JP2010180868A

JP2010180868A - タービン設備及び発電設備

Info

Publication number: JP2010180868A
Application number: JP2009027899A
Authority: JP
Inventors: Saburo Hara; 三郎原
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にする。
【解決手段】ＣＯ_２を含む燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービン４と、ガスタービン４で仕事を終えたＣＯ_２を含む排気ガスを圧縮して燃焼器３に導入する循環経路５と、起動時にＣＯ_２を含む流体を圧縮機２に供給するＣＯ_２供給経路１１と、起動時に系内のガスを排出するガス排出路１３とを備え、残留Ｎ_２が系統内の配管中に存在する起動時に、ＣＯ_２供給経路１１からＣＯ_２を含む流体を圧縮機に供給して燃焼器で燃焼させ、ガス排出路１３から残留Ｎ_２を排出し、ガスタービン４の排気ガスのＣＯ_２濃度が所定の濃度になった時点でガスタービン４の排気ガスを循環経路５で循環させて閉サイクルの運転を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備に関する。

また、本発明は、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉を備え、ガス化炉からの燃料ガスを燃焼させた燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービンを備えた発電設備に関する。

燃焼器からの燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンを備えた発電設備が種々実用化されている。このような発電設備では、エネルギーを有効に回収して発電効率を向上させている。燃焼器に送られる燃料としては、例えば、天然ガス等が適用され、空気と共に燃焼器で燃焼させて燃焼ガスを得ている。また、石炭を石炭ガス化ガスに変換し、石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させて燃焼ガスを得ている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させる発電設備では、高濃度のＯ_２と共に石炭ガス化ガスを燃焼させ、ＣＯ_２を含む燃焼流体をガスタービンで膨張させて動力を得る設備が知られている。このような設備は、ガスタービンのＣＯ_２を含む排気中の余分なＣＯ_２を回収すると共に、ＣＯ_２を含む排気を圧縮して燃焼器で燃焼させ、ＣＯ_２を環境に放出しない閉サイクルの設備とされている。

ＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルの設備では、起動時には配管内に空気が存在しているため、起動直後のガスタービンの排気にはＮ_２が残留して排ガス中のＣＯ_２濃度が低下している状態となっている。このため、起動直後から残留Ｎ_２がＣＯ_２に置換されるまでに間を要し、所定のＣＯ_２濃度に達するまでの起動時間が長くなっているのが現状である。

特開平４−２４４５０４号公報特開２００７−１０７４７２号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができるタービン設備を提供することを目的とする。

また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉を備え、ガス化炉からの燃料ガスを燃焼させた燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービンを備えた発電設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる発電設備を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のタービン設備は、ＣＯ_２を含む流体で燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼器の燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンと、前記ガスタービンで仕事を終えたＣＯ_２を含む排気ガスを圧縮して前記燃焼器に導入する循環系と、前記圧縮機の上流側の前記循環系に接続され起動時にＣＯ_２を含む流体を前記圧縮機に供給するＣＯ_２供給系と、前記ガスタービンの出口と前記ＣＯ_２供給系の接続部の間における前記循環系に接続され起動時に系内のガスを排出するガス排出系とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、残留Ｎ_２が系統内の配管中に存在する起動時には、ＣＯ_２供給系からＣＯ_２を含む流体を圧縮機に供給して燃焼器で燃焼させ、ガス排出系から残留Ｎ_２を排出し、ガスタービンの排気ガスのＣＯ_２濃度が所定の濃度になった時点でガスタービンの排気ガスを循環系で循環させて閉サイクルの運転を行なう。これにより、残留Ｎ_２を排出して系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

そして、請求項２に係る本発明のタービン設備は、請求項１に記載のタービン設備において、前記燃焼器の燃料は石炭をガス化した燃料であることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、石炭ガス化ガスを燃焼して得られた燃焼ガスを用いた閉サイクルのタービン設備の起動を速やかに行うことができる。

また、請求項３に係る本発明のタービン設備は、請求項１もしくは請求項２に記載のタービン設備において、前記燃焼器ではＯ_２を用いて燃料ガスを燃焼することを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、Ｏ_２を用いて燃料ガスを燃焼した閉サイクルのタービン設備の起動を速やかに行うことができる。

