JP2007211692A

JP2007211692A - 発電システム

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Publication number: JP2007211692A
Application number: JP2006032703A
Authority: JP
Inventors: Koichi Goto; 藤功一後; Takao Nakagaki; 垣隆雄中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: JP4791841B2

Abstract

【課題】電力余剰時間帯の発電に相当する余剰エネルギを、他の時間帯の発電に回し、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させる。
【解決手段】焼却炉１の排熱を利用して製造したボイラ蒸気７をガスタービン排ガス２２で加熱した後、蒸気タービン９に流入させて発電する発電システムにおいて、改質器２４を設置し、改質器２４に都市ガス２７を流入させ、焼却炉１の排熱を用いて水蒸気改質させることで改質ガス３０を発生させ、前記改質ガス３０をガスタービン１４の燃料とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば焼却炉の排熱を利用したボイラの如き蒸気発生装置により発生した蒸気によって作動される蒸気タービン発電装置とガスタービン発電装置とを組合わせた発電システムに関する。

図９は、従来のごみ焼却炉を利用して発電する発電システムの概略構成を示す図であり、図９において符号１は一般廃棄物などの廃棄物２と燃焼用空気３を供給して廃棄物２を燃焼させる焼却炉であって、前記廃棄物２の燃焼によって灰４と燃焼排ガス５が発生する。前記焼却炉１内には蒸気を発生させるボイラ６が設けられている。前記ボイラ６で発生した蒸気７は蒸気加熱器８に導入され、そこで後述するガスタービン排ガス２２により加熱された後、蒸気タービン９に供給される。前記蒸気タービン９に供給された蒸気は膨張しながら蒸気タービン９において仕事を行い、その蒸気タービン９に連結されている発電機１０を駆動して発電を行う。蒸気タービン９で仕事を行いより低温低圧になった蒸気は、復水器１１で海水や河川水等の冷却水により冷却されて復水され、その後、給水ポンプ１２によって昇圧され前記ボイラ６にボイラ給水４０として還流される。燃焼排ガス５は温度低下し燃焼炉排ガス１３となって流出する。燃焼炉排ガス１３に関するその後の構成については説明を割愛する。

ところで、前記蒸気タービン発電装置にはガスタービン１４が組合わせられている。すなわち、前記ガスタービン１４は、圧縮機１５、燃焼器１６、および膨張機１７とから構成されている。圧縮機１５は第２の燃焼用空気１９を圧縮し圧縮空気として燃焼器１６に供給する。前記燃焼器１６には流量調節弁２０を介して都市ガスの如き燃料ガス２１が供給され、そこで圧縮空気により燃焼する。前記燃焼器１６で発生した燃焼排ガスは高温高圧となり、膨張機１７に導入され、膨張しながらその膨張機１７を回転させる仕事を行う。膨張機１７と圧縮機１５は軸で連結されており、膨張機１７の回転により圧縮機１５が回転され、さらに第２の発電機１８で発電が行われる。

前記膨張機１７で仕事を行った燃焼排ガスはより低温低圧になりガスタービン排ガス２２となって膨張機１７から流出し、前記蒸気加熱器８に流入し、前記ボイラ６から供給された蒸気に熱を与えることで温度低下し、蒸気加熱器排ガス２３となって蒸気加熱器８から流出する。

このように焼却炉１にガスタービン１４を組み合わせ、ボイラ６で発生した蒸気を蒸気加熱器８により加熱することで蒸気タービン９に供給される蒸気がより高温になり、蒸気タービン９の出力や効率が向上される。しかし、夜間は電力需要が小さく電力余剰状態になるので、夜間、ガスタービン１４を停止することが多い。一方、廃棄物処理は1日中連続運転されているし、焼却炉１の発停は容易ではないので、焼却炉１は連続運転されている。また、焼却炉１の燃焼排ガス５は冷却する必要があるので、蒸気タービン９は運転する必要がある。よって、夜間は発電機１０による発電のみで、その他の時間帯は発電機１０と第２の発電機１８による発電を実施するのが通常である。

このように、前記従来の装置においては蒸気タービン９は夜間でも定格或いは定格に近い運転をしているが、夜間の発電量はもっと減らしてもよい。そこで、夜間の余剰分の発電量を夜間以外の時間帯の発電に回し、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることが要望されている。

