JP2010241957A - Coal gasification combined power generation facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭ガス化炉とコンバインドサイクル発電とを組み合わせた石炭ガス化複合発電設備に関するものである。 The present invention relates to a combined coal gasification combined power generation facility that combines a coal gasification furnace and combined cycle power generation.
従来、石炭をガス化し、C/C(コンバインドサイクル発電)と組み合わせた石炭ガス化複合発電設備(以下、「IGCC」という。)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a coal gasification combined power generation facility (hereinafter referred to as “IGCC”) in which coal is gasified and combined with C / C (combined cycle power generation) is known (see, for example, Patent Document 1).
IGCCは、資源量が豊富な石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。このように、ガスタービンおよび蒸気タービンを用いて電力を発生させることで、発電効率を向上させることができる。 The IGCC gasifies coal with abundant resources and uses this gas to drive a gas turbine to generate electricity. The exhaust gas boiler recovers the thermal energy of the exhaust gas from the gas turbine and generates steam. This is a facility for generating electricity by driving a steam turbine. Thus, generating efficiency can be improved by generating electric power using a gas turbine and a steam turbine.
ところで、特許文献1に開示されている石炭ガス化複合発電設備において、石炭をガス化させるための空気は、燃焼用空気圧縮機から抽気した空気を抽気空気圧縮機により圧縮してガス化炉に導入される。本来、ガス化炉に導入する空気は、高温である方が発電効率の面からは望ましいが、圧縮機部材に許容温度があるとともに、高温になると圧縮機動力が増加するため、冷却器により冷却した空気を抽気空気圧縮機に供給せざるを得なかった。そのため、ガス化炉に導入される空気の温度も低くなり、石炭ガス化複合発電設備全体として、発電効率を低下させてしまうという不都合があった。 By the way, in the coal gasification combined power generation facility disclosed in Patent Document 1, the air for gasifying the coal is compressed into the gasification furnace by extracting the air extracted from the combustion air compressor with the extraction air compressor. be introduced. Originally, it is desirable that the air introduced into the gasification furnace has a high temperature from the viewpoint of power generation efficiency, but the compressor member has an allowable temperature, and the compressor power increases at a high temperature. Forced air to be supplied to the extraction air compressor. Therefore, the temperature of the air introduced into the gasification furnace is also lowered, and there is a disadvantage in that the power generation efficiency is lowered as a whole coal gasification combined power generation facility.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることができる石炭ガス化複合発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a coal gasification combined power generation facility capable of increasing the temperature of air introduced into a gasification furnace and improving power generation efficiency. To do.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、石炭をガス化するガス化炉と、該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、前記排ガスボイラが、前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備を採用する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention includes a gasification furnace that gasifies coal, a combustion air compressor that compresses air for burning the gas generated by the gasification furnace, the gas generated by the gasification furnace, A combustor for combusting an air-fuel mixture compressed with air compressed by a combustion air compressor; a gas turbine driven by combustion gas generated in the combustor; and a generator driven by the gas turbine to generate electric power An exhaust gas boiler that generates steam using the exhaust gas from the gas turbine, and an extraction system that extracts a part of the air compressed by the combustion air compressor and introduces it into the gasification furnace, Coal gasification combined power generation in which an exhaust gas boiler has an exhaust gas heat exchanger that performs heat exchange between the air extracted from the combustion air compressor by the extraction system and the exhaust gas from the gas turbine To adopt the Bei.
本発明によれば、ガス化炉により生成されたガスと燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気が燃焼器において燃焼され、発生した燃焼ガスによりガスタービンが駆動されて、発電機により発電が行われる。この際、燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部は、抽気系統により抽気され、排ガスボイラに備えられた排ガス熱交換器により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉に導入されて石炭をガス化するために使用される。 According to the present invention, an air-fuel mixture of gas generated by a gasification furnace and air compressed by a combustion air compressor is combusted in a combustor, and a gas turbine is driven by the generated combustion gas to generate a generator. Power is generated by At this time, a part of the air compressed by the combustion air compressor is extracted by the extraction system, and is heated by exhaust gas heat exchange with the exhaust gas heat exchanger provided in the exhaust gas boiler. Is used to gasify coal.
