518 3

13. ELEKTROWNIE Z TURBINAMI GAZOWYMI

Zdecydowanie większe nadzieje wiąże się z wykorzystaniem zgazowania węgla, przy czym jest to problem znacznie szerszy, wiąże się bowiem z nabrzmiewającym problemem ochrony klimatu. Gazem odpowiadającym w ok. 50% za występowanie efektu cieplarnianego jest dwutlenek węgla, emitowany do atmosfery w procesach wytwarzania energii elektrycznej i ciepła przy spalaniu paliw organicznych, zwłaszcza węgla (duża zawartość pierwiastka węgla w stosunku do wartości opałowej). Wymusza to ukierunkowanie rozwoju technologii energetycznych na tzw. technologie „zeroemisyjne” z wychwytywaniem i składowaniem C0₂.

Obecne i przyszłościowe możliwości radykalnego ograniczenia emisji C0₂ przy spalaniu węgla są upatrywane we wdrażaniu trzech technologii: wychwytywaniu C0₂ ze strumienia spalin (tzw. technologia post-combustion), spalaniu tlenowym w wysokiej koncentracji 0₂ + C0₂ (tzw. technologia oxyfuel) oraz wychwytywaniu C0₂ z gazu ze zgazowania węgla przed spalaniem (tzw. technologia pre-combus-tioń). Dwie pierwsze mogą być stosowane zarówno w istniejących klasycznych elektrowniach węglowych, jak i nowo projektowanych. Technologiapre-combustion jest nową i przyszłościową technologią (rozwijaną od lat dziewięćdziesiątych XX wieku), bazującą na układzie gazowo-parowym zintegrowanym ze zgazowa-niem węgla (IGCC)). Ważną zaletą systemu IGCC jest możliwość usunięcia C0₂ z gazu syntezowego przed jego spaleniem w komorze spalania turbiny gazowej. Współczesne instalacje IGCC umożliwiają usunięcie do 90% C0₂.

Zgazowanie węgla jest procesem technologicznym znanym od dawna i związanym tradycyjnie z przemysłem chemicznym. W praktyce zgazowanie polega na termicznym rozpadzie (pirolizie) cząsteczek związków chemicznych, częściowym utlenieniu i uwodornieniu. Starsze technologie polegały na dostarczaniu do paliwa dużej ilości ciepła przy braku tlenu. Obecnie stosuje się najczęściej zgazowanie parą wodną w instalacjach ciśnieniowych, tj. doładowywanych powietrzem lub tlenem, przy czym w tym drugim przypadku konieczna jest kosztowna instalacja tlenowni. W wyniku częściowego utleniania otrzymuje się gaz syntezowy (,syngas, gaz wodny), składający się z tlenku węgla CO i wodoru H₂ w różnych proporcjach. Częściowe utlenianie może być stosowane dla ciał stałych i ciekłych. Tak więc mogą być zgazowywane różnego rodzaju węgle, oleje, jak również biomasa oraz różnej postaci produkty odpadowe.

W praktyce proces zgazowania jest realizowany w wielu typach generatorów gazu (reaktorach). Możnaje podzielić na trzy zasadnicze kategorie [13.5; 13.15]: ze złożem ruchomym (ang. moving-bed gasifiers), ze złożem fluidalnym (ang. fluid-bed gasifiers) i strumieniowe (ang. entrained-flow gasifiers). Krótka charakterystyka poszczególnych kategorii jest przedstawiona w tablicy 13.1.

W najstarszych historycznie generatorach gazu zgazowanie węgla odbywało się w złożu ruchomym. W 1927 roku niemiecka firma Lurgi AG opatentowała technologię zgazowania węgla w podwyższonym ciśnieniu mieszaniną tlenu z parą wodną, a w 1936 roku ruszyła pierwsza komercyjna instalacja (ang. Lurgi dry ash gasifier). Współczesne generatory Lurgi pracują przy ciśnieniu 2,5h-3,0 MPa. Były również czynione próby dla ciśnień do 10 MPa.

518