“聚焦煤化工产业发展”系列报道 之五

发展IGCC-化工多联产 促进现代能源化工产业体系形成
□  石油和化学工业规划院  李奋明

　　IGCC（Integrated Gasification Combined Cycle）是把高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与洁净的煤气
化技术结合起来，既有高发电效率，又有极好的环保性能，是一种具有发展前景的洁净煤发电技术。IGCC发电效
率一般可达到45%以上，而污染物的排放量仅为常规燃煤电站的1/10，脱硫效率可达99%，二氧化硫排放量只有
常规燃煤机组的1/30～1/15，氮氧化物排放只有常规电站的15%～20%，耗水只有常规电站的1/3～1/2，粉尘的
排放量几乎为零，远远低于国际要求。因此在已投入商业化运行的洁净煤发电技术中，IGCC发电效率最高、环保
效益最好，被认为有可能成为21世纪主要燃煤发电方式之一。

产业发展方兴未艾
　　利用成熟及先进的煤气化、化工合成与整体煤气化燃气-蒸汽联合循环IGCC发电技术进行合理组合，不仅可
以加快洁净煤技术的应用步伐，还可以达到大幅度提高煤炭利用能效和温室气体减排的目的。现已运行的IGCC
电厂的供电效率最高已达45%，高出常规亚临界燃煤电厂效率5～7个百分点，与超超临界电厂供电效率相当，并
在脱硫、脱硝及二氧化碳减排方面更具优势，还有可能将供电能效提高到50%以上。尤其是利用“洁净煤技术”
及相关高新技术，采取“煤-电-化（包括炼油、冶金等）一体化多联产”的大规模集成方式，将有效促使我国煤
炭资源优势得到更加充分的发挥。
　　目前，由于IGCC技术的发展、环保标准的提高和石油、天然气等能源价格攀升等多重因素的推动，IGCC正
逐步从工业示范走向商业应用阶段。据统计，2009年全世界已经运行的IGCC电站有59座，最高发电效率已达
50%，为IGCC未来电站建设积累了丰富的经验。近期，国外已经宣布或正在规划中的IGCC项目约有100多个。
　　我国自1978年开始研究IGCC，并将其列入国家重点科技发展计划。尤其通过实施“八五”到“十一五”期
间的科技攻关计划之后，我国IGCC总体技术水平有了较大提高。
　　2006年4月，由中国科学院与兖矿集团共同开发建设的80MW IGCC发电与配套生产24万t/a甲醇、20万t/a
醋酸项目，在国内第一次成功实现了IGCC发电与化工多联产工业化示范运行。
　　2008年11月，中科院与江苏省政府、连云港市政府决定共同建设中国科学院能源动力研究中心。中心将开
展国家“十一五”863计划能源领域重大项目“以煤气化为基础的多联产示范工程”和“重型燃气轮机关键技术
及系统”中多项课题的研发工作，并将科研成果在我国IGCC联产工程中应用、检验和示范。在此基础上，将发
展成为整体气化联合循环发电、联产、近零排放重大关键技术与系统的工程化研究基地。
　　2009年底，福建炼油乙烯项目配套建设的280MW IGCC多联产项目投入试运行，除了为整个炼油乙烯项目供
应所需要的80000m3/h氢气外，还负责供应大部分超高压蒸汽及部分电力。该装置基本上是全套引进国外技术及
设备，其中气化采用壳牌技术及设备，以溶剂脱沥青为原料，同时满足生产装置新增氮气和氧气供应。这些项目
的实践，为我国发展IGCC多联产打下了坚实的基础。
　　目前，华能天津250MW IGCC电站工程还在建设中，其设计发电效率达48％，计划于2011年底竣工投产。另
外，还有华电在杭州半山的IGCC项目、东莞电化IGCC项目、大唐电力和徐州禄恒能源化工公司的IGCC－甲醇项
目、山西潞安集团的IGCC－煤基合成油联产项目，以及神华、中电投、国电、中广核、华谊等10多家企业的20
多个IGCC项目正在进行前期工作，总装机容量约为15000 MW，其中IGCC多联产项目约占30％。

多联产将成为发展趋势
　　  IGCC投入商业化运行30多年来，不仅在自身技术及装备制造方面取得了较大成就，对传统能源改造和相
关产业以及生态环境改善等方面也产生了较大促进作用。

    1． 装置大型化进一步降低投资成本　　
    随着IGCC工艺技术逐渐成熟及设备制造水平的不断提高，一直影响IGCC电站建设进程的投资成本也在大幅
降低。如美国上世纪90年代建设的IGCC电站规模一般在250MW～300MW，单位投资约为2000美元/kW左右。近
年来美国建设的IGCC电站规模大部分在500MW左右。其建设投资则降到了1200美元/kW左右，降幅达到40％。
  　随着相关技术及装备制造水平的迅速提高，IGCC电厂的单位投资有望继续降低。目前国际上新设计建造的
IGCC电厂单位投资已经降至1000美元／kW， IGCC装置为降低单位成本奠定了基础大型化的方向发展。

