JP2001159317A - 発電システム - Google Patents
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気分離装置で発生する廃棄窒素ガスの有効
利用を図ること。 【解決手段】 ガス化炉１２で生成した燃料ガスを主要
な燃料とするガスタービン発電装置１６と、酸化剤と窒
素ガスとを生成する空気分離装置１８と、酸化剤を昇圧
してガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機２２と、窒素ガス
を昇圧してガス化炉に供給する窒素ガス昇圧機２４とを
具備する発電システム１０において、空気分離装置１８
の再生工程で発生する廃棄窒素ガスを含む余剰窒素ガス
を昇圧し、該昇圧された廃棄窒素ガスを、少なくとも酸
化剤昇圧機２２のグランド部２２ａまたは窒素ガス昇圧
機２４のグランド部２４ａの一方へ供給する。
利用を図ること。 【解決手段】 ガス化炉１２で生成した燃料ガスを主要
な燃料とするガスタービン発電装置１６と、酸化剤と窒
素ガスとを生成する空気分離装置１８と、酸化剤を昇圧
してガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機２２と、窒素ガス
を昇圧してガス化炉に供給する窒素ガス昇圧機２４とを
具備する発電システム１０において、空気分離装置１８
の再生工程で発生する廃棄窒素ガスを含む余剰窒素ガス
を昇圧し、該昇圧された廃棄窒素ガスを、少なくとも酸
化剤昇圧機２２のグランド部２２ａまたは窒素ガス昇圧
機２４のグランド部２４ａの一方へ供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭、石油等の有
機物をガス化し、これを主要な燃料ガスとする発電シス
テムに関する。
機物をガス化し、これを主要な燃料ガスとする発電シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から石炭または石油をガス化して燃
料ガスを生成し、この燃料ガスをガスタービン発電装置
を駆動する燃料とするガス化発電システムが提案されて
いる。このガス化発電システムでは、酸素、酸素富化空
気または空気を酸化剤として石炭、石油コークス、重質
油等の化石燃料をガス化炉でガス化し、一酸化炭素およ
び水素等を主成分とする燃料ガスを生成し、この生成さ
れた燃料ガスからチャーや硫黄成分等を除去するガス精
製工程を経て、浄化された燃料ガスをガスタービン発電
装置の燃料として用いている。
料ガスを生成し、この燃料ガスをガスタービン発電装置
を駆動する燃料とするガス化発電システムが提案されて
いる。このガス化発電システムでは、酸素、酸素富化空
気または空気を酸化剤として石炭、石油コークス、重質
油等の化石燃料をガス化炉でガス化し、一酸化炭素およ
び水素等を主成分とする燃料ガスを生成し、この生成さ
れた燃料ガスからチャーや硫黄成分等を除去するガス精
製工程を経て、浄化された燃料ガスをガスタービン発電
装置の燃料として用いている。
【０００３】酸化剤として酸素または酸素富化空気を用
いる場合、空気分離装置にて空気から窒素を分離するこ
とにより高純度の酸素ガスまたは体積比で約４０％以上
の酸素を含む酸素富化空気が酸化剤として生成される。
この空気分離装置における酸化剤生成プロセスでは副生
成物として窒素ガスが生成される。空気分離装置により
生成された酸化剤は酸化剤昇圧機により昇圧されガス化
炉に供給される。副生成物である窒素ガスは窒素ガス昇
圧機により加圧され、ガス化炉へ供給されて微粉炭等の
固体燃料の搬送媒体、または、ガス精製設備に供給され
てチャー搬送媒体等に使用される。
いる場合、空気分離装置にて空気から窒素を分離するこ
とにより高純度の酸素ガスまたは体積比で約４０％以上
の酸素を含む酸素富化空気が酸化剤として生成される。
この空気分離装置における酸化剤生成プロセスでは副生
成物として窒素ガスが生成される。空気分離装置により
生成された酸化剤は酸化剤昇圧機により昇圧されガス化
炉に供給される。副生成物である窒素ガスは窒素ガス昇
圧機により加圧され、ガス化炉へ供給されて微粉炭等の
固体燃料の搬送媒体、または、ガス精製設備に供給され
てチャー搬送媒体等に使用される。
【０００４】また、ガス化発電システムを起動する際、
ガス化炉等の暖機を十分に行うため、或いは、ガス化炉
への酸化剤供給のために、ガスタービンは起動用液体燃
料（例えば軽油および灯油）にて先行して立ち上げる必
要がある。よって、ガスタービンは、主燃料である燃料
ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用燃料である
液体燃料を燃焼させる副ノズルとを有するデユアル燃焼
器を具備している。
ガス化炉等の暖機を十分に行うため、或いは、ガス化炉
への酸化剤供給のために、ガスタービンは起動用液体燃
料（例えば軽油および灯油）にて先行して立ち上げる必
要がある。よって、ガスタービンは、主燃料である燃料
ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用燃料である
液体燃料を燃焼させる副ノズルとを有するデユアル燃焼
器を具備している。
【０００５】更に、こうしたガス化発電システムで用い
られる酸化剤を昇圧する酸化剤昇圧機は、一般的に、入
口圧力０．１〜２ＭＰａ、吐出圧力２〜６ＭＰａ、吐出
容量６００００〜２４００００ｍ3Ｎ／ｈと比較的大型
の圧縮機となることから、遠心式または軸流式圧縮機が
採用される。
られる酸化剤を昇圧する酸化剤昇圧機は、一般的に、入
口圧力０．１〜２ＭＰａ、吐出圧力２〜６ＭＰａ、吐出
容量６００００〜２４００００ｍ3Ｎ／ｈと比較的大型
の圧縮機となることから、遠心式または軸流式圧縮機が