ここで、石炭をガス化するためには、例えば1800℃程度の燃焼温度が必要であるが、本発明によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。 Here, in order to gasify coal, for example, a combustion temperature of about 1800 ° C. is necessary. However, according to the present invention, the amount of heat in the exhaust gas is used to raise the temperature of the air introduced into the gasification furnace. Therefore, gas can be generated efficiently.
また、ガス化炉に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。 Moreover, since the sensible heat can be utilized for gas generation by raising the temperature of the air introduced into the gasification furnace, the amount of air introduced into the gasification furnace can be reduced. As a result, since the air ratio in the gasification furnace can be reduced, a product gas with a high calorific value can be obtained, and gasification performance such as cold gas efficiency can be enhanced.
以上のように、本発明によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, high gasification performance can be obtained by effectively using the amount of heat in the exhaust gas. Therefore, the power generation efficiency of the combined coal gasification combined power generation facility can be improved.
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、前記排ガス熱交換器が、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行うこととしてもよい。 In the above invention, the extraction system includes a cooler for cooling the air extracted from the combustion air compressor, and an extraction air compressor for compressing the air cooled by the cooler, and the exhaust gas heat exchange The heat exchanger may perform heat exchange between the air compressed by the extraction air compressor and the exhaust gas from the gas turbine.
冷却器により燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機の動力を低減させることができる。また、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、排ガス熱交換器によりガスタービンからの排ガスと熱交換することで、ガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。 The power of the extraction air compressor can be reduced by cooling the air extracted from the combustion air compressor by the cooler. In addition, since the air compressed by the extraction air compressor is heat-exchanged with the exhaust gas from the gas turbine by the exhaust gas heat exchanger, the temperature of the air introduced into the gasification furnace can be raised. Can be generated.
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備えることとしてもよい。 In the above invention, the extraction system is provided between the combustion air compressor and the cooler, and heats the air compressed by the extraction air compressor and the air extracted from the combustion compressor. It is good also as providing the extraction air heat exchanger to replace | exchange.
抽気空気熱交換器を備えることで、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、燃焼用圧縮機から抽気された空気と熱交換して昇温することができる。これにより、燃焼用圧縮機から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。 By providing the extraction air heat exchanger, the temperature of the air compressed by the extraction air compressor can be raised by exchanging heat with the air extracted from the combustion compressor. As a result, the amount of heat of the air extracted from the combustion compressor can be used to raise the temperature of the air compressed by the extraction air compressor, that is, the air introduced into the gasification furnace. Coal can be gasified.
上記発明において、前記排ガスボイラにより発生される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンを備え、前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行うこととしてもよい。 In the above-described invention, a steam turbine driven using steam generated by the exhaust gas boiler may be provided, and the generator may be driven by the gas turbine and the steam turbine to generate power.
蒸気タービンを備えることで、排ガスボイラにより排ガスの熱量を利用して蒸気を発生させ、該蒸気を用いて蒸気タービンにより発電機を駆動させて発電を行うことができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。 By providing the steam turbine, steam can be generated using the heat quantity of the exhaust gas by the exhaust gas boiler, and power can be generated by driving the generator by the steam turbine using the steam. Thereby, since it can generate electric power using the rotational drive force of a gas turbine and a steam turbine, the electric power generation efficiency of the whole coal gasification combined cycle power generation equipment can be improved.
上記発明において、前記排ガスボイラは、蒸気を過熱する複数の過熱器を有し、前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置されることとしてもよい。 In the above invention, the exhaust gas boiler has a plurality of superheaters that superheat steam, and the exhaust gas heat exchanger has a temperature between the plurality of superheaters so that steam supplied to the steam turbine has a rated temperature. It is good also as arrange | positioning.
