天津华能IGCC电厂：领先的清洁能源生产基地

天津华能IGCC电厂（见图7-33）是国内第一座IGCC电站，配置1台E级燃气轮机，总装机容量为265 MW，电厂总投资约为36亿元，单位造价为13 800元/千瓦左右。

图7-33　天津IGCC全景

1）工艺流程

250 MW IGCC系统工艺流程如图7-34所示。其工艺由3部分组成：①煤气化系统，包括气化炉、空分、除渣、除灰、水洗系统和初步水处理等；②煤气净化系统，主要有水气分离、羰基硫（COS）水解、脱硫系统和硫回收系统；③动力岛系统，即双轴联合循环发电机组，包括1台SIMENS-STG5-2000E（LC）型燃气轮机发电机组，功率为175 MW，1台三压再热式余热锅炉和汽轮发电机组（9.0 MPa/520℃、4.0 MPa/530℃、0.58 MPa/208℃），功率为94.457 MW。

2）配套设备

整套机组除进口燃气轮机外，其余主要设备采用国产。西安热工研究院（TPRI）2 000 t/d二段式干煤粉加压气化炉（压力为31 bar）配置废热锅炉，冷煤气效率为83%左右。

图7-34　250 MW IGCC工艺流程

全低压独立式空分系统［29］（见图7-35）为开封空分集团公司的低压独立式空分装置，输出O2量为42 000 Nm3/h，氧气纯度为99.6%。

图7-35　天津IGCC电站独立式空分系统流程

煤气除尘整体配置旋风分离器、干法及水洗涤塔；煤气脱硫技术采用MDEA方法去除H2S和部分CO2，硫回收采用高效湿法Lo-cat催化剂（铁系）技术；煤气饱和系统将净化合成气注入中压饱和蒸汽调整合成气组分，调整合成气热值，控制NOx排放。(www.xing528.com)

3）节能措施与技术指标

（1）节能措施　采用低压废热锅炉回收除尘水的显热；用凝结水冷却脱硫系统合成气，被加热到60℃的凝结水进入余热锅炉省煤器；系统所需的蒸汽量由动力岛提供；空分多余的氮气回注到合成气，降低NOx排放；气化炉中压废热锅炉的部分蒸汽注入合成气，调整燃料发热值，其余回到余热锅炉的中压汽包。

（2）技术指标　设计煤种（神华煤）的低位热值为22 760 kJ/kg；耗煤量为2 097 t/d；全厂总功率为267.3 MW；厂用电为15.11%；全厂净效率为41.08%。合成气参数如下：水洗压力/温度为29bar/140℃，流量为173.2t/h，体积流量为182767 Nm3/h；烟气污染物排放指标如下：NOx为40 ppm（15%O2）、SO2为25 mg/Nm3、粉尘为7.5 mg/Nm3（6%O2）。

4）运行情况

天津IGCC电站2009年开建，2012年底调试投运，但运行不稳定。据报道，该机组综合发电效率为43%，发电煤耗为290 g/（kW·h），运行周期逐年递增。电价成本近0.90元/千瓦时，而上网电价约0.50元/千瓦时，导致严重亏损。据2018年9月报道，IGCC机组连续运行时间为3 917小时（163.2天），运行良好，为市场提供58亿千瓦时电力。

电厂燃气排放指标如下：采用高温陶瓷过滤器干法除尘技术，粉尘小于0.6 mg/m3；燃烧前脱硫效率达99.9%以上，二氧化硫小于0.9 mg/m3；采用低硝控制技术，氮氧化物小于50 mg/m3，好于或接近燃气发电的国家排放标准［30］。

5）存在问题

天津IGCC的配套设备管线相当复杂，经统计，需转动设备606台，敷设电缆1 688千米，全厂有I/O测点15 000多个、自动控制系统292套、顺序控制系统56套、主保护加辅机保护755套、各类阀门共计11 341个……如此庞大数量的设备管线，已远超2台常规30万千瓦机组。

目前示范机组IGCC面临着共同的发展困境，系统部分技术和工艺还需要进一步优化和完善。从实际运行情况看，2013年电厂全年运行1 400 h，经系统优化与设备调试，整机机组连续运行有了明显提高。IGCC技术推广的瓶颈主要在造价高、运行成本高，难以盈利以及机组运行稳定性，宜采用干煤粉加压气化技术。干煤粉两段式加压气化炉的燃料气（合成气）中，CO含量约60%、H2含量约25%，合成气成本约3元/立方米。由于廉价的页岩气和常规天然气被大量发现，影响了IGCC技术和示范项目资本的投入。