JP2000337168A - 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム - Google Patents
化学ループ燃焼方式発電プラントシステムInfo
- Publication number
- JP2000337168A JP2000337168A JP11148411A JP14841199A JP2000337168A JP 2000337168 A JP2000337168 A JP 2000337168A JP 11148411 A JP11148411 A JP 11148411A JP 14841199 A JP14841199 A JP 14841199A JP 2000337168 A JP2000337168 A JP 2000337168A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- metal oxide
- gas
- reaction
- plant system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K3/00—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein
- F01K3/18—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters
- F01K3/188—Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having heaters using heat from a specified chemical reaction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/99008—Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属酸化物と金属酸化物の還元体の微粒子
を、ガスから除去し、もって排ガスとともに大気中に放
出される微粒子の量を減少させて、環境を汚染すること
のない化学ループ燃焼方式発電プラントシステムを提供
すること。 【解決手段】 燃料と金属酸化物との反応が行なわれる
第１の反応器１と、第１の反応器１における反応により
生成する金属酸化物の還元体が酸化されて第１の反応器
１における反応に用いられる金属酸化物が生成される第
２の反応器２と、第１の反応器１および第２の反応器２
のうち少なくとも一方の反応器における反応により発生
する気体をタービンの回転に用いるガスタービン３、４
と、タービンの回転に用いられた気体に同伴される金属
酸化物あるいは金属酸化物の還元体を除去する金属気体
分離手段３１〜３９とを備えたこと。
を、ガスから除去し、もって排ガスとともに大気中に放
出される微粒子の量を減少させて、環境を汚染すること
のない化学ループ燃焼方式発電プラントシステムを提供
すること。 【解決手段】 燃料と金属酸化物との反応が行なわれる
第１の反応器１と、第１の反応器１における反応により
生成する金属酸化物の還元体が酸化されて第１の反応器
１における反応に用いられる金属酸化物が生成される第
２の反応器２と、第１の反応器１および第２の反応器２
のうち少なくとも一方の反応器における反応により発生
する気体をタービンの回転に用いるガスタービン３、４
と、タービンの回転に用いられた気体に同伴される金属
酸化物あるいは金属酸化物の還元体を除去する金属気体
分離手段３１〜３９とを備えたこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学ループ燃焼法
を用いる化学ループ燃焼方式発電プラントシステムに関
する。
を用いる化学ループ燃焼方式発電プラントシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、この種の従来から用いられてい
る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの系統構成
図である。
る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの系統構成
図である。
【０００３】従来から用いられている化学ループ燃焼方
式発電プラントシステムは、反応器１、２、ガスタービ
ン３、４、加湿器６、熱交換器２１〜３０、コンデンサ
ー８、１４、コンプレッサー１０〜１２、合流点１５、
ＣＯ２（二酸化炭素）回収装置１９で構成される。
式発電プラントシステムは、反応器１、２、ガスタービ
ン３、４、加湿器６、熱交換器２１〜３０、コンデンサ
ー８、１４、コンプレッサー１０〜１２、合流点１５、
ＣＯ２（二酸化炭素）回収装置１９で構成される。
【０００４】更に、燃料としてメタン（ＣＨ４）、また
燃料と化学反応する金属酸化物として酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）を用い、反応器１と反応器２とにおいて下記反応
式（１）、（２）に示す２つの化学反応がそれぞれ行な
われている。
燃料と化学反応する金属酸化物として酸化ニッケル（Ｎ
ｉＯ）を用い、反応器１と反応器２とにおいて下記反応
式（１）、（２）に示す２つの化学反応がそれぞれ行な
われている。
【０００５】 ＣＨ４＋４ＮｉＯ→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋４Ｎｉ …（１） ４Ｎｉ＋２Ｏ２→４ＮｉＯ …（２） 反応器１には燃料であるメタンが供給され、上記（１）
式に示すように金属酸化物である酸化ニッケルと反応
し、炭酸ガス（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、金属ニッ
ケル（Ｎｉ）が生成され、うち金属ニッケルは反応器２
に供給される。
式に示すように金属酸化物である酸化ニッケルと反応
し、炭酸ガス（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、金属ニッ
ケル（Ｎｉ）が生成され、うち金属ニッケルは反応器２
に供給される。
【０００６】一方、反応器２には加湿された空気が供給
され、その一部の酸素が反応器１より供給された金属ニ
ッケルと反応し、上記（２）式に示すように酸化ニッケ
ルが生成され、この酸化ニッケルは反応器１に供給され
る。また、上記（２）式に示す化学反応による反応熱で
高温空気が発生する。
され、その一部の酸素が反応器１より供給された金属ニ
ッケルと反応し、上記（２）式に示すように酸化ニッケ
ルが生成され、この酸化ニッケルは反応器１に供給され
る。また、上記（２）式に示す化学反応による反応熱で
高温空気が発生する。
【０００７】このように、反応器１で生成される炭酸ガ
スと蒸気はガスタービン３へ、反応器２で生成される高
温空気はガスタービン４へそれぞれ送られる。これらガ
スはガスタービン３、４において図示しないタービンの
回転に用いられた後に、多数の熱交換器により冷却され
た後、炭酸ガスと水とはそれぞれ回収され、残りのガス
は大気中に放出される。
スと蒸気はガスタービン３へ、反応器２で生成される高
温空気はガスタービン４へそれぞれ送られる。これらガ
スはガスタービン３、４において図示しないタービンの
回転に用いられた後に、多数の熱交換器により冷却され
た後、炭酸ガスと水とはそれぞれ回収され、残りのガス
は大気中に放出される。
【０００８】以下に、図５の系統構成図の流れに沿っ
て、このような従来から用いられている化学ループ燃焼
方式発電プラントシステムの動作について詳細に説明す
る。
て、このような従来から用いられている化学ループ燃焼
方式発電プラントシステムの動作について詳細に説明す
る。
【０００９】まず、燃料として用いるメタンが２５℃、
２ＭＰａに加熱、加圧された状態で供給され、熱交換器
２１でガスタービン３から排出される排ガスとの熱交換
により５３０℃、１.９ＭＰａに昇温され、反応器１に
導入される。
２ＭＰａに加熱、加圧された状態で供給され、熱交換器
２１でガスタービン３から排出される排ガスとの熱交換
により５３０℃、１.９ＭＰａに昇温され、反応器１に
導入される。
【００１０】反応器１には反応器２から１２００℃の酸
化ニッケルが、図中の破線に示すような経路で供給さ
れ、この酸化ニッケルは反応器１においてメタンにより
上記（１）式に示す反応に従ってニッケルに還元され、
このニッケル（５３０℃）は、図中の破線に示すような
経路で反応器２に供給される。
化ニッケルが、図中の破線に示すような経路で供給さ
れ、この酸化ニッケルは反応器１においてメタンにより
