Інтегрований комбінований цикл газифікації (ІКЦГ) — це технологія, яка використовує газогенератор, щоб перетворити вугілля та інші види (палива). Потім видаляє забруднення з синтез-газу до того, як згоряє. Деякі з цих забруднювачів, таких як сірка, можуть бути перетворені в повторно використовуваних побічних продуктах. Це призводить до зниження викидів діоксиду сірки, твердих частинок і ртуті. З додаткового технологічного обладнання, вуглець в синтез-газі може бути перенесений на водень за допомогою реакції конверсії водяного газу. Отриманий діоксид вуглецю з реакції конверсії може бути стиснутий і зберігається. Надмірне тепло від первинного горіння і синтез-газу потім передається в паровому циклі, схожий на парогазову турбіну. Це призводить до підвищення ефективності в порівнянні зі звичайними пилоподібного вугілля.
Значення Вугілля можна знайти в достатку в США і багатьох інших країнах, і його ціна залишається відносно постійним в останні роки. Отже, використовується близько 50 відсотків американських потреб в електроенергії. Schon, Samuel C., and Arthur A. Small III. "Climate change and the potential of coal gasification." Geotimes 51.9 (Sept 2006): 20(4). Expanded Academic ASAP. Gale. University of Washington. 28 Oct. 2008 |date=29 жовтня 2008 Таким чином, зниження викидів, що технологія КЦГ дозволяє може бути важливим в майбутньому правила викидів затягнути у зв'язку зі зростаючою стурбованістю за впливу забруднюючих речовин на навколишнє середовище та світу. Ця технологія в даний час використовується в проекті під будівництво, розташований в Кемпер, Міссісіпі. Кемпер Проект допомогою бурого вугілля для виробництва енергії для Mississippians.
Технологічна схема КЦГ Нижче наведена принципова технологічна схема комбінованого циклу комплексної газифікації ( КЦКГ)
У процесі газифікації синтез-газ можна виробляти з широкого спектра вуглецевмісної сировини, наприклад, високосірчистого вугілля, важких нафтових залишків і біомаси. Рослина називається комплексною, тому що (1) синтез-газ, що отримується в розділі газифікація, використовується як паливо для газової турбіни в комбінованому циклі, і (2) пар, що виробляється синтез-газовими кулерами в розділі газифікація, використовується в паровій турбіні в змішаному циклі. На цьому прикладі виробництво синтез-газу використовується як паливо в газовій турбіні, яка виробляє електричну енергію. У звичайному змішаному циклі, так званих "відходів тепла" від вихлопу газової турбіни використовується в котлі-утилізаторі (ку) для виробітку пари для парової турбіни циклу. На КЦКГ рослина підвищує загальну ефективність процесу шляхом додавання більш високої температури пари, що утворюється в процесі газифікації в паротурбінному циклі. Ця пара потім використовується в парових турбінах для виробництва додаткової електричної потужності.
Установки В DOE Clean Coal рамках демонстраційного проекту DOE Clean Coal в США були побудовані 3 ПГУ установок з використанням IGCC на вугіллі: Wabash River Power Station в Вест Тере Оуте, штат Індіана; Polk Power Station в Тампе у Флориді (запущена в 1996), і Pinon Pine в Рено, штат Невада. У демонстраційному проекті Рено, дослідники виявили, що сучасна технологія ПГУ не буде працювати більш ніж на 300 футах (100 м) над рівнем моря.Source: Joe Lucas, Executive Director of Americans for Balanced Energy Choices, as interviewed on NPR's Science Friday, Friday May 12, 2006 У доповіді DOE у посиланні 3 однак не згадується будь-яку висоту ефекту, і більшість проблем були пов'язані з твердими відходами витяжної системи. На річці Уобаш і Polk Power stations і в даний час існують такі резолюції демонстраційних труднощів із запуску, але Piñon Pine проект зіткнувся зі значними проблемами і був покинутий. Перше покоління ПГУ забруднені менше, ніж сучасні основні вугільні технології, але також забруднені води; наприклад, Wabash River Plant не відповідав якості води на споживання в 1998-2001 роках тому що у ній містився миш'як, селен і ціанід. Wabash River Generating Station відтепер цілком і повністю належить і управляється Wabash River Power Association. ПГУ зараз підноситься як майже готовий проект, який може потенційно уловлювати та зберігати діоксид вуглецю. (див. Футуреген) Poland's Kędzierzyn проведе найближчим часом Zero-Emission Power & Chemical Plant, який поєднає в собі технології газифікації вугілля з технологією уловлювання та зберігання вуглецю (узв).
