢下移至變成灰渣需停留0.5-1個(gè)小時(shí)

11、，因而單爐的氣化容量無法設(shè)計(jì)得很大。而且，排出的煤氣中還含有大量的瀝青、煤焦油和酚等，使煤氣的凈化處理過程十分復(fù)雜。為改善上述問題，強(qiáng)化煤的氣化過程，英國(guó)煤氣公司在固態(tài)排渣魯奇爐的基礎(chǔ)上，將其發(fā)展成液態(tài)排渣魯奇爐。液態(tài)排渣氣化爐由于其燃燒區(qū)的溫度較高，因而有利于提高煤的氧化速率和碳的轉(zhuǎn)化率，縮短煤在爐內(nèi)的停留時(shí)間，對(duì)煤粒直徑的要墳比固態(tài)排渣爐寬。但顆粒尺寸小于6mm的要限制在10%以下。液態(tài)排渣氣化爐有以下特點(diǎn)：1）碳轉(zhuǎn)化率是三種氣化爐中最高的，排渣的物理熱損失大。2）相對(duì)安全可靠；3）煤氣生產(chǎn)能力有限，是三種爐型中能力最低的。 編輯本段特點(diǎn)IGCC電廠的優(yōu)點(diǎn)作為一家國(guó)際性的咨詢、工程設(shè)計(jì)和運(yùn)

12、行企業(yè)，CH2M HILL公司的氣化業(yè)務(wù)部副總裁Steve Jenkins表示，IGCC電廠較之利用煤粉（PC）的傳統(tǒng)燃煤電廠有著多個(gè)眾所周知的優(yōu)點(diǎn)。 IGCC用水量較少與同等規(guī)模的PC電廠相比，IGCC電廠用于冷卻用途的水量減少33%。這是由于IGCC電廠生產(chǎn)的約2/3電力都來自于燃?xì)廨啓C(jī)，1/3來自于汽輪發(fā)電機(jī)，而汽輪發(fā)電機(jī)才需要冷卻水。盡量減少用水需要,在美國(guó)一些用水量屬于重大選址難題的地區(qū)是一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。 IGCC能夠生成可利用的副產(chǎn)品在采用高溫氣化技術(shù)時(shí)，原料所剩余的灰渣以一種類似玻璃一樣的不會(huì)滲析的廢渣形式排出。這種廢渣可用于生產(chǎn)水泥或屋面瓦，或作為瀝青填縫料或集料。這種廢渣與絕

13、大多數(shù)PC電廠所生成的底灰和飛灰不同，底灰和飛灰更容易滲析。而且，這種廢渣比飛灰更容易輸送、貯存和運(yùn)輸。 IGCC具有碳捕集優(yōu)點(diǎn) 雖然IGCC電廠（燃燒前）和PC電廠（燃燒后）都有可用的CO2捕集技術(shù)，但I(xiàn)GCC電廠可能具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿紵癈O2捕集所要求的技術(shù)已經(jīng)成功地運(yùn)用于煤氣化（但不是IGCC）技術(shù)。目前，美國(guó)正對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行深入研究以便在IGCC電廠配置條件下達(dá)到更好的性能。此外，這些捕集技術(shù)當(dāng)中的一些技術(shù)能在足夠高的壓力下生成濃縮的CO2氣流，以滿足壓縮CO2在管道內(nèi)輸送時(shí)壓縮機(jī)的要求，以便將CO2埋藏或用于提高石油采收率。但是，IGCC與PC電廠之間在CO2捕集的成本和性能方面仍然

14、存在巨大的差異。 IGCC受到的限制作為一家位于芝加哥的咨詢公司，Sargent & Lundy的總工程師David J. Stopek表示，在考慮IGCC的優(yōu)點(diǎn)時(shí)必須平衡考慮其受到的限制。 “比起傳統(tǒng)PC電廠，IGCC電廠可以在以燃煤為基礎(chǔ)的發(fā)電資產(chǎn)組合上向更低CO2足跡方向發(fā)展的轉(zhuǎn)變中，提供一些優(yōu)勢(shì)?！彼@樣評(píng)論道，“盡管這樣說，但我們必須理解，與傳統(tǒng)PC技術(shù)商用狀態(tài)水平相比，IGCC仍然是一項(xiàng)正在進(jìn)化中的技術(shù)。由于IGCC的部署受到了一些限制，所以每座電廠都要求投入大量的工程設(shè)計(jì)和開發(fā)成本。GE和其他公司在開發(fā)一種“標(biāo)準(zhǔn)”電廠方面所做出的努力就是降低部署成本。這些項(xiàng)目最初是由Du