上記（１）式に示す反応に従ってニッケルに還元され、
このニッケル（５３０℃）は、図中の破線に示すような
経路で反応器２に供給される。
【００１１】反応器１からは、ニッケルの他に炭酸ガ
ス、水蒸気が排出され、これらガス（炭酸ガスと水蒸
気）の温度は１１００℃であり、ガスタービン３に取り
込まれる。ガスタービン３に取り込まれたこれらのガス
は、ガスタービン３内の図示しないタービンを回転させ
た後に、熱交換器２１におけるメタンとの熱交換、熱交
換器２２におけるプロセス水との熱交換によって冷却さ
れる。その後、コンデンサー８で水分を除去され、７０
℃、０.１１ＭＰａの炭酸ガスとなり、更にその炭酸ガ
スはＣＯ２回収装置１９により回収される。そして、コ
ンデンサー８およびＣＯ２回収装置１９で回収しきれな
かった一部の排ガスが大気中に放出される。
ス、水蒸気が排出され、これらガス（炭酸ガスと水蒸
気）の温度は１１００℃であり、ガスタービン３に取り
込まれる。ガスタービン３に取り込まれたこれらのガス
は、ガスタービン３内の図示しないタービンを回転させ
た後に、熱交換器２１におけるメタンとの熱交換、熱交
換器２２におけるプロセス水との熱交換によって冷却さ
れる。その後、コンデンサー８で水分を除去され、７０
℃、０.１１ＭＰａの炭酸ガスとなり、更にその炭酸ガ
スはＣＯ２回収装置１９により回収される。そして、コ
ンデンサー８およびＣＯ２回収装置１９で回収しきれな
かった一部の排ガスが大気中に放出される。
【００１２】このプラントシステムではこのように、反
応器１より排出される高温のガスのエネルギーを、メタ
ンやプロセス水の加熱に有効利用するという利点を有す
る。
応器１より排出される高温のガスのエネルギーを、メタ
ンやプロセス水の加熱に有効利用するという利点を有す
る。
【００１３】また、このプラントシステムには２５℃、
０.１ＭＰａの空気も供給される。この空気はまず、圧
縮動力の低減と加湿器６で使用する熱の需要を満足させ
るため、複数段のコンプレッサー１０〜１２で順次加圧
され、また、加湿器６から排出される水によって熱交換
器２７、２８、２９において順次加熱され、最終的に１
１２℃、２ＭＰａの空気となり加湿器６に供給される。
０.１ＭＰａの空気も供給される。この空気はまず、圧
縮動力の低減と加湿器６で使用する熱の需要を満足させ
るため、複数段のコンプレッサー１０〜１２で順次加圧
され、また、加湿器６から排出される水によって熱交換
器２７、２８、２９において順次加熱され、最終的に１
１２℃、２ＭＰａの空気となり加湿器６に供給される。
【００１４】一方、加湿器６には１８６℃、２.１ＭＰ
ａの水も供給されているので、この水により空気は加湿
され１４２℃、１．９ＭＰａの加湿空気（水蒸気の体積
分率約２５%）が得られ、この加湿空気はさらに熱交換
器２３において反応器２からの排ガスとの熱交換により
５３０℃に加熱されて反応器２に導入される。
ａの水も供給されているので、この水により空気は加湿
され１４２℃、１．９ＭＰａの加湿空気（水蒸気の体積
分率約２５%）が得られ、この加湿空気はさらに熱交換
器２３において反応器２からの排ガスとの熱交換により
５３０℃に加熱されて反応器２に導入される。
【００１５】反応器２では反応器１から供給されるニッ
ケルがこの加湿空気により酸化される。反応器２で行な
われる（２）式に示す化学反応は発熱反応であるので、
反応器２からは１２００℃の酸化ニッケルと、１２００
℃の高温空気が得られる。この１２００℃の高温空気は
ガスタービン４に取りこまれ、図示しないタービンの回
転に利用される。
ケルがこの加湿空気により酸化される。反応器２で行な
われる（２）式に示す化学反応は発熱反応であるので、
反応器２からは１２００℃の酸化ニッケルと、１２００
℃の高温空気が得られる。この１２００℃の高温空気は
ガスタービン４に取りこまれ、図示しないタービンの回
転に利用される。
【００１６】その後、高温空気は、熱交換器２３におい
て反応器２に導入される空気の加熱に利用され、更に熱
交換器２４、２５においてプロセス水で冷却された後
に、コンデンサー１４で凝縮され、水分が回収される。
水分が回収された後は４５℃、０．１１ＭＰａの窒素
（Ｎ２）を主成分とする排ガスとして大気中に放出され
る。
て反応器２に導入される空気の加熱に利用され、更に熱
交換器２４、２５においてプロセス水で冷却された後
に、コンデンサー１４で凝縮され、水分が回収される。
水分が回収された後は４５℃、０．１１ＭＰａの窒素
（Ｎ２）を主成分とする排ガスとして大気中に放出され
る。
【００１７】また、反応器２において生成される１２０
０℃の酸化ニッケルは、重力落下によって、図中の破線
で示す経路に従って反応器１に供給される。
０℃の酸化ニッケルは、重力落下によって、図中の破線
で示す経路に従って反応器１に供給される。
【００１８】一方、プロセス水は、図中の点線でその経
路を示すように、熱交換器２２、２４、２５における高
温ガスの冷却、熱交換器２６、２７、２８、２９におけ
る空気の加熱に利用される。
路を示すように、熱交換器２２、２４、２５における高
温ガスの冷却、熱交換器２６、２７、２８、２９におけ
る空気の加熱に利用される。
【００１９】コンデンサー８、１４で凝縮回収された水
はそれぞれ合流点１５で合流して、５５℃の水となる。
この水は熱交換器３０で冷却され、再度プロセス水とし
て利用される。
はそれぞれ合流点１５で合流して、５５℃の水となる。
この水は熱交換器３０で冷却され、再度プロセス水とし
て利用される。
【００２０】このように、このプラントシステムでは水
を回収し、回収した水をプロセス水として再利用するた
め、水資源を浪費することがない。
を回収し、回収した水をプロセス水として再利用するた
め、水資源を浪費することがない。
【００２１】なお、このプラントシステムでは金属酸化
物として酸化ニッケルを用いているが、鉄（２価、３
価）、銅、マンガン等の酸化物を用いてもよい。
物として酸化ニッケルを用いているが、鉄（２価、３
価）、銅、マンガン等の酸化物を用いてもよい。
【００２２】このようなプラントシステムでは反応器２
から発生する高温空気を冷却し、水を回収することによ
って、プロセス水として供給した水量のほぼ全量を回収
できる。この場合、５５．１％の高い発電効率が得られ
る。これは、火力発電所の４０％前後の発電効率よりも
格段に高い値である。仮に反応器２から発生する高温空
気を冷却せず、プロセス水の回収を行わなければ、５
６.７％という更に高い発電効率が得られる。
から発生する高温空気を冷却し、水を回収することによ
って、プロセス水として供給した水量のほぼ全量を回収
できる。この場合、５５．１％の高い発電効率が得られ
る。これは、火力発電所の４０％前後の発電効率よりも
格段に高い値である。仮に反応器２から発生する高温空
気を冷却せず、プロセス水の回収を行わなければ、５
６.７％という更に高い発電効率が得られる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで
は、反応器１と反応器２との間を循環するニッケルと酸
化ニッケルとが粉体化し微粒子となってガスに同伴する
という問題がある。しかも、反応器１と反応器２との間
の循環回数が多くなるほどガスに同伴する微粒子は多く
なり、それに伴ってそれら微粒子のガスからの除去も困
難になるという問題がある。
うな従来の化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで
は、反応器１と反応器２との間を循環するニッケルと酸
化ニッケルとが粉体化し微粒子となってガスに同伴する
という問題がある。しかも、反応器１と反応器２との間
の循環回数が多くなるほどガスに同伴する微粒子は多く
なり、それに伴ってそれら微粒子のガスからの除去も困
難になるという問題がある。
【００２４】そのため、ニッケルもしくは酸化ニッケル
の微粒子が、排ガスとともに大気中に排出され環境を汚
染する恐れがある。また、ニッケルと酸化ニッケルとが
紛体化すると反応器１、２で引き起こる化学反応の反応
性が低下し、特に反応器２で引き起こる酸化反応の速度
が低下してしまう。
の微粒子が、排ガスとともに大気中に排出され環境を汚
染する恐れがある。また、ニッケルと酸化ニッケルとが
紛体化すると反応器１、２で引き起こる化学反応の反応
性が低下し、特に反応器２で引き起こる酸化反応の速度
が低下してしまう。
【００２５】そこで、これを改善するために、ニッケル
もしくは酸化ニッケルに酸素透過体を媒体物質として添
加して使用する方法が採用されている。その一例とし
て、酸化ニッケルとイットリアスタビライストジルコニ
ア（ＹＳＺｒ）（８％のＹ２Ｏ ３を添加して安定させた