上記目的を達成するための請求項４に係る本発明の発電設備は、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された燃料ガスを燃焼する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンと、前記ガスタービンで仕事を終えたＣＯ_２を含む排気から熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで熱回収されたＣＯ_２を含む排気を圧縮して前記燃焼器に圧縮作動流体を送る圧縮機と、前記圧縮機の入口側に接続され起動時にＣＯ_２を含む流体を前記圧縮機に供給するＣＯ_２供給系と、前記排熱回収ボイラの出口側に接続され起動時に系内のガスを排出するガス排出系とを備えたことを特徴とする。

請求項４に係る本発明では、ガス化炉で石炭の反応により生成された燃料ガスを燃焼器で燃焼し、燃焼ガスをガスタービンで膨張して発電動力を得る。ガスタービンのＣＯ_２を含む排気が排熱回収ボイラで熱回収され、ＣＯ_２を含む排気が圧縮されて燃焼器に送られる。残留Ｎ_２が系統内の配管中に存在する起動時には、ＣＯ_２供給系からＣＯ_２を含む流体を圧縮機に供給して燃焼器で燃焼させ、ガス排出系から残留Ｎ_２を排出し、ガスタービンの排気ガスのＣＯ_２濃度が所定の濃度になった時点でガスタービンの排気ガスを循環系で循環させて閉サイクルの運転を行なう。これにより、残留Ｎ_２を排出して系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

また、請求項５に係る本発明の発電設備は、請求項４に記載の発電設備において、前記排熱ボイラからの排気の一部を冷却して水分を凝縮除去することで高純度のＣＯ_２を得る冷却手段と、前記冷却手段で得られた高純度のＣＯ_２を前記ガス化炉に供給する供給系とを備えたことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、冷却手段により得られた高純度のＣＯ_２をガス化炉に供給することができる。

また、請求項６に係る本発明の発電設備は、請求項５に記載の発電設備において、前記冷却手段で得られた高純度のＣＯ_２の一部を貯留する貯留手段を備え、前記ＣＯ_２供給系で供給されるＣＯ_２が前記貯留手段のＣＯ_２であることを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、系内で貯留された貯留手段のＣＯ_２を起動時に用いることができる。

また、請求項７に係る本発明の発電設備は、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発電設備において、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気を膨張して動力を得る蒸気タービンを備えたことを特徴とする。また、請求項８に係る本発明の発電設備は、請求項７に記載の発電設備において、前記排熱回収ボイラで熱回収されたＣＯ_２を含む排気の一部から不純物を除去する不純物除去手段を備えたことを特徴とする。

このため、蒸気タービンを組み合わせることで、効率を高めた石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）の設備において、起動を速やかに行い、ガスタービンで仕事を終えた排気の一部から不純物を除去して、燃焼器に供給される石炭ガス化ガスの不純物を除去する設備を大幅に簡素化することができ、エネルギーロスを抑制することができる。

本発明のタービン設備は、ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

また、本発明の発電設備は、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉を備え、ガス化炉からの燃料ガスを燃焼させた燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービンを備えた発電設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

本発明の一実施形態例に係るタービン設備の概念系統図である。本発明の一実施形態例に係る発電設備の概略系統図である。弁の開閉状態を表す表図である。

本発明の一実施形態例に係る発電設備は、高濃度のＯ_２を吹き込むことで石炭を反応させてガス化ガス（燃料ガス）を生成するガス化炉を備え、ガス化炉で生成された燃料ガスを燃焼器で燃焼して燃焼ガスとし、燃焼器からの燃焼ガスをガスタービンで膨張して動力を得て、ガスタービンで仕事を終えた排気の一部を圧縮機で圧縮して燃焼器に送り、ガスタービンで仕事を終えた排気ガスであるＣＯ_２をガス化炉に供給するようにされている。

そして、発電設備の起動を行なう際には、ＣＯ_２供給系からＣＯ_２を含む流体を圧縮機に供給して燃焼器で燃焼させ、ガス排出系から残留Ｎ_２を排出し、ガスタービンの排気ガスのＣＯ_２濃度が所定の濃度になった時点でガスタービンの排気ガスを循環系で循環させて閉サイクルの運転を行なう。これにより、残留Ｎ_２を排出して系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