Ця установка була запланована, але ніякої інформації про нього не було з 2009 року. Інші працюючі установки ПГУ на вугіллі існують по всьому світу, є в Александере (колишній Буггенум) в Нідерландах, Пуэртольяно в Іспанії, і в JGC в Японії.
Texas Clean Energy project plans планує побудувати 400 МВт ПГУ об'єкт, який буде включати технологію уловлювання карбону, використання та зберігання (CCUS) технології. Проект стане першою вугільною електростанцією в США, що поєднає ПГУ і 90% уловлювання та зберігання вуглецю. Комерційна експлуатація повинна початися в 2018 році. Існує ряд переваг і недоліків в порівнянні зі звичайним уловлюванням після спалювання вуглецю в різних варіаціях і вони повністю обговорені на посиланні 6.
Вартість та надійність Головною проблемою для IGCC є його висока вартість капіталу, понад $ 3,593 / кВт. Excelsior's Mesaba Project Official US government figures give more optimistic estimates Офіційні цифри уряду США дають більш оптимістичні оцінки з $1,491/кВт встановленої потужності (2005 доларів) проти $1,290 для звичайних чистих вугільних об'єктів, але в світлі сучасних додатків, ці витрати не були продемонстровані, щоб були невірними. Застарілі за мегават-годину вартість IGCC проти пилоподібного вугілля завод який виходить з мережі в 2010 році складе $56 проти $52, і він стверджував, що IGCC стає ще більш привабливим, коли ви включаєте витрати на уловлювання і зв'язування вуглецю, IGCC стає $79 за мегават-годину проти 95 доларів за мегават-годину для пилоподібного вугілля.
Недавні свідчення в нормативних розгляду показують витрати на IGCC в два рази вище, передбачав Goddell, від $96 до 104/MWhr, який перед додаванням уловлювання та зберігання двоокису вуглецю (секвестрація була відпрацьованою технологією на обох Weyburn в Канаді (для підвищення нафтовіддачі) і Sleipner в Північному морі в промислових обсягах за останні десять років) — захоплення на 90% ставка буде $30/МВт * год додаткова вартість. На річці Wabash протягом деякого часу були виявлені проблеми з газифікацією. Проблеми газифікатора були не усунені, наступні проекти, такі як Excelsior's Mesaba Project. Тим не менше, в минулому році на річці Wabash технологія працює надійно, з доступністю, порівнянною або кращою, ніж інші технології.
В технології IGCC є проблеми проектування. По-перше, проект був спочатку закритий через корозію в трубопроводі, що суспензії, які подаються, суспендують вугілля з залізничних вагонів у газогенератор. Розроблено нове покриття для труб. По-друге, термоелемент був замінений протягом менше двох років; свідченням того, що з газогенератором були проблеми з використанням різної сировини; з бітумінозних суб-кам'яного вугілля. Газогенератор призначений для обробки та більш низького рангу лігніти. По-третє, в незапланований час на газогенераторі через проблеми тугоплавкого лайнера, і інших проблем були дорогими в ремонті. Газогенератор був спочатку розроблений в Італії, щоб бути в два рази менше того, що був побудований в технології IGCC. Нові керамічні матеріали можуть допомогти в поліпшенні продуктивності газогенератора і довговічність. Розуміння операційних проблем поточного IGCC заводу необхідно поліпшити дизайн для IGCC заводу в майбутньому. (Polk IGCC Power Plant, https://web.archive.org/web/20151228085513/http://www.clean-energy.us/projects/polk_florida.html. Keim, K., 2009, IGCC A Project on Sustainability Management Systmes for Plant Re-Design and Re-Image. Це неопублікована стаття з Гарвардського університету).