採用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】酸化剤昇圧機を構成す
る遠心式または軸流式圧縮機には、ケーシングの駆動軸
貫通部にグランド部が設けられており様々なシール構造
が採用されているが、グランド部からの酸化剤のリーク
量は圧縮機容量の０．５〜１．０％に達し、プロセス上
無視できない損失となっている。一方、空気分離装置か
らの酸化剤を昇圧する酸化剤昇圧機のグランド部では、
純度の高い酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸素
富化空気の漏洩を防止しなければならない。
る遠心式または軸流式圧縮機には、ケーシングの駆動軸
貫通部にグランド部が設けられており様々なシール構造
が採用されているが、グランド部からの酸化剤のリーク
量は圧縮機容量の０．５〜１．０％に達し、プロセス上
無視できない損失となっている。一方、空気分離装置か
らの酸化剤を昇圧する酸化剤昇圧機のグランド部では、
純度の高い酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸素
富化空気の漏洩を防止しなければならない。
【０００７】更に、ガスタービンのデュアル燃焼器の副
ノズルにおいては、起動時の液体燃料霧化を目的とした
噴霧媒体が、副ノズル消火後の副ノズルノズルでの液体
燃料の炭化防止を目的としたパージ媒体が、通常運転中
は、使用していない副ノズルのノズルを主ノズルにおけ
る燃焼ガスの輻射熱から保護するために冷却を目的とし
たスイープ媒体が必要である。
ノズルにおいては、起動時の液体燃料霧化を目的とした
噴霧媒体が、副ノズル消火後の副ノズルノズルでの液体
燃料の炭化防止を目的としたパージ媒体が、通常運転中
は、使用していない副ノズルのノズルを主ノズルにおけ
る燃焼ガスの輻射熱から保護するために冷却を目的とし
たスイープ媒体が必要である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、固体または液体の有機物を酸化剤にてガス化して燃
料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した燃料ガスを
浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料ガスを主要
な燃料とするガスタービン発電装置と、空気から前記酸
化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置と、前記酸化
剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、
前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉またはガス精製設
備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する発電システム
において、前記空気分離装置の再生工程で使用した排出
窒素ガスを昇圧し、該昇圧された窒素ガスを、少なくと
も前記酸化剤昇圧機のグランド部または前記窒素ガス昇
圧機のグランド部の何れか一方へ供給する排出窒素ガス
昇圧機を具備することを特徴とする発電システムを要旨
とする。
は、固体または液体の有機物を酸化剤にてガス化して燃
料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した燃料ガスを
浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料ガスを主要
な燃料とするガスタービン発電装置と、空気から前記酸
化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置と、前記酸化
剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、
前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉またはガス精製設
備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する発電システム
において、前記空気分離装置の再生工程で使用した排出
窒素ガスを昇圧し、該昇圧された窒素ガスを、少なくと
も前記酸化剤昇圧機のグランド部または前記窒素ガス昇
圧機のグランド部の何れか一方へ供給する排出窒素ガス
昇圧機を具備することを特徴とする発電システムを要旨
とする。
【０００９】空気分離装置で使用した排出窒素ガスを昇
圧し、酸化剤昇圧機または窒素ガス昇圧機のグランド部
へ供給することにより、これら昇圧機のグランド部での
漏洩を防止すると共に、従来空気分離装置から廃棄され
ていた排出窒素ガスの有効利用が可能となる。
圧し、酸化剤昇圧機または窒素ガス昇圧機のグランド部
へ供給することにより、これら昇圧機のグランド部での
漏洩を防止すると共に、従来空気分離装置から廃棄され
ていた排出窒素ガスの有効利用が可能となる。
【００１０】請求項２に記載の本発明は、固体または液
体の有機物を酸化剤にてガス化して燃料ガスを生成する
ガス化炉と、前記生成した燃料ガスを浄化するガス精製
設備と、前記浄化した燃料ガスを主要な燃料とするガス
タービン発電装置と、空気から前記酸化剤と窒素ガスと
を生成する空気分離装置と、前記酸化剤を昇圧して前記
ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇
圧して前記ガス化炉またはガス精製設備に供給する窒素
ガス昇圧機とを具備する発電システムにおいて、前記ガ
スタービン発電装置は、前記生成ガスを燃焼させるため
の主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノ
ズルを有しており、空気分離装置の再生工程で使用した