図１に基づいてタービン設備を説明する。図１には本発明の一実施形態例に係るタービン設備の概念系統を示してある。

図に示すように、タービン設備１は、圧縮機２及び燃焼器３及びガスタービン４を備えている。燃焼器３には燃料ガス（石炭ガス化ガス）及びＯ_２導入路８からの高濃度のＯ_２が投入され、燃料ガスが高濃度のＯ_２（及びＣＯ_２）と共に燃焼され、ＣＯ_２を主成分とする燃焼ガスが得られる。燃焼器３で燃焼された燃焼ガスはガスタービン４で膨張されて発電動力が得られ、仕事を終えたＣＯ_２を含む排気ガスは排気経路５を通って排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６で熱回収される。熱回収されたＣＯ_２を含む排気ガスは余分なＣＯ_２及び水が排出路７から排出され、余分なＣＯ_２及び水が排出された後のＣＯ_２を含む排気ガスは圧縮機２で圧縮される（循環系）。尚、前述した高濃度のＯ_２は圧縮機２の出口側もしくは燃焼器３の入口側もしくは燃焼器３の燃焼室に直接供給される。

圧縮機２の入口側の排気経路５にはＣＯ_２供給経路（ＣＯ_２供給系）１１が接続され、ＣＯ_２供給経路１１には第１弁１２が設けられている。また、ＣＯ_２供給経路１１の接続部と排出路７の分岐部の間における排気経路５にはガス排出路（ガス排出系）１３が接続され、ガス排出路（ガス排出系）１３には第２弁１４が設けられている。また、ガス排出路１３の接続部とＣＯ_２供給経路１１の接続部との間の排気経路５には第３弁１５が設けられ、前述した排出路７には第４弁１６が設けられている。更に、Ｏ_２導入路８には第５弁１７が設けられている。

上述したタービン設備１では、第１弁１２及び第２弁１４が閉弁された状態でＣＯ_２を主成分とする作動流体が循環され、ガスタービン４で膨張される。残留Ｎ_２が系統内の配管中に存在する起動時には、第３弁１５、第４弁１６、第５弁１７を閉弁すると共に、第１弁１２及び第２弁１４を開弁し、ＣＯ_２供給経路１１からＣＯ_２を圧縮機２に供給してガス排出路１３から残留Ｎ_２を排出する。そして、ガスタービン４の出口ガスのＣＯ_２濃度が所定の濃度になった時点で、第５弁１７を開弁し、燃焼器３で燃料の燃焼を開始する。その後、第３弁１５、第４弁１６を開弁すると共に第１弁１２及び第２弁１４を閉弁してガスタービン４の排気ガスを排気経路５で循環させて閉サイクルの運転を行なう。これにより、残留Ｎ_２を排出して系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

従って、ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができる。

図２、図３に基づいて上述したタービン設備１を備えた発電設備としての石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）を説明する。

図２には本発明の一実施形態例に係る発電設備の概略系統、図３には弁の開閉状態を示してある。尚、図１で示したタービン設備１と同一構成部材には同一部材を付してある。

図２に示すように、石炭ガス化設備２１には回収されたＣＯ_２が供給されると共に石炭とＯ_２（ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ）の反応によりガス化ガス（燃料ガス）が生成される。生成された燃料ガスは、金属フィルタ２２で固体不純物が除去され、乾式脱硫装置２３で硫黄分が除去される。

乾式脱硫装置２３で硫黄分が除去された燃料ガスは燃焼器３に投入され、酸素製造装置２４で製造された高濃度のＯ_２がＯ_２導入路８から投入される。燃料ガスは酸素製造装置２４で製造された高濃度のＯ_２と共に燃焼器３で燃焼される。酸素製造装置２４で製造されたＯ_２はＯ_２供給路９から石炭ガス化設備２１にも供給される。酸素製造装置２４は、例えば、圧力スウィング吸着により窒素ガスが濃縮されて空気から除去されて加圧されたＯ_２が供給される設備や、深冷設備からの純Ｏ_２が所定圧力に加圧されて供給される設備を適用することができる。

燃焼器３からのＣＯ_２を含む燃焼ガスはガスタービン４で膨張されて発電動力が得られる。ガスタービン４で仕事を終えた排気ガス（ＣＯ_２を主成分とする作動流体）は排気経路５からＨＲＳＧ６で熱回収され、ＨＲＳＧ６で熱回収された排気ガスは圧縮機２で圧縮される。圧縮機２で圧縮された排気ガスは燃焼器３に投入される。

ＨＲＳＧ６で発生した蒸気は蒸気タービン２５に送られ、蒸気タービン２５で膨張されて発電動力とされる。蒸気タービン２５で仕事を終えた排気蒸気は復水器２６で復水されて図示しない給水ポンプによりＨＲＳＧ６に給水され、ＨＲＳＧ６に送られて蒸気タービン２５の駆動用の蒸気とされる。

