【專題探索】剖析我國發展IGCC之可行性
邱太銘 (2006/07/06) 《台經月刊第29卷第7期》
整合氣化複循環
全球目前所使用的初級能源均有枯竭之虞，依據目前開採使用速率估算，世界剩餘能源蘊藏量煤炭231年、鈾礦73年、天然氣62年及石油43年。2004年國際能源總署(IEA)世界能源展望(World Energy Outlook)預估未來30年化石燃料仍是最重要及幾乎無可替代的能源來源。化石燃料中煤的儲量大、價格低廉、供應穩定及具有最高碳密集度，燃燒時無可避免會產生溫室氣體二氧化碳(CO2)及其他汙染物，造成環境嚴重汙染，亦成為造成全球暖化的溫室氣體之主要來源。再加上能源安全及環境關注日益受重視，因此，各國政府在考慮利用儲量豐富的煤炭資源時，特別重視淨煤技術的研究與開發工作。電力與國家經濟發展息息相關，燃煤發電提供全球38.7%電力，許多國家包括歐盟各會員國均高度依存於燃煤發電(McMullan and Minchener, 2005)。
我國目前發電系統亦以燃煤電廠為主，目前不可能建造核能電廠，再生能源發展不足以供應經濟發展所需的電力，依據2005年6月20~21日全國能源會議結論，未來仍須仰賴火力發電，配合環保及京都議定書CO2減量需求，有必要尋求可行的發電方式。
整合氣化複循環(Integrated Gasification Combined Cycle, IGCC)發電系統包括氣化系統、合成氣淨化系統、CO2捕捉系統(option)及複循環系統，如附圖所示。其中氣化系統包括進料處理設備、空氣分離單元及氣化爐，動力島採用複循環。基本上，氣化系統與合成氣淨化系統屬於化學工程程序，氣化爐操作比鍋爐操作更為複雜，必須將氣體組成及氣化溫度控制在正確範圍，同時亦須利用輸入參數氧／燃料及水蒸汽／燃料兩個比值的調整，以最大化燃料／氣體轉化(Valero and Uson, 2006)。
附圖 IGCC系統與技術魚骨圖
煤氣化是透過非催化部分氧化將煤中大部分能源轉化成氣體燃料的程序，煤、水蒸汽與限量氧被飼入高溫加壓型容器來產生氣體，此氣體即為合成氣，係由CO與H2所構成，氣體經冷卻及去除不期望成分如粒狀物質、硫等，可作為燃料或進一步加工與濃縮成化學品或液體燃料。
全球至2004年底有117座氣化工廠運轉中，385座氣化爐，總裝置容量為45 GWth，主要原料為煤炭(49%)及石油殘留物(36%)等，產品中化學品占37%、Fischer-Tropsch占36%及發電占19%，每年成長率為5%(NETL, 2005)。
IGCC電廠係將化學工廠置於電廠前端，而傳統燃煤電廠係將化學工廠置於後端，試圖於燃燒與稀釋後捕捉汙染物。IGCC電廠係在燃燒前進行汙染物處理，具有高壓、體積小及汙染物濃度較高等特性，使得汙染較易處理，同時CO2去除亦屬於燃燒前去除，所需費用遠低於燃燒後去除，因而整合性氣化複循環是環境最友善的燃煤發電技術。IGCC與超臨界燃粉煤(SCPC)電廠相對技術比較如表1所示(Horton, 2005)。
IGCC技術、二氧化碳減量、淨煤技術、高效率發電、環境性能、成本效益、燃煤替代、CO2捕捉、燃煤排放、京都議定書
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