排出窒素ガスを昇圧し、該昇圧された窒素ガスを前記副
ノズルへ供給して、少なくとも起動用液体燃料の霧化促
進、起動後の副ノズルの冷却または副ノズルのノズルパ
ージのいずれか１つの用途に使用することを特徴とする
発電システムを要旨とする。
体の有機物を酸化剤にてガス化して燃料ガスを生成する
ガス化炉と、前記生成した燃料ガスを浄化するガス精製
設備と、前記浄化した燃料ガスを主要な燃料とするガス
タービン発電装置と、空気から前記酸化剤と窒素ガスと
を生成する空気分離装置と、前記酸化剤を昇圧して前記
ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇
圧して前記ガス化炉またはガス精製設備に供給する窒素
ガス昇圧機とを具備する発電システムにおいて、前記ガ
スタービン発電装置は、前記生成ガスを燃焼させるため
の主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノ
ズルを有しており、空気分離装置の再生工程で使用した
排出窒素ガスを昇圧し、該昇圧された窒素ガスを前記副
ノズルへ供給して、少なくとも起動用液体燃料の霧化促
進、起動後の副ノズルの冷却または副ノズルのノズルパ
ージのいずれか１つの用途に使用することを特徴とする
発電システムを要旨とする。
【００１１】空気分離装置で発生した排出窒素ガスを昇
圧し、ガスタービン発電装置の副ノズルに供給し、起動
時には液体燃料の噴霧用に、起動用燃料の消火後には液
体燃料の炭化防止のためのパージ用に、また通常の燃料
ガスを主ノズルにて燃焼させている間には副ノズルを冷
却するスイープ媒体として使用する。これにより、デユ
アル燃焼器の安定な運転、耐久性の向上、安定な再起動
が可能となり、かつ、従来空気分離装置から廃棄されて
いた排出窒素ガスの有効利用が可能となる。更に、酸化
剤は、ガスタービン発電装置の圧縮機から供給される空
気を含んでいてもよい。
圧し、ガスタービン発電装置の副ノズルに供給し、起動
時には液体燃料の噴霧用に、起動用燃料の消火後には液
体燃料の炭化防止のためのパージ用に、また通常の燃料
ガスを主ノズルにて燃焼させている間には副ノズルを冷
却するスイープ媒体として使用する。これにより、デユ
アル燃焼器の安定な運転、耐久性の向上、安定な再起動
が可能となり、かつ、従来空気分離装置から廃棄されて
いた排出窒素ガスの有効利用が可能となる。更に、酸化
剤は、ガスタービン発電装置の圧縮機から供給される空
気を含んでいてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好ましい実施形態を説明する。先ず、図１を参照する
と、本発明の第１の実施形態による発電システム１０
は、石炭、石油コークス等の固体化石燃料または重質油
等の液体化石燃料その他の有機物をガス化し燃料ガスを
生成するガス化炉１２と、ガス化炉１２において生成し
た燃料ガスからチャー、硫黄成分等を除去、浄化するガ
ス精製設備１４と、コンプレッサ１６ａ、タービン１６
ｂ、発電機１６ｃ、および、燃焼器１６ｄを具備するガ
スタービン発電装置１６と、空気から窒素を分離して酸
化剤を生成しガス化炉１２へ供給する空気分離装置１８
とを主要な構成要素として含んでいる。更に、発電シス
テム１０は、空気分離装置１８で生成される酸化剤とし
ての高純度の酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸
素富化空気を昇圧してガス化炉１２へ供給するための酸
化剤昇圧機２２、空気分離装置１８で生成される窒素ガ
スを昇圧してガス化炉１２、特に、その微粉炭バーナを
含む微粉炭搬送経路２８、および、ガス精製設備１４へ
供給するための窒素ガス昇圧機２４を含んでいる。酸化
剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４は、遠心式また
は軸流式の昇圧機とすることができる。
の好ましい実施形態を説明する。先ず、図１を参照する
と、本発明の第１の実施形態による発電システム１０
は、石炭、石油コークス等の固体化石燃料または重質油
等の液体化石燃料その他の有機物をガス化し燃料ガスを
生成するガス化炉１２と、ガス化炉１２において生成し
た燃料ガスからチャー、硫黄成分等を除去、浄化するガ
ス精製設備１４と、コンプレッサ１６ａ、タービン１６
ｂ、発電機１６ｃ、および、燃焼器１６ｄを具備するガ
スタービン発電装置１６と、空気から窒素を分離して酸
化剤を生成しガス化炉１２へ供給する空気分離装置１８
とを主要な構成要素として含んでいる。更に、発電シス
テム１０は、空気分離装置１８で生成される酸化剤とし
ての高純度の酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸
素富化空気を昇圧してガス化炉１２へ供給するための酸
化剤昇圧機２２、空気分離装置１８で生成される窒素ガ
スを昇圧してガス化炉１２、特に、その微粉炭バーナを
含む微粉炭搬送経路２８、および、ガス精製設備１４へ
供給するための窒素ガス昇圧機２４を含んでいる。酸化
剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４は、遠心式また
は軸流式の昇圧機とすることができる。
【００１３】図２に空気分離装置１８の一例を示す。空
気分離装置１８は、酸素と窒素の沸点の差を利用して空
気から酸素と窒素とを分離する所謂深冷分離方式の空気
分離装置であり、精留塔１８ａと、熱交換器１８ｂと、
大気中の二酸化炭素や水分を除去するモレキュラーシー
ブを収容した吸着塔１８ｃとを主要な構成要素として含
んで成る。原料となる空気は、空気圧縮機２０、例え
ば、ガスタービン発電装置１６のコンプレッサ１６ａま
たはコンプレッサ１６ａとは独立の圧縮機により圧縮さ
れ、空気管路１８ｄを介して吸着塔１８ｃ、熱交換器１