ＺｒＯ２）を３：２（重量比）の混合割合で調整し、粒
状に高温焼成した物質を用いている。このように酸素透
過性の媒体物質を添加すると、酸化ニッケルの形状がよ
り安定して使用期間を伸ばすことができる。
もしくは酸化ニッケルに酸素透過体を媒体物質として添
加して使用する方法が採用されている。その一例とし
て、酸化ニッケルとイットリアスタビライストジルコニ
ア（ＹＳＺｒ）（８％のＹ２Ｏ ３を添加して安定させた
ＺｒＯ２）を３：２（重量比）の混合割合で調整し、粒
状に高温焼成した物質を用いている。このように酸素透
過性の媒体物質を添加すると、酸化ニッケルの形状がよ
り安定して使用期間を伸ばすことができる。
【００２６】しかしながら、このような従来の化学ルー
プ燃焼方式発電プラントシステムでは、ニッケルもしく
は酸化ニッケルの粉体化を防ぐことは依然としてできな
い。
プ燃焼方式発電プラントシステムでは、ニッケルもしく
は酸化ニッケルの粉体化を防ぐことは依然としてできな
い。
【００２７】そのため、ニッケルもしくは酸化ニッケル
による微粒子が排ガスに同伴して大気中に排出され、こ
れによって環境を汚染するという問題が発生する。
による微粒子が排ガスに同伴して大気中に排出され、こ
れによって環境を汚染するという問題が発生する。
【００２８】本発明はかかる事情に対処してなされたも
のであり、金属酸化物もしくは金属酸化物の還元体によ
る微粒子をガスから除去し、もって排ガスとともに大気
中に放出される微粒子の量を減少させて、環境を汚染す
ることにない化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
を提供することを目的とする。
のであり、金属酸化物もしくは金属酸化物の還元体によ
る微粒子をガスから除去し、もって排ガスとともに大気
中に放出される微粒子の量を減少させて、環境を汚染す
ることにない化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００３０】すなわち、請求項１の発明では、燃料と金
属酸化物との反応が行なわれる第１の反応器と、第１の
反応器における反応により生成する金属酸化物の還元体
が酸化されて第１の反応器における反応に用いられる金
属酸化物が生成される第２の反応器と、第１の反応器お
よび第２の反応器のうち少なくとも一方の反応器におけ
る反応により発生する気体をタービンの回転に用いるガ
スタービンと、タービンの回転に用いられた気体に同伴
される金属酸化物あるいは金属酸化物の還元体を除去す
る金属気体分離手段とを備える。
属酸化物との反応が行なわれる第１の反応器と、第１の
反応器における反応により生成する金属酸化物の還元体
が酸化されて第１の反応器における反応に用いられる金
属酸化物が生成される第２の反応器と、第１の反応器お
よび第２の反応器のうち少なくとも一方の反応器におけ
る反応により発生する気体をタービンの回転に用いるガ
スタービンと、タービンの回転に用いられた気体に同伴
される金属酸化物あるいは金属酸化物の還元体を除去す
る金属気体分離手段とを備える。
【００３１】従って、請求項１の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をガスから除去すること
ができる。
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をガスから除去すること
ができる。
【００３２】請求項２の発明では、請求項１に記載の化
学ループ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、加湿
した空気を第２の反応器に供給する加湿空気供給手段を
備える。
学ループ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、加湿
した空気を第２の反応器に供給する加湿空気供給手段を
備える。
【００３３】従って、請求項２の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、加湿空気の供給によっ
て第２の反応器における酸化反応を促進することができ
る。
電プラントシステムにおいては、加湿空気の供給によっ
て第２の反応器における酸化反応を促進することができ
る。
【００３４】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２に記載の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
において、タービンの回転に用いられた第１の反応器に
おける反応により発生する気体を冷却して当該気体から
炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備える。
項２に記載の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
において、タービンの回転に用いられた第１の反応器に
おける反応により発生する気体を冷却して当該気体から
炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備える。
【００３５】従って、請求項３の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、大気中に排出される炭
酸ガスの量を減少させることができる。
電プラントシステムにおいては、大気中に排出される炭
酸ガスの量を減少させることができる。
【００３６】請求項４の発明では、タービンの回転に用
いられた気体を冷却して当該気体から水を回収する水回
収手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれか１項に記載の化学ループ燃焼方式発電プラン
トシステムとする。
いられた気体を冷却して当該気体から水を回収する水回
収手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれか１項に記載の化学ループ燃焼方式発電プラン
トシステムとする。
【００３７】従って、請求項４の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、プラントにおいて用い
るプロセス水を再利用することができる。
電プラントシステムにおいては、プラントにおいて用い
るプロセス水を再利用することができる。
【００３８】請求項５の発明では、水回収手段によって
回収された水に含有される金属酸化物あるいは金属酸化
物の還元体を除去する金属液体分離手段を備えたことを
特徴とする請求項４に記載の化学ループ燃焼方式発電プ
ラントシステムとする。
回収された水に含有される金属酸化物あるいは金属酸化
物の還元体を除去する金属液体分離手段を備えたことを
特徴とする請求項４に記載の化学ループ燃焼方式発電プ
ラントシステムとする。
【００３９】従って、請求項５の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をプロセス水から除去す
ることができる。
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をプロセス水から除去す
ることができる。
【００４０】請求項６の発明では、燃料と金属酸化物と
の反応が行なわれる第１の反応器と、第１の反応器にお
ける反応により生成する金属酸化物の還元体が酸化され
て第１の反応器における反応に用いられる金属酸化物が
生成される第２の反応器と、第１の反応器および第２の
反応器のうち少なくとも一方の反応器における反応によ
り発生する気体をタービンの回転に用いるガスタービン
と、タービンの回転に用いられた気体を冷却して当該気
体から水を回収する水回収手段と、水回収手段により回
収された水に含有される金属酸化物あるいは金属酸化物
の還元体を除去する金属液体分離手段とを備える。
の反応が行なわれる第１の反応器と、第１の反応器にお
ける反応により生成する金属酸化物の還元体が酸化され
て第１の反応器における反応に用いられる金属酸化物が
生成される第２の反応器と、第１の反応器および第２の
反応器のうち少なくとも一方の反応器における反応によ
り発生する気体をタービンの回転に用いるガスタービン
と、タービンの回転に用いられた気体を冷却して当該気
体から水を回収する水回収手段と、水回収手段により回
収された水に含有される金属酸化物あるいは金属酸化物
の還元体を除去する金属液体分離手段とを備える。
【００４１】従って、請求項６の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をプロセス水から除去す
ることができる。