15、ke Energy公司構(gòu)想出來的，American Electric Power（AEP）也在這方面做出了努力。但是，事實(shí)卻是，AEP無法獲得所在州監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)其將電廠置于電費(fèi)基礎(chǔ)中的批準(zhǔn)，導(dǎo)致這些努力在一定程度上脫離了原來的進(jìn)程?！?編輯本段發(fā)展障礙IGCC發(fā)展的攔路虎作為美國(guó)電力研究院（EPRI）先進(jìn)發(fā)電技術(shù)部的高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理，Jeffrey N. Phillips指出了IGCC技術(shù)所面臨的一些重大實(shí)施挑戰(zhàn)。 “對(duì)于沒有采用CO2捕集的電廠來說，IGCC的建設(shè)成本比PC電廠更昂貴?！彼f，“在天然氣價(jià)格目前處于4美元/MMBtu范圍內(nèi)的條件下，很難選擇IGCC而不是天然氣聯(lián)合循環(huán)技術(shù)。IGCC

16、供應(yīng)商需要提高自己相對(duì)于PC的成本競(jìng)爭(zhēng)力?！?EPRI相信，有一種可以提高成本競(jìng)爭(zhēng)力的方法，就是集中精力搞好能最大程度減少項(xiàng)目前工程設(shè)計(jì)成本的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。EPRI的CoalFleet For Tomorrow項(xiàng)目一直通過發(fā)展自己的CoalFleet IGCC用戶設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)格（UDBS）來鼓勵(lì)這方面的進(jìn)步，這個(gè)規(guī)格定義了電廠業(yè)主想要在IGCC電廠中看到的能力。 Jenkins列出了IGCC發(fā)展者目前所面臨的一些其他挑戰(zhàn)： 許可證上訴。環(huán)境利益集團(tuán)提出的上訴（甚至對(duì)IGCC電廠）使項(xiàng)目難以繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)于非公用事業(yè)公司項(xiàng)目來說，在許可證上訴期間，發(fā)展者有可能無法從投資者處獲得繼續(xù)開展項(xiàng)目的融資。當(dāng)然

17、，這也是這些利益集團(tuán)熟練掌握戰(zhàn)術(shù)。 IGCC成本問題及公用事業(yè)公司管理委員會(huì)應(yīng)對(duì)措施。由于IGCC電廠的電價(jià)高于PC電廠（相同容量下），一些公用事業(yè)公司管理委員會(huì)在批準(zhǔn)這些增加的成本方面顯得猶豫不決，甚至在批準(zhǔn)IGCC技術(shù)作為滿足公共便利和必須證書的“電力需要”要求選擇方案時(shí)也是如此。 以適當(dāng)?shù)膬r(jià)格獲得意義重大的性能保函。由于美國(guó)只有兩家以煤為基礎(chǔ)的IGCC電廠，IGCC技術(shù)供應(yīng)商并沒有大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)來運(yùn)用，這點(diǎn)就與PC電廠不同。因此，對(duì)于這些供應(yīng)商來說，在性能和可用性（以及相關(guān)聯(lián)的金融債務(wù)）方面，就存在著更大的潛在風(fēng)險(xiǎn)，而他們必須將這種性能不達(dá)標(biāo)的潛在風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化成附加的成本。 Stopek還

18、提出了在美國(guó)部署IGCC技術(shù)所要面臨的另外兩個(gè)障礙： 經(jīng)濟(jì)衰退已經(jīng)壓低了增加新基本負(fù)荷發(fā)電能力的動(dòng)力。隨著基本負(fù)荷需求在逐步減少，天然氣的供應(yīng)能力上升而成本下降。這些因素都使這些公司置身事外，等待新溫室氣體（GHG）法規(guī)出臺(tái)，從而消除它們目前在供應(yīng)未來客戶電力需求方面所面臨的不確定性。 國(guó)會(huì)需要加快速度并在氣候和能源立法方面采取行動(dòng)，以終止正在嚴(yán)重削弱新電廠建設(shè)行動(dòng)的投機(jī)行為。在制訂新法律時(shí)，必須仔細(xì)權(quán)衡激勵(lì)措施和/或懲罰措施的分布，以確保不會(huì)出現(xiàn)非計(jì)劃內(nèi)的后果。新法律必須以一種能夠在減少GHG排放量的同時(shí)，盡量減輕對(duì)能源消費(fèi)者的影響且不會(huì)擾亂整個(gè)經(jīng)濟(jì)的方式來重新塑造能源局面。國(guó)會(huì)在迎接這一挑

