IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）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。

第一部分的主要包括:煤氣化系統(tǒng)、煤凈化系統(tǒng)(包括硫的回收裝置)和空分系統(tǒng)等;第二部
分的主要設(shè)備有燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)、余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)。

典型的IGCC發(fā)電系統(tǒng)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)動燃?xì)馔钙阶龉? 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)動蒸汽輪機(jī)做功。

利用高壓煤氣化技術(shù)生產(chǎn)合成煤氣, 以取代天然氣作為燃料, 是發(fā)展IGCC技術(shù)的一個重要內(nèi)容。
目前IGCC采用的氣化爐主要有三種型式:噴流床、流化床和固定床。

它們各有優(yōu)缺點。對發(fā)電用途的氣化爐, 主要要求是高的碳轉(zhuǎn)化率和冷煤氣效率、大容量(盡可
能做到單爐電站)以及與發(fā)電設(shè)備運行的匹配性好等。

(1)噴流床氣化爐

a、 采用高壓純氧和富氧氧化的噴流床氣化爐, 單爐容量最大(2000 ～ 3000t/d), 且由于反應(yīng)
溫度高達(dá)1500 ～ 2000 ℃, 碳的轉(zhuǎn)化率很高(97%以上), 特別是干法供煤并采用未反應(yīng)炭粒再
循環(huán)措施時。

b、 采用水煤漿供料噴流床的氣化爐。

(2)固定床氣化爐, 由于煤在爐內(nèi)停留時間很長, 反應(yīng)溫度也高,因而碳的轉(zhuǎn)化率最高, 可達(dá)
99.5%, 但煤氣的生產(chǎn)能力最低, 不能滿足電站大型化需要, 且含焦油、酚類數(shù)量多, 難以
處理。

(3)流化床氣化爐,碳的轉(zhuǎn)化率僅91% ～97%, 比前兩種要低很多。另外, 以空氣做為氣化劑時,
可省去復(fù)雜空分系統(tǒng), 但煤氣熱值低, 不利于燃燒, 且氣化爐容量小, 不利于電站大型化;而采用
純度高的氧氣要比用空氣為氣化劑時冷煤氣效率高, 但卻增大了廠用電率, 這要綜合考慮。

從氣化爐產(chǎn)生的粗煤氣含有大量有害雜質(zhì),無法滿足燃?xì)廨啓C(jī)安全可靠運行和環(huán)保法規(guī)的要
求, 必須預(yù)先凈化處理, 以除去粗煤氣中的硫化物、粉塵、氮化物以及堿金屬與鹵化物等有
害物質(zhì)。

現(xiàn)多采用常溫濕法除塵脫硫工藝, 相對成熟。由于在凈化前, 先要將高溫煤氣冷卻降溫, 雖然
可以回收部分煤氣顯熱, 但由于能量的品位降低, 必將影響到IGCC整體的效率。

因此, 人們正致力于研究開發(fā)高溫干法脫硫技術(shù), 它與煤氣低溫凈化技術(shù)相比能使IGCC的
凈效率提高0.7 ～ 2.0個百分點。

為了供給氣化爐所需的純氧或高濃度富氧的氣化劑, 需設(shè)置制氧空分系統(tǒng)。

對于不同空分系統(tǒng)利用不同的壓力等級(高壓或低壓), 但目前對各種壓力等級空分系統(tǒng)大多采
用深度冷凍方法分離空氣以制取氧氣。

如對獨立空分系統(tǒng), 常用低壓(0.6 MPa)流程, 一般需把空氣冷卻到-172℃左右才能進(jìn)入制氧
過程。由于空分系統(tǒng)中氧氣和氮氣的壓縮耗功很大, 采用上述常規(guī)空分工藝流程的IGCC的
廠用電耗率較高, 因此人們正在研究使液氮和液氧先增壓, 后氣化的空分制氧流程。

IGCC中空分系統(tǒng)和燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)組成的空氣側(cè)系統(tǒng)的整體綜合優(yōu)化對IGCC系統(tǒng)的熱力性能、
投資費用以及運行可靠性等都有很大影響。從空分系統(tǒng)的空氣來源看, 空氣側(cè)整體化有獨立空
分、完全整體化和部分整體化三種一體化方式。

獨立空分會使廠用電率增大, 但它運行靈活;完全整體化方式的廠用電率低, 但運行不靈活。隨
著IGCC空分整體化程度的提高, IGCC的經(jīng)濟(jì)性也相應(yīng)提高, 但是完全整體空分方式IGCC運行
的靈活性卻受到限制。因此, 目前IGCC電站較多傾向于采用部分整體化方式。

性能先進(jìn)的IGCC離不開高效率的蒸汽底循環(huán), 余熱鍋爐和蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)不可避免要與煤氣化、
凈化系統(tǒng)等進(jìn)行質(zhì)量、能量交換, 因此IGCC蒸汽系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)、匹配與優(yōu)化要比一般的聯(lián)合循
環(huán)復(fù)雜得多、也重要得多。

為了充分地吸收各子系統(tǒng)的余熱、廢熱, 目前IGCC系統(tǒng)中, 一般根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度, 合理
地選擇蒸汽循環(huán)流程, 當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度T4低于538 ℃時, 不采用再熱循環(huán)方案;當(dāng)高于
580 ℃時, 采用多壓再熱方案。

另外, 一般不從汽輪機(jī)排汽加熱給水, 同時盡可能提高蒸汽初溫和初壓, 如Buuggenum電站采
用雙壓再熱方案(12.9 MPa/511℃, 2.9 MPa/511℃)。

隨著燃?xì)廨啓C(jī)初溫的提高, IGCC中蒸汽循環(huán)完全有可能采用更高蒸汽參數(shù), 現(xiàn)在有學(xué)者在研究
設(shè)計亞臨界、甚至超臨界的IGCC蒸汽系統(tǒng)。