蒸気タービンに供給する蒸気、すなわち、複数の過熱器により過熱する蒸気が定格温度となるように、排ガス熱交換器を複数の過熱器の間、例えば2次過熱器と3次過熱器との間に配置する。このような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機から抽気されてガス化炉に導入する空気を、排ガス熱交換器により昇温するとともに、複数の過熱器により蒸気を過熱して蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンを効率的に駆動させることができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。 The exhaust gas heat exchanger is placed between a plurality of superheaters, for example, between a secondary superheater and a tertiary superheater, so that steam supplied to the steam turbine, that is, steam heated by the plurality of superheaters reaches a rated temperature. To place. With such an arrangement, the temperature of the air extracted from the combustion air compressor and introduced into the gasification furnace is raised by the exhaust gas heat exchanger, and the steam is superheated by a plurality of superheaters to form a steam turbine. The supplied steam can be heated to the rated temperature. Thereby, since a gas turbine and a steam turbine can be driven efficiently, the power generation efficiency of the whole coal gasification combined cycle power generation equipment can be improved.
上記発明において、前記ガスタービンの回転軸が、前記燃焼用空気圧縮機の回転軸に連結されることとしてもよい。 In the above invention, the rotating shaft of the gas turbine may be connected to the rotating shaft of the combustion air compressor.
これにより、ガスタービンの駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機による空気を圧縮するために用いることができ、燃焼用空気圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。 Thereby, the driving force of the gas turbine can be directly used to compress the air by the combustion air compressor, and the compression efficiency of the combustion air compressor can be improved.
本発明によれば、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the temperature of air introduced into the gasification furnace can be raised to improve the power generation efficiency.
以下、本発明の石炭ガス化複合発電設備の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備1は、石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。
Hereinafter, an embodiment of a combined coal gasification combined cycle facility of the present invention will be described with reference to the drawings.
The combined coal gasification combined power generation facility 1 according to the present embodiment gasifies coal, drives a gas turbine using this gas, generates power, collects thermal energy of the exhaust gas of the gas turbine by an exhaust gas boiler, and generates steam. Is generated and the steam turbine is driven by this steam to generate electricity.
図1に示すように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備1は、ガス化炉11と、ガス精製装置12と、燃焼用空気圧縮機13と、燃焼器14と、ガスタービン15と、蒸気タービン(図示略)と、発電機16と、排ガスボイラ(HRSG)17と、排ガスボイラ17を通過した排ガスを排出する煙突18と、抽気系統20とを主な構成要素として備えている。
As shown in FIG. 1, the coal gasification combined power generation facility 1 according to the present embodiment includes a
ガス化炉11は、例えば、固定床式、流動床式、噴流床式、あるいは溶融床式の石炭を加熱する炉であり、炉内に石炭および空気を供給して、例えば加圧下において1800℃の高温で加熱して、一酸化炭素や水素等の可燃性ガスを生成する設備である。
The
ガス精製装置12は、ガス化炉11により生成されたガスから窒素酸化物や硫黄酸化物や微量成分等を除去してガスを精製し、精製したガスを燃焼器14に供給する設備である。また、ガス精製装置12と燃焼器14との間には、ガス精製装置12により精製されたガスの流量を調節する流量調節弁41が設けられている。
The
燃焼用空気圧縮機13は、外部から取り入れた空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気を燃焼器14に供給するようになっている。すなわち、燃焼用空気圧縮機13は、ガス精製装置12により精製されたガスを燃焼させるための燃焼用空気を圧縮する設備である。また、燃焼用空気圧縮機13は、ガスタービン15と回転軸が連結されており、ガスタービン15が回転駆動されることで、空気を圧縮する構成とされている。
The
燃焼器14は、ガス化炉11により生成されガス精製装置12により精製されたガスと、燃焼用空気圧縮機13により圧縮された空気との混合気を燃焼させる設備であり、燃焼により発生した高温の燃焼ガスをガスタービン15に供給するようになっている。