８ｂを経て精留塔１８ａへ供給される。空気分離装置１
８は概ね従来公知の構成を有しており、熱交換器１８ｂ
において低温となった空気の一部を利用して膨張タービ
ン（図示せず）により寒冷を発生させ、精留塔１８ａ内
に液体空気が生成されるようになっている。精留塔１８
ａでは、液体空気は精留により酸素ガスまたは高濃度の
酸素ガスを含む酸素富化空気と窒素ガスが生成され、各
々が酸化剤供給管路１８ｅ、窒素ガス供給管路１８ｆを
介して酸化剤昇圧機２２、窒素ガス圧縮機２４（図１）
へ供給される。
気分離装置１８は、酸素と窒素の沸点の差を利用して空
気から酸素と窒素とを分離する所謂深冷分離方式の空気
分離装置であり、精留塔１８ａと、熱交換器１８ｂと、
大気中の二酸化炭素や水分を除去するモレキュラーシー
ブを収容した吸着塔１８ｃとを主要な構成要素として含
んで成る。原料となる空気は、空気圧縮機２０、例え
ば、ガスタービン発電装置１６のコンプレッサ１６ａま
たはコンプレッサ１６ａとは独立の圧縮機により圧縮さ
れ、空気管路１８ｄを介して吸着塔１８ｃ、熱交換器１
８ｂを経て精留塔１８ａへ供給される。空気分離装置１
８は概ね従来公知の構成を有しており、熱交換器１８ｂ
において低温となった空気の一部を利用して膨張タービ
ン（図示せず）により寒冷を発生させ、精留塔１８ａ内
に液体空気が生成されるようになっている。精留塔１８
ａでは、液体空気は精留により酸素ガスまたは高濃度の
酸素ガスを含む酸素富化空気と窒素ガスが生成され、各
々が酸化剤供給管路１８ｅ、窒素ガス供給管路１８ｆを
介して酸化剤昇圧機２２、窒素ガス圧縮機２４（図１）
へ供給される。
【００１４】従来公知となっているように、吸着塔１８
はモレキュラーシーブを収容した複数の吸着塔を含んで
成り、各々の吸着塔内のモレキュラーシーブに空気中の
二酸化炭素、水分を吸着させる吸着工程と、吸着させた
二酸化炭素および水分をモレキュラーシーブから分離す
る再生工程とを交互に切り替えながら運転するようにな
っている。従来技術では、再生工程では精留塔１８ａで
生成した窒素の一部をモレキュラーシーブに通気して、
モレキュラーシーブに吸着した二酸化炭素および水分を
モレキュラーシーブから分離し、その窒素と共に大気中
に放出、廃棄している。こうして廃棄される窒素ガス
(本明細書では排出窒素ガスと称する)は、一般的に０．
２〜０．３ＭＰａの圧力を有し、かつ、空気分離装置の
原料空気量の１０〜２０％の流量に達し、プロセス上無
視できない損失となっている。
はモレキュラーシーブを収容した複数の吸着塔を含んで
成り、各々の吸着塔内のモレキュラーシーブに空気中の
二酸化炭素、水分を吸着させる吸着工程と、吸着させた
二酸化炭素および水分をモレキュラーシーブから分離す
る再生工程とを交互に切り替えながら運転するようにな
っている。従来技術では、再生工程では精留塔１８ａで
生成した窒素の一部をモレキュラーシーブに通気して、
モレキュラーシーブに吸着した二酸化炭素および水分を
モレキュラーシーブから分離し、その窒素と共に大気中
に放出、廃棄している。こうして廃棄される窒素ガス
(本明細書では排出窒素ガスと称する)は、一般的に０．
２〜０．３ＭＰａの圧力を有し、かつ、空気分離装置の
原料空気量の１０〜２０％の流量に達し、プロセス上無
視できない損失となっている。
【００１５】本実施形態では、モレキュラーシーブを再
生するために熱交換器１８ｂの下流において窒素ガス供
給管路１８ｆから分岐した再生用窒素ガス供給管路１８
ｇにより、精留塔１８ａで生成した窒素ガスの一部が供
給される（図２）。次いで、吸着塔１８ｃでの再生工程
で使用されモレキュラーシーブからの二酸化炭素および
水分を含有する排出窒素ガスは、排出窒素ガス管路１８
ｈを介して排出窒素ガス昇圧機２６（図１）へ供給され
る。排出窒素ガス昇圧機２６で昇圧された排出窒素ガス
は、排出窒素ガス昇圧機２６の出口管路２６ａを介し
て、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の各々
のグランド部２２ａ、２４ａの少なくとも何れか一方に
供給される。この場合、排出窒素ガス昇圧機２６の出口
圧力は、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の
出口圧力を考慮して決定されるが、一例として排出窒素
ガス昇圧機２６の出口圧力は３〜４ＭＰａとすることが
できる。
生するために熱交換器１８ｂの下流において窒素ガス供
給管路１８ｆから分岐した再生用窒素ガス供給管路１８
ｇにより、精留塔１８ａで生成した窒素ガスの一部が供
給される（図２）。次いで、吸着塔１８ｃでの再生工程
で使用されモレキュラーシーブからの二酸化炭素および
水分を含有する排出窒素ガスは、排出窒素ガス管路１８
ｈを介して排出窒素ガス昇圧機２６（図１）へ供給され
る。排出窒素ガス昇圧機２６で昇圧された排出窒素ガス
は、排出窒素ガス昇圧機２６の出口管路２６ａを介し
て、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の各々
のグランド部２２ａ、２４ａの少なくとも何れか一方に
供給される。この場合、排出窒素ガス昇圧機２６の出口
圧力は、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の
出口圧力を考慮して決定されるが、一例として排出窒素
ガス昇圧機２６の出口圧力は３〜４ＭＰａとすることが
できる。
【００１６】また、ガス化炉１２が必要とする酸化剤流
量と、ガス化炉１２およびガス精製設備１４が必要とす
る窒素ガスの流量が整合せずに窒素ガスが余る場合に
は、熱交換器１８ｂの下流において窒素ガス供給管路１
８ｆから分岐して排出窒素ガス管路１８ｈへ接続された
たバイパス管路１８ｊにより、余剰の窒素ガスを吸着塔
１８ｃをバイパスして排出窒素ガス昇圧機２６へ供給す