電プラントシステムにおいては、金属酸化物もしくは金
属酸化物の還元体による微粒子をプロセス水から除去す
ることができる。
【００４２】請求項７の発明では、請求項６に記載の化
学ループ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、加湿
した空気を第２の反応器に供給する加湿空気供給手段を
備える。
学ループ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、加湿
した空気を第２の反応器に供給する加湿空気供給手段を
備える。
【００４３】従って、請求項７の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、加湿空気の供給によっ
て第２の反応器における酸化反応を促進することができ
る。
電プラントシステムにおいては、加湿空気の供給によっ
て第２の反応器における酸化反応を促進することができ
る。
【００４４】請求項８の発明では、請求項６または請求
項７に記載の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
において、タービンの回転に用いられた第１の反応器に
おける反応により発生する気体を冷却して当該気体から
炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備える。
項７に記載の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム
において、タービンの回転に用いられた第１の反応器に
おける反応により発生する気体を冷却して当該気体から
炭酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備える。
【００４５】従って、請求項８の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、大気中に排出される炭
酸ガスの量を減少させることができる。
電プラントシステムにおいては、大気中に排出される炭
酸ガスの量を減少させることができる。
【００４６】請求項９の発明では、第１の反応器におけ
る反応により生成する前記金属酸化物の還元体と、第２
の反応器において生成する前記金属酸化物とに、酸素を
透過する物質を形状安定剤として添加することを特徴と
する請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の化学
ループ燃焼方式発電プラントシステムとする。
る反応により生成する前記金属酸化物の還元体と、第２
の反応器において生成する前記金属酸化物とに、酸素を
透過する物質を形状安定剤として添加することを特徴と
する請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の化学
ループ燃焼方式発電プラントシステムとする。
【００４７】従って、請求項９の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいては、酸素透過性の媒体物質
を用いることにより、ニッケルの形状をより安定させ、
使用期間を伸ばすことができる。
電プラントシステムにおいては、酸素透過性の媒体物質
を用いることにより、ニッケルの形状をより安定させ、
使用期間を伸ばすことができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００４９】なお、以下の各実施の形態の説明に用いる
図中の符号は、図５と同一部分については同一符号を付
して示すことにする。
図中の符号は、図５と同一部分については同一符号を付
して示すことにする。
【００５０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
の形態を図１と図４とを用いて説明する。
の形態を図１と図４とを用いて説明する。
【００５１】図１は、本発明の実施の形態に係る化学ル
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
【００５２】本実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムは、図５に示す従来の化学ループ燃
焼方式発電プラントシステムに、磁気分離装置を付加し
たものである。
電プラントシステムは、図５に示す従来の化学ループ燃
焼方式発電プラントシステムに、磁気分離装置を付加し
たものである。
【００５３】この磁気分離装置によって、ガスおよびプ
ロセス水に含まれる金属もしくは金属酸化物による微粉
体は除去される。
ロセス水に含まれる金属もしくは金属酸化物による微粉
体は除去される。
【００５４】本実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムは、図５に示す従来の化学ループ燃
焼方式発電プラントシステムに下記の通り磁気分離装置
３１〜４１を付加したものである。
電プラントシステムは、図５に示す従来の化学ループ燃
焼方式発電プラントシステムに下記の通り磁気分離装置
３１〜４１を付加したものである。
【００５５】付加した磁気分離装置は、ガスタービン３
と熱交換器２１との間の磁気分離装置３１、熱交換器２
１と熱交換器２２との間の磁気分離装置３２、熱交換器
２２とコンデンサー８との間の磁気分離装置３３、コン
デンサー８とＣＯ２回収装置１９との間の磁気分離装置
３４、ガスタービン４と熱交換器２３との間の磁気分離
装置３５、熱交換器２３と熱交換器２４との間の磁気分
離装置３６、熱交換器２４と熱交換器２５との間の磁気
分離装置３７、熱交換器２５とコンデンサー１４との間
の磁気分離装置３８、コンデンサー１４の下流の磁気分
離装置３９、合流点１５と熱交換器３０との間の磁気分
離装置４０、熱交換器３０の下流の磁気分離装置４１で
ある。
と熱交換器２１との間の磁気分離装置３１、熱交換器２
１と熱交換器２２との間の磁気分離装置３２、熱交換器
２２とコンデンサー８との間の磁気分離装置３３、コン
デンサー８とＣＯ２回収装置１９との間の磁気分離装置
３４、ガスタービン４と熱交換器２３との間の磁気分離
装置３５、熱交換器２３と熱交換器２４との間の磁気分
離装置３６、熱交換器２４と熱交換器２５との間の磁気
分離装置３７、熱交換器２５とコンデンサー１４との間
の磁気分離装置３８、コンデンサー１４の下流の磁気分
離装置３９、合流点１５と熱交換器３０との間の磁気分
離装置４０、熱交換器３０の下流の磁気分離装置４１で
ある。
【００５６】本実施の形態では燃料としてメタン、金属
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、酸化ニ
ッケルの形状をより安定させて使用期間を伸ばすため
に、ニッケルもしくは酸化ニッケルに、酸化ニッケルと
イットリアスタビライストジルコニア（ＹＳＺｒ）（８
％のＹ２Ｏ３を添加して安定させたＺｒＯ２）を３：２
（重量比）の混合割合で調整し、粒状に高温焼成した酸
素透過体を媒体物質として添加している。
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、酸化ニ
ッケルの形状をより安定させて使用期間を伸ばすため
に、ニッケルもしくは酸化ニッケルに、酸化ニッケルと
イットリアスタビライストジルコニア（ＹＳＺｒ）（８
％のＹ２Ｏ３を添加して安定させたＺｒＯ２）を３：２
（重量比）の混合割合で調整し、粒状に高温焼成した酸
素透過体を媒体物質として添加している。
【００５７】その他の構成については、図５と同様なの
でその説明を省略し、以下に磁気分離装置の構成につい
て図４を用いて説明する。
でその説明を省略し、以下に磁気分離装置の構成につい
て図４を用いて説明する。
【００５８】図４は、本実施の形態に係る磁気分離装置
の一例を示す構成図である。
の一例を示す構成図である。
【００５９】磁気分離装置３１〜４１は、外部に永久磁
石もしくは常電導磁石もしくは超電導磁石からなる磁石
５１を備えている。また、内部には強磁性の充填物が充
填されている充填層５２を備えている。
石もしくは常電導磁石もしくは超電導磁石からなる磁石
５１を備えている。また、内部には強磁性の充填物が充
填されている充填層５２を備えている。
【００６０】強磁性の充填物としては、例えば線径１〜
１００μｍ程度のスチールウールあるいはスチールネッ
トのような強磁性細線の集合体、エキスパンドメタル、
貝殻状金属細片を用いる。金属細片としては耐食性、耐
熱性、強度に優れるステンレススチールが好ましい。
１００μｍ程度のスチールウールあるいはスチールネッ
トのような強磁性細線の集合体、エキスパンドメタル、