The
ガスタービン15は、燃焼器14において発生した燃焼ガスにより駆動される設備であり、燃焼器14から供給された燃焼ガスが有するエネルギーを回転駆動力に変換するようになっている。また、ガスタービン15は、その回転駆動力を、燃焼用空気圧縮機13に回転軸19を介して伝達可能な構成とされている。
The
回転軸19は、燃焼用空気圧縮機13、ガスタービン15、および発電機16を連結する設備であり、ガスタービン15から回転駆動力を燃焼用空気圧縮機13および発電機16に伝達するものである。これにより、ガスタービン15の駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機13による空気を圧縮するために用いることができる。
The
発電機16は、ガスタービン15により回転駆動されて発電を行う設備である。発電機16には、回転軸19が連結されており、回転軸19の回転駆動力を伝達されるようになっている。また、発電機16には、図示しない蒸気タービンの回転軸が連結されており、蒸気タービンにより回転駆動されて発電が行われる。これにより、発電機16は、ガスタービンおよび蒸気タービンからの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備1全体の発電効率を向上させることができる。
The
排ガスボイラ17は、ガスタービン15からの排ガスを用いて蒸気を発生させる設備であり、発生させた蒸気を蒸気タービンに供給するようになっている。また、排ガスボイラ17には、排ガス熱交換器21が設けられており、排ガス熱交換器21は抽気系統20に接続されている。
The
抽気系統20は、燃焼用空気圧縮機13により圧縮された空気の一部を抽気して、ガス化炉11に導入する系統である。
抽気系統20には、前述の排ガス熱交換器21の他、冷却器22と、抽気空気圧縮機23と、抽気空気熱交換器24とが設けられている。
The
In addition to the exhaust
また、抽気系統20は、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気が流通する順序に、燃焼用空気圧縮機13と抽気空気熱交換器24とを接続する配管31と、抽気空気熱交換器24と冷却器22とを接続する配管32と、冷却器22と抽気空気圧縮機23とを接続する配管33と、抽気空気圧縮機23と抽気空気熱交換器24とを接続する配管34と、抽気空気熱交換器24と排ガス熱交換器21とを接続する配管35と、排ガス熱交換器21とガス化炉11とを接続する配管36とが設けられている。配管36には、ガス化炉11に導入する空気の流量を調節する流量調節弁42が設けられている。
Further, the
冷却器22は、燃焼用空気圧縮機13と抽気空気圧縮機23との間に設けられており、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気を冷却する設備である。冷却器22により燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機23の動力を低減させることができる。
The cooler 22 is provided between the
抽気空気圧縮機23は、モータにより回転駆動されて、燃焼用空気圧縮機13から抽気されて冷却器22により冷却された空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気をガス化炉11に供給するようになっている。すなわち、抽気空気圧縮機23は、ガス化炉11において石炭とともに加熱されてガスを生成するための空気を圧縮する設備である。
The
抽気空気熱交換器24は、燃焼用空気圧縮機13と冷却器22との間、且つ、抽気空気圧縮機23と排ガス熱交換器21との間に設けられており、抽気空気圧縮機23により圧縮された空気と、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気とを熱交換するようになっている。
The extraction
抽気空気熱交換器24により、抽気空気圧縮機23により圧縮された空気と燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気とを熱交換することで、抽気空気圧縮機23により圧縮された空気を昇温することができる。これにより、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機23により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉11に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。また、冷却器22に供給する空気の温度を低下させることができるため、冷却器22の負荷を低減することができる。
The extraction
排ガス熱交換器21は、抽気系統20により燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気と、ガスタービン15からの排ガスとの熱交換を行うようになっている。
排ガス熱交換器21により、抽気空気圧縮機23により圧縮された空気を、ガスタービン15からの排ガスと熱交換することで、ガス化炉11に導入する空気を昇温することができるため、ガス化炉11において効率的にガスを生成することができる。
The exhaust
Since the air compressed by the
ここで、排ガスボイラ17内における排ガス熱交換器21の配置について、図2に示す具体例を参照して説明する。
図2に示す具体例において、排ガスボイラ17は、蒸気を過熱する過熱器を複数備えている。また、排ガスボイラ17には、図示しない1次過熱器と、2次過熱器52と、3次過熱器53と、例えば図示しない蒸気タービンを駆動させるための蒸気を再過熱する再熱器54とが設けられている。このような構成を有する排ガスボイラ17内において、排ガス熱交換器21は、2次過熱器52と3次過熱器53および再熱器54との間に配置されている。
Here, the arrangement of the exhaust
In the specific example shown in FIG. 2, the
ここで、排ガスボイラ17内において、排ガス熱交換器21通過前の排ガスの温度は、例えば558℃であり、排ガス熱交換器21通過後の排ガスの温度は、例えば545℃となる。この場合において、排ガス熱交換器21通過前の空気の温度は370℃であり、排ガス熱交換器21通過後の空気の温度は450℃となる。また、この場合、複数の過熱器および再熱器により、蒸気の温度を蒸気タービンの定格温度まで昇温することができるものとする。
Here, in the
このように、図2に示すような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機13から抽気されてガス化炉11に導入する空気を、排ガス熱交換器21により昇温することができる。また、複数の過熱器および再熱器により蒸気を過熱して、蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができるので、ガスタービン15および蒸気タービンを効率的に駆動させることができ、石炭ガス化複合発電設備1全体の発電効率を向上させることができる。
As described above, the arrangement shown in FIG. 2 can raise the temperature of the air extracted from the
上記構成を有する石炭ガス化複合発電設備1の運転について、図1を用いて説明する。
