炭，这种被环保组织称为“最肮脏的能源”，时至今日仍为提供八成的电力，而煤炭燃烧形成的二氧化硫、氮氧化合物以及粉尘等，则对中国的生态环境构成严重挑战。

在中国“以煤为主”的能源策略未来数十年不会改变的情况下，以IGCC（整体煤气化联合循环）为代表的煤炭洁净化利用，将是中国能源决策中最务实的选择之一。

将煤变成气体

在IGCC的生产工艺中，煤炭并不是作为燃料被直接填入燃烧舱内，而是先被转化为气体——技术人员将煤和水混合成类似重油黏稠度的水煤浆，并将其与氧气一起注入气化炉，在这里经过高达1500℃的高温加热，产生合成气。

尽管描述起来十分复杂，在实际生产过程中，这不过是电光火石的一瞬间。煤炭的气化仅需耗时2~3秒钟，便能形成合成气。

煤炭中的其他杂质，则在气化炉底部形成了煤渣，不要小看了它们，它们可是水泥厂不可多得的好原料。

合成气的最主要成分是氢气和一氧化碳（此外还有二氧化碳、硫化氢、水蒸气等），它们都是高效的气体燃料，将为与发电机联动的燃气轮机提供充足的动力。不过，此时的合成气距离进入燃气轮机燃烧还要经历一段复杂的工艺“旅行”。

从气化炉出来的合成气，温度有时达到1400℃，比普通火电厂燃烧舱内的温度还要高，需要将其热量先置换出来。

因此，合成气要先后经过辐射式气体冷却器和对流式冷却器进行冷却，将温度降至500℃左右。合成气中的热则在这两级冷却器中得到回收，并在冷却器中产生大约100倍于标准大气压的高压饱和蒸汽——这些蒸汽将输送进电厂的蒸汽发电系统（不是合成气将要进入的燃气轮机发电系统，记者注）中去创造电流。

而经过冷却的合成气则继续前进，“冷”下来的合成气，需要开始其脱除杂质的“旅程”。

首先，合成气要进入一个活性炭箱，以xx有毒的汞等重金属，随后，合成气将进入酸性气体脱除系统，在这里，硫化氢从合成气中被分离出来，并在后续工艺中被转化为元素硫，是工业制造硫酸的{jj1}材料。

到这里，合成气已经可以被引入燃气轮机联合循环系统进行发电了。合成气中的氢气和一氧化碳都是高效的气体燃料，可以在燃烧炉产生更高的温度。

一般来说，传统的直接燃煤发电方式，由于煤炭热值较低，其燃烧舱内的温度仅能达到700℃左右，而高效的气体燃料，通常可以使燃烧舱内的温度达到1500℃左右。而更高的温度，则意味着更高的效率。

采用IGCC系统的电厂，发电效率可以达到42%~45%，如果与{zxj}的燃气轮机搭配，其效率甚至可以达到50%~60%。与之对照，目前发达国家火力发电厂的平均发电效率为37%左右。

驯化最脏能源

而比效率提高更让人动心的是，IGCC电厂大大降低了污染物排放。

传统的煤炭燃烧发电方式，会造成严重的污染，据统计，全中国二氧化硫总排放量的三分之一、氮氧化合物和粉尘总排放量的一半均由燃煤发电厂产生。

即使按照最乐观的减排方案测算，在未来的40年里，中国仍需要往燃烧着的火电机组燃烧舱内填进去800亿吨标准煤，如何让这些燃煤的生产效率进一步提高，同时又减少对大气的污染，这是低碳中国必须做出的回答。

IGCC正好提供了煤炭清洁高效利用的可能性。这种将煤炭气化之后用于发电的复杂先进工艺，不仅可以显著提高发电机的生产效率，更为可贵的是，其对污染排放的有效控制，可以满足最为严苛的环境政策的需求。

由于煤炭并未直接被燃烧，粉尘的产生几率被降到了{zd1}，而煤炭中的硫（直接燃烧产生的二氧化硫是酸雨的元凶）则在气化炉中变身为硫化氢，在随后的脱除装置中被轻松地脱离出来，并为其后的化学工艺贡献原料。

值得一提的是，燃烧合成气的燃气轮机也是经过特殊设计的，特设的空分系统（简单地说，就是用来把空气中的各组气体分离，生产氧气、氮气的工业设备），将高压的惰性气体氮（有的工艺则使用低压氮）作为燃气轮机气体燃烧过程的稀释剂，来减少污染物氮氧化合物的生成。

此外，安装于余热锅炉内的选择性催化还原（SCR）装置，也会进一步脱除在气体燃烧过程中产生的氮氧化合物，从而达到超低排放指标。

由于使用了先进的辐射式气体冷却器，IGCC工艺还显著减少了工业用水量。传统的火电厂都是耗水大户，而实现商业运营的国外IGCC电厂已证明IGCC工艺可以节约大约30%的水——这对于中国非常具有吸引力，要知道，中国产煤的地方，一般都是缺水的。

与此同时，在大气不断变暖的背景下，工程师们还可以轻松地在IGCC系统上架设碳捕捉、封存甚至利用的工序，来为IGCC继续加分。

水煤浆经过气化炉后，会伴生大量的二氧化碳，富集的二氧化碳可以通过适当的设备轻松地被捕捉和分离出来。

依据需要，人们要么可以将二氧化碳压缩成高压液体，并加压注入地下的储存设施，以杜绝其进入大气继续为温室效应作祟；要么则将其与天然气化工过程衔接，形成煤炭天然气化工的多联产，用于生产甲醇等。

期待鼓励政策

IGCC不是简单的“燃料－电力”直接转化装置，而是一个由气化、净化、燃气驱动、余热利用、蒸汽驱动，以及机械能转化为电能等一系列环节组合而成的复杂系统，其中很多技术与传统常规发电行业素无瓜葛，甚至毫不相干（但早已在其他行业发展和应用），开发IGCC，需要打破历来的行业界限，这对电力行业的复合型人才提出了挑战。

而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，目前仍然是制约IGCC快速发展的最重要原因。

不过，正如IGCC技术全球的领跑企业之一美国通用电气公司在其关于IGCC的宣传片中反复强调的，“IGCC并不是一个新概念，它是一个经验证并通过商业化示范的技术。”

对于IGCC而言，只有达到一定商业规模才能有效益，从这点而言，政府是否能够拿出与补贴新能源类似的鼓励政策，将是这个洁净煤技术能否成功商业化的关键。