貝殻状金属細片を用いる。金属細片としては耐食性、耐
熱性、強度に優れるステンレススチールが好ましい。
【００６１】このような充填物が充填された充填層５２
を、磁石５１によって形成される均一な磁界空間領域に
備える。
を、磁石５１によって形成される均一な磁界空間領域に
備える。
【００６２】このような構成をした磁気分離装置３１〜
４１は、微粒子（以下分散質）が分散している液体また
は気体である溶媒（以下分散媒）を、図示する矢印の方
向に従って内部に流通せしめることができるようになっ
ている。
４１は、微粒子（以下分散質）が分散している液体また
は気体である溶媒（以下分散媒）を、図示する矢印の方
向に従って内部に流通せしめることができるようになっ
ている。
【００６３】磁気分離装置３１〜４１は、その内部に分
散媒が流通すると、充填層５２において分散質を磁石５
１による外部磁界によって磁化し、充填物の周囲に生じ
る磁場勾配による磁気力によって、分散質を充填物の表
面に付着させる。更に、磁界を断って金属酸化物もしく
は金属酸化物の還元体による微粒子を脱磁し、それを洗
浄液によって洗い流して磁気分離装置３１〜４１外に排
出する。これによって、付着した分散質を除去する。
散媒が流通すると、充填層５２において分散質を磁石５
１による外部磁界によって磁化し、充填物の周囲に生じ
る磁場勾配による磁気力によって、分散質を充填物の表
面に付着させる。更に、磁界を断って金属酸化物もしく
は金属酸化物の還元体による微粒子を脱磁し、それを洗
浄液によって洗い流して磁気分離装置３１〜４１外に排
出する。これによって、付着した分散質を除去する。
【００６４】分散媒から分散質を分離する磁気力は下記
の（３）、（４）式で表される。
の（３）、（４）式で表される。
【００６５】 Ｆｍ=Ｖ×μ０×Ｍ×∇Ｈ …（３） Ｍ＝９×（χｐ−χｆ）×Ｈ／{（３＋χｐ）×（３＋χｆ）} …（４） ここで、各パラメータは以下の通りである。
【００６６】Ｆｍ：分散媒に働く磁気力、 Ｖ :分散質の体積、 μ０ :真空の透磁率、 Ｍ :分散質と分散媒の相対磁化、 Ｈ :外部磁界強度、 ▽Ｈ:外部磁界の勾配、 χｐ :分散質の体積磁化率、 χｆ :分散媒の体積磁化率。
【００６７】この分散質に働く磁気力Ｆｍを利用して、
分散質を分散媒から分離する。なかでも、本実施の形態
で用いているニッケルのような強磁性の分散質は磁化が
大きく、それに働く磁気力Ｆｍは低磁界でも大きいの
で、分散質は分散媒から効率良く分離する。
分散質を分散媒から分離する。なかでも、本実施の形態
で用いているニッケルのような強磁性の分散質は磁化が
大きく、それに働く磁気力Ｆｍは低磁界でも大きいの
で、分散質は分散媒から効率良く分離する。
【００６８】さらに、磁気分離装置３１〜４１は、磁気
力Ｆｍを大きくすればより分離性能が上がるため、超電
導電磁石を用いて外部磁界強度Ｈを大きくすることによ
り、分散質が強磁性体のみならず常磁性体や反磁性体で
あっても分離する。
力Ｆｍを大きくすればより分離性能が上がるため、超電
導電磁石を用いて外部磁界強度Ｈを大きくすることによ
り、分散質が強磁性体のみならず常磁性体や反磁性体で
あっても分離する。
【００６９】このような磁気分離装置３１〜４１によっ
て分離可能な金属酸化物もしくは属酸化物の還元体は、
（３）、（４）式からも明らかなように、印加する外部
磁界強度Ｈ、外部磁界の勾配▽Ｈによって決まる。
て分離可能な金属酸化物もしくは属酸化物の還元体は、
（３）、（４）式からも明らかなように、印加する外部
磁界強度Ｈ、外部磁界の勾配▽Ｈによって決まる。
【００７０】そのため、印加する外部磁界強度Ｈ、磁界
の勾配▽Ｈを変えることによって、本実施の形態で用い
ているニッケル酸化物もしくはニッケルだけでなく、鉄
（２価、３価）、銅、マンガン等の酸化物およびそれら
の還元体も効率的に除去する。
の勾配▽Ｈを変えることによって、本実施の形態で用い
ているニッケル酸化物もしくはニッケルだけでなく、鉄
（２価、３価）、銅、マンガン等の酸化物およびそれら
の還元体も効率的に除去する。
【００７１】また、一定面積の充填物に付着する金属酸
化物もしくは金属酸化物の還元体による微粒子の量には
限界があるので、付着量が一定量もしくは限界量に達し
たならば金属酸化物もしくは金属酸化物の還元体による
微粒子を洗浄することにより除去する。
化物もしくは金属酸化物の還元体による微粒子の量には
限界があるので、付着量が一定量もしくは限界量に達し
たならば金属酸化物もしくは金属酸化物の還元体による
微粒子を洗浄することにより除去する。
【００７２】次に、以上のように構成した磁気分離装置
を適用した本実施の形態の化学ループ燃焼方式発電プラ
ントシステムの作用について説明する。
を適用した本実施の形態の化学ループ燃焼方式発電プラ
ントシステムの作用について説明する。
【００７３】このように構成された本実施の形態に係る
化学ループ燃焼方式発電プラントシステムでは、ガスタ
ービン３、４を通過したガスや、コンデンサー８、１４
で凝縮回収された水に混入した金属酸化物（酸化ニッケ
ル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）による微
粒子は、磁気分離装置３１〜４１において、充填層５２
を構成している強磁性充填物によって除去される。
化学ループ燃焼方式発電プラントシステムでは、ガスタ
ービン３、４を通過したガスや、コンデンサー８、１４
で凝縮回収された水に混入した金属酸化物（酸化ニッケ
ル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）による微
粒子は、磁気分離装置３１〜４１において、充填層５２
を構成している強磁性充填物によって除去される。
【００７４】また、コンデンサー８、１４で凝縮回収さ
れた水を介してプロセス水に混入した金属酸化物（酸化
ニッケル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）に
よる微粒子も同様にして磁気分離装置によって除去され
る。
れた水を介してプロセス水に混入した金属酸化物（酸化
ニッケル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）に
よる微粒子も同様にして磁気分離装置によって除去され
る。
【００７５】したがって、本実施の形態に係る化学ルー
プ燃焼方式発電プラントシステムは、従来のシステムと
比較して、金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸
化物の還元体（ニッケル）による微粒子が大気中に排出
される量が減少し、環境汚染を防止することが可能とな
る。
プ燃焼方式発電プラントシステムは、従来のシステムと
比較して、金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸
化物の還元体（ニッケル）による微粒子が大気中に排出
される量が減少し、環境汚染を防止することが可能とな
る。
【００７６】また、回収された水を介してプロセス水に
混入した金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸化
物の還元体（ニッケル）による微粒子も同様にして磁気
分離装置によって除去される。
混入した金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸化
物の還元体（ニッケル）による微粒子も同様にして磁気
分離装置によって除去される。
【００７７】その結果、プロセス水の再利用が可能とな
り、水資源を有効に利用することが可能となる。
り、水資源を有効に利用することが可能となる。
【００７８】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図２を用いて説明する。
の形態を図２を用いて説明する。
【００７９】図２は、本発明の実施の形態に係る化学ル
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
【００８０】本実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムは、図１に示す第１の実施の形態に
係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで用いら
れている磁気分離装置３１〜４１のうち、磁気分離装置
３１〜３９のみを備えたものである。
電プラントシステムは、図１に示す第１の実施の形態に
係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで用いら