General Electric в даний час розробляє модель заводу IGCC, яка повинна представити велику надійність. Модель GE, володіє поліпшеними турбінами, оптимізовані для вугільних синтез-газу. Завод промислової газифікації Eastman у Kingsport, TN використовує міцний газифікатор GE Energy. Eastman, 500 компанія, що побудувала завод у 1983 році без будь-яких державних або федеральних субсидій і виходить прибуток.
Є кілька заводів на основі IGCC технологій в Європі, які продемонстрували гарну доступність (90-95%) після початкового періоду пристосовності. Кілька факторів допомагають визначити цю роботу: Жоден з цих об'єктів не використовував передові технології (типу F) газових турбін. Всі заводи на основі IGCC використовують залишки нафтопереробки, а не вугілля, як вихідну сировину. Це виключає звернення і збагачення вугілля, обладнання і свої проблеми. Крім того, є набагато нижче рівня золи в газифікатор, що знижує час простою і очищення його, охолодження і очищення газів на різних етапів. Ці некомунальні підприємства визнали необхідність зміна системи газифікації як хімічний завод по переробці, і відповідно реорганізовано їх обслуговчий персонал. Ще IGCC історія успіху була 250 МВт Buggenum в Нідерландах. Вона також має гарну доступність. Цей вугілля основі IGCC завод в даний час використовує близько 30% біомаси як додаткову сировину. Власник, NUON, виплачується заохочувальну винагороду від уряду, щоб використовувати біомасу. NUON побудував завод IGCC 1,311 МВт в Нідерландах, що містить три 437 одиниць МВт STEG. Електростанція Nuon Magnum IGCC був введений в експлуатацію в 2011 році, і був офіційно відкритий у червні 2013 року Mitsubishi Heavy Industries була присуджена побудувати електростанцію.
Після розбирань з екологічними організаціями, NUON був заборонений використовувати Magnum завод не спалювати вугілля й біомаса, до 2020 року через високі ціни на газ в Нідерландах, два з трьох одиниць на даний момент відсутня, в той час як третій блок бачить тільки низькі рівні використання. Відносно низька ефективність Magnum заводу 59% означає, що ефективніші технології IGCC (наприклад, Hemweg 9 IGCC) є кращими для забезпеченням (резервним).
Нове покоління вугільних електростанцій IGCC основі була запропонована, хоча ні один не є ще в стадії будівництва. Проекти розробляються AEP, Duke Energy, і Southern Company в США, і в Європі ZAK / PKE, Centrica (Велика Британія) і NUON (Нідерланди). У Minnesota, держава у відділі аналізу торгівлі знайшли IGCC з високою вартістю, з викидами профілю значно не краще, ніж пилоподібного вугілля. У штаті Delaware аналіз стану був по суті тим ж самим, що й отриманні результати.
Висока вартість IGCC є найбільшою перешкодою для її інтеграції на ринку електроенергії. Однак, більшість керівників визнають, що енергетичні регулювання вуглецю найближчим часом стає важчим. Рішення Верховного суду вимагаючи EPA регулювати вуглець. З уловлювання, вартість електроенергії від IGCC заводу збільшиться приблизно на 30%. Для природного газу ЦК, збільшення приблизно на 33%. Для пиловугільного заводу, збільшення приблизно 68%. Цей потенціал для менш дорогих уловлювання робить IGCC привабливий вибір для зберігання низької вартості вугілля.
В Японії, електроенергетичні компанії, в поєднанні з Mitsubishi Heavy Industries була експлуатації 200 т / д IGCC експериментальний завод з початку 90-х років. У вересні 2007 року, вони почали демонстраційні установки потужності 250 МВт у Nakoso. Вона працює на повітрі видувне (не кисень) сухий корм тільки вугілля.