IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle กับถ่านหินเกรดต่ำ ตอนที่ 4/4

Implementation to Power Generation System
Syngas ที่ได้สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงของ Combined Cycle Power Plant (CCP) โดยต้องผ่านกระบวนการ Treatment ก่อนเข้า Turbine ส่วนประกอบต่างๆ ใน Plant ที่ใช้ Gasification นั้นโดยหลักการเหมือนกับ CCP มีสิ่งที่เพิ่มเติมคือ Gasification Block ดังรูปด้านล่าง ซึ่งเรียกระบบนี้ว่า Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)

แผนภาพระบบ Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)
แผนภาพระบบ Integrated Gasification Combined Cycle (IGCC)

เริ่มจากถ่านหินนำเข้าสู่ Gasification Plant ซึ่งประกอบไปด้วย Gasifier และ Gas Cooler หน้าที่ของ Cooler ก็เพื่อทำให้อุณหภูมิของ Syngas ต่ำลงแล้วความหนาแน่นจะเพิ่มสูงขึ้น ทำให้ง่ายต่อการทำให้บริสุทธิ์ (Purification) ใน Hot Gas Clean-up Unit ส่วน Air separation unit (ASU) จะมีส่วนช่วยให้ผลิต Syngas ได้มากกว่า IGCC ที่ไม่ได้ติดตั้ง ASU ด้วย ขั้นตอนต่อไปก็จะเหมือนกับการใส่เชื้อเพลิงน้ำมันหรือก๊าซเข้าสู่ระบบ Combined Cycle Plant นั่นเอง
และเนื่องมาจากระบบนี้เผาไหม้ Syngas แทนที่จะเป็นถ่านหินในโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ดังนั้นมลภาวะที่เกิดขึ้นย่อมต่ำมาก อีกทั้ง Thermal Efficiency ของ IGCC ยังสูงกว่าอีกด้วย ในการลดมลภาวะนั้นจะทำได้มากขึ้นก็ด้วยการติดตั้งระบบ CO2 Capture เพิ่มเข้าไป ดังรูปเปรียบเทียบ

IGCC Process without CO2 Capture
IGCC Process without CO2 Capture
IGCC Process with CO2 Capture
IGCC Process with CO2 Capture

กระบวนการเปลี่ยนจาก Combined Cycle ไปเป็น IGCC สามารถใช้ Applications เช่น Program Cycle-Tempo™ เพื่อทำ Model กระบวนการทั้งหมดก่อนทดสอบจริง เริ่มต้นจากการประเมิน Heat Balance ของ Combined Cycle Plant เดิมโดยจ้าง Contractor ผู้สร้าง Plant แต่เดิมเตรียมข้อมูลอ้างอิง และจึงสร้าง Gasification Plant ซึ่งสามารถใช้เชื้อเพลิงถ่านหินได้หลายประเภท ทั้งเกรดต่ำและเกรดสูง สุดท้ายถึงขั้นตอนทดสอบ Model จริงก็ส่ง Syngas เข้าสู่ Combined Cycle Block
ตัวอย่างการ Converting Combined Cycle Power Plant to IGCC-Grati IGCC Case Study ประเทศอินโดนีเซีย ได้เลือกถ่านหินลิกไนต์เป็นเชื้อเพลิงและใช้อากาศเป็นสาร Oxidant เพื่อลดต้นทุนเชื้อเพลิงและไม่มีระบบ ASU
ตัวเลขการคำนวณประสิทธิภาพค่าอ้างอิงเดิมคือ 46.43% (Net Efficiency) ซึ่งมี Gas Flow Rate 8.002 kg/s ที่ความดันที่ Combustor และอุณหภูมิบรรยากาศ ขณะที่ Net Efficiency ของ Grati IGCC คือ 48.73% และอัตราการใช้ถ่านหิน คือ 67.14 Ton/hr เห็นได้ชัดว่ามีข้อได้เปรียบในทุกทุกด้าน คือ
1) Net Efficiency เพิ่มสูงขึ้น
2) เปลี่ยนมาใช้ถ่านหินลิกไนต์ซึ่งมีอยู่เป็นจำนวนมากและราคาถูกแทนเชื้อเพลิงเดิม
3) ลดปริมาณการปล่อยมลภาวะสู่สิ่งแวดล้อม และจะส่งผลประโยชน์เรื่องภาษีคาร์บอนในอนาคตอันใกล้
โดยสรุปเทคโนโลยีนี้อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเพื่อให้คุ้มค่าต่อการลงทุน อย่างไรก็ตาม การเข้าใจถึงหลักการของกระบวนการข้างต้นย่อมเป็นข้อได้เปรียบในแง่การตัดสินใจในเวลาที่เหมาะสมต่อการลงทุน เมื่อเทคโนโลยีออกสู่ตลาดอย่างกว้างขวาง