19、戰(zhàn)時(shí)，要面臨精巧微妙的權(quán)衡難題。 IGCC可用性的挑戰(zhàn) “歷史數(shù)據(jù)清楚地表明，現(xiàn)有以煤為基礎(chǔ)的IGCC電廠未在持續(xù)基礎(chǔ)上達(dá)到85%的可用性。”Jenkins說，“典型情況下，需要進(jìn)行數(shù)年的運(yùn)行才能剛剛達(dá)到80%的可用性水平，有些甚至還未達(dá)到70%。但是，已經(jīng)出現(xiàn)了單氣化爐系列系統(tǒng)。” 他表示，通過利用運(yùn)行數(shù)據(jù)以及所學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，IGCC技術(shù)供應(yīng)商們一直在實(shí)施增強(qiáng)型的設(shè)計(jì)概念以提升可用性，包括采用多氣化爐系列。IGCC發(fā)展者向州和聯(lián)邦政府所提供的數(shù)據(jù)表示，雙氣化爐系列的設(shè)計(jì)方案預(yù)計(jì)可以達(dá)到約85%的可用性。增設(shè)一個(gè)備用（第三）系列有可能將整體IGCC可用性增加至約90%，盡管會(huì)付出相當(dāng)多的附

20、加成本。 Phillips對(duì)于人們?cè)诳朔隧?xiàng)問題上所做的工作持樂觀看法，“總體來說，以煤和石油為基礎(chǔ)的IGCC的可用性已經(jīng)隨著時(shí)間的推移而提升了?！彼f，“第一代IGCC的可用性類似于第一代超臨界PC電廠和核電廠的可用性。而這些技術(shù)目前都達(dá)到了85%左右至90%的可用性。在考慮了其他經(jīng)驗(yàn)后，可以合理預(yù)測(cè)IGCC的可用性也會(huì)升高。” 另外，他指出，所有的第一代IGCC的全部設(shè)備均以單系列設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)（一臺(tái)氣化爐、一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)），而EPRI的IGCC UDBS采用雙系列系統(tǒng)。EPRI的分析師也指出，盡管在一座氣化爐或燃?xì)廨啓C(jī)停運(yùn)時(shí)，負(fù)荷有所降低，但電廠仍然可以連續(xù)運(yùn)行，所以將帶來更好的可用性。運(yùn)行系

21、列用于保留，可使另一系列設(shè)備保持在暖機(jī)狀態(tài)下，這樣就使第二臺(tái)氣化爐或聯(lián)合循環(huán)達(dá)到更快的啟動(dòng)時(shí)間，從而有助于提升可用性。 建設(shè)IGCC電廠所面臨的阻礙據(jù)Phillips表示，一項(xiàng)重大的難題是公用事業(yè)公司能夠拿出擁有可靠成本估算的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案之前，需要花費(fèi)大量時(shí)間和費(fèi)用。 “例如，Southern California Edison公司（SCE）最近從加利福尼亞州PUC（公共事業(yè)監(jiān)管委員會(huì)）獲批263萬美元，用于一項(xiàng)“清潔氫氣發(fā)電”項(xiàng)目的可行性研究，這將會(huì)是一個(gè)具備了CO2捕集和貯存能力的IGCC項(xiàng)目?！彼f，“只有在這項(xiàng)研究完成時(shí)，他們才會(huì)知道建設(shè)這樣一座電廠需要耗資多少，以及此電廠的運(yùn)行性能將