るようにしてもよい。
量と、ガス化炉１２およびガス精製設備１４が必要とす
る窒素ガスの流量が整合せずに窒素ガスが余る場合に
は、熱交換器１８ｂの下流において窒素ガス供給管路１
８ｆから分岐して排出窒素ガス管路１８ｈへ接続された
たバイパス管路１８ｊにより、余剰の窒素ガスを吸着塔
１８ｃをバイパスして排出窒素ガス昇圧機２６へ供給す
るようにしてもよい。
【００１７】以下、発電システム１０が固体燃料、特に
石炭を使用するガス化発電プラントである場合を一例に
本実施形態の作用を説明する。先ず、コールミル（図示
せず）を含む微粉炭供給源から、ガス化炉１２の微粉炭
バーナを含む微粉炭搬送経路２８を介して微粉炭がガス
化炉１２へ供給される。その際、空気分離装置１８で生
成され窒素ガス昇圧機２４により昇圧された窒素ガス
が、窒素ガス昇圧機出口管路２４ｂを介して微粉炭搬送
経路２８に供給される。窒素ガス昇圧機２４にて昇圧さ
れた窒素ガスは、また、ガス化炉１２のシールガスとし
て用いてもよい。更に、窒素ガス昇圧機２４で昇圧され
た窒素ガスはガス精製設備１４へ供給され、ガス精製設
備１４のチャー搬送媒体として用いられる。
石炭を使用するガス化発電プラントである場合を一例に
本実施形態の作用を説明する。先ず、コールミル（図示
せず）を含む微粉炭供給源から、ガス化炉１２の微粉炭
バーナを含む微粉炭搬送経路２８を介して微粉炭がガス
化炉１２へ供給される。その際、空気分離装置１８で生
成され窒素ガス昇圧機２４により昇圧された窒素ガス
が、窒素ガス昇圧機出口管路２４ｂを介して微粉炭搬送
経路２８に供給される。窒素ガス昇圧機２４にて昇圧さ
れた窒素ガスは、また、ガス化炉１２のシールガスとし
て用いてもよい。更に、窒素ガス昇圧機２４で昇圧され
た窒素ガスはガス精製設備１４へ供給され、ガス精製設
備１４のチャー搬送媒体として用いられる。
【００１８】一方、空気分離装置１８で生成され酸化剤
昇圧機２２で昇圧された酸化剤が、酸化剤昇圧機出口管
路２２ｂを介してガス化炉１２へ供給され、ガス化炉１
２に供給された微粉炭とガス化反応を経て、一酸化炭素
および水素を主成分とする燃料ガスが生成される。ガス
化炉１２において生成された燃料ガスは、上記の一酸化
炭素および水素の他、多量のチャー、硫黄成分等の不純
物を含んでいる。そこで、ガス化炉１２で生成された燃
料ガスは、ガスタービン発電装置１６へ供給するに先立
ってガス精製設備１４においてこうした不純物が除去さ
れる。ガス精製設備１４は、従来公知となっているよう
に、チャー分離装置、脱硫装置等を含んでいる。
昇圧機２２で昇圧された酸化剤が、酸化剤昇圧機出口管
路２２ｂを介してガス化炉１２へ供給され、ガス化炉１
２に供給された微粉炭とガス化反応を経て、一酸化炭素
および水素を主成分とする燃料ガスが生成される。ガス
化炉１２において生成された燃料ガスは、上記の一酸化
炭素および水素の他、多量のチャー、硫黄成分等の不純
物を含んでいる。そこで、ガス化炉１２で生成された燃
料ガスは、ガスタービン発電装置１６へ供給するに先立
ってガス精製設備１４においてこうした不純物が除去さ
れる。ガス精製設備１４は、従来公知となっているよう
に、チャー分離装置、脱硫装置等を含んでいる。
【００１９】空気分離装置１８では、原料となる空気
が、空気圧縮機２０（図２）により圧縮され、空気管路
１８ｄを介して吸着塔１８ｃ、熱交換器１８ｂを経て精
留塔１８ａへ供給される。精留塔１８ａでは、液体空気
が精留により酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸
素富化空気と窒素ガスが生成される。その際、吸着塔１
８のモレキュラーシーブの再生工程では、精留塔１８ａ
で生成した窒素の一部が熱交換器１８ｂの下流において
窒素ガス供給管路１８ｆから分岐した再生用窒素ガス供
給管路１８ｇを介して吸着塔１８ｃへ供給される。再生
工程で発生する排出窒素ガスは、排出窒素ガス管路１８
ｈを介して排出窒素ガス昇圧機２６（図１）へ供給さ
れ、該排出窒素ガス昇圧機２６で昇圧された排出窒素ガ
スが、排出窒素ガス昇圧機出口管路２６ａを介して酸化
剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の各々のグラン
ド部２２ａ、２４ａの少なくとも一方に供給され、その
シールガスとして使用される。
が、空気圧縮機２０（図２）により圧縮され、空気管路
１８ｄを介して吸着塔１８ｃ、熱交換器１８ｂを経て精
留塔１８ａへ供給される。精留塔１８ａでは、液体空気
が精留により酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸
素富化空気と窒素ガスが生成される。その際、吸着塔１
８のモレキュラーシーブの再生工程では、精留塔１８ａ
で生成した窒素の一部が熱交換器１８ｂの下流において
窒素ガス供給管路１８ｆから分岐した再生用窒素ガス供
給管路１８ｇを介して吸着塔１８ｃへ供給される。再生
工程で発生する排出窒素ガスは、排出窒素ガス管路１８
ｈを介して排出窒素ガス昇圧機２６（図１）へ供給さ
れ、該排出窒素ガス昇圧機２６で昇圧された排出窒素ガ
スが、排出窒素ガス昇圧機出口管路２６ａを介して酸化
剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機２４の各々のグラン
ド部２２ａ、２４ａの少なくとも一方に供給され、その
シールガスとして使用される。
【００２０】ガス精製設備１４で浄化された燃料ガス
は、燃料ガス供給管路１４ａを介してガスタービン発電
装置１６の燃焼器１６ｄへ供給され、燃焼器１６ｄにお
いてコンプレッサ１６ａからの空気と混合、燃焼し、燃
焼ガスがタービン１６ｂへ供給される。タービン１６ｂ
からの排気ガスは、例えば、図１に示すように、排ガス
ボイラ１０２、蒸気タービン発電装置１０４、コンデン
