JP2001221058A

JP2001221058A - ガス化複合発電プラント

Info

Publication number: JP2001221058A
Application number: JP2000038191A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Iwai; 康岩井; Hidekazu Fujimura; 秀和藤村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】抽気連携運転の低負荷運転時においても、必要
ガス流量を充分供給することができ、プラント運用の安
定化、及び部分負荷運転時の熱効率向上を図ることがで
きるガス化複合発電プラントを提供する。【解決手段】空気を原料として酸素を分離する空気分離
装置１０と、該空気分離装置にて製造されたガスを昇圧
する圧縮機と、前記酸素または前記酸素を空気に混合し
た酸素冨化空気を用いて石炭または重質油などの燃料を
ガス化して可燃ガスを生成するガス化装置と、前記可燃
ガスを燃焼する燃焼器，空気を圧縮させるタービン圧縮
機及びタービンを有するガスタービン５とを備え、前記
空気分離装置１０の原料空気として、前記ガスタービン
圧縮機１５で圧縮された空気を抽気し用いるようにした
ガス化複合発電プラントにおいて、前記プラントに、前
記空気分離装置１０に供給される原料空気の一部が、タ
ービン低負荷時に必要に応じて前記空気分離装置をバイ
パス流通する空気バイパス装置４１ａを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス化複合発電プラ
ントに係わり、特に空気を原料として酸素を分離する空
気分離装置を備え、この空気分離装置の原料空気とし
て、ガスタービン圧縮機で圧縮された空気を抽気して用
いるようにしたガス化複合発電プラントに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種のガス
化複合発電（ＩＧＣＣ）プラントの例が図２に示されて
いる。この図は、ガス化燃料として石炭を、ガス化炉と
して酸素吹きガス化炉を、また酸素製造設備として深冷
分離法を用いた場合の燃料およびガスの流れを示す略示
図である。なお、ボイラ、蒸気タービンおよびユーティ
リティの水・蒸気の流れなどは省略してある。

【０００３】以下この図２に基づき従来技術による１３
００℃級ガスタービンを用いた場合のＩＧＣＣプラント
について説明する。酸素製造設備１は、原料となる空気
２１を原料空気圧縮機（原空圧縮機）１７で加圧し、そ
れにガスタービン（ＧＴ）５からの抽気２８を加えた圧
縮空気を原料として空気分離装置（ＡＳＵ）１０でＡＳ
Ｕ製造ガス（製品酸素２２、製品窒素２３、余剰窒素２
４）を製造する。ＡＳＵ製造ガスは、ガス化炉２やＧＴ
５等で用いるために各圧縮機（製品酸素圧縮機１８、製
品窒素圧縮機１９、余剰窒素圧縮機２０）により加圧さ
れる。なお、この図では、ＡＳＵ１０と加圧用圧縮機
（１７、１８、１９、２０）を合わせた全体を酸素製造
設備１として図示している。

【０００４】石炭２５は、石炭乾燥器１１により乾燥さ
れ、ガス化炉２へ供給される。ガス化炉２は約２０〜３
０気圧の加圧下にあり、酸化剤とする製品酸素２２を取
り込んで、石炭のガス化プロセスが進められると同時
に、燃料である石炭の一部が燃焼される。

【０００５】ガス化炉２内で発生した熱および生成した
ガスが保有する熱は、ガス化炉冷却用熱交換器および熱
回収ボイラ（ＨＲＢ）３により吸収され、それにより発
生した蒸気は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）８で発生し
た蒸気と合流した後さらに加熱され、過熱蒸気となって
蒸気タービン（ＳＴ）６へ送られる。これにより、ガス
化炉２の出口で約１１００℃まで冷却された生成ガス２
６は、ＨＲＢ３の出口で約４００℃まで冷却され、ガス
／ガス熱交（ＧＧＨ）１３ではさらに２００℃前後にま
で冷却され、ガス精製設備４に送られる。

【０００６】生成ガス２６はガス精製設備４にて、脱
塵、脱硫され、精製ガス２７となる。湿式のガス精製プ
ロセスでは、精製ガス２７は一旦常温程度まで下げられ
るが、加熱器やＧＧＨ１３を含めた熱交換器などにより
約３００℃まで温度回復してＧＴ５に供給される。な
お、乾式の高温ガス精製プロセスの場合は、ガス温度５
００℃程度の高温での脱硫が可能となり、生成ガス２６
の顕熱ロスはかなり減少する。