22、會(huì)怎樣。而這只不過是“只看不買”就需付出的不菲代價(jià)?！?Stopek解釋了尋求建造一座新PC電廠與一座將采用IGCC技術(shù)電廠對(duì)于公用事業(yè)公司的不同之處。他解釋到，對(duì)于一家想要建設(shè)一座新PC電廠的電力公司來說，目前的慣例是先確定滿足需要所要求的規(guī)模，然后對(duì)主要組成部分展開競(jìng)爭(zhēng)性招標(biāo)，例如鍋爐、汽機(jī)和排放控制裝置等。投標(biāo)者隨后根據(jù)多年以來的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以及具體的燃料、廠址和其他要求對(duì)詳細(xì)規(guī)格做出回應(yīng)，這些經(jīng)驗(yàn)來自于他們的設(shè)計(jì)能夠滿足所有排放要求，且目前已成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的可靠發(fā)電設(shè)施。 “但對(duì)于IGCC，情況就并非如此。這項(xiàng)技術(shù)的供應(yīng)商目前還不愿意按照傳統(tǒng)的采購(gòu)模式進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)?！彼f，“除非付費(fèi)讓他們開展

23、自己的前期工程設(shè)計(jì)研究工作，否則供應(yīng)商就不能提供成本估算。要想制訂出準(zhǔn)確度達(dá)到±10%的成本估算，典型情況下要求約2000萬美元的成本下執(zhí)行大約30%的設(shè)計(jì)工作。Duke和AEP在開展技術(shù)審查后，選擇它們認(rèn)為能夠?yàn)镮GCC設(shè)施提供“最好”的產(chǎn)品和價(jià)格的公司，然后再以此公司為惟一來源的基礎(chǔ)上繼續(xù)開展項(xiàng)目?！?CO2捕集技術(shù)的負(fù)面影響“美國(guó)能源部（DOE）和EPRI最近展開的詳細(xì)研究清楚地表明，在IGCC電廠中增設(shè)CO2捕集設(shè)備對(duì)電廠效率和凈輸出功率以及資金成本上都有著重大影響?！盝enkins說。 這些研究表明，向使用煙煤的IGCC電廠增加CO2捕集系統(tǒng)將會(huì)帶來以下影響： 以美元/凈千

24、瓦功率計(jì)的資金成本上升32%； 電力成本增加40%； 凈輸出功率降低15%； 效率降低22%，或8%10%。 Jenkins說，這對(duì)性能和成本的影響是顯著的。對(duì)于凈輸出功率來講，一座600MW的純IGCC基準(zhǔn)電廠，這種降幅約為100MW。造成降幅的主要原因是CO2捕集設(shè)備所需要的額外內(nèi)部功率；在CO2捕集系統(tǒng)內(nèi)而不是在汽機(jī)發(fā)電部分使用蒸汽；以及CO2壓縮機(jī)所需要的額外功率。他強(qiáng)調(diào)說，許多人不理解的是這些“失去的”100MW必須隨后由其他發(fā)電機(jī)組來彌補(bǔ)，而這些機(jī)組事實(shí)上在CO2和其他污染物的排放率更高。 Stopek同意Jenkins有關(guān)這些優(yōu)點(diǎn)的看法，并提供了一些其他深入見解。“在現(xiàn)有IGCC

25、電廠上添加CO2捕集能力的挑戰(zhàn)必須在項(xiàng)目發(fā)展的早期階段進(jìn)行討論?！彼f，“業(yè)主必須理解將合成氣從CO和H2的混合物轉(zhuǎn)化成以H2為主的氣體時(shí)，將導(dǎo)致電廠降額運(yùn)行，這種降額可以通過確保能夠氣化更多的燃料而在設(shè)計(jì)期間予以補(bǔ)償。業(yè)主必須愿意接受這樣的成本。如果不愿意，則業(yè)主必須愿意接受降額運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)。這種決策與僅僅在燃煤電廠內(nèi)添加更多的升壓風(fēng)機(jī)，以適應(yīng)煙氣脫硫系統(tǒng)的壓力下降的決策有著本質(zhì)上的不同?！?據(jù)Stopeck說，氣化爐和下游系統(tǒng)必須在設(shè)計(jì)上能夠處理多余的燃料（高達(dá)15%以上）。由于有更多的灰分和硫分產(chǎn)生，所以所有支持性的貯罐、泵和設(shè)備必須在設(shè)計(jì)上留有充足的裕量以處理這種未來的流量。通過提高設(shè)計(jì)