また、地球温暖化の主原因である二酸化炭素の削減が推進されてきているが、蒸気加熱器排ガス２３は、二酸化炭素の総量は多いが、濃度が低く、かつ高温であるため、含んでいる二酸化炭素を回収することは困難である。一方、ガスタービン１４はごみ処理のためでなく発電システムの向上のために設置されているので、この発電システムが発生する二酸化炭素はできるだけ回収することが望ましい。即ち、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素は外界に放出しないようにすることが望ましい。

本発明は、このような点に鑑み、上記2つの課題を解決することを目的とする。

第１の発明は、蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよび前記ガスタービンそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気発生装置における燃焼排ガスからの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の１つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする。

第３の発明は、蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよび前記ガスタービンそれぞれに接続した発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気タービンで発電した電気により水を電気分解し酸素と水素を得て、前記酸素を前記ガスタービンの一部台数または全台数の支燃剤とし、前記水素を前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスから二酸化炭素を分離した後、水素のみを取り出し、前記水素を前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする。

第５の発明は、第２の発明乃至第４の発明のいずれかの発明において、電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、前記ガスタービンの運転を停止し、前記改質ガスあるいは前記水素を製造する運転を実施し、電力需要が所定値を越える時に、前記ガスタービンの運転を実施し、前記改質ガスあるいは前記水素を製造する運転を停止することを特徴とする。

夜間の余剰分の発電量を夜間以外の時間帯の発電に回し、1日当たりの発電電力量を得るための効率が向上できるとともに、蒸気発生装置で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素を外界に放出しないようにすることができる。

以下、図１乃至図８を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図中、図９と同一部分については同一符号を付しその詳細な説明は省略する。

焼却炉１の内部には触媒を内蔵した改質器２４が設置されており、弁２５および弁２６を介してそれぞれ都市ガス２７と改質用蒸気２８が供給され、前記都市ガス２７と前記改質用蒸気２８を混合した改質原料２９が前記改質器２４に流入されるようにしてある。前記改質器２４においては改質原料２９が燃焼排ガス５により適当な温度に加熱され、水蒸気改質され、改質ガス３０となって弁３１を介して改質ガスタンク３２に導入され、必要に応じて弁３３を介して改質ガス６４が所要箇所に供給されるように構成されている。

そこで、この実施の形態は、主に２種類の運転モードで運転し、例えば一方を夜間、他方を夜間以外の時間帯に実施する。

夜間は以下のような運転を実施する。

すなわち、ガスタービン１４は運転しない。また、蒸気タービン９は運転しても停止してもよいが、蒸気タービン９を運転した場合、ガスタービン排ガス２２が存在しないのでボイラ６から流出する蒸気７は蒸気加熱器８により加熱されることはない。

一方、前記改質原料２９は燃焼排ガス５により適当な温度に加熱され、水蒸気改質し、改質ガス３０となって流出する。前記改質ガス３０は一酸化炭素、二酸化炭素、水素、蒸気、メタンから構成され、主成分は水素と一酸化炭素である。前記改質ガス３０は弁３１を経て改質ガスタンク３２に導入貯蔵される。

また、夜間以外の時間帯には以下のような運転を実施する。

すなわち、弁３４を介してボイラ６で発生した蒸気７を蒸気加熱器８を経て蒸気タービン９に供給して蒸気タービン９を運転するとともに、弁２０を介して燃料ガス２１例えば都市ガスをガスタービン１４の燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転する。しかして、ボイラ６からの蒸気は蒸気加熱器８により加熱され蒸気タービン９に供給される蒸気がより高温になり、蒸気タービン９の出力や効率が向上される。このとき、改質器２４には都市ガス２７と改質用蒸気２８を流入させず水蒸気改質をしない。

したがって、上述のように夜間にはガスタービン１４を作動させないので、夜間の余分な発電量が減り、しかも夜間の蒸気タービン９を停止すれば発電量ゼロにできる。そして、夜間の余剰エネルギが改質ガスタンク３２に蓄積される改質ガス３０と改質器２４に供給される都市ガス２７とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、エネルギを有効活用することができる。