【０００７】精製ガス２７は、窒素加熱器９で加熱した
余剰窒素２４とともに、燃焼器１４へ供給される。精製
ガス２７は、燃焼器１４にてＧＴ圧縮機１５から送られ
る圧縮空気と混合して燃焼し、タービン１６にて膨脹し
ＧＴ５を駆動させる。余剰窒素２４は、燃焼器１４にて
火炎温度を抑えて低ＮＯｘ化を図るのに用いられるとと
もに、タービン作動流体を増やして出力を増加させるの
に用いられる。

【０００８】タービン１６の翼冷却にはＧＴ圧縮機１５
の圧縮空気の抽気が用いられる。特に、タービン後段の
翼冷却にはＧＴ圧縮機１５の中間段から抽気した冷却空
気２９が用いられる。ＧＴ５はＳＴ６とともに発電機７
を駆動して発電を行う。

【０００９】ＧＴ排ガス３０はＨＲＳＧ８へ送られ、熱
回収後煙突から排出される。ＧＴ圧縮機１５の圧縮空気
は圧縮過程により４００℃程度まで温度が上昇し、その
一部が抽気されて抽気空気２８として窒素加熱器９に送
られる。抽気空気２８は、窒素加熱器９で約１００℃の
比較的低温の余剰窒素２４と熱交換した後、ＡＳＵ１０
の原料空気の一部として酸素製造設備１に供給される。

【００１０】ＩＧＣＣプラントでは、部分負荷運転時に
はプラント出力目標に応じて、石炭２５の流量が調節さ
れ、また生成ガス２６、精製ガス２７の流量は、石炭投
入量に応じて増減される。ＧＴ５は、燃料（精製ガス２
７）流量に応じて、予め効率などを勘案して作成された
ＧＴ５の運用ラインに沿って、抽気空気２８や余剰窒素
２４の流量が調節される。

【００１１】このとき、ＧＴ燃焼器１４に供給される余
剰窒素２４の流量は、図３に示されているように、火炎
の安定燃焼により上限が、ＮＯｘ制限により下限が決め
られ、その間で運用される。燃料（精製ガス２７）の流
量が減少すると、ＡＳＵ１０に供給される抽気空気２８
が減少し、製品酸素２２や余剰窒素２４も石炭２５の流
量が減少するのに応じて減少するが、製品窒素２３は、
ガス化炉２のユーティリティなどに用いられていて、あ
まり減少しない。

【００１２】図４にＡＳＵの中心機器である精溜塔の系
統図を示すが、製品酸素２２製品窒素２３、余剰窒素２
４を必要流量供給できるようにするために、還流３２や
廃窒素３３の流量調節などが行なわれ、また必要なガス
の純度を確保するように制御される。

【００１３】部分負荷運転において、ガス化炉２は、安
定に運転できるようにするため圧力を低下させないが、
ＧＴでは燃料（精製ガス２７）流量が減少すると、ＧＴ
５出力やＧＴ圧力比が低下して、抽気空気２８，すなわ
ちＡＳＵ１０の原料空気圧力が低下する。

【００１４】深冷分離法を用いたＡＳＵ１０では、原空
圧力が下がると、製品酸素２２、製品窒素２３、余剰窒
素２４の圧力も低下する。これは、図４で説明すると、
深冷分離法では上塔３５を下塔３６より低圧にすること
により、下塔より上塔での窒素沸点を低くできることを
利用して、還流３２を断熱膨張させて凝縮器３７で熱交
換し、下塔では窒素を液化し上塔では窒素を蒸発させ
て、酸素を分離しているためである。

【００１５】一方、ガス化炉２は定圧運転なので、ガス
化炉２へ供給する製品酸素２２と製品窒素２３の圧力も
一定にする必要があり、そのためには、製品酸素圧縮機
１８と製品窒素圧縮機１９の圧力比を上げて運転する。
圧縮機は、一般的な特性カーブを図５に示すが、圧力比
が高くなるとともに流量が減る。これをカバーするため
には、吸気弁やベーンなどの開度を調節することによ
り、標準の特性カーブ（実線）を＋や−の方向へずらす
ことができる（点線）が、サージライン（一点鎖線）に
近づくと圧縮機の運転ができなくなるので、通常はこの
範囲内で運用される。

【００１６】なお、この種ガス化複合発電プラントに関
連するものとしては、例えば特開平１０−２５１６６９
号公報あるいは特開昭５８−８０３８１号公報などが挙
げられる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ＩＧＣＣプラントで
は、補機動力に占める原空圧縮機動力の割合が大きく、
原空圧縮機動力を低減して熱効率を向上させるため、抽
気空気を原料空気として酸素製造設備に供給する抽気連
携運転をしている。