サ１０６等を主要な構成要素として含む蒸気タービン発
電システム１００の熱源として用い、コンバインドサイ
クルを形成することができる。
は、燃料ガス供給管路１４ａを介してガスタービン発電
装置１６の燃焼器１６ｄへ供給され、燃焼器１６ｄにお
いてコンプレッサ１６ａからの空気と混合、燃焼し、燃
焼ガスがタービン１６ｂへ供給される。タービン１６ｂ
からの排気ガスは、例えば、図１に示すように、排ガス
ボイラ１０２、蒸気タービン発電装置１０４、コンデン
サ１０６等を主要な構成要素として含む蒸気タービン発
電システム１００の熱源として用い、コンバインドサイ
クルを形成することができる。
【００２１】上述のように、本実施形態によれば、吸着
塔１８ｃのモレキュラーシーブの再生工程において発生
する０．２〜０．３ＭＰａの圧力と、原料空気量の１０
〜２０％の流量を有し、従来大気中に廃棄されていた排
出窒素ガスが、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機
２４の各々のグランド部２２ａ、２４ａの少なくとも一
方に供給され、そのシールガスとして有効利用可能とな
る。
塔１８ｃのモレキュラーシーブの再生工程において発生
する０．２〜０．３ＭＰａの圧力と、原料空気量の１０
〜２０％の流量を有し、従来大気中に廃棄されていた排
出窒素ガスが、酸化剤昇圧機２２および窒素ガス昇圧機
２４の各々のグランド部２２ａ、２４ａの少なくとも一
方に供給され、そのシールガスとして有効利用可能とな
る。
【００２２】次に、図３を参照して本発明の第２の実施
形態を説明する。第１の実施形態では、図１に示すよう
に、空気分離装置１８からの排出窒素ガスは排気窒素ガ
ス昇圧機２６により昇圧され、酸化剤昇圧機２２と窒素
ガス昇圧機２４の各グランド部２２ａ、２４ａの少なく
とも何れか一方に供給するようになっていた。これに対
して、第２の実施形態では、ガスタービン発電装置は所
謂デュアル燃焼器を備えており、空気分離装置１８から
の排出窒素ガスは、排出窒素ガス昇圧機２６により昇圧
された後にガスタービン発電装置の燃焼器に供給される
ようになっている。第２の実施形態は、その他の構成に
ついては第１の実施形態と概ね同様に構成されており、
以下の説明では、第１と第２の実施形態で相違する構成
についてのみ説明する。なお、図３において、図１と同
様の構成要素には同じ参照符号が付されている。
形態を説明する。第１の実施形態では、図１に示すよう
に、空気分離装置１８からの排出窒素ガスは排気窒素ガ
ス昇圧機２６により昇圧され、酸化剤昇圧機２２と窒素
ガス昇圧機２４の各グランド部２２ａ、２４ａの少なく
とも何れか一方に供給するようになっていた。これに対
して、第２の実施形態では、ガスタービン発電装置は所
謂デュアル燃焼器を備えており、空気分離装置１８から
の排出窒素ガスは、排出窒素ガス昇圧機２６により昇圧
された後にガスタービン発電装置の燃焼器に供給される
ようになっている。第２の実施形態は、その他の構成に
ついては第１の実施形態と概ね同様に構成されており、
以下の説明では、第１と第２の実施形態で相違する構成
についてのみ説明する。なお、図３において、図１と同
様の構成要素には同じ参照符号が付されている。
【００２３】従来技術の説明において既述したように、
ガス化発電システムを起動する際、ガス化炉等の暖機を
十分に行うため、或いは、ガス化炉への酸化剤供給のた
めに、ガスタービンは起動用液体燃料、例えば軽油や灯
油にて先行して立ち上げる必要がある。第２の実施形態
において、ガスタービン発電装置３２は、コンプレッサ
３２ａ、タービン３２ｂ、発電機３２ｃ、および、燃焼
器３２ｄを具備し、燃焼器３２ｄは、主燃料である燃料
ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用燃料である
液体燃料を燃焼させる副ノズルとを有するデュアル燃焼
器となっている。燃焼器３２ｄの主ノズルには、燃料ガ
ス供給管路１４ａを介してガス精製設備１４から燃料ガ
スが供給され、副ノズルには液体燃料供給管路３４を介
して、燃料タンク、燃料ポンプ等を含む液体燃料源（図
示せず）から軽油や灯油等の液体燃料が供給される。
ガス化発電システムを起動する際、ガス化炉等の暖機を
十分に行うため、或いは、ガス化炉への酸化剤供給のた
めに、ガスタービンは起動用液体燃料、例えば軽油や灯
油にて先行して立ち上げる必要がある。第２の実施形態
において、ガスタービン発電装置３２は、コンプレッサ
３２ａ、タービン３２ｂ、発電機３２ｃ、および、燃焼
器３２ｄを具備し、燃焼器３２ｄは、主燃料である燃料
ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用燃料である
液体燃料を燃焼させる副ノズルとを有するデュアル燃焼
器となっている。燃焼器３２ｄの主ノズルには、燃料ガ
ス供給管路１４ａを介してガス精製設備１４から燃料ガ
スが供給され、副ノズルには液体燃料供給管路３４を介
して、燃料タンク、燃料ポンプ等を含む液体燃料源（図
示せず）から軽油や灯油等の液体燃料が供給される。
【００２４】本実施形態では、空気分離装置１８からの
排出窒素ガスが排出窒素ガス供給管路１８ｈを介して排
出窒素ガス昇圧機２６により昇圧され、排出窒素ガス昇
圧機出口管路２６ｂを介して、燃焼器３２ｄ、特に、デ
ュアル燃焼器の副ノズルに供給され、少なくとも起動時
の液体燃料霧化を目的とした噴霧媒体として、液体燃料
消火後には副ノズルでの液体燃料の炭化防止を目的とし
たパージ媒体として、そして、通常運転中は、使用して
いない副ノズルを主ノズルにおける燃焼ガスの輻射熱か
ら保護するスイープ媒体の何れかの用途で用いられる。
この場合、排出窒素ガス昇圧機２６の出口圧力は、副ノ
ズルで使用する窒素ガスの最大圧力となる液体燃料噴霧
やパージ目的で使用する圧力を考慮して決定されるが、
