華能：讓夢想照進現實

天津IGCC電站是截至目前我國最清潔環保的燃煤電站。圖片來源：中國華能集團公司網

■本報見習記者 李惠鈺

一個能對煤炭利用實現物盡其用的整體煤氣化聯合循環發電系統（IGCC）項目終于成功落地。

近日，我國第一座、世界第六座IGCC電站——華能天津IGCC示范電站正式投產，該電站將每年為天津濱海新區提供12億千瓦時的綠色能源。

作為國家“十一五”“863”計劃重大項目依托工程和國家IGCC示范工程，天津IGCC電站由華能集團自主研發、設計、制造、建設和運營。電站的投產也代表著我國成為繼美、日等發達國家之后，少數幾個掌握IGCC發電技術的國家。

讓煤電綠意盎然

目前煤炭在我國一次能源消費中占70%以上，如何實現煤的潔凈利用成為業內難以規避的話題。

“作為一種先進的清潔煤發電技術吊車公司，IGCC同時具備高效環保的優點，無論是發電效率還是污染物排放都遠優于傳統燃煤電站。”華能集團清潔能源技術研究院院長許世森說。

IGCC是目前國際上被驗證的、能夠工業化的、最潔凈高效的燃煤發電技術。業界普遍認為，IGCC代表了煤基清潔能源未來的重要發展方向。

此次吊車公司，華能集團聯合國內七家大型國有能源企業以及美國博地能源公司，合作建成了國內首座265兆瓦IGCC電站，這也是截至目前我國最清潔環保的燃煤電站。

根據工程設計，天津IGCC電站示范工程的發電效率為48％，發電標準煤耗為255.19克/千瓦時，氣化爐熱效率達95%，冷煤氣效率達84%，碳轉化率達99.2%。與常規30萬千瓦等級燃煤電站相比，IGCC電站年耗煤量減少約7萬噸。

經過“72+24”小時整套試運行，天津IGCC電站投產后，污染物的排放幾乎接近天然氣電站的排放水平。

許世森對《中國科學報》記者稱，目前，該電站二氧化硫排放濃度約為1毫克/立方米、氮氧化物排放濃度約為50毫克/立方米，而粉塵的排放幾乎為零。

不僅如此，天津IGCC電站還能夠真正實現對煤炭資源的全部利用。

許世森表示華能天津igcc電廠筆試，要想解決二氧化硫污染的問題，煙氣脫硫是各大燃煤電廠必備的程序。常規電廠大多采用石灰石濕法脫硫工藝，吸收二氧化硫變成石膏等固體廢料，而天津IGCC電站卻能將煤中的硫回收制成商品級硫磺華能天津igcc電廠筆試，硫脫除效率達到99%以上。

另外，天津IGCC電站產生的煤渣含碳量幾乎為零，這種高強度的煤渣既可以作為水泥的添加料，也可以用于鋪路或作為建筑材料回收利用。

“常規電廠幾乎無法達到上述水平。”許世森說。

突破關鍵技術

實際上，建設IGCC電站一直以來都是清潔煤行業共同的夢想，華能則讓這一夢想照進了現實。

作為該項目的技術負責人，許世森雖然日程安排得很滿，但仍然樂意接受記者的采訪。因為在他看來，華能建成的我國首臺具有自主知識產權的兩段式干煤粉加壓氣化爐，真正填補了國內在該領域的空白，具有標桿意義。

“燃機和氣化爐是IGCC電站的兩大核心。燃機技術我們與國外差距較大，設備還需進口。但我們突破了氣化爐這一主設備，能夠達到每天處理煤量2000噸級，規模和技術性能達到國外最先進的水平。”許世森說。

可以說，煤氣化是IGCC系統的龍頭，而干煤粉加壓氣化技術卻長期被國外壟斷。針對國外的干煤粉加壓氣化技術所存在的問題，例如需要大量壓縮冷煤氣從而損失大量有效能，以及設備造價高等，華能自1990年就開始對其進行攻關，最終突破了三大技術核心——兩段分級氣化、煤氣冷卻、液態排渣。

天津IGCC示范電站也是兩段式干煤粉加壓氣化技術的首次工業應用。據了解，該技術采用干煤粉上下兩段進料，煤種適應性廣，無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤、高含硫煤、石油焦等煤種均可適用，轉化效率高，環保性能好。

除此之外，另一個讓許世森感到自豪的突破是，天津IGCC電站整個系統的工藝設計也由華能自主完成。

“IGCC是煤氣化工藝與聯合循環發電系統的高度集成，系統比較復雜，所以我們的設計將化工和電力兩大行業特點融合在一起，已達到高效潔凈發電的目標。”許世森說。

不過，由于工程造價較高，建設IGCC電站在國內依然存在爭議。

對此，許世森表示，天津IGCC示范電站僅有一臺265兆瓦機組，比目前建設的常規火電站容量小，目前還不屬于經濟規模。另外，IGCC技術系統復雜，技術正處于發展的初期，許多設備和材料沒有實現國產化，這都是導致IGCC電站成本高的主要原因。對于我國第一座IGCC示范電站華能集團付出了巨大的努力，國家在貸款和電價方面也給予了優惠。

“IGCC是一項面向未來的戰略性技術。隨著技術的進步、系統和設備的不斷成熟，加之環保標準的日趨嚴格和CO2減排要求的不斷提高，它的經濟性將會逐步顯現。”許世森說，“若與煤化工或石油化工相結合，IGCC近期可具有商業經濟性。”

目標近零排放

早在2004年，華能就在國內率先提出“綠色煤電”的發展計劃，開發示范近零排放的綠色煤電技術。天津IGCC電站的投產，也代表著華能完成該計劃的第一階段。

許世森表示，接下來華能還將對IGCC示范電站進行完善和提升，同時還將基于IGCC的二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）的示范裝置，驗證其可行性并進行技術儲備。

對于CCUS，中國工程院院士、清華大學教授倪維斗曾公開表示：“如果煤電化項目一起做，啟動IGCC+CCUS+多聯產系統，可以實現煤的清潔利用。”

據了解，華能基于IGCC的CCUS系統已經列入國家“十二五”“863”計劃，將建設規模較小的CCUS示范系統，利用并封存6萬噸至10萬噸二氧化碳，部分捕集的二氧化碳將用于天津地區附近的石油開采。

未來，華能希望“綠色煤電”計劃最終能夠實現大幅度提高發電效率、達到污染物和二氧化碳近零排放的煤基發電系統。

不過，理想豐滿，現實骨感。許世森表示，CCUS是為未來應對氣候變化作準備，沒有太多的經濟效益，不可能一下把規模放大。另外，技術還有許多方面需要突破，比如，如何使得CO2捕集成本進一步降低，如何大規模利用和封存CO2等。

不過，目前國家已經肯定了IGCC+CCUS的前景。正如倪維斗所說：“一旦這種高能效、低污染的利用成為現實，煤就是‘新能源’。這也是將來煤的現代化使用一個最主要的方向。”

《中國科學報》 (2013-01-02 第8版 能源)