れている磁気分離装置３１〜４１のうち、磁気分離装置
３１〜３９のみを備えたものである。
【００８１】その他の構成については、図１と同様なの
でその説明を省略する。また、磁気分離装置の構成につ
いても図４と同様なのでその説明を省略する。
でその説明を省略する。また、磁気分離装置の構成につ
いても図４と同様なのでその説明を省略する。
【００８２】本実施の形態でも燃料としてメタン、金属
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、第１の
実施の形態で説明したものと同様の酸素透過体を、ニッ
ケルもしくは酸化ニッケルに添加している。
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、第１の
実施の形態で説明したものと同様の酸素透過体を、ニッ
ケルもしくは酸化ニッケルに添加している。
【００８３】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの作用
について説明する。
に係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの作用
について説明する。
【００８４】このように構成された本実施の形態におい
て、反応器１もしくは反応器２において生成されるガス
に混入した金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸
化物の還元体（ニッケル）による微粒子は、磁気分離装
置３１〜３９によって除去される。
て、反応器１もしくは反応器２において生成されるガス
に混入した金属酸化物（酸化ニッケル）もしくは金属酸
化物の還元体（ニッケル）による微粒子は、磁気分離装
置３１〜３９によって除去される。
【００８５】したがって、本実施の形態に係る化学ルー
プ燃焼方式発電プラントシステムにおいては、従来のシ
ステムと比較して、金属酸化物（酸化ニッケル）もしく
は金属酸化物の還元体（ニッケル）による微粒子が大気
中に排出される量が減少し、環境汚染を防止することが
可能となる。
プ燃焼方式発電プラントシステムにおいては、従来のシ
ステムと比較して、金属酸化物（酸化ニッケル）もしく
は金属酸化物の還元体（ニッケル）による微粒子が大気
中に排出される量が減少し、環境汚染を防止することが
可能となる。
【００８６】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図３を用いて説明する。
の形態を図３を用いて説明する。
【００８７】図３は、本発明の実施の形態に係る化学ル
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
ープ燃焼方式発電プラントシステムの一例を示す系統構
成図である。
【００８８】本実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムは、図１に示す第１の実施の形態に
係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで用いら
れている磁気分離装置３１〜４１のうち、磁気分離装置
４０〜４１のみを備えたものである。
電プラントシステムは、図１に示す第１の実施の形態に
係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムで用いら
れている磁気分離装置３１〜４１のうち、磁気分離装置
４０〜４１のみを備えたものである。
【００８９】その他の構成については、図１と同様なの
でその説明を省略する。また、磁気分離装置の構成につ
いても図４と同様なのでその説明を省略する。
でその説明を省略する。また、磁気分離装置の構成につ
いても図４と同様なのでその説明を省略する。
【００９０】本実施の形態でも燃料としてメタン、金属
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、第１の
実施の形態で説明したものと同様の酸素透過体を、ニッ
ケルもしくは酸化ニッケルに添加している。
酸化物として酸化ニッケルを用いている。また、第１の
実施の形態で説明したものと同様の酸素透過体を、ニッ
ケルもしくは酸化ニッケルに添加している。
【００９１】次に、以上のように構成した本実施の形態
に係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの作用
について説明する。
に係る化学ループ燃焼方式発電プラントシステムの作用
について説明する。
【００９２】このように構成された本実施の形態におい
て、コンデンサー８、１４で凝縮により回収された水を
介してプロセス水に混入した金属酸化物（酸化ニッケ
ル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）による微
粒子は、磁気分離装置４０〜４１によって除去される。
て、コンデンサー８、１４で凝縮により回収された水を
介してプロセス水に混入した金属酸化物（酸化ニッケ
ル）もしくは金属酸化物の還元体（ニッケル）による微
粒子は、磁気分離装置４０〜４１によって除去される。
【００９３】したがって、プロセス水の再利用が可能と
なり、水資源を有効に利用することが可能となる。
なり、水資源を有効に利用することが可能となる。
【００９４】なお、請求項でいう金属気体分離装置、金
属液体分離装置とは、それぞれ上記各実施の形態におい
ては磁気分離装置３１〜３９、磁気分離装置４０〜４１
に相当する。しかしながら、これら磁気分離装置の設置
個数については、上述した実施の形態で説明した設置個
数に限るものではなく、必要に応じて以下の通り適宜磁
気分離装置を付加または省略しても良い。
属液体分離装置とは、それぞれ上記各実施の形態におい
ては磁気分離装置３１〜３９、磁気分離装置４０〜４１
に相当する。しかしながら、これら磁気分離装置の設置
個数については、上述した実施の形態で説明した設置個
数に限るものではなく、必要に応じて以下の通り適宜磁
気分離装置を付加または省略しても良い。
【００９５】例えば、工業用の実際運転における洗浄除
去工程では、ガスおよび水をそれぞれ、磁気分離装置を
バイパスして排気および循環させてもよいが、洗浄必要
時間が長くなると金属酸化物もしくは金属酸化物の還元
体による微粒子の排出量も多くなり、一時的に環境を汚
染することになる。従って、上記各実施の形態において
は、必要に応じて切替用の予備の磁気分離装置を備えて
も良い。
去工程では、ガスおよび水をそれぞれ、磁気分離装置を
バイパスして排気および循環させてもよいが、洗浄必要
時間が長くなると金属酸化物もしくは金属酸化物の還元
体による微粒子の排出量も多くなり、一時的に環境を汚
染することになる。従って、上記各実施の形態において
は、必要に応じて切替用の予備の磁気分離装置を備えて
も良い。
【００９６】また、上記第１および第２の実施の形態で
は、ガスタービン３の後に、ガスタービン３と熱交換器
２１との間に磁気分離装置３１、熱交換器２１と熱交換
器２２との間に磁気分離装置３２、熱交換器２２とコン
デンサー８との間に磁気分離装置３３、コンデンサー８
とＣ０２利用装置１９との間に磁気分離装置３４をそれ
ぞれ備えているが、磁気分離装置３１〜３４のすべてが
設置されている必要はなく、その内の少なくとも１個を
備えていれば良い。
は、ガスタービン３の後に、ガスタービン３と熱交換器
２１との間に磁気分離装置３１、熱交換器２１と熱交換
器２２との間に磁気分離装置３２、熱交換器２２とコン
デンサー８との間に磁気分離装置３３、コンデンサー８
とＣ０２利用装置１９との間に磁気分離装置３４をそれ
ぞれ備えているが、磁気分離装置３１〜３４のすべてが
設置されている必要はなく、その内の少なくとも１個を
備えていれば良い。
【００９７】更に、上記第１および第２の実施の形態で
は、ガスタービン３と熱交換器２１との間に磁気分離装
置３１の他に１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換
器２１と熱交換器２２との間に磁気分離装置３２の他に
１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換器２２とコン
デンサー８との間に磁気分離装置３３の他に１個以上の
磁気分離装置、もしくはコンデンサー８とＣ０２利用装
置１９との間に磁気分離装置３４の他に１個以上の磁気
分離装置を備えても良い。
は、ガスタービン３と熱交換器２１との間に磁気分離装
置３１の他に１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換
器２１と熱交換器２２との間に磁気分離装置３２の他に