一例として出口圧力３〜４ＭＰａとすることができる。
排出窒素ガスが排出窒素ガス供給管路１８ｈを介して排
出窒素ガス昇圧機２６により昇圧され、排出窒素ガス昇
圧機出口管路２６ｂを介して、燃焼器３２ｄ、特に、デ
ュアル燃焼器の副ノズルに供給され、少なくとも起動時
の液体燃料霧化を目的とした噴霧媒体として、液体燃料
消火後には副ノズルでの液体燃料の炭化防止を目的とし
たパージ媒体として、そして、通常運転中は、使用して
いない副ノズルを主ノズルにおける燃焼ガスの輻射熱か
ら保護するスイープ媒体の何れかの用途で用いられる。
この場合、排出窒素ガス昇圧機２６の出口圧力は、副ノ
ズルで使用する窒素ガスの最大圧力となる液体燃料噴霧
やパージ目的で使用する圧力を考慮して決定されるが、
一例として出口圧力３〜４ＭＰａとすることができる。
【００２５】本発明の好ましい実施形態を説明したが、
本発明がこれに限定されず、種々の変形、修正が可能で
あることは当業者の当然とするところである。例えば、
第１と第２の実施形態の各々の実施形態では、空気分離
装置１８で発生する排出窒素ガスを昇圧機のグランド部
や、デュアル燃焼器の副ノズルへ供給するようになって
いたが、図４に示すように、第１と第２の実施形態を組
み合わせてもよい。図４の実施形態では、排出窒素ガス
昇圧機出口管路は、第１と第２の排出窒素ガス昇圧機出
口管路２６ａ、２６ｂを含んでおり、空気分離装置１８
からの排出窒素ガスは、排出窒素ガス昇圧機２６により
３〜４ＭＰａ程度に昇圧された後に、第１と第２の排出
窒素ガス昇圧機出口管路２６ａ、２６ｂを介して、酸化
剤昇圧機２２のグランド部２２ａと窒素ガス昇圧機２４
のグランド部２４ａの少なくとも一方、および、ガスタ
ービン発電装置３２の燃焼器３２ｄの副ノズルへ供給さ
れる。
本発明がこれに限定されず、種々の変形、修正が可能で
あることは当業者の当然とするところである。例えば、
第１と第２の実施形態の各々の実施形態では、空気分離
装置１８で発生する排出窒素ガスを昇圧機のグランド部
や、デュアル燃焼器の副ノズルへ供給するようになって
いたが、図４に示すように、第１と第２の実施形態を組
み合わせてもよい。図４の実施形態では、排出窒素ガス
昇圧機出口管路は、第１と第２の排出窒素ガス昇圧機出
口管路２６ａ、２６ｂを含んでおり、空気分離装置１８
からの排出窒素ガスは、排出窒素ガス昇圧機２６により
３〜４ＭＰａ程度に昇圧された後に、第１と第２の排出
窒素ガス昇圧機出口管路２６ａ、２６ｂを介して、酸化
剤昇圧機２２のグランド部２２ａと窒素ガス昇圧機２４
のグランド部２４ａの少なくとも一方、および、ガスタ
ービン発電装置３２の燃焼器３２ｄの副ノズルへ供給さ
れる。
【００２６】更に、既述の実施形態では、ガス化炉１２
へ供給する酸化剤としては、空気分離装置１８からの高
純度の酸素ガスまたは酸素富化空気が用いられる旨説明
したが、本発明は、これに限定されず、図５に示すよう
に、ガスタービン発電装置１６のコンプレッサ１６ａに
て圧縮された空気の一部をブースタコンプレッサまたは
補助コンプレッサ４０を用いて昇圧し、この空気を空気
分離装置１８からの酸素ガスまたは酸素富化空気と共に
酸化剤として用いてもよい。こうした実施形態では、排
出窒素ガス昇圧機２６にて昇圧した排出窒素ガスを補助
コンプレッサ４０のグランド部４０ａに供給しシールガ
スとして用いることができる。
へ供給する酸化剤としては、空気分離装置１８からの高
純度の酸素ガスまたは酸素富化空気が用いられる旨説明
したが、本発明は、これに限定されず、図５に示すよう
に、ガスタービン発電装置１６のコンプレッサ１６ａに
て圧縮された空気の一部をブースタコンプレッサまたは
補助コンプレッサ４０を用いて昇圧し、この空気を空気
分離装置１８からの酸素ガスまたは酸素富化空気と共に
酸化剤として用いてもよい。こうした実施形態では、排
出窒素ガス昇圧機２６にて昇圧した排出窒素ガスを補助
コンプレッサ４０のグランド部４０ａに供給しシールガ
スとして用いることができる。
【００２７】更に、既述の実施形態では、酸化剤昇圧機
２２、窒素ガス昇圧機２４、排出窒素ガス昇圧機２６、
補助コンプレッサ４０は、インペラが片持ち式に支持さ
れているように図示されているが、本発明では、インペ
ラは片持ち支持と両端支持の何れでもよく、インペラが
両端支持される場合には、排出窒素ガス昇圧機２６から
のシールガスとしての排出窒素ガスは、インペラの両端
に設けられるグランド部の何れへも供給されることは言
うまでもない。
２２、窒素ガス昇圧機２４、排出窒素ガス昇圧機２６、
補助コンプレッサ４０は、インペラが片持ち式に支持さ
れているように図示されているが、本発明では、インペ
ラは片持ち支持と両端支持の何れでもよく、インペラが
両端支持される場合には、排出窒素ガス昇圧機２６から
のシールガスとしての排出窒素ガスは、インペラの両端
に設けられるグランド部の何れへも供給されることは言
うまでもない。
【００２８】更に、既述の実施形態では、ガスタービン
サイクルと蒸気タービンサイクルの複合サイクルを採用
した例を示したが、本発明はこれに限定されず、ガスタ
ービンサイクルのみを含む発電システムであってもよ
い。
サイクルと蒸気タービンサイクルの複合サイクルを採用
した例を示したが、本発明はこれに限定されず、ガスタ
ービンサイクルのみを含む発電システムであってもよ
い。
【００２９】更に、既述の実施形態では、石炭ガス化の
場合を一例として説明したが、本発明はこれに限定され
ず、ガス化の原料としては、石炭以外の固体化石燃料で
ある石油コークスや、重質油等の液体化石燃料を含む有
機物とすることができる。特に、液体有機物を用いる場
合には、窒素ガス昇圧機２４により昇圧された窒素ガス
は、微粉炭搬送媒体に代えて液体燃料の噴霧に用いるこ
とができる。
場合を一例として説明したが、本発明はこれに限定され
ず、ガス化の原料としては、石炭以外の固体化石燃料で