    2． 发展高性能的高温燃气轮机，进一步提高供电效率
    利用高温材料和冷却技术的改进不断提高燃气轮机燃烧室出口温度T3，将是燃气轮机发展的主要趋势。发展
单机功率更大、燃气初温更高、热耗率更低的燃气轮机，是进行优化配置IGCC各系统的核心。正在商业化的
T3=1430℃的G型机组，或许是传统气冷技术和材料所能达到的初温的极限。目前正在开发H型技术，有望将T3
提升到1400～1600℃。
  　在未来IGCC的发展过程中，高温煤气净化技术及设备的开发应用，也将成为提高供电效率和降低投资成本
的重要举措。尤其是在500～600℃的高温条件下进行除尘和脱硫，不仅使系统热效率有所提高，而且还可以简化
生产系统、降低单位投资及生产成本。

    3． 进行大规模二氧化碳捕集和利用　　
    IGCC不仅从源头开始节约煤炭资源，更重要的是为大规模捕集二氧化碳奠定了良好基础，有利于促进低碳经
济的发展。
　　目前，国内已有单位开始进行二氧化碳的捕集和应用开发工作，并取得了一些突破性进展。如华能集团分别
在北京和上海开展燃烧后捕集的产业示范；中石油在吉林完成二氧化碳强化采油(CO2-EOR)的工业试验；神华集
团也已启动10万t/a二氧化碳捕集项目建设工作。还有研究机构正在开发利用二氧化碳生产碳酸丙烯酯系列聚
合物，用来替代部分石油为原料的塑料产品。
　  随着科技进步的加速，IGCC+多联产+CCUS（二氧化碳利用和封存）将成为洁净煤技术利用的主攻方向。

    4． 化工多联产将促进现代能源化工产业体系形成　　
    洁净煤技术的利用最重要的过程是煤气化，IGCC与现代煤化工的发展同样是建立在合理利用煤气化后的合成
气基础上。目前，合成气的发生和利用过程均有较为成熟的工业化技术，包括煤制甲醇、煤制烯烃、煤制油以及
IGCC化工多联产装置，已经有大规模商业化和工业化的运行。
　　在近年来建设的大型甲醇、合成氨及煤制油等装置过程中，为了使能源和资源得到更充分的利用，均配套建
设相应规模的燃煤锅炉热电装置。根据在我国化工和炼油厂投产的IGCC多联产装置运行情况，虽然这些装置的
单位投资有些偏高，初期的整体运行有些不协调，但使能源和资源得到更为充分的利用，而且在生态环保方面取
得了更好的效果。将IGCC多联产用于现代煤化工过程中，可以进一步减少直接燃煤数量。尤其是将IGCC多联产
用于炼化厂，更便于解决我国越来越多的高硫、重质原油处理的难题。
　　近年来，国内外均投入大量财力物力进行洁净煤技术的“多联产”开发及推广应用，并也取得许多突破性成
果。包括IGCC与炼油、钢铁生产以及燃料电池装置等耦合起来，形成煤基多联产的集成系统，实现物质、能量
利用效率和经济效益最大化。
　　利用“洁净煤技术”及相关高新技术，充分发挥我国煤炭资源优势，发展“煤-电-化（炼、冶）一体化多联
产”方式的现代能源化工产业，将成为支撑我国能源可持续发展的必然趋势。

发展建议
　　1． 在深入研究IGCC多联产及相关产业发展战略及导向政策的基础上，尽快制定《IGCC多联产产业发展规
划》，以正确指导产业的健康发展。
    2． 建立自上而下的IGCC多联产行业管理机制，特别是要在国家层面建立跨行业的管理机构，打破行业垄
断界限，保障产业协调职能的顺畅发挥。
    3． 在进一步强化IGCC多联产和CCS科技攻关力度的基础上，加快产、学、研一体化步伐，并建立研发、
生产和服务的一体化体系。在加速关键技术和装备的自主研发及工程化的同时，积极推进国产化进程。
    4． 加大财政支持力度，包括中央财政贴息贷款和国债资金、国债地方转贷资金、技术创新资金等专项资金
支持，并帮助企业利用政策性银行为企业发行债券、取得低息项目贷款、技援贷款等优惠贷款，为项目的资金筹
措提供便利和帮助。
    5． 制定IGCC多联产项目专项税收等优惠政策，包括减免所得税、增值税和大型设备购置税抵扣等。
    6． 制定IGCC多联产专项市场准入和产品价格及提高开工率政策。充分考虑IGCC多联产项目的节能、减排
和环保效益，尤其是要注重二氧化碳减排的碳税联动性，采取不同电站上网电价差别计算方式。同时，考虑IGCC
多联产装置的整体协同性，应给予提高电站机组设备运行时间的优惠政策。
    通过IGCC多联产项目的建设，将促进现代能源化工产业体系的形成，这不仅有利于我国煤炭资源优势的充
分发挥和能源结构的调整，而且还可通过洁净煤技术改造传统的火电、化工及冶炼等装置，按期实现节能降耗目
标。