生物质

由于对CO2排放的关注，生物质在欧盟和美国越来越成为一种重要的燃料。生物质气化发电厂的发展，使之比生物质燃烧更具成本竞争力。典型项目将是利用农业和森林废料的热电联产计划，例如，在斯堪的纳维亚、中国、加拿大、印度和巴西的偏远地区。

废物

气化是一种好的、费用高的处理废物的方法，如对城市固体垃圾和下水道淤泥，二者均"纯净"并和煤进行联合气化。这种方法与废物焚烧相比具有明显的优点，如只产生惰性固体残渣并消除了产生有害二氧化物的可能性。与废物焚烧相比，欧洲部分特别关注环境的国家将首先采用废物气化，例如，德国和瑞士。到2010年欧洲新建废物处理厂约15%都将采用气化技术。

生物质和废物气化技术的更进一步应用是为现有燃油、燃煤锅炉的部分增容生产燃料气。有几个项目已在运行中。生物质和废物不能在常规锅炉中直接使用。原则上，其低成本或无成本可使其成为有吸引力的燃料，但它们不能被燃烧，因为它们不能被破碎成粉状。空气喷吹气化使其转化为燃料气，这样就可在锅炉中燃烧，提供了一种废物处理方法。

七、需要进行的研究与开发

目前气化发电技术的弱点是基建成本高、可靠性低（至少对燃煤IGCC而言）和操作灵活性差。目前其优势是效率高和环境性能好。很明显在短期到中期内，研究与开发的重点应集中在降低成本和提高可靠性与可操作性。此项研究与开发可分成以下3个主要领域：

1．气化基本原理的研究；

2．提高单个设备部件性能的研究与开发；

3．改进整体工艺配置与设计的研究与开发。

要求对气化的基本原理进行研究，以增加IGCC技术在燃料选择方面的灵活性。这样需要了解气化反应速度和碳转化率并预测各种煤和其他燃料的可气化性，灰/炉渣的性能及流化床气化炉脱硫的潜力。

要对改进下列IGCC的组成部分进行研究与开发，使它们的可靠性更强、造价更便宜：

1.气化炉/合成气冷却器；

2.加压煤给料系统；

3.煤气净化；

4.燃气透平；

5.空分装置。

对气化炉和合成气冷却器的研究与开发集中在合金性能的改进和制造工艺上，以增强抗腐蚀性并降低这些部件的成本。

对加压煤给料系统（包括干式粉煤系统和型煤系统）需要提高其可靠性并降低成本。

对热煤气净化系统的改进可以通过用较便宜的方法替代现在使用的常规低温法来降低IGCC成本。对研究与开发的要求是提高热煤气过滤器和热煤气脱硫系统的可靠性。

对IGCC燃气轮机的优先研究与开发是改进低热值合成气的燃烧系统。也要求对燃气轮机的坚固性进行进一步的研究，使其能够燃烧未清洁或部分清洁的合成气。

要求进行的更进一步的工作是使空分装置成功地并入IGCC、并成为一体化。有两点需要注意，对高集成化的空分装置要改进控制系统，并作好动态模拟。从长远观点来看，还需要为常规低温空分装置寻找替代方案以降低成本。

IGCC研究与开发的一个关键领域是使整个厂的结构与配置最优化。需要研究的具体问题是：

1.动态模拟；

2.启动和关闭方法；

3.可操作性；

4.降低成本的简化设计；

5.整体最优化战略；

6.在现有的热-经济优化技术范围内进行综合操作性评估。

八、结论

1.对固体、液体燃料和废物的气化为发电提供燃料气是一种在效率和环境方面都非常有吸引力的方法。

2.例如，燃煤IGCC能够在效率方面与最有效的粉煤燃烧锅炉相匹敌或略胜一筹，并实现了排放性能的明显改进。然而目前燃煤IGCC存在造价高、可靠性和可操作性相对差的缺点。这些缺点将限制IGCC的利用，在今后10-15年约占新建燃煤电厂的10%，美国和中国将成为主要市场。

3.炼油厂面临着质量较差的原油和对其精炼产品如柴油和汽油成分的愈加严格的要求，其残渣和石油焦的气化在原则上成为一种有吸引力的选择。以炼油厂为基础的IGCC项目对可靠性的依赖程度取决于廉价天然气的可获性及当地电力市场。欧洲已在进行若干项燃烧重燃油的项目，接着还有更多项目要开展；印度也可能有大量燃烧炼油厂残渣的IGCC项目，取决于于可接受的PPAs的可获性。美国进行若干项燃烧石油焦的IGCC项目。

4.对于生物质和废物等燃料的利用机会来讲，小规模气化厂也许是一种有吸引力的选择，特别是在偏远地区。然而，与其它如流化床锅炉的轻化方法相比，这些小气化厂需要具有成本竞争力。生物质和废物气化还允许现有的锅炉能够利用这种燃料。家庭垃圾的气化在环境方面非常具有吸引力，在今后10-15年将对欧洲的废物处理起到重要作用。

5.有许多已经商业化证实的气化炉。分为三个主要种类：气流床、流化床和移动床。气流床气化炉适用于煤和油。流化床气化炉特别适用于生物质和废物气化及高灰煤。移动床气化炉适用于煤和固体废物。

6.气化技术在发电工业的成功应用将依赖于成本的降低和可靠性及可操作性的增强。这些是研究与开发的关键领域。最重要的研究与开发领域如下：

1)更好地了解燃料气化性能；

2)提高IGCC主要设备部件的可靠性并降低基建成本；

3)对整个IGCC工艺进行最优化设计。