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中国矿业大学徐东耀:IGCC发展应立足中国国情
来源: 日期:2011-09-14 【

    徐东耀:以煤气化为基础、以电力生产为核心,联产液体燃料及化学品的多联产系统可以作为我国重点发展的方向。

  IGCC(整体煤气化联合循环)发电技术是指将煤炭、生物质、石油焦、重渣油等多种含碳燃料进行气化,将得到的合成气净化后用于燃气—蒸汽联合循环的发电技术。西方国家在上世纪70年代石油危机时期开始研究此项技术,我国近年来也开始建设推广。9月1日,华能(天津)IGCC示范电厂并网线工程正式开工,这是国内首个清洁煤电接入系统工程。工程完工后,清洁煤电在网上的传输使用将在天津滨海新区变成现实。随着IGCC开始在我国推广,其投入过高、商业运营前景不明等问题也被人们所关注。那么,我国该怎样发展IGCC技术呢?本报记者近日就此采访了中国矿业大学环境与生物工程系主任徐东耀。

  环保高效优势明显

  中国能源报:中国发展IGCC的动力是什么?

  徐东耀:中国“贫油少气多煤”的能源结构决定了电力工业以燃煤发电为主的基本格局。煤炭在燃烧过程中会产生大量含有二氧化碳和烟尘、二氧化硫、氮氧化物等温室气体和污染物的烟气。一般情况下,烧1公斤煤大约要产生8—10立方米的烟气,中国一年的工业用煤约23亿吨,其产生的烟气量很大,故而其中的温室气体或污染物后续处理问题较复杂。在这种国情下,中国应该将重点放在提高煤炭的利用效率上。

  此外,现在大气污染问题已经成为全球关注的焦点。就实际情况而言,我国在目前和未来相当长的时间内,煤炭仍为主要利用能源,煤炭资源的有限和对环境的影响将制约煤电的可持续发展。因此,发展清洁燃煤工艺尤为重要。IGCC发电技术把洁净的煤气化技术与高效的燃气——蒸汽联合循环发电系统有机结合起来,既提高了煤炭利用效率,又具有极好的环保性能,比较具有发展前景。

  中国能源报:IGCC发展具有哪些优势?

  徐东耀:目前煤炭的转化主要有三种方式:直接燃烧、气化和液化。IGCC属于煤的气化技术,这个技术在国内还是比较成熟的。从环保性能上来看,IGCC的优势主要表现在:第一,与常规燃煤电站相比,IGCC污染物排放量较低;第二,IGCC具有碳捕集优点。这个可以与CCS(二氧化碳捕集与封存)项目结合起来。IGCC电站中,煤炭在气化炉内气化产生合成煤气,然后高浓度和高压力的二氧化碳被分离出来,这样二氧化碳捕集起来就相对容易,捕集成本也要比从传统燃煤电站烟气中捕集低,捕集出来的二氧化碳可用于石油的开采和加强煤层气的回收等方面,也可以直接埋存;第三,IGCC可以生产其他可利用的副产品,如化肥、费托燃料等;最后,IGCC耗水量较少,节水效果比较显著。

  成本、技术制约发展

  中国能源报:中国在发展IGCC过程中面临的主要问题有哪些?

  徐东耀:首先,IGCC电厂的造价比较高,目前IGCC电站的建设成本约为9000元/千瓦时,如果实现完全国产化的话成本大约为5000—6000元/千瓦时。IGCC仍然是一项正在发展和完善中的技术,其工程设计、开发成本加上设备成本是常规燃煤电站成本的几倍。故而目前这种工程建设在国内只是“雷声大、雨点小”。据说,我国的煤化工和石油化工行业已经建成的IGCC多联产项目仅有2个,还有几个项目在建或拟建。究其原因,主要还是成本问题。而且,煤炭在气化之后,其废弃产品处理方面的成本也非常高,这直接导致IGCC的成本难以降下来。即使电厂建成运营,其上网电价也会相对较高,这也是为什么企业对IGCC的积极性一直不高的原因。我们要加快其商业化必须尽快降低它的造价,而降低IGCC发电厂的造价主要得通过开发高效低成本的关键技术、打破技术垄断以及加快自主技术的工程化来实现。

  其次,各行业的合作不紧密。IGCC电厂设计和运行的关键,是如何将原来分属于煤炭、化工和电力行业的设备进行集成优化,形成统一的、高效可靠的IGCC系统。目前来看,单元环节的研究较多,但煤炭、化工、电力等行业的合作交流太少,这就需要打破历来的行业界限,如果相关专家能加强交流,相信IGCC系统集成的技术会有进步。

  总的来说,虽然IGCC在世界上已经提出几十年,但其总体发展较慢,从发电总量来看比例也非常小,而且运行稳定性和经济性还在进一步提高中。

  中国能源报:中国在硬件设备技术方面的进展如何?