１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換器２２とコン
デンサー８との間に磁気分離装置３３の他に１個以上の
磁気分離装置、もしくはコンデンサー８とＣ０２利用装
置１９との間に磁気分離装置３４の他に１個以上の磁気
分離装置を備えても良い。
【００９８】同様に、上記第１および第２の実施の形態
では、ガスタービン４の後に、ガスタービン４と熱交換
器２３との間に磁気分離装置３５、熱交換器２３と熱交
換器２４との間に磁気分離装置３６、熱交換器２４と熱
交換器２５との間に磁気分離装置３７、熱交換器２５と
コンデンサー１４との間に磁気分離装置３８、コンデン
サー１４の下流の磁気分離装置３９をそれぞれ備えてい
るが、磁気分離装置３５〜３９のすべてが設置されてい
る必要はなく、その内の少なくとも１個を備えていれば
良い。
では、ガスタービン４の後に、ガスタービン４と熱交換
器２３との間に磁気分離装置３５、熱交換器２３と熱交
換器２４との間に磁気分離装置３６、熱交換器２４と熱
交換器２５との間に磁気分離装置３７、熱交換器２５と
コンデンサー１４との間に磁気分離装置３８、コンデン
サー１４の下流の磁気分離装置３９をそれぞれ備えてい
るが、磁気分離装置３５〜３９のすべてが設置されてい
る必要はなく、その内の少なくとも１個を備えていれば
良い。
【００９９】また、上記第１および第２の実施の形態で
は、ガスタービン４と熱交換器２３との間に磁気分離装
置３５の他に１個以上の磁気分離装置、熱交換器２３と
熱交換器２４との間に磁気分離装置３６の他に１個以上
の磁気分離装置、熱交換器２４と熱交換器２５との間に
磁気分離装置３７の他に１個以上の磁気分離装置、熱交
換器２５とコンデンサー１４との間に磁気分離装置３８
の他に１個以上の磁気分離装置、コンデンサー１４の下
流に磁気分離装置３９の他に１個以上の磁気分離装置を
備えても良い。
は、ガスタービン４と熱交換器２３との間に磁気分離装
置３５の他に１個以上の磁気分離装置、熱交換器２３と
熱交換器２４との間に磁気分離装置３６の他に１個以上
の磁気分離装置、熱交換器２４と熱交換器２５との間に
磁気分離装置３７の他に１個以上の磁気分離装置、熱交
換器２５とコンデンサー１４との間に磁気分離装置３８
の他に１個以上の磁気分離装置、コンデンサー１４の下
流に磁気分離装置３９の他に１個以上の磁気分離装置を
備えても良い。
【０１００】同様に、上記第１および第３の実施の形態
では、合流点１５と熱交換器３０との間に磁気分離装置
４０の他に１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換器
３０の下流に磁気分離装置４１の他に１個以上の磁気分
離装置を備えても良い。
では、合流点１５と熱交換器３０との間に磁気分離装置
４０の他に１個以上の磁気分離装置、もしくは熱交換器
３０の下流に磁気分離装置４１の他に１個以上の磁気分
離装置を備えても良い。
【０１０１】また、請求項でいう加湿空気供給手段、水
回収手段とは、それぞれ上記各実施の形態においてはコ
ンプレッサー１０〜１２、コンデンサー８、１４に相当
する。
回収手段とは、それぞれ上記各実施の形態においてはコ
ンプレッサー１０〜１２、コンデンサー８、１４に相当
する。
【０１０２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の化学ルー
プ燃焼方式発電プラントシステムにおいては、金属酸化
物もしくは金属酸化物の還元体による微粒子をガスから
除去し、排ガスとともに大気中に放出される微粒子の量
を減少させることができる。
プ燃焼方式発電プラントシステムにおいては、金属酸化
物もしくは金属酸化物の還元体による微粒子をガスから
除去し、排ガスとともに大気中に放出される微粒子の量
を減少させることができる。
【０１０３】以上により、環境を汚染することのない化
学ループ燃焼方式発電プラントシステムを実現すること
ができる。
学ループ燃焼方式発電プラントシステムを実現すること
ができる。
【図１】第１の実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
【図２】第２の実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
【図３】第３の実施の形態に係る化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
電プラントシステムの一例を示す系統構成図。
【図４】本発明に係る磁気分離装置の一例を示す構成
図。
図。
【図５】従来から用いられている化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムの系統構成図。
電プラントシステムの系統構成図。
１、２…反応器、 ３、４…ガスタービン、 ６…加湿器、 ８、１４…コンデンサー、 １０〜１２…コンプレッサー、 １５…合流点、 １９…ＣＯ２回収装置、 ２１〜３０…熱交換器、 ３１〜４１…磁気分離装置、 ５１…磁石、 ５２…充填層。
Claims (9)
- 【請求項１】 燃料と金属酸化物との反応が行なわれる
第１の反応器と、 前記第１の反応器における反応により生成する前記金属
酸化物の還元体が酸化されて前記第１の反応器における
反応に用いられる前記金属酸化物が生成される第２の反
応器と、 前記第１の反応器および第２の反応器のうち少なくとも
一方の反応器における反応により発生する気体をタービ
ンの回転に用いるガスタービンと、 前記タービンの回転に用いられた気体に同伴される前記
金属酸化物あるいは前記金属酸化物の還元体を除去する
金属気体分離手段とを備えたことを特徴とする化学ルー
プ燃焼方式発電プラントシステム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいて、 加湿した空気を前記第２の反応器に供給する加湿空気供
給手段を備えたことを特徴とする化学ループ燃焼方式発
電プラントシステム。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の化学ル
ープ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、 前記タービンの回転に用いられた前記第１の反応器にお
ける反応により発生する気体を冷却して当該気体から炭
酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備えたことを特徴
とする化学ループ燃焼方式発電プラントシステム。 - 【請求項４】 前記タービンの回転に用いられた気体を
冷却して当該気体から水を回収する水回収手段を備えた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
に記載の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム。 - 【請求項５】 前記水回収手段によって回収された水に
含有される前記金属酸化物あるいは前記金属酸化物の還
元体を除去する金属液体分離手段を備えたことを特徴と
する請求項４に記載の化学ループ燃焼方式発電プラント
システム。 - 【請求項６】 燃料と金属酸化物との反応が行なわれる
第１の反応器と、 前記第１の反応器における反応により生成する前記金属
酸化物の還元体が酸化されて前記第１の反応器における
反応に用いられる前記金属酸化物が生成される第２の反
応器と、 前記第１の反応器および第２の反応器のうち少なくとも
一方の反応器における反応により発生する気体をタービ
ンの回転に用いるガスタービンと、 前記タービンの回転に用いられた気体を冷却して当該気
体から水を回収する水回収手段と、 前記水回収手段により回収された水に含有される前記金
属酸化物あるいは前記金属酸化物の還元体を除去する金
属液体分離手段とを備えたことを特徴とする化学ループ
燃焼方式発電プラントシステム。 - 【請求項７】 請求項６に記載の化学ループ燃焼方式発
電プラントシステムにおいて、 加湿した空気を前記第２の反応器に供給する加湿空気供
給手段を備えたことを特徴とする化学ループ燃焼方式発
電プラントシステム。 - 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載の化学ル
ープ燃焼方式発電プラントシステムにおいて、 前記タービンの回転に用いられた前記第１の反応器にお
ける反応により発生する気体を冷却して当該気体から炭
酸ガスを回収する炭酸ガス回収手段を備えたことを特徴
とする化学ループ燃焼方式発電プラントシステム。 - 【請求項９】 前記第１の反応器における反応により生