【００１８】しかし、この抽気連携運転の場合、プラン
トの低負荷運転時には、圧縮機の圧力比を定格設計点よ
り上げる必要があり、定格運転時の設計点から離れてい
ってサージラインに近づき、必要流量を供給する運転が
できなくなっていく場合がある。

【００１９】以上のように、プラントの低負荷運転時に
おいては、ＡＳＵ製造ガスを必要流量供給できなくなる
場合があり、抽気連携運転における部分負荷運用範囲が
制限されるという問題が生じる。

【００２０】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、抽気連携運転の低負荷運転時にお
いても、製品酸素流量または製品窒素流量を増加させる
ことが可能となり，すなわち、低負荷運転時であっても
必要ガス流量を充分供給することができ、プラント運用
の安定化、及び部分負荷運転時の熱効率向上を図ること
ができるガス化複合発電プラントを提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、空気
を原料として酸素を分離する空気分離装置と、該空気分
離装置にて製造されたガスを昇圧する圧縮機と、前記酸
素または前記酸素を空気に混合した酸素冨化空気を用い
て石炭または重質油などの燃料をガス化して可燃ガスを
生成するガス化装置と、前記可燃ガスを燃焼する燃焼
器，空気を圧縮させるタービン圧縮機及びタービンを有
するガスタービンとを備え、前記空気分離装置の原料空
気として、前記ガスタービン圧縮機で圧縮された空気を
抽気し用いるようにしたガス化複合発電プラントにおい
て、前記プラントに、前記空気分離装置に供給される原
料空気の一部が、タービン低負荷時に必要に応じて前記
空気分離装置をバイパス流通する空気バイパス装置を設
けるようになし、所期の目的を達成するようにしたもの
である。

【００２２】また本発明は、空気を原料として酸素を分
離する空気分離装置と、該空気分離装置にて製造された
ガスを昇圧する圧縮機と、前記酸素または前記酸素を空
気に混合した酸素冨化空気を用いて石炭または重質油な
どの燃料をガス化して可燃ガスを生成するガス化装置
と、前記可燃ガスを燃焼する燃焼器，空気を圧縮させる
タービン圧縮機及びタービンを有するガスタービンとを
備え、前記空気分離装置の原料空気として、前記ガスタ
ービン圧縮機で圧縮された空気を抽気し用いるようにし
たガス化複合発電プラントにおいて、前記プラントに、
前記ガスタービン圧縮機の中間段から抽気した空気の一
部が、タービン低負荷時に必要に応じて前記空気分離装
置をバイパス流通して前記空気分離装置製造ガスに吹込
まれる機構を設けるようにしたものである。

【００２３】また本発明は、圧縮空気を製造する原料空
気圧縮機と、圧縮空気を原料として酸素を分離する空気
分離装置と、前記空気分離装置で製造されるガス（製品
酸素、製品窒素、余剰窒素などの内のいくつかまたはす
べて）を昇圧する圧縮機と、前記酸素または前記酸素を
空気に混合した酸素冨化空気を用いて石炭または重質油
などの燃料をガス化して可燃ガスを生成するガス化装置
と、空気を圧縮させる圧縮機及び前記可燃ガスを脱硫等
行い精製した精製ガスを燃焼する燃焼器及びタービンを
有するガスタービンとを備え、前記ガスタービン圧縮機
で圧縮された空気を抽気して前記空気分離装置の原料空
気として供給できるガス化複合発電プラントにおいて、
前記空気分離装置製造ガス圧縮機の上流側にブースタ圧
縮機を設け、前記空気分離装置製造ガスを補助的に昇圧
させるように構成したものである。

【００２４】すなわちこのように形成されたガス化複合
発電プラントであると、プラントに、空気分離装置に供
給される原料空気の一部が、タービン低負荷時に必要に
応じて前記空気分離装置をバイパス流通する空気バイパ
ス装置，あるいはガスタービン圧縮機の中間段から抽気
した空気の一部が、タービン低負荷時に必要に応じて空
気分離装置をバイパス流通して空気分離装置製造ガスに
吹込まれる機構が設けられていることから、酸素製造設
備原料空気の一部またはＧＴ圧縮機中間段抽気空気の一
部をバイパスして、例えばジェットポンプの機構を用い
てＡＳＵ製造ガスに吹込まれると、空気圧の方が高いた
めガス圧を上げることができ、製品酸素流量または製品
窒素流量を増加でき、低負荷時にも必要流量を供給する
ことが可能となり、したがって、抽気連携運転の低負荷
運転時においても、製品酸素流量または製品窒素流量を
増加させることが可能となり，すなわち低負荷にも必要
ガス流量を充分供給することができ、プラント運用の安
定化、及び部分負荷運転時の熱効率向上を図ることがで
きるのである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。