前記実施の形態では改質器２４に都市ガス２７を供給するものを示したが、1種類または複数種類の炭化水素が充分に含まれているガスか液体であればよい。例えば灯油や天然ガスやガソリンやナフサやLPGといった炭化水素系物質でもよい。またエタノール等のアルコールでも、エーテルでもよく、2つ以上の原料を混合してもよい。都市ガスの場合は、改質器２４の性能を低下させないよう脱硫してから用いる。また、改質器２４を焼却炉１内に設置しているが、燃焼排ガス５からの熱を利用する構造であればよく、例えば、ボイラ蒸気７を介して熱を受ける構成でもよい。また、焼却炉１の燃料を廃棄物２としているが、他の燃料でもよい。さらに、前記実施の形態においては改質ガス３０を改質ガスタンク３２に貯蔵しているが、改質ガス３０を変化させたガス、例えば一酸化炭素変成器で反応させたガスや改質ガス３０を基にして製造した水素を貯蔵してもよい。改質ガスタンク３２から改質ガス６４を抜き取って利用したい場合には弁３３を開くことにより利用することができる。この利用は燃料用途に限定せず、利用時間帯も限定しない。

ところで、ガスタービン１４と並列に他のガスタービンを設置してもよい。

図２は本発明の第２の実施の形態を示す図であり、改質ガスタンク３２から改質ガス５４をガスタービン１４の燃焼器１６に燃料として供給するようにしたものである。その他の点は図１に示す第１の実施の形態と同一である。

そこで、この第２の実施の形態においては、主に２種類の運転モードで運転し、例えば一方を夜間、他方を夜間以外の時間帯に実施する。夜間の運転は第１の実施の形態と同じである。

夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク３２内から抜いた改質ガス６４を燃料として燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転するとともに蒸気タービン９も運転する。また、改質器２４には都市ガス２７および改質用蒸気２８は供給せず水蒸気改質は行わない。しかして、この第２の実施の形態においては、夜間にはガスタービン１４を作動させないので、夜間の余分な発電量が減り、また夜間には蒸気タービン９を停止すれば発電量ゼロにできる。したがって、夜間の余剰エネルギが、燃料とした改質ガス６４と改質器２４に供給される都市ガス２７とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、それを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることができる。またガスタービン燃料が都市ガスでなく、脱硫工程を経て製造された改質ガス３０（６４）なので、硫化酸化物がガスタービン排ガス２２や蒸気加熱器排ガス２３に含まれず、外界に硫化酸化物が放出されることがない。

図３は第３の実施の形態を示す図であり、第２の実施の形態におけるガスタービン１４と並列に第２のガスタービン１４ａが設置されており、前記第２のガスタービン１４ａに接続されている蒸気加熱器８ａには、蒸気７から分岐され弁３４ａを介して蒸気７ａが供給され、そこで加熱された蒸気が蒸気タービン９に導入されるようにしてある。第２のガスタービン１４ａの燃料に関して以外の点は図２に示すものと同一である。

前記第２のガスタービン１４ａにおいては、第１の実施の形態と同様にガスタービン１４ａの燃焼器１６ａには弁２０ａを介して燃料ガス２１例えば都市ガスが供給され、ガスタービン１４の燃焼器１６には改質ガス６４が供給される。

そこで、夜間にはガスタービン１４と第2のガスタービン１４ａの運転は行わず、蒸気タービン９は運転しても停止してもよい。夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク３２内から抜いた改質ガス６４をガスタービン１４の燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転する。一方、第2のガスタービン１４ａの燃焼器１６ａには弁２１ａを介して燃料ガス２１例えば都市ガスを流入させ、第2のガスタービン１４ａを運転する。また、ガスタービン１４と第2のガスタービン１４ａそれぞれのガスタービン排ガス２２、２２ａをそれぞれに対応する蒸気加熱器８、８ａに流入させる。ボイラ６で発生した蒸気７は分岐し、ガスタービン１４と第２のガスタービン１４ａそれぞれに対応したそれぞれの蒸気加熱器８、８ａに流入し、それぞれガスタービン排ガス２２、２２ａにより加熱されタービン蒸気となる。それぞれのタービン蒸気は合流し蒸気タービン９に流入し、蒸気タービン９が作動される。改質器２４には都市ガス２７と改質用蒸気２８を流入させず水蒸気改質はしない。

しかして、この実施の形態においても第２の実施の形態と同様な効果を奏する。

ところで、ガスタービン１４と並列に、改質ガス６４を燃料として流入させるガスタービンを設置してもよく、また第２のガスタービン１４ａと並列に都市ガスの如き燃料ガス２１を流入させる第３のガスタービンを設置してもよい。