まず、流量調節弁42により流量が調節された空気が、配管36を介してガス化炉11に導入され、ガス化炉11において石炭がガス化される。生成されたガスは、ガス精製装置12により硫黄酸化物等が除去され、流量調節弁41により流量が調節されて燃焼器14に供給される。
The operation of the combined coal gasification combined power generation facility 1 having the above configuration will be described with reference to FIG.
First, air whose flow rate is adjusted by the flow
一方、燃焼用空気圧縮機13は、回転軸19により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入し、所定の圧力にまで昇圧する。昇圧された空気は、燃焼用空気圧縮機13から燃焼器14に供給される。
On the other hand, the
燃焼器14では、ガス化炉11により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機13により昇圧された空気との混合気が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、燃焼器14からガスタービン15に供給される。
In the
ガスタービン15では、燃焼ガスの有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。回転駆動力はガスタービン15から回転軸19に伝達される。燃焼ガスは、その後、排ガスとしてガスタービン15から排ガスボイラ17に供給される。
In the
回転軸19は、燃焼用空気圧縮機13および発電機16に回転駆動力を伝達し、燃焼用空気圧縮機13および発電機16を回転駆動する。これにより、燃焼用空気圧縮機13は外部の空気を圧縮し、発電機16は発電を行う。
The rotating
排ガスボイラ17では、ガスタービン15からの排ガスを用いて蒸気を発生させ、該蒸気が蒸気タービンに供給される。蒸気タービンでは、蒸気の有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。この回転駆動力は、発電機16に伝達されて発電を行うために用いられる。
In the
ここで、燃焼用空気圧縮機13からは圧縮された空気の一部が、抽気系統20により抽気され、排ガスボイラ17に備えられた排ガス熱交換器21により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉11に導入されて石炭をガス化するために使用される。
Here, a part of the compressed air is extracted from the
具体的には、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気は、配管31を通って抽気空気熱交換器24に供給される。ここで、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気の温度は、例えば450℃である。
抽気空気熱交換器24に供給された空気は、配管32を通って冷却器22に供給され、冷却器22により、例えば50℃まで冷却される。
Specifically, the air extracted from the
The air supplied to the extraction
冷却器22に供給された空気は、配管33を通って抽気空気圧縮機23に供給され、抽気空気圧縮機23により昇圧される。
抽気空気圧縮機23により昇圧された空気は、配管34を通って再び抽気空気熱交換器24に供給され、燃焼用空気圧縮機13から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば370℃まで昇温される。
The air supplied to the cooler 22 is supplied to the
The air boosted by the
抽気空気熱交換器24により昇温された空気は、配管35を通って排ガスボイラ17内に設けられた排ガス熱交換器21に供給される。
排ガス熱交換器21に供給された空気は、排ガス熱交換器21により、ガスタービン15からの排ガスとの熱交換が行われ、例えば450℃まで昇温される。
排ガス熱交換器21により昇温された空気は、配管36を通って流量調節弁42により流量が調節され、ガス化炉11に導入されてガスを生成するために使用される。
The air heated by the extraction
The air supplied to the exhaust
The air heated by the exhaust
ここで、比較例として、従来の石炭ガス化複合発電設備100の運転について図3を用いて説明する。
ガス化炉111により生成されたガスは、ガス精製装置112および流量調節弁141を介して燃焼器114に供給される。燃焼器114では、ガス化炉111により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機113により昇圧された空気との混合気が燃焼され、生成された燃焼ガスによりガスタービン115が駆動されて、発電機116により発電が行われる。
Here, as a comparative example, the operation of the conventional coal gasification combined
The gas generated by the
一方、燃焼用空気圧縮機113から抽気された空気は、抽気空気熱交換器124および冷却器122を通って抽気空気圧縮機123に供給されて昇圧される。
抽気空気圧縮機123により昇圧された空気は、再び抽気空気熱交換器124に供給され、燃焼用空気圧縮機113から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば370℃まで昇温される。
抽気空気熱交換器124により昇温された空気は、そのままガス化炉111に導入されてガスを生成するために使用される。
On the other hand, the air extracted from the
The air pressurized by the
The air heated by the extraction
このように、従来の石炭ガス化複合発電設備100によれば、ガス化炉111に導入される空気は、抽気空気熱交換器124により昇温されるのみであるため、その昇温能力に限界があり、ガス化炉111に導入される空気を好適に昇温することができない。その結果、効率的に石炭のガス化を行うことができず、石炭ガス化複合発電設備100全体としての発電効率を低下させてしまうこととなる。
As described above, according to the conventional coal gasification combined
これに対して、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備1によれば、燃焼用空気圧縮機13により圧縮された空気の一部は、抽気系統20により抽気され、排ガスボイラ17に備えられた排ガス熱交換器21により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉11に導入されて石炭をガス化するために使用される。
On the other hand, according to the coal gasification combined power generation facility 1 according to the present embodiment, a part of the air compressed by the