【００２６】〔実施例１〕図１にはそのガス化複合発電
プラントの概略系統示されている。５がガスタービン
（ＧＴ）であり、１が酸素製造設備である。ガスタービ
ン５は、タービン１６、ＧＴ圧縮機１５、燃焼器１４を
備えており、また酸素製造設備１は空気分離装置（ＡＳ
Ｕ）１０、原料空気圧縮機（原空圧縮機）１７を備えて
いる。

【００２７】この実施例では、原料空気の一部をＡＳＵ
１０にて製造されるガス（製品酸素、製品窒素、余剰窒
素などの内のいくつかまたはすべて）に吹込む原料空気
バイパス装置４１ａ，すなわちバイパスライン４１及び
制御弁４６が設けられている点が、従来のガス化複合発
電プラントと大きく異なる点である。すなわち、このプ
ラントに、原料空気の一部がタービン低負荷時に必要に
応じて空気分離装置内をバイパス流通する原料空気バイ
パス装置４１が設けられると云うことである。なお、こ
の場合、バイパスライン４１に供給される原料空気は、
原空圧縮機１７の出口空気でも、ＧＴ圧縮機１５からの
抽気空気２８でも、また両者が混合された空気でも良
い。

【００２８】バイパスライン４１からＡＳＵ製造ガス
に、原料空気をジェットポンプの機構を用いて噴出させ
ると、原料空気の圧力の方が高いため、ガス圧を上げる
ことができる。特に、精溜塔上塔３５から取出される製
品酸素２２と余剰窒素２４は、原料空気との圧力差が大
きいので効果がある。

【００２９】そこで、抽気連携運転で負荷を低下させて
いった時に、ＡＳＵ製造ガスの圧力が低下して必要流量
を圧縮機が供給できなくなってきた場合には、原料空気
の一部をバイパスライン４１に供給（弁を開口）してＡ
ＳＵ製造ガスを昇圧し、圧縮機圧力比を下げることによ
り必要流量を圧縮機で供給できるようにする。

【００３０】〔実施例２〕図６は、本発明の第２の実施
例を示す制御アルゴリズムである。本実施例の場合は、
前述した第１の実施例，すなわち図１に以下の制御機構
が附加される。すなわち、ＡＳＵ製造ガスにバイパス原
料空気を吹込む時、吹込み後のガス流量、圧力が、石炭
２５流量、ＧＴ燃料（精製ガス２７）の流量、組成（計
測値）などから計算した値になるように、バイパス原料
空気流量、ＡＳＵ１０、圧縮機（製品酸素圧縮機１８、
製品窒素圧縮機１９、余剰窒素圧縮機２０）を制御す
る。この際、ガス純度については制限範囲内に収まるよ
うに、抽気空気２８、バイパス原料空気、ＡＳＵ製造ガ
スの流量を制御する。

【００３１】もしくは、ＡＳＵ製造ガスに原料空気を吹
込む時、吹込み後のガス流量、圧力が、或設定した範囲
内に入るように、バイパス原料空気流量、ＡＳＵ１０、
圧縮機（製品酸素圧縮機１８、製品窒素圧縮機１９、余
剰窒素圧縮機２０）を制御する。この際、ガス純度につ
いては制限範囲内に収まるように、抽気空気２８、バイ
パス原料空気、ＡＳＵ製造ガスの流量を制御する。

【００３２】バイパス原料空気をＡＳＵ製造ガスに混合
させると、ガスの純度が下がる。そこでガスの純度をト
レースしつつ、許容範囲を越えない様に流量制御するこ
とにより、より安定に低負荷域での抽気連携運転が可能
となる。

【００３３】〔実施例３〕図７は、本発明の第３の実施
例を示す系統図である。本実施例では、原料空気の一部
をＡＳＵ製造ガスに吹込むバイパスライン４１の代わり
に、ＧＴ圧縮機１５の中間段抽気空気の一部をＡＳＵ製
造ガスに吹込むバイパスライン４２を設けている点が、
第１の実施例と異なる。バイパスライン４２に供給する
抽気空気は、タービン冷却空気２９としてＧＴ圧縮機１
５の中間段から抽気した空気の一部を用いる。