ＨＲＳＧ６で熱回収されたＣＯ_２を含む排気ガスの一部は排出路７から汽水分離器２７に送られ、汽水分離器２７で水分が分離されると共に、併設された水洗塔でハロゲンが除去される。ハロゲンが除去された排気ガス（ＣＯ_２）は圧縮機２８で所定圧力に加圧され水銀除去装置２９で水銀が除去され、汽水分離器（冷却器）３０で更に水分が除去される。水分が除去された排気ガス（ＣＯ_２）は圧縮機３１で所定圧力に加圧されて高濃度Ｏ_２供給路３４から石炭ガス化設備２１に送られる。余剰のＣＯ_２は分岐路３２により第６弁３９を介して圧縮機３３に送られ、圧縮機３３で加圧されて回収される。

圧縮機３３で加圧されて回収されるＣＯ_２の一部が第７弁４１を介して貯留タンク３５に貯留され、貯留タンク３５に貯留されたＣＯ_２が起動時にＣＯ_２供給経路１１から圧縮機２（排気経路５）に送られる。また、貯留タンク３５に貯留されたＣＯ_２が供給路３６から第８弁３７を介して高濃度ＣＯ_２供給路３４に送られる。また、圧縮機３３の出口側の流体が第９弁４２を介して放出される。更に、高濃度ＣＯ_２供給路３４から分岐して分岐路４５が設けられ、分岐路４５は金属フィルタ２２の上流側及び乾式脱硫装置２３の上流側に接続されている。

そして、ガスタービン４の出口側にはＣＯ_２濃度を検出するＣＯ_２モニタ４６が設けられ、ガス排出路１３の第２弁１４の上流側にはガス排出路１３を流通する流体のＮ_２濃度を検出するＮ_２モニタ４７が設けられている。ＣＯ_２モニタ４６及びＮ_２モニタ４７は、後述する起動時に適用される。

図示の発電設備では、高濃度ＣＯ_２供給路３４に、第１０弁５１及び石炭ガス化設備２１の入口側の第１１弁５２が設けられている。また、Ｏ_２供給路９には第１２弁５３が設けられ、分岐路４５には金属フィルタ２２の上流側の第１３弁５４が設けられると共に乾式脱硫装置２３側の第１４弁５５が設けられている。また、石炭ガス化設備２１と金属フィルタ２２の間には第１５弁５６が設けられ、金属フィルタ２２と乾式脱硫装置２３の間には第１６弁５７が設けられ、乾式脱硫装置２３と燃焼器の間には第１７弁５８が設けられている。

そして、石炭ガス化設備２１を流通した流体を放出するための第１８弁５９、金属フィルタ２２を流通した流体を放出するための第１９弁６０、乾式脱硫装置２３を流通した流体を放出するための第２０弁６１が設けられている。

上述した発電設備では、石炭と酸素製造装置２４から送られるＯ_２（ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ）の反応により生成されたガス化ガス（燃料ガス）を金属フィルタ２２及び乾式脱硫装置２３を通して燃焼器３に送り、燃焼器３で酸素燃焼することでＣＯ_２を主成分とする燃焼ガス（作動流体）が得られ、燃焼器３からの燃焼ガスをガスタービン４で膨張して発電動力を得る。ガスタービン４で仕事を終えた排気ガスはＨＲＳＧ６で熱回収され、圧縮機２で圧縮され燃焼器３に送られる。

ＨＲＳＧ６で熱回収された排気（ＣＯ_２）の一部は水分が除去された後圧縮機３１で所定の圧力に加圧されて石炭ガス化設備２１に供給される。水分が除去される過程で、水洗塔で脱ハロゲン及び水銀除去装置２９で水銀除去が行われる。また、圧縮機３１で所定の圧力に加圧された排気（ＣＯ_２）の一部は圧縮機３３で圧縮されて回収され、回収されたＣＯ_２の一部が貯留タンク３５に貯留される。

ガスタービン４の排気は熱回収された後に一部が燃焼器３に投入されるクローズドシステムとなっているので、ＨＲＳＧ６で熱回収されて石炭ガス化設備２１及び外部に回収される排気量が少なく、少ない量の排気に対して不純物を除去することができる。このため、システム全体で不純物の除去を考慮すると、ガスタービン４の燃焼器３の前流側の不純物除去装置として金属フィルタ２２と乾式脱硫装置２３だけを設け、ＨＲＳＧ６で熱回収された後の排気ガスを脱ハロゲン及び水銀除去する装置を設ける構成とすることができる。