26、壓力有可能提供一些容量，但隨之而來的是整個(gè)設(shè)計(jì)必須得到仔細(xì)審查以確定是否能夠適用于新的壓力。 碳捕集和封存的長(zhǎng)期計(jì)劃框架“首先，我們需要證明大規(guī)模（大于每年100萬t）的CO2地下封存可以是一項(xiàng)用于封存電廠所捕集到CO2的可靠和長(zhǎng)期的備選方案，而且還需要制訂用于管轄封存需要的法規(guī)?！?Phillips說，“在滿足這些條件之前，要想讓配備碳捕集和封存（CCS）手段的商業(yè)項(xiàng)目獲得融資是非常困難的。但是，如果IGCC位于油田附近，則可以將捕集的CO2出售，用于提高石油采收率（EOR），這就是Mississippi Power正在提議的做法。EOR應(yīng)用中，所有涵蓋CO2輸送和貯存的法規(guī)和義務(wù)都已經(jīng)確立

27、?！?Stopek對(duì)Phillips的評(píng)論進(jìn)行了延展。他強(qiáng)調(diào)，對(duì)于溫室氣體控制的需要就像一臺(tái)向立法行動(dòng)快速碾壓的蒸汽壓路機(jī)。但是，用于永遠(yuǎn)封存CO2的技術(shù)必須得到驗(yàn)證，而驗(yàn)證就需要花費(fèi)時(shí)間。整個(gè)行業(yè)都在以一種有計(jì)劃性的方式迅速展開行動(dòng)。 “就在5月上旬，我參加了一個(gè)在Pittsburgh舉行的有關(guān)CCS的會(huì)議，并很高興地看到來自全國(guó)各地的高級(jí)人才都在關(guān)注這些問題?！彼f，“但是，每一個(gè)步驟都必須采用合用邏輯次序進(jìn)行，而驗(yàn)證也要花費(fèi)時(shí)間。立法方面的事務(wù)也很復(fù)雜，保險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)也是真實(shí)存在的。我相信這些問題都能得到解決，關(guān)鍵在于隨著CCS要求的到位，特別是封存部分，所有的問題都能得到應(yīng)對(duì)。而且，同時(shí)建立

28、一個(gè)結(jié)構(gòu)良好的監(jiān)測(cè)和監(jiān)管體系也很重要，而這個(gè)體系需要經(jīng)過測(cè)試和驗(yàn)證。這些都要花費(fèi)時(shí)間、費(fèi)用和努力。我相信，當(dāng)前政府認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，并正在投入資源以實(shí)現(xiàn)這一使命。真正的問題是，這些結(jié)果能夠及時(shí)提供以做出及時(shí)的決策嗎？” 近期的技術(shù)創(chuàng)新Jenkins指出了IGCC技術(shù)的一系列新進(jìn)展： 更為高效的高溫氣體顆粒物脫除系統(tǒng)； 燃燒溫度更高的燃?xì)廨啓C(jī)； 設(shè)計(jì)用于燃燒高氫氣濃度合成氣的燃?xì)廨啓C(jī)（用于配備CO2捕集設(shè)備的IGCC電廠）； 工作壽命遠(yuǎn)長(zhǎng)于之前開發(fā)的氣化爐“燃燒器”； 以DOE所資助的最新研究和開發(fā)成果為基礎(chǔ)，發(fā)展出的先進(jìn)“配方”耐火材料； 采用專利啟動(dòng)燃料進(jìn)行的無硫啟動(dòng)程序； 能夠在更高壓力下運(yùn)

29、行的更大氣化爐（用于提高效率）； 采用活性炭床來脫除汞； 合成氣濕化及稀釋氣體的增強(qiáng)應(yīng)用，如來自空氣分離裝置的氮?dú)?，以降低燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒溫度，從而減少NOx的生成量； 能夠更好耐受腐蝕性環(huán)境的制造材料； 通過使用粉河谷煤種達(dá)到更好的性能； 將燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)與空氣分離裝置部分集成（減少整體電廠的內(nèi)部負(fù)荷）。 Stopek對(duì)IGCC制造廠商的未來技術(shù)目標(biāo)做出了評(píng)論?！懊考以O(shè)備供應(yīng)商都在開展對(duì)自己技術(shù)的可靠性和可維護(hù)性分析工作，找出一些能夠增強(qiáng)可用性、延長(zhǎng)維護(hù)周期及消滅計(jì)劃外停運(yùn)的方法?！盨topek說，“但是，由于缺乏一種向公眾開放的、類似于北美電力可靠性公司的GADS（發(fā)電可用性數(shù)據(jù)系統(tǒng)）數(shù)據(jù)庫(kù)