【００３４】バイパスライン４２からＡＳＵ製造ガス
に、原料空気をジェットポンプの機構を用いて噴出させ
ると、中間段抽気空気の圧力の方が高いため、ガス圧を
上げることができる。ただし、精溜塔下塔３６から取出
される製品窒素２３は、中間段抽気空気との圧力差が小
さい、または逆転するので効果がなく、製品酸素２２と
余剰窒素２４に、適用される。

【００３５】そこで、抽気連携運転で負荷を低下させて
いった時に、ＡＳＵ製造ガスの圧力が低下して必要流量
を圧縮機が供給できなくなってきた場合には、中間段抽
気空気の一部をバイパスライン４２に供給してＡＳＵ製
造ガスを昇圧し、圧縮機圧力比を下げることにより必要
流量を圧縮機で供給できるようにする。

【００３６】中間段抽気を用いると、抽気空気２８より
圧力が低いため、ＡＳＵ製造ガスの昇圧に必要な流量が
増加する、もしくは圧力の上昇度が減少する。しかし、
それでも目的を達成するのに充分である場合には、高圧
縮比の空気流量を減らすことができ、ＧＴ圧縮機１５の
動力を軽減できるという利点がある。

【００３７】また、製品酸素２２と余剰窒素２４の圧力
は低いので、空気圧縮機を設置して、直接大気を圧縮し
て吹込むラインを設けることも考えられる。

【００３８】〔実施例４〕この実施例は、前述した第３
の実施例に以下の制御機構を附加したものである。すな
わち、ＡＳＵ製造ガスに、ＧＴ圧縮機１５の中間段抽気
空気の一部をバイパスして吹込む時、吹込み後のガス流
量、圧力が、石炭２５流量、ＧＴ燃料（精製ガス２７）
の流量や組成（計測値）などから計算した値になるよう
に、バイパス中間段抽気空気流量、ＡＳＵ１０、圧縮機
（製品酸素圧縮機１８、製品窒素圧縮機１９、余剰窒素
圧縮機２０を制御する。この際、ガス純度については制
限範囲内に収まるように、抽気空気２８、バイパス中間
段抽気空気、ＡＳＵ製造ガスの流量を制御する。

【００３９】バイパス中間段抽気空気をＡＳＵ製造ガス
に混合させると、ガスの純度が下がる。そこでガスの純
度をトレースしつつ、許容範囲を越えない様に流量制御
することにより、より安定に低負荷域での抽気連携運転
が可能となる。

【００４０】〔実施例５〕図８は、本発明のもう一つの
実施例を示す系統図である。本実施例では、原料空気の
一部をＡＳＵ製造ガスに吹込むバイパスライン４１の代
わりに、原空圧縮機１７の入口に抽気空気２８を供給す
るライン４３を設けている点が、第１の実施例と異な
る。

【００４１】抽気空気供給ライン４３は、プラントの低
負荷運転時に抽気空気２８の圧力が低下するのを回復さ
せるために設ける。すなわち、抽気連携運転で負荷を低
下させていった時に、ＡＳＵ製造ガスの圧力が低下して
必要流量を圧縮機が供給できなくなってきた場合には、
抽気空気２８の流路を抽気空気供給ライン４３へ切り替
え、原空圧縮機１７に導き、昇圧してＡＳＵ１０の原料
空気として使用する。

【００４２】原空圧縮機１７初段に抽気空気２８を供給
すると、圧力が上がりすぎることも考えられるので、原
空圧縮機１７の中間段に注入して昇圧させる方法もあ
る。この方法では、ＡＳＵ原料空気を抽気空気２８で全
量まかなう完全抽気連携運転の場合、原空圧縮機１７の
注入段以降の後段だけを作動させる必要があるが、圧縮
機動力を低減できる。

【００４３】これらの方法により、ＡＳＵ原料空気圧力
を上げることができ、それに伴い、ＡＳＵ製造ガスを昇
圧し、圧縮機圧力比を下げることができ、必要流量を圧
縮機で供給できるようになる。

【００４４】〔実施例６〕図１０は、本発明のさらにも
う一つの実施例を示す系統図であり、この実施例では、
原料空気の一部をＡＳＵ製造ガスに吹込むバイパスライ
ン４１の代わりに、原空圧縮機１７の出口に分岐ライン
を設け、抽気空気２８を供給するライン４３とともに昇
圧機構４５へ導き、弁４６をコントローラ４７で操作し
て流路を切り換える点が、前述した第１の実施例と異な
る。

