一體化煤氣化聯合循環的發展近況如何
自美國加州洛杉磯附近的Cool water IGCC 電站獲得成功的運行之後，鑒於IGCC電站的優越環境排放指標以及十分吸引人的潛在的高發電效率，發達國家正在興建或計劃興建的IGCC商業示範電站和商用電站（其中有些不單是發電，而是與其他工業生產相結合）達十多個，采用當前世界先進的煤氣化工藝技術，具備代表性的有Texaco,Dow，Shell, BGL,HTW,Prenflo, KRW,U-Gas等，發電規模為60～500兆瓦不等。一類是商業示範電站，另一類是采用成熟技術的商用電站。IGCC商業示範電站的目標是明確的，它可分為第一代和第二代IGCC商業示範申站。第一代IGCC電站的特點為：純氧氣化、濕法加料、空氣分離裝置產生的N2未作動力回收。該商業示範電站屬美國潔淨煤技術第四期計劃—GGT-IV，於1992年批淮，計劃1995年投產。
第二代IGCC電站的特征是：空氣或富氧作為氣化劑；熱煤氣除塵、除硫或者冷煤氣除塵、除硫；空分後的N2回注到燃氣輪機；幹法加料；進一步提高燃氣輪機的入口初溫。
第二代IGCC商業示範電站的目標是使發電淨效率將提高到44%～47%（商用階段）。其代表性的示範電站如Pinon Pine電站，1992年8月立項，屬CCT-Ⅳ計劃，1993年開始實施，將在1996～1997年建成。
中國的IGCC開發，自70年代中在國家科委領導下就已經開始。太原重型機器廠1986年仿製成功直徑2.8米魯奇固定床氣化爐，該爐日處理煤120噸，產氣1500立方米/時。化工部臨潼化肥研究所建成了日處理煤36噸的氣流床水煤漿氣化中試裝置。魯南化肥廠、首都鋼鐵廠、西安化肥廠和上海焦化廠“三聯供”工程共引進8套德士古煤氣化爐。蘭州煤氣公司引進捷克固定床加壓氣化爐，並在大連合作生產。上海發電設備成套設計研究所與美國GE公司完成了燃氣輪機燃用低熱值煤氣和雙燃料調節係統的研究工作。國內許多單位對IGCC用於發電、供熱以及聯產化工產品進行了許多可行性研究工作。增壓流化床燃燒聯合循環（PFBC-CC）研究概況PFBC技術自1969年首先在英國開始實驗室規模研究以來，以瑞典ABB carbon公司開發提供的P200型PFBC模塊為基礎的三座PFBC-CC電站已成功地建造在西班牙的Escatron,瑞典的Vartan和美國的Tidd。這三座商業示範電站已分別在1990年開始運行。其中瑞典Vartan電站到1993年1月已燃煤運行10500小時，PFB鍋爐最長連續運轉時間為740小時。累計發電量125974兆瓦時。 上述PFBC-CC商業示範電站投運幾年來表明，它的實際運行情況已經基本達到和接近設計數據。電站發電輸出功率達到原設計值97%，燃燒效率高達99%，脫硫效率＞90%，NOx的排放量隻有原設計值的1/3。第一代的PFBC-CC電站發電效率比相同參數的常規蒸汽電站效率高3％～5%，供電效率達39%～41%（亞臨界或超臨界蒸汽參數），節約煤炭10%～15%。ABB carbon公司正準備在P200型PFBC裝置成功基礎上，推出P800型 PFBC 裝置，組成350規模的PFBC-CC電站與相應規模的IGCC電站的性能比較。如果以帶煙氣脫硫的常規燃煤電站（PC+FGD）的投資、燃料、運行維修及發電成本為100，並與PFBC-CC，IGCC作相應比較。
目前，國外在大力發展第一代PFBC-CC發電技術的基礎上，進一步開發第二代 PFBC-CC 發電技術。第二代PFBC-CC采用部分氣化及前置燃燒的方法使燃機進口溫度可以提高到1200℃左右，從而使聯合循環效率達到45%～48%，其經濟性可以和煤氣化聯合循環相比。美國 Foster Wheeler等公司開發的典型的第二代PFBC-CC方案，已進入中試階段，預計今後十年內第二代PFBC-CC將可能進入商業示範。中國的PFBC-CC研究起步較早，80年代初期由東南大學（原南京工學院）開始進行較全麵的試驗研究工作。