30、的集中報(bào)告功能，導(dǎo)致客戶缺乏信息透明度，使客戶必須信任供貨商或依賴于擔(dān)保?！?Jenkins還評(píng)論了一些IGCC制造廠商正在試圖實(shí)現(xiàn)的新技術(shù)突破： 通過使用增強(qiáng)型熱回收系數(shù)達(dá)到更高的效率。 通過采用更為先進(jìn)的制造材料（更能耐受腐蝕的合金）、氣化爐耐火材料，優(yōu)化備用設(shè)備、備用氣化爐及合成氣清潔系列的利用，達(dá)到更高的可用性。 “現(xiàn)有IGCC電廠中的幾千項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)，都非常好地記錄在了EPRI的CoalFleet IGCC UDBS指南中，而且目前正在由制造廠商加入到新建IGCC電廠的設(shè)計(jì)當(dāng)中?！彼f。 法規(guī)阻礙“AEP在自己所提議的西弗吉尼亞州IGCC項(xiàng)目上的經(jīng)驗(yàn)是非常有益的?！盤hillips說，“在

31、這個(gè)項(xiàng)目獲得西弗吉尼亞州批準(zhǔn)后，還需要獲得弗吉尼亞州的批準(zhǔn)，因?yàn)檫@個(gè)電廠將向弗吉尼亞州的一些地區(qū)提供電力。弗吉尼亞州公用服務(wù)委員會(huì)拒絕了這項(xiàng)建議，因?yàn)镮GCC電廠比傳統(tǒng)燃煤電廠的成本更為昂貴，他們認(rèn)為IGCC從CCS方面帶來的可能利益是價(jià)值有限的。他們覺得不能肯定地知道任何具體的將會(huì)用于碳捕集和封存的現(xiàn)有技術(shù)，而且AEP沒有提出任何已經(jīng)實(shí)施了CCS的商業(yè)發(fā)電設(shè)施。這表明了需要對(duì)法規(guī)制訂者就CCS技術(shù)展開教育?！?Stopek也關(guān)注著這些影響到美國(guó)公用事業(yè)公司的法規(guī)難題。他說，在過去數(shù)十年間，法規(guī)框架的缺失導(dǎo)致了我們目前看到的行業(yè)內(nèi)的麻痹現(xiàn)象。如今，新建燃煤發(fā)電容量的資金要求是如此龐大，導(dǎo)致許多

32、公司及其融資機(jī)構(gòu)都無法承受與未來CCS法規(guī)走向判斷失誤所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。 “由于氣化技術(shù)產(chǎn)品替代能力從本質(zhì)上更加通用，例如可以用于生產(chǎn)合成天然氣（SNG），所以人們對(duì)氣化技術(shù)更感興趣。”他說，“燃燒天然氣（或煤基SNG）的燃?xì)廨啓C(jī)可以在選址時(shí)更加靠近電力需求地區(qū)，從而避免了新建輸電設(shè)施的成本，雖然此項(xiàng)成本也是無法避免的?，F(xiàn)有燃用液體和氣體燃料（CT）發(fā)電廠將體驗(yàn)到更高的需求，而新燃?xì)廨啓C(jī)的增加比煤電或核電來講要快得多。進(jìn)一步講，CT的增加可以更好地符合以后數(shù)十年間更新能源發(fā)電設(shè)施不斷增加的趨勢(shì)。對(duì)SNG的利用將提供對(duì)天然氣價(jià)格的更大確定性并作為對(duì)市場(chǎng)上價(jià)格投機(jī)行為的一個(gè)保值手段。當(dāng)然，這是一項(xiàng)需要