図４は第４の実施の形態を示す図であり、改質ガスタンク３２から抽出した改質ガス６４と弁２０を介して供給される燃料ガス２１例えば都市ガスとを混合して混合燃料６５にして、その混合燃料６５をガスタービン１４の燃料にする。その他の点は図２に示す第２の実施の形態と同一である。なお、前記実施の形態では都市ガスを供給するものとしたが、LＰGや灯油などを用いてもよい。また、第３の実施の形態と組み合わせてもよい。

そこで、夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク３２内から抽出した改質ガス６４と燃料ガス２１例えば都市ガスを混合して混合燃料６５にし、その混合燃料６５をガスタービン１４の燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転する。

しかして、この実施の形態においては、燃料ガス２１例えば都市ガスと改質ガス６４の流量比によってガスタービン１４の発電量や蒸気タービン９の発電量を調節することができる。

ところで、ガスタービンは使用する燃料に合わせて設計されたものとなる。例えば燃焼器１６は都市ガス単独用と改質ガス単独用とでは別物であり、一般に普及しているガスタービンでは改質ガス６４を燃料として運転することが困難である。しかし、都市ガスに改質ガス６４を混合すれば、混合比率によっては、都市ガス単独用のガスタービンが使用できるようになる。

図５は本発明の第５の実施の形態を示す図であり、蒸気７から減圧弁３５を介して第２の分岐蒸気３６が分岐され、都市ガス２７と合流し、改質原料２９になる。また、復水器１１の下流側には弁３７を通して給水３８が供給されるようにしてある。その他の点は図２に示す第２の実施の形態と同一である。

しかして、第1の分岐蒸気３９は蒸気加熱器８に流入し、第2の分岐蒸気３６は減圧弁３５で改質器２４に供給される都市ガス２７と同じか近い圧力まで減圧された後、都市ガス２７と混合されて改質原料２９とされ改質器２４に導入される。一方、復水器１１の下流側の復水中には、第2の分岐蒸気３６と同じ質量流量である給水３８が加えられる。この復水中に加えられる給水３８は軟水装置を通した水であり、復水は元々軟水装置を通してある水なので、ボイラ６に供給されるボイラ給水４０は全て軟水装置を通した水となる。

なお、この実施の形態においては、ボイラ６で発生した蒸気７を第1の分岐蒸気３９と第2の分岐蒸気３６に分岐し、ボイラ６で発生した蒸気７の一部を蒸気加熱器８に流入させているが、ボイラ６で発生した蒸気７の全部を改質器２４に流入させてもよい。ボイラ６で発生した蒸気７の全部を改質器２４に流入させる場合は、水蒸気改質を実施している間、蒸気タービン９は運転せず停止させる。

ところで、水蒸気改質では、軟水装置を通した水から発生させた蒸気が必要なので、水をポンプで搬送し、軟水装置を通し、加熱によって蒸気を発生させることが必要である。ところが、この第５の実施の形態においては、軟水装置を通した水であるボイラ給水４０から発生させたボイラ６からの蒸気７の一部である第2の分岐蒸気３６を改質用蒸気として用いることで、適当な蒸気を容易に導入することができる。

また、図６は本発明の第６の実施の形態を示す図であり、蒸気タービン９には抽気蒸気４１を抜き取る構造が設けられている。前記抽気蒸気４１は減圧弁４２を通り都市ガス２７と合流し改質原料２９になる。その他の点は図５に示す第５の実施の形態と同一である。

そこで、水蒸気改質を実施している間、蒸気タービン９を運転するとともに、蒸気タービン９から蒸気の一部を抽気しその抽気蒸気４１を改質器２４に供給する。すなわち、抽気蒸気４１の圧力は、都市ガス２７の圧力と同じかより高い圧力であり、都市ガス２７と同じまたは近い圧力まで減圧弁４２で減圧した後、都市ガス２７と混合して改質原料２９とし、その改質原料２９が改質器２４に供給される。一方、復水器１１の下流側の復水中には抽気蒸気４１と同じ質量流量である給水３８が加えられる。

しかして、本実施の形態においても第５の実施の形態と同一の作用効果を奏し、特に抽気蒸気３８は、蒸気タービン９に流入してから抽気されるまでは蒸気タービン９内部で仕事をしているので、ボイラ蒸気７を分岐する場合より発電量を増加することができる。

図７は本発明の第７の実施の形態を示す図であり、改質ガス３０を二酸化炭素分離器４３および水素分離器４４を順に通過させ、さらにその水素分離器４４に水素タンク４５が接続されている。

