Integroitu kaasutusyhdistelmä ( IGCC ) on CCGT-tekniikka , jossa kaasugeneraattori muuntaa hiiltä ja muita polttoaineita kaasusynteesikaasuksi . Tämän kaasun myöhemmällä puhdistuksella epäpuhtauksista ennen polttamista ja epäpuhtauksien, kuten rikin , edelleen muuntamisella hyödyllisiksi tuotteiksi. Tämän seurauksena rikkidioksidin , noen jne. päästöt vähenevät Primääripolton lämpöä ja pakokaasujen lämpöä käytetään CCGT:n tapaan höyryturbiinin käyttämän höyryn tuottamiseen . Näin kiinteällä polttoaineella toimivalle asemalle voidaan saavuttaa korkea hyötysuhde, joka vastaa höyrykaasulaitoksen hyötysuhdetta ~ 45-55 % ja yhteistuotannossa jopa yli 90 %.
Venäjällä vuonna 2005 hiilen osuus maan energiataseesta oli noin 18 prosenttia (maailman keskiarvo on 39 prosenttia). Vuosien 2010-2013 arvioiden mukaan kivihiilivarat riittävät nykyisellä kulutuksella 100-150 vuodeksi, kun taas öljyä ja kaasua vain 30-50 vuodeksi. Myös 1 tonnin standardipolttoaineen ( TTY ) hinta hiilellä on useimmissa tapauksissa alhaisin verrattuna polttoöljyyn ja kaasuun. Vuonna 2006 lämpövoimalaitosten keskimääräinen globaali hyötysuhde oli 31 %. Yhdistelmäkiertoisten laitosten käyttö hiilen kaasutuksella lisää tuotannon tehokkuutta jopa kaksinkertaiseksi ja samalla vähentää saastepäästöjä.
Alla on kaavio voimalaitoksesta, joka käyttää CCGT:tä hiilen kaasutuksella:
Koko prosessi koostuu neljästä erillisestä osaprosessista:
Laitos käyttää useita erilaisia termodynaamisia muunnoksia hyödyllisen energian tuottamiseen. Kaasugeneraattoria käytetään synteesikaasun lähteenä (seos CO ~ 50 %, ~ 25 % H 2 , loput on CO 2 , H 2 O, CH 4 ). Puhdistuksen jälkeen kaasu syötetään kaasuturbiiniin polttamista varten. Turbiinin akseli on kytketty sähkögeneraattoriin . Osa turbiinin pakokaasun lämmöstä käytetään höyryn tuottamiseen hukkalämpökattilassa. Höyry käyttää höyryturbiinia, joka pyörittää toista sähkögeneraattoria. IGCC-lohko (ks. kuva) on siis rakenteeltaan samanlainen kuin maailmassa yleisesti käytössä olevat CCGT-yksiköt, ja maakaasu on tällaisen laitoksen varapolttoaine. Suurin ero on vain järjestelmässä synteettisen kaasun tuottamiseksi kiinteästä polttoaineesta ja sen integroimisesta (lämmönvaihdon vuoksi) CCGT:n ja ilmanerotusyksikön kanssa. Polttoaineena voidaan käyttää myös polttoöljyä, biomassaa, kotitalousjätteitä. Prosessin kannattavuuden lisäämiseksi turbiiniin syötettävä synteesikaasu voidaan erottaa vedystä ja rikistä. Niitä voidaan sitten käyttää hyödyllisten tuotteiden valmistukseen (mukaan lukien lannoitteet, ammoniakki tai metanoli). Vaikka vedyn ja rikin poistaminen synteesikaasuvirrasta alentaa sen lämpöarvoa, näiden tuotteiden myynnistä saatu voitto kompensoi tappiot. Ympäristön suojelemiseksi ja kaasuturbiinin suojaamiseksi korroosiolta ja eroosiolta synteettinen kaasu poistetaan ennen polttoa turbiinissa: rikkipöly (rakeiden muodossa, sulamisprosessin ja pölyn korkeasta lämpötilasta johtuen), kloridit ja elohopeaa. Erotuksen jälkeistä happea käytetään kaasutusprosessissa, kun taas typpi (ei aina tuotettu) sekoitetaan synteesikaasun kanssa polttokammion tuloaukossa. Tämä lisää jäähdytysnesteen massavirtausta kaasuturbiinin läpi, mikä lisää sen tehoa. Lisäksi typen läsnäolo soihdukaasussa auttaa vähentämään oksidipäästöjä ja voi vähentää veden tai höyryn ruiskutuksen tarvetta. Pieniä määriä typpeä voidaan käyttää kaasuturbiinin jäähdyttämiseen. Hapen ja typen erotuksen aikana tarvitaan energiaa ilman puristamiseen - tällainen toiminta kuluttaa jopa 25 % turbiinin tuottamasta bruttosähköstä. Menettely typpikaasun tai höyryn lisäämiseksi lisää tyypillisessä turbiinissa saavutettua lujuutta noin 20 % verrattuna turbiinin käyttämiseen maakaasulla. Synteesikaasun, joka on vedyn ja hiilimonoksidin seos, tuotanto tapahtuu suljetussa reaktorissa, jossa hiili reagoi höyryn kanssa hapen läsnä ollessa (paine 20-50 bar, lämpötila 1000-1500 K). Synteesikaasun tuotannon lisäksi kaasugeneraattori poistaa tuhkaa ja muita hiukkasia. Kaasuttimesta poistuttuaan rikkiyhdisteet, ammoniakki, raskasmetallit ja jopa hiilidioksidi poistetaan synteesikaasusta (ns. CO 2 -absorptio ). Tämän seurauksena epäpuhtaudet poistetaan ennen polttoa kaasuturbiinissa, eivätkä - kuten perinteisessä tekniikassa - palamistuotteista. Syntetisoimalla kaasun korkea paine ennen polttoa, IGCC:n puhdistusratkaisu on sekä halvempi että tehokkaampi kuin perinteiset laitokset.
Tämän tekniikan suurin haittapuoli on sen monimutkaisuus ja korkeat rakennuskustannukset. Toiminnan tulisi korkean hyötysuhteen ja alhaisen polttoainekustannusten vuoksi olla kannattavaa.
Osana DOE Clean Coal -demonstraatioprojektia Yhdysvalloissa rakennettiin 3 asemaa käyttämällä IGCC:tä hiilellä: Wabash River Power Station West Ter Oatessa, Inidanassa; Polk Power Station Tampassa, Floridassa (käynnistettiin 1996) ja Pinon Pine Renossa, Nevadassa. Muita toimivia hiilivoimaloita käyttäviä IGCC-yksiköitä ovat Alexanderissa (entinen Buggenum) Hollannissa, Puertollano Espanjassa ja JGC Japanissa. Yhdysvalloissa en:Kemper-projekti Mississippissä on myös rakenteilla .
Italiassa 4 IGCC-yksikköä rakennettiin öljynjalostuksen jäännöstuotteille: 512 MW:n kapasiteetti ISAB:n jalostamolla Priolossa ( Sisilian saari ) [1] , kapasiteetti 575 MW Sarrochin jalostamossa ( Sardinian saari ) [2] , jonka kapasiteetti on 280 MW Falconaran [3] ja 250 MW San Nazzaron jalostamossa [4]