1984年建成熱輸入為1兆瓦的實驗室規模試驗裝置（SEU PFBC），1986年至1990年完成了 PFBC 的試驗室試驗階段，進行了累計700多小時的長期考核性試驗。為此，1991年國家計委正式將 PFBC-CC 列為我國“八五”攻關的重點科研項目之一，由東南大學協同江蘇省電力局下屬徐州賈汪電廠、哈爾濱鍋爐廠、蘭州煉油機械廠、中國石化總公司北京設計院、 西安熱工所、石油大學等二十多個單位協作，在賈汪電廠建造一座發電功率為15兆瓦的PFBC-CC中試電站。計劃於1995年進行調試、試驗，為我國“九五”進入商業示範電站規模和準備。對於第二代PEBF技術，東南大學、上海發電設備成套設計研究所和中國煤炭科學院也進入實驗室研究階段。
什麼是熱電直接轉換的磁流體發電
磁流體發電也叫等離子體發電，它的基本原理是，使高溫高速燃料氣流通過磁場，氣體由於高溫電離變成等離子導電流體，切割磁力線而產生感應電勢，這樣熱就能直接轉變成電能。由於磁流體發電的排氣溫度很高，如與常規汽輪發電廠聯合循環發電，可將火電站的熱效率從40%提高到60%。而且可減少廢熱的排放量，減輕熱汙染。 為了使氣體電離成為導電流體，通常在燃氣中加入少量堿金屬化合物作為“種子物質”。這樣在3000℃左右，氣體就可電離為等離子體。由於引入的燃氣種子必須回收重複利用，因而在回收種子的同時，在很大程度上降低了排入大氣中的粉塵和二氧化硫等有害氣體，另外由於較高的火焰溫度及對氣體成分的準確控製，能夠減少對大氣的汙染，因此磁流體發電能大大減輕對大氣的汙染。磁流體發電作為一種新型的熱能直接發電的方式，自50年代末期原理性實驗成功以來，以其高效、 低汙染的顯著優越性，引起了科技界與產業界廣泛重視，十多個國家開始了開發研究工作。我國的磁體發電研究也有了30年的曆史，取得了一定的成果，在國際上居第四位。自1987年以來，燃煤磁流體發電技術列入了國家高技術研究發展計劃（863計劃）。為了擬定一個深思熟慮、現實可行的戰略，近年來，組織進行了燃煤磁流體發電在我國電力發展中的戰略地位的軟課題研究和編寫了燃煤磁流體發電技術項目可行性研究報告，與國內各方麵的專家、領導進行了多交次討論，並訪問了美國、前蘇聯、日本等國，參觀了他們主要的研究基地 ，結識了國際上的一些主要專家，了解了他們的經驗、教訓與看法。此外，還參加了1991年美國第29屆工程磁流體會議，1992年在北京組織召開了第十一屆國際磁流體發電會議，與磁流體專家們又進行了廣泛的討論，逐步形成了關於我國磁流體發展戰略的一 些想法。
為什麼說開發磁流體發電技術是發電技術的重大革命
磁流體發電的重大意義在於它提供了一種高效、低汙染的熱能直接發電方法，為電力工業的發展與更新改造開辟了重大革新的道路，與此同時，它還有力地推動著工程電磁流體力學這門新興的學科和一係列新技術的發展。磁流體發電-蒸汽聯合循環的總效率可達50%～60%，而當前燃煤電站的發電效率最高僅36%，相對我國燃煤電站平均僅為29%來說，無疑將是一個重大革新性進展。近年來，使用幹淨燃料（油、氣）的燃氣-蒸汽聯合循環取得了最高效率近50%的良好進展。各種燃煤的燃氣-蒸汽聯合循環也在積極進行試驗，期望能達到40%～45%的熱效率。磁流體發電可用控製燃燒的方法來有效地控製NOx 的產生，作為添加劑所用的鉀鹽可有效地脫硫，所以磁流體發電同時又是一低汙染燃煤發電的良好方法。有關資料表明，燃煤硫磁流體發電的SO2與NOx的排放量低於標準要求3 ～7倍，而煙塵排放量也明顯低於標準。作為一種高技術，磁流體發電推動著工程電磁流體力學這門新興學科和高溫燃燒、氧化劑預熱、高溫材料、超導磁體、大功率變流技術、高溫診斷和降低工業動力裝置有害排放物的先進方法等一係列新技術的發展。這些科學成果和技術就可以得到其他方麵的應用，並有著美好的發展前景。 綜上所述，從高效率、低汙染、高技術的考慮，使得磁流體發電從其原理性實驗成功開始，就迅速得到了全世界的重視，許多國家都給予了持續穩定的支持。各國的政策與各自的一次能源和電子發展的情況有著緊密的聯係。