そこで、夜間においては、改質器２４で製造された改質ガス３０を二酸化炭素分離器４３に流入させ、二酸化炭素４６を分離させ、二酸化炭素４６以外である分離済みガス４７を水素分離器４４に導入する。二酸化炭素分離器４３で二酸化炭素４６を分離する方法は幾つかあるが、例えば熱炭酸カリウム方式を用いる。分離した二酸化炭素４６は回収し、例えば飲食物冷却用のドライアイスに利用する。二酸化炭素４６が分離済みのガスは水素分離器４４において圧力スイング吸着法などの方法により水素４８と水素以外のガス４９に分離される。水素４８は水素タンク４５に流入し貯蔵される。二酸化炭素分離器４３の上流に一酸化炭素変成器を設置し、改質ガス３０を一酸化炭素変成器に流入させる事が望ましいが、図示されていない。この場合、改質ガス３０は適当な温度状態にされ、一酸化炭素の多くは蒸気と反応し、二酸化炭素に変化すると同時に、蒸気の多くは水素に変化する。その他は第５の実施の形態と同じである。

夜間以外の時間帯には水素タンク４５から抜いた水素燃料５０を燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転する。蒸気タービン９は運転し、ボイラ６で発生した蒸気７は蒸気加熱器８により加熱され、一方、改質器２４には都市ガス２７と蒸気３６は流入させず水素製造は行わない。

ところで、従来の技術においては、蒸気加熱器排ガス２３に含まれている二酸化炭素は、蒸気加熱器排ガス２３が窒素や残留酸素などの物質も含んでいて二酸化炭素濃度が低い上、かつ高温であるため、回収することは困難である。これに対し、ガスタービン燃料を水素燃料とする実施の形態においては、ガスタービン排ガス２２に二酸化炭素は含まれておらず、蒸気加熱器排ガス２３にも二酸化炭素は含まれていないが、水素製造過程にて二酸化炭素が発生している。そこで、本実施の形態においては水素製造過程において発生する二酸化炭素を回収した上、一酸化炭素やメタンのような炭素原子のある物質が存在しない水素燃料５０を燃焼器１６で燃焼させるので二酸化炭素は発生しない。よって焼却炉１が発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素は外界に放出されない。即ち、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素が外界に放出されることはない。

また、夜間の余分な発電量が減り、夜間に蒸気タービン９を停止すれば発電量ゼロにでき、夜間の余剰エネルギが水素燃料５０と改質器２４に供給される都市ガス２７とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、それを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることができる。またガスタービン燃料が都市ガスでなく、水素燃料５０なので、硫化酸化物が燃焼器１６からの燃焼排ガスや蒸気加熱器排ガス２３に含まれないため、外界に酸性雨の主原因の１つである硫化酸化物が放出されることがない。

図８は本発明の第８の実施の形態を示す図であり、水の電気分解を用いて水素を製造するようにしたものである。すなわち、焼却炉１には改質器を設置することなく、発電機１０で発生した電力により作動される電気分解装置５１が設けられている。前記電気分解装置５１には弁５２を介して水５３が供給され、発電機１０からの電気を用いて、水が酸素６０と水素６１に電気分解され、酸素６０は弁５４を介して酸素タンク５５に貯蔵され、水素６１は弁５６を介して水素タンク５７に貯蔵される。そして、酸素タンク５５に貯蔵された酸素６０を燃焼用酸素６２として弁５８を介して圧縮機１５に供給され、水素タンク５７に貯蔵された水素６１を水素燃料６３としてが弁５９を介して燃焼器１６に供給されるように構成されている。

そこで、夜間はガスタービン１４の運転を実施せず、蒸気タービン９は運転するが、ガスタービン排ガス２２が存在しないのでボイラ６で発生した蒸気は蒸気加熱器８で加熱されることはない。

夜間以外の時間帯では、酸素タンク５５内の酸素６０を燃焼用酸素６２として弁５８を介して燃焼用酸素として圧縮機１５に流入させるとともに、水素タンク５７内の水素６１を水素燃料６３として弁５９を介して燃焼器１６に流入させ、ガスタービン１４を運転する。また蒸気タービン９も運転し、ボイラ６で発生した蒸気は蒸気加熱器８により加熱される。