【００４５】ＡＳＵ原料空気として抽気空気２８だけで
なく原空圧縮機１７出口空気も用いる部分抽気連携運転
で、抽気空気２８の圧力が低下する低負荷運転時におい
て、抽気空気２８に、原空圧縮機１７の圧力比を上げて
圧縮機出口空気をジェットポンプなどの昇圧機構４５を
用いることにより、ＡＳＵ原料空気圧力を上げることが
できる。

【００４６】そこで、部分抽気連携運転で負荷を低下さ
せていった時に、ＡＳＵ製造ガスの圧力が低下して必要
流量を圧縮機が供給できなくなってきた場合には、抽気
空気２８の流路を抽気空気供給ライン４３へ切り替え、
原空圧縮機１７の出口空気を分岐ラインに切り換えて昇
圧機構４５に導き、昇圧してＡＳＵ１０の原料空気とし
て使用する。

【００４７】これにより、ＡＳＵ原料空気圧力を上げる
ことができ、それに伴い、ＡＳＵ製造ガスを昇圧し、圧
縮機圧力比を下げることができ、必要流量を圧縮機で供
給できるようになる。

【００４８】〔実施例７〕この実施例は、前述した第５
の実施例に次の制御機構を附加するようにしたもので、
ＡＳＵ製造ガスの流量、圧力が、石炭２５流量、ＧＴ燃
料（精製ガス２７）の流量や組成（計測値）などから計
算した値になるように、抽気空気２８の流量、ＡＳＵ１
０、圧縮機（原空圧縮機１７、製品酸素圧縮機１８、製
品窒素圧縮機１９、余剰窒素圧縮機２０）を制御し、流
路の切替を制御する。ガスの流量、圧力をトレースし
て、目標値に到達するように制御することにより、より
安定に低負荷域での抽気連携運転が可能となる。

【００４９】〔実施例８〕図９は、本発明のもう一つの
実施例を示す系統図で、この実施例では、ＡＳＵ製造ガ
スの流路にブースタ圧縮機を通るバイパスラインを設け
た点が、従来技術によるガス化複合発電プラントと異な
る。

【００５０】プラントの低負荷運転時に圧力が下がっ
て、必要流量供給できなくなるＡＳＵ製造ガスに対し
て、ブースタ圧縮機を設置しておき、低負荷運転時にバ
イパスラインへ迂回させて直接昇圧させる。これにより
ＡＳＵ製造ガス圧縮機（製品酸素圧縮機１８、製品窒素
圧縮機１９、余剰窒素圧縮機２０）の圧力比が下がり、
必要流量供給できるようになる。

【００５１】もしくは、ＡＳＵ原料空気（原空圧縮機１
７出口空気でも、抽気空気２８でも、両者が混合後の空
気でも良い）の流路にブースタ圧縮機を通るバイパスラ
インを設けて低負荷運転時に原空圧力を直接昇圧するこ
とも考えられる。

【００５２】いずれも、ガスの一部をバイパスラインを
通して、ブースタ圧縮機で昇圧し、ジェットポンプの機
構を用いて噴出させてガス圧を上げるという方法も考え
られる。

【００５３】〔実施例９〕この実施例は、第８の実施例
に以下の制御機構を附加するようにしたもので、ＡＳＵ
製造ガスの流量、圧力が、石炭２５流量、ＧＴ燃料（精
製ガス２７）の流量や組成（計測値）などから計算した
値になるように、抽気空気２８の流量、ＡＳＵ１０、圧
縮機（原空圧縮機１７、製品酸素圧縮機１８、製品窒素
圧縮機１９、余剰窒素圧縮機２０）を制御し、流路の切
替を制御する。

【００５４】ガスの流量、圧力をトレースして、目標値
に到達するように制御することにより、より安定に低負
荷域での抽気連携運転が可能となる。

【００５５】以上種々例を挙げて説明したように、この
ように形成されたガス化複合発電プラントであると、プ
ラントの低負荷運転時に原料空気圧力を上げる、または
直接ＡＳＵ製造ガスを昇圧することにより、圧縮機（製
品酸素圧縮機、製品窒素圧縮機、余剰窒素圧縮機）の圧
力比を下げることができ、ガス化炉やガスタービンで必
要とされる流量を供給できるようになり、現状で運転で
きる最低負荷よりさらに低負荷での運転が可能となり、
プラント運用範囲を広げることが可能となるのである。