ある石油コークスや、重質油等の液体化石燃料を含む有
機物とすることができる。特に、液体有機物を用いる場
合には、窒素ガス昇圧機２４により昇圧された窒素ガス
は、微粉炭搬送媒体に代えて液体燃料の噴霧に用いるこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図２】空気分離装置の一例を示す略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態の概略図である。
【図５】本発明の更に他の実施形態の概略図である。
１０…発電システム １２…ガス化炉 １４…ガス精製設備 １６…ガスタービン発電装置 １８…空気分離装置 ２２…酸化剤昇圧機 ２４…窒素ガス昇圧機 ２６…排出窒素ガス昇圧機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｄ (72)発明者 藤井 貴 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4H060 AA02 BB04 BB07 BB21 CC04 DD12 GG01
Claims (4)
- 【請求項１】 固体または液体の有機物を酸化剤にてガ
ス化して燃料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した
燃料ガスを浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料
ガスを主要な燃料とするガスタービン発電装置と、空気
から前記酸化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置
と、前記酸化剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化
剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉また
はガス精製設備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する
発電システムにおいて、 前記空気分離装置の再生工程で使用した排出窒素ガスを
昇圧し、該昇圧された排出窒素ガスを、少なくとも前記
酸化剤昇圧機のグランド部と前記窒素ガス昇圧機のグラ
ンド部の何れか一方へ供給する排出窒素ガス昇圧機を具
備することを特徴とする発電システム。 - 【請求項２】 固体または液体の有機物を酸化剤にてガ
ス化して燃料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した
燃料ガスを浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料
ガスを主要な燃料とするガスタービン発電装置と、空気
から前記酸化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置
と、前記酸化剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化
剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉また
はガス精製設備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する
発電システムにおいて、 前記ガスタービン発電装置は、前記生成ガスを燃焼させ
るための主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるため
の副ノズルを有しており、 前記空気分離装置の再生工程で使用した排出窒素ガスを
昇圧し、該昇圧された排出窒素ガスを前記副ノズルへ供
給して、少なくとも起動用液体燃料の霧化促進、起動後
の副ノズルの冷却または副ノズルのノズルパージのいず
れか１つの用途に使用することを特徴とする発電システ
ム。 - 【請求項３】 更に、昇圧された排出窒素ガスを、少な
くとも前記酸化剤昇圧機のグランド部または窒素ガス昇
圧機のグランド部の何れか一方へ供給することを特徴と
する請求項２に記載の発電システム。 - 【請求項４】 前記酸化剤は、更に、前記ガスタービン
発電装置の圧縮機から供給される空気を含んでいる請求
項１から３の何れか１項に記載の発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34509999A JP4146052B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34509999A JP4146052B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001159317A true JP2001159317A (ja) | 2001-06-12 |
| JP4146052B2 JP4146052B2 (ja) | 2008-09-03 |
Family
ID=18374288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34509999A Expired - Fee Related JP4146052B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4146052B2 (ja) |
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- 1999-12-03 JP JP34509999A patent/JP4146052B2/ja not_active Expired - Fee Related
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