石炭をガス化するためには、例えば1800℃程度の燃焼温度が必要であるが、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備1によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉11に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
In order to gasify coal, for example, a combustion temperature of about 1800 ° C. is required. According to the combined coal gasification combined power generation facility 1 according to the present embodiment, the
また、ガス化炉11に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉11に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉11での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。
Moreover, since the sensible heat can be utilized for gas generation by raising the temperature of the air introduced into the
以上のように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備1によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備1全体の発電効率を向上させることができる。 As described above, according to the coal gasification combined power generation facility 1 according to the present embodiment, high gasification performance can be obtained by effectively using the amount of heat in the exhaust gas. It is possible to improve the power generation efficiency.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、図2の具体例において、排ガス熱交換器21の配置を例示したが、排ガスボイラ17内の温度分布によって異なる配置としてもよい。すなわち、蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように各過熱器および再熱器で蒸気を過熱できればよく、本発明は当該配置に限定されるものではない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, in the specific example of FIG. 2, the arrangement of the exhaust
また、発電機16にガスタービン15および蒸気タービンが接続されていることとして説明したが、ガスタービン15および蒸気タービンのそれぞれに発電機を設けることとしてもよい。
また、抽気空気圧縮機23はモータにより駆動するものとして説明したが、回転軸19に連結して、ガスタービン15により駆動することとしてもよい。
Moreover, although it demonstrated as the
Further, although the
1 石炭ガス化複合発電設備
11 ガス化炉
12 ガス精製装置
13 燃焼用空気圧縮機
14 燃焼器
15 ガスタービン
16 発電機
17 排ガスボイラ
19 回転軸
20 抽気系統
21 排ガス熱交換器
22 冷却器
23 抽気空気圧縮機
24 抽気空気熱交換器
52 2次過熱器
53 3次過熱器
54 再熱器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coal gasification combined cycle
Claims (6)
該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、
前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、
前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、
前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、
前記排ガスボイラが、
前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備。 A gasification furnace for gasifying coal;
A combustion air compressor for compressing air for burning the gas generated by the gasification furnace;
A combustor that burns an air-fuel mixture of gas generated by the gasification furnace and air compressed by the combustion air compressor;
A gas turbine driven by combustion gas generated in the combustor;
A generator driven by the gas turbine to generate power;
An exhaust gas boiler for generating steam using the exhaust gas from the gas turbine;
An extraction system for extracting a part of the air compressed by the combustion air compressor and introducing it into the gasification furnace;
The exhaust gas boiler is
A coal gasification combined power generation facility having an exhaust gas heat exchanger that performs heat exchange between the air extracted from the combustion air compressor by the extraction system and the exhaust gas from the gas turbine.
前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、
該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、
前記排ガス熱交換器が、
前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う請求項1に記載の石炭ガス化複合発電設備。 The extraction system is