【００５６】また、プラントの運転状態に応じて、ＡＳ
Ｕ製造ガスや抽気空気流量などを計測値のフィードバッ
クにより細かく制御することにより、低負荷時のプラン
ト運用を安定化させることができる。また以上に伴い、
プラント起動後、現状より早い時点で抽気連携運転に移
行でき、原空圧縮機の容量低減、部分負荷運転時の熱効
率向上を図ることができるのである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、抽気連携運転の低負荷運転時においても、製品酸素
流量または製品窒素流量を増加させることが可能とな
り，すなわち、低負荷運転時であっても必要ガス流量を
充分供給することができ、プラント運用の安定化、及び
部分負荷運転時の熱効率向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス化複合発電プラントの一実施例を
示す系統図である。

【図２】従来のガス化複合発電プラントを示す系統図で
ある。

【図３】ガスタービンの余剰窒素供給量の制限を示す図
である。

【図４】ＡＳＵの中心機器である精溜塔の系統図であ
る。

【図５】圧縮機の特性カーブを示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す制御アルゴリズム
である。

【図７】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【図８】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【図９】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【図１０】本発明の他の実施例を示す系統図である。

【符号の説明】

１…酸素製造設備、２…ガス化炉、３…熱回収ボイラ
（ＨＲＢ）、４…ガス精製設備、５…ガスタービン（Ｇ
Ｔ）、６…蒸気タービン（ＳＴ）、７…発電機、８…排
熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）、９…窒素加熱器、１０…空
気分離装置（ＡＳＵ）、１１…石炭乾燥器、１２…蒸気
ドラム、１３…ガス／ガス熱交（ＧＧＨ）、１４…燃焼
器、１５…ＧＴ圧縮機、１６…タービン、１７…原料空
気圧縮機（原空圧縮機）、１８…製品酸素圧縮機、１９
…製品窒素圧縮機、２０…余剰窒素圧縮機、２１…空
気、２２…製品酸素、２３…製品窒素、２４…余剰窒
素、２５…石炭、２６…生成ガス、２７…精製ガス、２
８…抽気空気、２９…冷却空気、３０…ＧＴ排ガス、３
１…原料空気、３２…還流、３３…廃窒素、３４…精溜
塔、３５…上塔、３６…下塔、３７…凝縮器、４１…原
料空気バイパスライン、４２…ＧＴ圧縮機中間段抽気バ
イパスライン、４３…抽気空気供給ライン、４４…ブー
スタ圧縮機、４５…昇圧機構、４６…弁、４７…弁操作
コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気を原料として酸素を分離する空気分
離装置と、該空気分離装置にて製造されたガスを昇圧す
る圧縮機と、前記酸素または前記酸素を空気に混合した
酸素冨化空気を用いて石炭または重質油などの燃料をガ
ス化して可燃ガスを生成するガス化装置と、前記可燃ガ
スを燃焼する燃焼器，空気を圧縮させるタービン圧縮機
及びタービンを有するガスタービンとを備え、前記空気
分離装置の原料空気として、前記ガスタービン圧縮機で
圧縮された空気を抽気し用いるようにしたガス化複合発
電プラントにおいて、前記プラントに、前記空気分離装置に供給される原料空
気が、タービン低負荷時に必要に応じて前記空気分離装
置をバイパス流通する空気バイパス装置を設けたことを
特徴とするガス化複合発電プラント。
【請求項２】前記空気バイパス装置に、該装置内を流
通するバイパス原料空気の流量と前記抽気空気と前記空
気分離装置の製造ガスとを、前記ガスタービンの燃料で
ある精製ガスの流量、組成などから計算して求めた値に
一致するように制御する流量調節機構を設けてなる請求
項１記載のガス化複合発電プラント。
【請求項３】前記空気バイパス装置から前記空気分離
装置の製造ガス中に吹込ませる原料空気を、前記空気分
離装置製造ガスの流量、圧力などの状態値から計算して
求めた値に一致する様に流量を調節する流量調節機構を