しかして、夜間の発電機１０で発生する発電量を水素製造に用いることにより、電力消費者への送電量を減らすことができゼロにもできる。また夜間の発電による発生エネルギを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上することができる。さらに、焼却炉１以外から二酸化炭素が発生しないので、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素を外界に放出させることがなく、二酸化炭素回収を行う必要がない。またガスタービン燃料が都市ガスでなく水素燃料なので、硫化酸化物が蒸気加熱器排ガス２３に含まれることがなく、酸性雨の主原因の1つである硫化酸化物が外界に放出されることがない。さらに燃焼器１６では空気ではなく燃焼用酸素により燃焼が行われるので、燃焼器１６で窒素酸化物が発生することがなく、窒素酸化物が蒸気加熱器排ガス２３に含まれず、酸性雨の主原因の1つである窒素酸化物が外界に放出されることもない。

前記第１〜７の実施の形態では改質器に都市ガスを流入させたが、この第８の実施の形態では改質器を設けないので、炭化水素やアルコールやエーテルのような物質が不要である。

次に第９の実施の形態を説明する。前記第１〜8の実施の形態では主に2種類の運転モードで運転するが、運転モード切り換えを以下のようにする。すなわち、電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、ガスタービン１４または第２のガスタービン１４ａの運転を停止し、水素製造を実施する運転モードとする。そして電力需要が所定値を越える時に、ガスタービン１４またはガスタービン１４ａを運転する運転モードとする。

しかして、電力需要が小さく電力余剰状態である時間帯においては余分な発電量が減り、蒸気タービン９を停止すれば発電量ゼロにできる。夜間の余剰エネルギが改質ガス３０であり、または水素５０と都市ガス２７とのエネルギ差の分、または電気分解により得られた水素６０のエネルギとして蓄積されることになり、有効活用できる。

また、前記各実施の形態においては、焼却炉を使用したものを示したが、その他の蒸気発生装置を使用することもできる。

本発明の第１の実施の形態を示す概略図。本発明の第２の実施の形態を示す概略図。本発明の第３の実施の形態を示す概略図。本発明の第４の実施の形態を示す概略図。本発明の第５の実施の形態を示す概略図。本発明の第６の実施の形態を示す概略図。本発明の第７の実施の形態を示す概略図。本発明の第８の実施の形態を示す概略図。従来技術を示す概略図。

符号の説明

１焼却炉
２廃棄物
３燃焼用空気
５燃焼排ガス
６ボイラ
７蒸気
８蒸気加熱器
９蒸気タービン
１０発電機
１１復水器
１２給水ポンプ
１４ガスタービン
１５圧縮機
１６燃焼器
１７膨張機
１８第２の発電機
１９第２の燃焼用空気
２１燃料ガス
２２ガスタービン排ガス
２３蒸気加熱器排ガス
２４改質器
２７都市ガス
２８改質用蒸気
２９改質原料
３０改質ガス
３２改質ガスタンク
３５減圧弁
３６分岐蒸気
３８給水
４０ボイラ給水
４１抽気蒸気
４３二酸化炭素分離器
４４水素分離器
４５水素タンク
５１電気分解装置
５５酸素タンク
５７水素タンク
６０酸素
６１水素
６２燃焼用酸素
６３燃焼用水素
６４改質ガス
６５混合燃料

Claims

蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよびガスタービンのそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の１つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設けたことを特徴とする発電システム。
蒸気発生装置は焼却炉にて燃料を燃焼処理する際に発生した熱を利用する構成であることを特徴とする、請求項１記載の発電システム。
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする、請求項１または２記載の発電システム。
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする、請求項１または２記載の発電システム。
前記蒸気発生装置で発生した蒸気の一部または全部を改質用蒸気とすることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の発電システム。
前記蒸気タービンの抽気蒸気を改質用蒸気とすることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の発電システム。
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスから二酸化炭素を分離した後、水素のみを取り出し、前記水素を前記ガスタービンの燃料とすることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の発電システム。
蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービン及び前記ガスタービンのそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気タービンで発電した電気により水を電気分解し酸素と水素を得て、前記酸素を前記ガスタービンの一部台数または全台数の支燃剤とし、前記水素を前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とすることを特徴とする発電システム。
蒸気発生装置は焼却炉にて燃料を燃焼処理する際に発生した熱を利用する構成であることを特徴とする、請求項８記載の発電システム。
電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、前記ガスタービンの運転を停止し、前記改質ガスあるいは前記水素を製造する運転を実施し、電力需要が所定値を越える時に、前記ガスタービンの運転を実施し、前記改質ガスあるいは前記水素を製造する運転を停止することを特徴とする、請求項1乃至９のいずれかに記載の発電システム。