Integrovaný kombinovaný cyklus zplyňování ( IGCC) je technologie CCGT využívající generátor plynu k přeměně uhlí a dalších paliv na plyn - syntézní plyn . S následným čištěním tohoto plynu od nečistot před spálením a s další přeměnou škodlivin jako je síra na užitečné produkty. V důsledku toho se snižují emise oxidu siřičitého , sazí atd. Teplo z primárního spalování a teplo z výfukových plynů se podobně jako u CCGT využívá k výrobě páry pro parní turbínu . To umožňuje dosáhnout vysokého faktoru účinnosti u stanice na tuhá paliva, podobného faktoru účinnosti paroplynové elektrárny ~ 45-55 %, a u kogenerace i více než 90 %.
V Rusku byl v roce 2005 podíl uhlí na energetické bilanci země asi 18 procent (světový průměr je 39 procent). Podle odhadů na roky 2010-2013 zásoby uhlí při současné spotřebě vydrží na 100-150 let, zatímco ropa a plyn jen 30-50 let. Také náklady na 1 tunu standardního paliva ( TUT ) na uhlí jsou ve většině případů nejnižší ve srovnání s topným olejem a plynem. V roce 2006 byla průměrná celosvětová účinnost tepelných elektráren 31 %. Použití zařízení s kombinovaným cyklem se zplyňováním uhlí zvýší účinnost výroby až dvojnásobně a zároveň sníží emise škodlivin.
Níže je schéma elektrárny využívající CCGT se zplyňováním uhlí:
Celý proces se skládá ze čtyř samostatných dílčích procesů:
Zařízení využívá několik typů termodynamických přeměn k výrobě užitečné energie. Vyvíječ plynu se používá jako zdroj syntézního plynu (směs CO ~ 50 %, ~ 25 % H 2 , zbytek je CO 2 , H 2 O, CH 4 ). Po vyčištění je plyn přiváděn do plynové turbíny ke spalování. Hřídel turbíny je spojena s elektrickým generátorem . Část tepla výfukových plynů z turbíny se využívá k výrobě páry v kotli na odpadní teplo. Pára pohání parní turbínu, která roztáčí druhý elektrický generátor. Blok IGCC (viz obrázek) je tak strukturou podobný CCGT jednotkám široce používaným ve světě a zemní plyn je pro takový závod náhradním palivem. Hlavní rozdíl je pouze v přítomnosti systému na výrobu syntetického plynu z tuhého paliva a jeho integraci (kvůli výměně tepla) s CCGT a separační jednotkou vzduchu. Jako palivo je také možné použít topný olej, biomasu, domovní odpad. Aby se zvýšila ziskovost procesu, lze syntézní plyn dodávaný do turbíny oddělit od vodíku a síry. Lze je pak použít k výrobě užitečných produktů (včetně hnojiv, čpavku nebo metanolu). Přestože odstranění vodíku a síry z proudu syntézního plynu snižuje jeho výhřevnost, zisk z prodeje těchto produktů kompenzuje ztráty. Kvůli ochraně životního prostředí a ochraně plynové turbíny před korozí a erozí se před spalováním v turbíně odstraňuje syntézní plyn: sirný prach (ve formě granulí, kvůli vysoké teplotě procesu tavení a prachu), chloridy, popř. rtuť. Kyslík se po separaci používá pro proces zplyňování, zatímco dusík (ne vždy produkovaný) se míchá se syntézním plynem na vstupu do spalovací komory. To zvyšuje hmotnostní průtok chladicí kapaliny plynovou turbínou, což zvyšuje její výkon. Kromě toho přítomnost dusíku ve spáleném plynu pomáhá snižovat emise oxidů a může snížit potřebu vstřikování vody nebo páry. K chlazení plynové turbíny lze použít malá množství dusíku. Při separaci kyslíku a dusíku je potřeba energie ke stlačování vzduchu – takový provoz spotřebuje až 25 % hrubé elektřiny vyrobené turbínou. Postup přidávání plynného dusíku nebo páry zvyšuje pevnost dosahovanou u typické turbíny asi o 20 % ve srovnání s provozem turbíny na zemní plyn. Výroba syntézního plynu, který je směsí vodíku a oxidu uhelnatého, probíhá v utěsněném reaktoru, ve kterém uhlík reaguje s párou za přítomnosti kyslíku (tlak 20-50 bar, teplota od 1000 do 1500 K). Kromě výroby syntézního plynu odstraňuje generátor plynu popel a další částice. Po opuštění zplyňovače jsou ze syntézního plynu odstraněny sloučeniny síry, čpavek, těžké kovy a dokonce i oxid uhličitý (tzv. absorpce CO 2 ). V důsledku toho jsou nečistoty odstraněny před spalováním v plynové turbíně, a nikoli - jako u tradiční technologie - ze spalovacích produktů. Díky syntéze vysokého tlaku plynu před spalováním je dekontaminační řešení IGCC levnější a účinnější než konvenční zařízení.
Hlavní nevýhodou této technologie je její složitost a vysoká cena výstavby. Provoz s ohledem na vysokou účinnost a nízké náklady na palivo by měl být ziskový.
V rámci demonstračního projektu DOE Clean Coal ve Spojených státech byly postaveny 3 elektrárny s využitím IGCC na uhlí: Wabash River Power Station ve West Ter Oate, Inidana; Polk Power Station v Tampě na Floridě (spuštěna v roce 1996) a Pinon Pine v Renu v Nevadě. Další provozované uhelné jednotky IGCC jsou v Alexander (bývalý Buggenum) v Nizozemsku, Puertollano ve Španělsku a JGC v Japonsku. V USA je také ve výstavbě en:Kemper Project v Mississippi .
V Itálii byly na zbytkové produkty rafinace ropy postaveny 4 jednotky IGCC: o výkonu 512 MW v rafinérii ISAB v Priolo ( ostrov Sicílie ) [1] , o výkonu 575 MW v rafinérii Sarroch ( ostrov Sardinie ) [2] , s kapacitou 280 MW v rafinerii Falconara [3] a 250 MW v rafinerii San Nazzaro [4]
| Motory | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| viz také stroj na věčný pohyb Převodový motor gumový motor | |||||||||||||||||