設けてなる請求項１記載のガス化複合発電プラント。
【請求項４】前記空気分離装置の製造ガス中に吹込ま
せる原料空気を、前記原料空気を吹込ませた後の空気分
離装置製造ガスの流量、圧力などの状態値から、弁開度
などを制御して流量を調節する流量調節機構を設けてな
る請求項１記載のガス化複合発電プラント。
【請求項５】前記プラントの出力、負荷及び前記空気
分離装置製造ガスの流量、圧力などの状態値が、ある設
定した範囲内にあるときに、前記調節機構が作動するよ
うに形成されてなる請求項２，３または４記載のガス化
複合発電プラント。
【請求項６】空気を原料として酸素を分離する空気分
離装置と、該空気分離装置にて製造されたガスを昇圧す
る圧縮機と、前記酸素または前記酸素を空気に混合した
酸素冨化空気を用いて石炭または重質油などの燃料をガ
ス化して可燃ガスを生成するガス化装置と、前記可燃ガ
スを燃焼する燃焼器，空気を圧縮させるタービン圧縮機
及びタービンを有するガスタービンとを備え、前記空気
分離装置の原料空気として、前記ガスタービン圧縮機で
圧縮された空気を抽気し用いるようにしたガス化複合発
電プラントにおいて、前記プラントに、前記ガスタービン圧縮機の中間段から
抽気した空気の一部が、タービン低負荷時に必要に応じ
て前記空気分離装置をバイパス流通して前記空気分離装
置製造ガスに吹込まれる機構を設けたことを特徴とする
ガス化複合発電プラント。
【請求項７】前記空気分離装置の製造ガスと前記ガス
タービン圧縮機出口抽気空気と前記バイパス中間段抽気
空気の流量を、前記ガスタービンの燃料である精製ガス
の流量、組成などから計算して求めた値に一致する様
に、弁開度などを制御する流量調節機構を備えてなる請
求項６記載のガス化複合発電プラント。
【請求項８】圧縮空気を製造する原料空気圧縮機と、
圧縮空気を原料として酸素を分離する空気分離装置と、
前記空気分離装置で製造されるガスを昇圧する圧縮機
と、前記酸素または前記酸素を空気に混合した酸素冨化
空気を用いて石炭または重質油などの燃料をガス化して
可燃ガスを生成するガス化装置と、空気を圧縮させる圧
縮機及び前記可燃ガスを脱硫等行い精製した精製ガスを
燃焼する燃焼器及びタービンを有するガスタービンとを
備え、前記ガスタービン圧縮機で圧縮された空気を抽気
して前記空気分離装置の原料空気として供給するガス化
複合発電プラントにおいて、前記プラントに、前記抽気空気を前記原料空気圧縮機の
初段または中間段の入口に注入するバイパスライン，若
しくは、前記原料空気圧縮機で圧縮させた空気を前記抽
気空気に吹込ませる機構と、前記抽気空気を昇圧させる
機構とを設けたことを特徴とするガス化複合発電プラン
ト。
【請求項９】前記空気分離装置製造ガスと前記抽気空
気の流量を、前記ガスタービンの燃料である精製ガスの
流量、組成などから計算して求めた値に一致する様に、
弁開度などを制御する流量調節機構と、前記原料空気を
所定の圧力まで昇圧するよう圧縮機を制御する制御機構
とを備えてなる請求項８記載のガス化複合発電プラン
ト。
【請求項１０】圧縮空気を製造する原料空気圧縮機
と、圧縮空気を原料として酸素を分離する空気分離装置
と、前記空気分離装置で製造されるガス（製品酸素、製
品窒素、余剰窒素などの内のいくつかまたはすべて）を
昇圧する圧縮機と、前記酸素または前記酸素を空気に混
合した酸素冨化空気を用いて石炭または重質油などの燃
料をガス化して可燃ガスを生成するガス化装置と、空気
を圧縮させる圧縮機及び前記可燃ガスを脱硫等行い精製
した精製ガスを燃焼する燃焼器及びタービンを有するガ
スタービンとを備え、前記ガスタービン圧縮機で圧縮さ
れた空気を抽気して前記空気分離装置の原料空気として
供給できるガス化複合発電プラントにおいて、前記空気分離装置製造ガス圧縮機の上流側にブースタ圧
縮機を設け、前記空気分離装置製造ガスを補助的に昇圧
させるように構成したことを特徴とするガス化複合発電
プラント。
【請求項１１】前記プラントに、前記空気分離装置製
造ガスと前記抽気空気の流量を、前記ガスタービンの燃
料である精製ガスの流量、組成などから計算して求めた
値に一致するように弁開度を制御する流量調節機構と、
前記空気分離装置製造ガスを所定の圧力まで昇圧するよ
うブースタ圧縮機と、前記流量を制御する制御機構とを
設けてなる請求項１０記載のガス化複合発電プラント。