A cooler for cooling the air extracted from the combustion air compressor;
A bleed air compressor that compresses the air cooled by the cooler;
The exhaust gas heat exchanger is
The coal gasification combined cycle facility according to claim 1, wherein heat exchange is performed between the air compressed by the extraction air compressor and the exhaust gas from the gas turbine.
前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備える請求項2に記載の石炭ガス化複合発電設備。 The extraction system is
A bleed air heat exchanger is provided between the combustion air compressor and the cooler, and exchanges heat between the air compressed by the bleed air compressor and the air extracted from the combustion compressor. The coal gasification combined cycle power generation facility according to claim 2.
前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行う請求項1から請求項3のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。 Comprising a steam turbine driven using steam generated by the exhaust gas boiler;
The coal gasification combined power generation facility according to any one of claims 1 to 3, wherein the power generator is driven by the gas turbine and the steam turbine to generate power.
前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置された請求項4に記載の石炭ガス化複合発電設備。 The exhaust gas boiler has a plurality of superheaters that superheat steam,
The coal gasification combined power generation facility according to claim 4, wherein the exhaust gas heat exchanger is disposed between the plurality of superheaters so that steam supplied to the steam turbine has a rated temperature.
The coal gasification combined cycle facility according to any one of claims 1 to 5, wherein a rotation shaft of the gas turbine is connected to a rotation shaft of the combustion air compressor.
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---|---|---|---|---|
JPS6069221A (en) * | 1983-09-27 | 1985-04-19 | Hitachi Ltd | Combined power plant utilizing gasified coal |
JPS62186018A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-14 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | Method of operating gas turbine device using low btu gas fuel |
JPS63285230A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Hitachi Ltd | Coal gasifying type composite power plant |
JPH05248260A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Hitachi Ltd | Coal gasified compound power generating plant |
JP2006090287A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Composite power generation system and fuel gas calorific value control method |
-
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- 2009-04-06 JP JP2009092071A patent/JP2010241957A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6069221A (en) * | 1983-09-27 | 1985-04-19 | Hitachi Ltd | Combined power plant utilizing gasified coal |
JPS62186018A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-14 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | Method of operating gas turbine device using low btu gas fuel |
JPS63285230A (en) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Hitachi Ltd | Coal gasifying type composite power plant |
JPH05248260A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-24 | Hitachi Ltd | Coal gasified compound power generating plant |
JP2006090287A (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Composite power generation system and fuel gas calorific value control method |
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