  徐东耀:目前,IGCC大型设备基本还是靠进口。其实,国内现在已经能够生产相关的大型设备,但用户对生产厂商信任度不高,故而购买国内设备的用户较少,这个现象不仅存在于煤炭行业,还存在于其他行业。

  我觉得国内生产相关设备的技术是没问题的,但还有待提升,如煤气的高温净化设备和燃气轮机。净化是IGCC的一个关键环节,煤在气化炉中气化成为粗煤气时,原煤中所含的相当一部分灰分、硫分、氮分和卤化物等都会转移到粗煤气中,这些有害物质若未除尽,不仅会导致燃气透平的腐蚀、磨蚀和结垢,影响其使用寿命和工作可靠性,还会影响周围环境,因此,煤气的高温净化设备技术仍有待提高。IGCC热功转换利用的核心部件是燃气轮机,IGCC电站中使用的燃气轮机要求较高,而目前国内燃气轮机设备与国外相比还存在一些不足,它的发展与攻关应予以考虑。

  总的看来,迄今为止,国内电力设备制造商还没有在先进技术方面占有合理的市场份额。

  配套政策需细化

  中国能源报:我国应该如何发展IGCC?

  徐东耀:IGCC发展应该立足中国国情。首先,IGCC应该向多联产方向发展,这是世界IGCC发展的一个大方向。除发电,IGCC可以多联产化工行业所需要的化学产品,这些产品包括水蒸汽、氧气、氢气、化肥和费托燃料等。以煤气化为基础、以电力生产为核心,联产液体燃料及化学品的多联产系统可以作为我国重点发展方向。它在带动电力、化工、钢铁、煤炭等行业的节能减排和优化升级中,也将促进不同产业间的融合,形成持续竞争力,例如,IGCC多联产系统生产的液体乙醇和二甲醚是汽车燃料的合理替代品,可以缓解我国石油短缺的问题。这些都是我们乐意看到的,但实现这个过程肯定还需要一段时间。

  其次,我国可根据国情适当建立相应的示范工程,努力提升技术水平。目前,人们谈到较多的是华能(天津)IGCC示范电厂,这个25万千瓦级的示范工程经过五年多的设计、设备采购等准备工作,2009年正式开工建设,预计到2011年中期投入运行。除燃气轮机外,所有设计和设备制造全部由我国自主完成。这个项目对我国IGCC的发展具有积极意义,通过这个项目的建设,我们掌握了相应的经验,技术研发上也有一定提升,这为我们以后规模化发展IGCC打下了基础。

  最后,IGCC的发展尚期待政策扶持。IGCC的投资费用居高不下,经济上仍然无法与常规燃煤电站相竞争,这是目前制约IGCC快速发展的最重要原因。其实,国家早在“六五”期间就提到洁净煤技术;1997年,《中国洁净煤技术“九五”计划和2010年发展规划》得到国务院批准;2005年,国务院发布《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》,提出由国家发改委制定规划,组织建设示范工程,并给予一定资金支持,推动洁净煤技术和产业化发展;2009年,推进洁净煤技术产业化和核电、风电、太阳能发电等清洁能源发展一道,被列为由国家发改委、环境保护部、科技部等负责落实的《政府工作报告》的重点工作。

  但遗憾的是,大的框架建立了,小的细节却没有出来。到目前为止,我国还没有成体系的洁净煤技术产业化指引以及配套的支持措施,而原有的有关鼓励发展煤炭加工技术的政策已不能满足现实需要。对于IGCC而言,只有达到一定商业规模才能有效益,政府是否能够拿出补贴类的鼓励政策,这对IGCC能否成功商业化将产生重要影响。

(责任编辑:cippc)
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