Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Michel KLAEYLÉ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL) - Docteur en chimie de la combustion - Ingénieur du groupe « techniques de combustion propre » à Électricité de France, Centre National d’Équipement Thermique
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Férid NANDJEE : Ingénieur de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA) - Responsable du groupe « turbines à combustion, diesels, cycles combinés » à EDF, Centre National d’Équipement Thermique
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La production thermique d’énergie électrique doit répondre simultanément aux impératifs économiques et à des critères liés à la protection de l’environnement de plus en plus stricts. Les cycles combinés alimentés au gaz naturel ou au fuel permettent de très bons rendements énergétiques (nettement supérieurs à 50 %) et des émissions polluantes très faibles, mais consomment des combustibles dont les réserves estimées sont faibles et dont le coût est incertain à long terme.
Au contraire, les très abondantes réserves de charbon dispersées à travers le monde et leur coût plus avantageux permettent, à long terme, d’envisager l’utilisation du charbon pour la production d’énergie électrique. Les filières classiques de combustion du charbon présentent généralement des performances moyennes en matière de rendement et de protection de l’environnement ou nécessitent des équipements annexes (désulfuration des fumées, …).
La gazéification intégrée à un cycle combiné (GICC, ou en anglais IGCC : integrated gasification combined cycle) permet de transformer le charbon en un combustible propre et utilisable par un cycle combiné, au lieu de le brûler directement. Cette technologie permet de bénéficier des avantages intrinsèques des cycles combinés au gaz, mais à partir d’un combustible moins noble : quasiment tous les charbons, la biomasse, les cokes de pétrole, les combustibles à haute viscosité (CHV), l’orimulsion, etc. En particulier, l’IGCC permet de brûler des combustibles de qualité moindre (forte teneur en soufre, en chlore ou en cendres) en respectant, sans installation complémentaire, les normes, actuelles et en préparation, relatives aux limitations des émissions de polluants.
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6. Spécificités de l’IGCC
6.1 Intégration. Optimisation
La technique IGCC permet de réaliser des économies de consommations d’auxiliaires par l’intégration des trois éléments principaux : le gazéifieur, le cycle combiné et l’unité de séparation d’air. Cette intégration peut se faire à plusieurs niveaux.
HAUT DE PAGE6.1.1 Intégration de l’unité de séparation d’air
L’intégration de l’unité de séparation d’air permet des économies énergétiques importantes, mais a pour conséquence une complication certaine de la centrale et de son exploitation. Trois configurations sont possibles.
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Absence d’intégration (figure 7a)
L’unité de séparation d’air est alimentée en air par un compresseur indépendant, et fonctionne généralement à basse pression. L’azote excédentaire est généralement rejeté à l’atmosphère, sans valorisation. Cette solution offre une grande manœuvrabilité de la centrale, puisque les trois principaux îlots fonctionnent indépendamment l’un de l’autre. Cette configuration est souvent retenue lorsque, à un cycle combiné préexistant, on ajoute un gazéifieur pour fonctionner au gaz de charbon. Dans ce cas, le cycle combiné est conçu et optimisé pour un autre combustible, et le compresseur de la turbine à combustion ne permet pas l’extraction d’air.
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Intégration totale (figure 7b)
L’air nécessaire à l’unité de séparation d’air est entièrement fourni par le compresseur de la turbine à combustion. L’unité de séparation d’air fonctionne à pression moyenne ou élevée, et l’azote excédentaire est renvoyé à la chambre de combustion de la turbine, pour limiter...
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Spécificités de l’IGCC
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GEOSITS (R.F.), MOHAMMAD-ZADEH (Y.), BLAMIRE (D.K.), GRANATSTEIN (D.L.) - Évaluation de l’intégration du CCIGC. - 240 p., Association canadienne de l’Électricité, sept. 1994.
-
(2) - RUBY (J.), PETCHTL (P.), WESTSIK (J.) - Recueil de données techniques ACE sur les cycles de production d’énergie améliorés, volume III : Production d’électricité en cycle combiné à la gazéification du charbon. - 98 p., 26 tabl., 41 fig., Association canadienne de l’Électricité.
-
(3) - SENDIN (U.), SCHELLBERG (W.), EMSPERGER (W.), BERNAL (D.) - The Puertollano IGCC project, a 335 MW demonstration power plant for the electricity companies in Europe (Le projet IGCC de Puertollano, une centrale thermique de 335 MW pour les compagnies d’électricité européennes). - 13o EPRI Conference on gasification power plants, 7 tabl., 12 fig., Electric Power Research Institute, États-Unis, 19-21 oct. 1994.
-
(4) - JUDKINS (R.R.), STINTON (D.P.), DE VAN (H.J.) - A review of the efficacy of silicon carbide hot gas filters in coal gasification and pressurized fluidized bed combustion environments (Une revue de l’efficacité des filtres en carbure de silicium dans des environnements de gazéification du charbon et de combustion en lit fluidisé sous...
1 Constructeurs (listes non exhaustive)
La construction d’une centrale IGCC fait généralement appel à trois constructeurs, un pour chacun des principaux îlots : gazéifieur, cycle combiné, unité de séparation d’air. Les tableaux 1, 2 et 3 rassemblent les principaux construteurs connus dans le monde pour les gazéifieurs, les unités de séparation d’air et les cycles combinés.
HAUT DE PAGE
Le tableau 4 présente les principaux exploitants des centrales IGCC de taille industrielle existantes ou en construction à travers le monde. Cette liste est susceptible de s’allonger dans un proche avenir, car toutes les sociétés d’électricité sont susceptibles de s’équiper de centrales IGCC, puisque cette filière fait partie des technologies de combustion propre du charbon.
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