成する前記金属酸化物の還元体と、 前記第２の反応器において生成する前記金属酸化物と
に、 酸素を透過する物質を形状安定剤として添加することを
特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載
の化学ループ燃焼方式発電プラントシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11148411A JP2000337168A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11148411A JP2000337168A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337168A true JP2000337168A (ja) | 2000-12-05 |
Family
ID=15452200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11148411A Pending JP2000337168A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337168A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2846710A1 (fr) * | 2002-11-06 | 2004-05-07 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif et procede pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un materiau actif |
| JP2011513862A (ja) * | 2008-03-03 | 2011-04-28 | アルストム テクノロジー リミテッド | ファジー論理制御及び最適化システム |
| JP2012503168A (ja) * | 2008-09-23 | 2012-02-02 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | 液体炭化水素原料に対する化学ループ燃焼のための最適化された方法および装置 |
| US9740214B2 (en) | 2012-07-23 | 2017-08-22 | General Electric Technology Gmbh | Nonlinear model predictive control for chemical looping process |
| CN108034436A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-05-15 | 太原理工大学 | 一种焦炉系统及其应用 |
-
1999
- 1999-05-27 JP JP11148411A patent/JP2000337168A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2846710A1 (fr) * | 2002-11-06 | 2004-05-07 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif et procede pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un materiau actif |
| JP2011513862A (ja) * | 2008-03-03 | 2011-04-28 | アルストム テクノロジー リミテッド | ファジー論理制御及び最適化システム |
| JP2011513861A (ja) * | 2008-03-03 | 2011-04-28 | アルストム テクノロジー リミテッド | 制御及び最適化システム |
| JP2011514601A (ja) * | 2008-03-03 | 2011-05-06 | アルストム テクノロジー リミテッド | 統合制御設計最適化 |
| JP2012503168A (ja) * | 2008-09-23 | 2012-02-02 | イエフペ エネルジ ヌヴェル | 液体炭化水素原料に対する化学ループ燃焼のための最適化された方法および装置 |
| KR101457261B1 (ko) | 2008-09-23 | 2014-10-31 | 아이에프피 에너지스 누벨 | 액체 탄화수소 공급물에서의 화학적 루프 연소를 위한 최적화된 방법 및 장치 |
| US9740214B2 (en) | 2012-07-23 | 2017-08-22 | General Electric Technology Gmbh | Nonlinear model predictive control for chemical looping process |
| CN108034436A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-05-15 | 太原理工大学 | 一种焦炉系统及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3315719B2 (ja) | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム | |
| SA516380344B1 (ar) | تنشيط نفايات أكسيد معدني كناقل للأكسجين لتطبيقات احتراق الحلقة الكيميائية | |
| CN105556613B (zh) | 一种消氢系统及其使用方法 | |
| JPS60147540A (ja) | 粒子を含む高温ガスのためのエネルギ回収装置 | |
| AU2017212146A1 (en) | A method and system for oxygen production and energy storage | |
| KR20140017555A (ko) | 자동차 내연기관 배기 가스로부터의 co2의 온-보드 회수 및 저장을 위해 폐열을 활용하는 직접 치밀화 방법 및 시스템 | |
| JP2000337168A (ja) | 化学ループ燃焼方式発電プラントシステム | |
| KR20150035449A (ko) | 가스 터빈 시스템용 배기 가스 처리의 방법 및 배기 가스 처리 조립체 | |
| CN118354835A (zh) | 碳捕获系统 | |
| US4200815A (en) | MHD Generating system | |
| Jansen et al. | CO2 reduction potential of future coal gasification based power generation technologies | |
| EP0338678B1 (en) | Exhaust gas recombiner | |
| JPS60258862A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP3544818B2 (ja) | 炭酸ガス分離装置 | |
| CN102588118A (zh) | 燃气轮机系统和工艺 | |
| JPS62185810A (ja) | 高炉ガス熱エネルギ−回収装置 | |
| CN107905860B (zh) | 一种转炉煤气发电设备及方法 | |
| Mattisson et al. | Chemical-looping combustion as a new CO2 management technology | |
| WO2024122225A1 (ja) | ケミカルルーピング燃焼システム | |
| CN220750847U (zh) | 一种rh冶炼烟气净化及余热综合利用系统 | |
| Baratti et al. | Mathematical model applied to permeation problems of process designs for tritium recovery from liquid blankets | |
| JPS63306367A (ja) | 水素吸蔵合金による水素ガスの吸放出法及び水素吸蔵合金容器 | |
| JP2003146610A (ja) | 水素製造装置 | |
| CN117759352A (zh) | 化学链燃烧超临界二氧化碳循环发电系统 | |
| JP3240785B2 (ja) | 内部改質燃料電池 |