従って、ガス精製設備を簡素化することができると共に回収側も含めて不純物除去に要する熱交換に伴う有効エネルギーのロスを飛躍的に低減することができる。

一方、ＨＲＳＧ６で発生した蒸気は蒸気タービン２５に送られて蒸気タービン２５が駆動する。排気蒸気は復水器２６で復水され、ＨＲＳＧ６に給水されて蒸気タービン２５の駆動用の蒸気とされる。従って、ガスタービン４及び蒸気タービン２５による複合発電設備とされる。

点検時やメンテナンスで上述した発電設備が停止されると、配管の内部には空気が入った状態になる。この状態から起動を行なう場合、配管内に残留するＮ_２を速やかに排出してＣＯ_２の閉サイクルの運転を開始して起動時間を短縮するようにしている。

起動時の状況を図３に基づいて説明する。

先ず、ガスタービン４の系内のＣＯ_２の放出（ＧＴ系内ＣＯ_２パージ）を実施する。この時の弁の状況は図に示す通りで、第１弁１２及び第２弁１４を開弁し、その他の弁を閉弁することで、貯留タンク３５のＣＯ_２を系内に投入可能にし、系内の残留Ｎ_２を放出可能にする。第５弁１７を開弁して酸素製造装置２４からのＯ_２を燃焼器３に供給して補助燃料による点火を行なう（ＧＴ点火）。第１弁１２及び第２弁１４を閉弁すると共に、第３弁１５、第４弁１６、第６弁３９、第９弁４２を開弁し、ＣＯ_２回収系の通気・パージをガスタービン４の排気ガスにより実施する。

第６弁３９、第９弁４２閉弁すると共に、第１０弁５１、第１１弁５２、第１５弁５６、第１６弁５７、第２０弁６１を開弁し、ガス系のＣＯ_２パージを行なう。第１５弁５６、第１６弁５７を閉弁すると共に、第１３弁５４、第１４弁５５、第１２弁５３、第１８弁５９、第１９弁６０を開弁し、石炭ガス化設備２１の酸素通気（ガス化炉酸素通気）を行ない、石炭ガス化設備２１の点火（ガス化炉点火）を行なう。

第６弁３９、第９弁４２を開弁し、ガス系の昇圧を行ない、第１３弁５４、第１８弁５９を閉弁し、第１５弁５６を開弁し、金属フィルタ２２の通気を行なう（金属フィルタ通気）。第１４弁５５、第１９弁６０を閉弁し、第１６弁５７を開弁し、乾式脱硫装置２３の通気を行なう（乾式脱硫通気）。

そして、石炭ガス化設備２１の燃料を切り替えて（ガス化炉燃料切り替え）、第２０弁６１を閉弁し、第１７弁５８を開弁し、燃焼器３の燃料を切り替える（ＧＴ燃料切り替え）。最後に、第９弁４２を閉弁し、第７弁４１を開弁し、ＣＯ_２の閉サイクルの運転を開始する（ＣＯ_２回収開始）。

以上の手順により、貯留タンク３５のＣＯ_２用いて補助燃料によりガスタービン４を点火してタービン設備１の配管内のＮ_２を排出し、ＣＯ_２モニタ４６Ｎ_２及びモニタ４７の検出結果によりタービン設備１（主にＨＲＳＧ６の配管内）の残留Ｎ_２の排出が完了した後、汽水分離器２７、３０、水銀除去装置２９、圧縮機２８、３１、３３の残留Ｎ_２の排出を行なう。更に、石炭ガス化設備２１の点火を行なって、金属フィルタ２２、乾式脱硫装置２３の通気を行い、発電設備の配管内の残留Ｎ_２の排出を行う。これにより、起動時に貯留タンク３５のＣＯ_２用いて配管に残留するＮ_２を排出してＣＯ_２の閉サイクルの運転を速やかに開始することができる。

従って、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉を備え、ガス化炉からの燃料ガスを燃焼させた燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのガスタービン４を備えた発電設備において、起動時に系内のＣＯ_２濃度を速やかに所定の濃度にすることができ、起動時間の短縮を図ることが可能になる。