按照1988～2050年我國電力發展的估計和我國發電能源構成的情況，可以明顯看出，我國的特點是：第一，從當前直至2050年，我國燃煤發電量將占全國總電量的75%左右，是世界各國中比重最高的。第二，我國屬於電力超速發展的國家，當前電站總裝機容量的增長已達每年1300萬千瓦，2000～2020年間將達2000萬千瓦，2020～2050年間估計將達3000～4000萬千瓦，主要靠煤電解決。第三，我國的煤電技術落後，當前全國燃煤電平均效率為29%，比發達國家低3.5%～7%。這些特點決定著我國必須對燃煤磁流體發電給予特別的重視。
世界磁流體發電技術的開發研究階段已取得哪些重大進展
1959年美國首次磁流體發電原理實驗成功後，立即起起了全世界的注意。前蘇聯、美、日等國在60年代初開始組織研究隊伍，投入可觀的經費，積極認真地開展了實驗室的研究發展工作，至80年代初取得了多方麵的顯著進展。至80年代初實驗室研究發展工作取得重大進展，下表中列出了按時間順序有代表性的重大進展情況。前蘇聯科學院高溫所是磁流體發電研究與開展的主要單位，在世界磁流體發電研究發展中也有著重要地位。工作由1962年開始，至80年代初先後建成了Y-02、Y-25與Y-256三個裝置，進行了大量試驗。
除高溫所外，前蘇聯科學院動力所，烏克蘭科學院節能所等單位也開展了一定規模的研究發展工作。日本的磁流體發電研究開始於60年代初期，自1966年開始就由通產省支持實施了國家磁流體發電研究計劃，由工業技術院的電子技術綜合研究所負責。1966～1975年為第一階段，總投資64億日元，先後建立了6個實驗裝置（Mark Ⅰ-Mark Ⅵ）進行了長期試驗。美國是磁流體發電研究的發源地。60年代以發展軍用短時間發電為主，研製成電功率分別為3.2萬千瓦和1.8萬千瓦，工作時間約1分鍾的機組，證實了大功率發電可行性。在油氧燃燒的長時間發電方麵，阿芙柯實驗室進行了長期、有成效的研究發展工作，先後建成了MKⅠ，MKⅡ，MK Ⅴ，MK Ⅵ，MK Ⅶ，LDTE，VIKING裝置。1977年美國能源部將磁流體發電列為主要國家工藝計劃之一，該計劃支持建立兩個主試驗裝置，即位於蒙大拿州的部件發展與集成上遊試驗裝置CDIF及位於田納西州的燃煤流動下試驗裝置CFFF。CDIF裝置是美國磁流體發電的上遊主試驗裝置，占地約300畝（20萬米2），由MSE公司負責運行。裝置於1976年開始建造，1980年建成，建造費5000萬美元（1976年價），其中3200萬美元用於土建及水、氣係統；裝置的熱輸入功率為5萬千瓦。裝置於1981年開始了油加灰燃燒試驗，1985年開始了燃燒試驗，發出約0.15萬千瓦的電功率。1981～1987年的年運行經費約為900萬美元。 CFFF裝置是美國能源部投資的磁流體發電下遊主試驗裝置，該所於1965年開始就從事燃煤磁流體發電研究，裝置於1976年開始建造，1981年完成，投資1880萬美元（1980年價）。熱輸入功率2.8萬千瓦，有4.6噸／時的完善的煤粉製備與供應係統，不排渣燃燒室，油、水、氣與液氧供應係統，可以連續運行25小時以上。總占地約1400米2，總建築麵積約為4000米2。為進行研究，裝置配備了良好的氣體分析（NO／NOx，SO2，O2，N2，H2，KCO2，CH4）及NOx、SO2、CO環境監測和數據處理係統，還有電子顯微鏡、化學與樣品準備三個服務實驗室。整個實驗室有工作人員約130人，1976～1987年總經費由能源部提供約6000萬美元（平均約500萬美元／年）。
總的來說，經過20年的持續努力，進展是十分顯著與可喜的，主要表現在：第一，在多個實驗室內已達到最高發電萬千瓦、持續時間最長幾百小時的良好結果。第二，建成了Y-25，CDIF，CFFF三個大型試驗基地，積累了一定的工程經驗。第三，在各主要國家中均鍛煉形成了具有相當經驗的研製隊伍。在這樣的條件下，整個磁流體發電界帶著各種建造試驗電站的計劃進入了80年代。