33、權(quán)衡許多因素的非常復(fù)雜的戰(zhàn)略決策。” Jenkins還指出了CO2減排法規(guī)的潛在影響。IGCC技術(shù)仍然需要在采用兩個(gè)系列的諸如600MW650MW的示范電廠規(guī)模下運(yùn)行，以證明自己通過采用上文所述設(shè)計(jì)改進(jìn)之后的性能和可用性，并且無需增加CO2捕集設(shè)備“這樣的重負(fù)”，他強(qiáng)調(diào)說。 “很重要的一點(diǎn)，是這些頭一批的示范電廠能夠在不配備任何CO2捕集設(shè)備的情況，并在合理的時(shí)期內(nèi)運(yùn)行?！彼f，“從某種意義上說，IGCC技術(shù)需要這個(gè)不會(huì)走路就會(huì)跑的機(jī)會(huì)。另外，處理空氣許可證上訴方面的問題，也將推遲這些機(jī)組的建設(shè)和運(yùn)行。不幸的是，有些原先支持IGCC技術(shù)的環(huán)境利益集團(tuán)現(xiàn)在正在反對(duì)這項(xiàng)技術(shù)?！?稅收抵免尚顯不足P

34、hillips指出，截至2009年5月，只有一家獲得了2005能源政策法案（EPAct）稅收抵免的IGCC項(xiàng)目正在建設(shè)中，即Duke Edwardsport電廠。 他提到了幾個(gè)其他IGCC項(xiàng)目的目前狀態(tài)： Mississippi Power有一項(xiàng)在密西西比州建設(shè)一座IGCC電廠的項(xiàng)目建議書待批，這個(gè)項(xiàng)目將在州公用服務(wù)委員會(huì)批準(zhǔn)后很快投入建設(shè)。 TECO Energy的Polk 6 IGCC項(xiàng)目獲得了稅收抵免，但是卻由于成本和法規(guī)方面的不確定性而暫停了。 Hydrogen Energy的Carson項(xiàng)目已得到了稅收抵免，但卻陷入選址困境當(dāng)中。目前，公司正就位于加利福尼亞州Central Vall

35、ey的一個(gè)廠址重新進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。 據(jù)Phillips說，聯(lián)邦政府有可能對(duì)其他IGCC項(xiàng)目授予稅收抵免，但是在宣布了頭一批得到抵免的接受者后，由于對(duì)納稅者保密方面的關(guān)注，政府決定不再宣布后續(xù)決定。 Jenkins指出，雖然這些稅收抵免是有幫助的，但并不足以單獨(dú)作為能夠推動(dòng)這些項(xiàng)目進(jìn)展的激勵(lì)措施。 “例如，幾個(gè)IGCC項(xiàng)目已經(jīng)被授予了1.35億美元的稅收抵免?！彼f，“但是在總裝機(jī)成本為23億美元的情況下，這些稅收抵免僅占總項(xiàng)目成本的約5%，而且也沒有提供可以提前向這些項(xiàng)目融資的實(shí)實(shí)在在的現(xiàn)金。只有稅收抵免、貸款擔(dān)保及由州和聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)直接聯(lián)合起來資助，才能增加增強(qiáng)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和推動(dòng)項(xiàng)目更快進(jìn)行所需

36、要的大量資金。” IGCC生產(chǎn)電力的比較成本Phillips預(yù)測(cè)，未來如果對(duì)新建燃煤電廠有某種程度的CO2捕集和封存的強(qiáng)制要求，則這樣的法規(guī)將縮窄并有可能彌合IGCC與PC之間的電力成本差距。EPRI也正在觀察有可能讓IGCC更加具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)改進(jìn)。 “在這樣創(chuàng)新中，有可能提供最大改進(jìn)的是采用更大型、更高燃燒溫度的G級(jí)和H級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)來取代F級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)?！彼f，這種級(jí)別的燃?xì)廨啓C(jī)將為IGCC帶來兩個(gè)優(yōu)勢(shì)：一是更大的規(guī)格將從經(jīng)濟(jì)規(guī)模方面提供節(jié)約效果；二是更高的效率會(huì)降低燃料成本，而且還能降低必須進(jìn)行捕集的CO2的數(shù)量（按每磅CO2/MWh計(jì)算）?！?對(duì)于IGCC技術(shù)將變得更加具有競(jìng)爭(zhēng)力的觀點(diǎn)，Jenkins表示樂觀。隨著計(jì)劃內(nèi)IGCC電廠獲得運(yùn)行經(jīng)