尚、図２では、排気ガスを圧縮機２８、３１で圧縮して不純物の除去の所定圧力を得ると共に、石炭ガス化設備２１に供給するための所定圧力にする例を挙げて説明したが、圧縮機の数及び配置は任意であり、設備の規模や機器構成により適宜配置することができる。また、圧縮機２、ガスタービン４、蒸気タービン２５は一軸で配列して発電機を備えた構成にしたり、圧縮機２とガスタービン４の軸と、蒸気タービン２５の軸を並列に配置してそれぞれ発電機を備えた構成にすることが可能である。

本発明は、ＣＯ_２を含む燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービン設備の産業分野で利用することができる。

また、本発明は、石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉を備え、ガス化炉からの燃料ガスを燃焼させた燃焼流体を膨張させて動力を得ると共にＣＯ_２を含む排気を循環させる閉サイクルのタービンを備えた発電設備の産業分野で利用することができる。

１タービン設備
２、２８、３１、３３圧縮機
３燃焼器
４ガスタービン
５排気経路
６排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７排出路
８Ｏ_２導入路
９Ｏ_２供給路
１１ＣＯ_２供給経路
１２第１弁
１３ガス排出路
１４第２弁
１５第３弁
１６第４弁
１７第５弁
２１石炭ガス化設備
２２金属フィルタ
２３乾式脱硫装置
２４酸素製造装置
２５蒸気タービン
２６復水器
２７、３０汽水分離器
２９水銀除去装置
３２、４５分岐路
３４高濃度Ｏ_２供給路
３５貯留タンク
３６供給路
３７第８弁
３９第６弁
４１第７弁
４２第９弁
４６ＣＯ_２モニタ
４７Ｎ_２及びモニタ
５１第１０弁
５２第１１弁
５３第１２弁
５４第１３弁
５５第１４弁
５６第１５弁
５７第１６弁
５８第１７弁
５９第１８弁
６０第１９弁
６１第２０弁

Claims

ＣＯ_２を含む流体で燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンと、
前記ガスタービンで仕事を終えたＣＯ_２を含む排気ガスを圧縮して前記燃焼器に導入する循環系と、
前記圧縮機の上流側の前記循環系に接続され起動時にＣＯ_２を含む流体を前記圧縮機に供給するＣＯ_２供給系と、
前記ガスタービンの出口と前記ＣＯ_２供給系の接続部の間における前記循環系に接続され起動時に系内のガスを排出するガス排出系とを備えた
ことを特徴とするタービン設備。
請求項１に記載のタービン設備において、
前記燃焼器の燃料は石炭をガス化した燃料である
ことを特徴とするタービン設備。
請求項１もしくは請求項２に記載のタービン設備において、
前記燃焼器ではＯ_２を用いて燃料ガスを燃焼する
ことを特徴とするタービン設備。
石炭の反応により燃料ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された燃料ガスを燃焼する燃焼器と、
前記燃焼器からの燃焼ガスを膨張して動力を得るガスタービンと、
前記ガスタービンで仕事を終えたＣＯ_２を含む排気から熱を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで熱回収されたＣＯ_２を含む排気を圧縮して前記燃焼器に圧縮作動流体を送る圧縮機と、
前記圧縮機の入口側に接続され起動時にＣＯ_２を含む流体を前記圧縮機に供給するＣＯ_２供給系と、
前記排熱回収ボイラの出口側に接続され起動時に系内のガスを排出するガス排出系とを備えた
ことを特徴とする発電設備。
請求項４に記載の発電設備において、
前記排熱ボイラからの排気の一部を冷却して水分を凝縮除去することで高純度のＣＯ_２を得る冷却手段と、
前記冷却手段で得られた高純度のＣＯ_２を前記ガス化炉に供給する供給系とを備えた
ことを特徴とする発電設備。
請求項５に記載の発電設備において、
前記冷却手段で得られた高純度のＣＯ_２の一部を貯留する貯留手段を備え、
前記ＣＯ_２供給系で供給されるＣＯ_２が前記貯留手段のＣＯ_２である
ことを特徴とする発電設備。
請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発電設備において、
前記排熱回収ボイラで発生した蒸気を膨張して動力を得る蒸気タービンを備えた
ことを特徴とする発電設備。
請求項７に記載の発電設備において、
前記排熱回収ボイラで熱回収されたＣＯ_２を含む排気の一部から不純物を除去する不純物除去手段を備えた
ことを特徴とする発電設備。