JP2011163294A - Coal-gasified gas supply plant - Google Patents

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Kazufumi Okada
和文 岡田
Hiroaki Takeda
浩明 竹田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a convenient and practical coal-gasified gas supply plant for supplying a coal-gasified gas as a complementary fuel to a steam generation facility using a by-product gas which is secondarily generated from a steel maker as a main fuel and to a carburation blast-furnace gas-burning type gas turbine combined power generation facility using a carburation blast-furnace gas as a main fuel. <P>SOLUTION: After purifying the coal-gasified gas which is generated in a coal gasifying furnace 12 by a gas purifying device 14, the purified coal-gasified gas is introduced into an expansion turbine 16, and a generator 18 connected to the expansion turbine 16 generates power, and the power is used as a power source for the coal-gasified gas supply plant. The coal-gasified gas is subjected to adiabatic expansion by driving the expansion turbine 16, and the pressure and the temperature of the coal-gasified gas are lowered to the nearly same pressure and the temperature of the blast-furnace, and the coal-gasified gas is supplied as a complementary fuel to the carburation blast-furnace gas-burning type gas turbine combined power generation facility 5 and/or the steam power generation facility 3. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、製鉄所から副次的に発生する副生ガスを主要燃料とする汽力発電設備、及び前記副生ガスを所定の発熱量に増熱したガスである増熱高炉ガスを主要燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備に補完用燃料として石炭ガス化ガスを供給する石炭ガス化ガス供給プラントに関する。   The present invention relates to a steam power generation facility that uses as a by-product gas that is generated secondarily from a steel plant as a main fuel, and a reheated blast furnace gas that is a gas obtained by increasing the by-product gas to a predetermined calorific value as a main fuel. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coal gasification gas supply plant that supplies coal gasification gas as a supplementary fuel to an increased heat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility.

製鉄所に設置され、副生ガスを主要燃料としている火力発電所は、製鉄所内の保安電源など重要な電源の供給源となっているため、副生ガスが減少した場合でも発電が継続できる重油混焼・専焼設備を持った複数機の汽力発電設備と、高炉ガスをコークス炉ガス、ミックスガスで増熱した増熱高炉ガスを燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備で構成されていることが多くなっている。ミックスガスは、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガスのうち2種又は3種が混合されたガスである。このような火力発電所では、副生ガスのガス量及び発熱量の変動、低下に伴い以下のような問題が生じる。   Thermal power plants that are installed at steelworks and use by-product gas as the main fuel are important power sources such as safety power sources within the steelworks, so heavy oil that can continue power generation even when by-product gas decreases It consists of multiple steam power generation facilities with mixed-fired and exclusive-fired facilities, and a reheated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility that uses blast furnace gas as a fuel with coke oven gas and heat increased with mixed gas as a fuel. There are many more. The mixed gas is a gas in which two or three types of blast furnace gas, coke oven gas, and converter gas are mixed. In such a thermal power plant, the following problems occur with fluctuations and reductions in the amount of by-product gas and the amount of heat generated.

ガスタービンコンバインド発電設備は、製鉄所から供給される副生ガスを先取りして高出力・高効率を保つように運転しているが、重油などを混焼できないため高炉休風など高炉ガス量、増熱用のコークス炉ガス、ミックスガス量が減少する場合にはユニット出力低下やユニット停止となっている。また高炉ガスの発熱量の低下、又は増熱用高発熱量ガスであるコークス炉ガス、ミックスガスの発熱量が低下すると所定の発熱量に増熱した増熱高炉ガス量が減少するため発電出力が低下する。   The gas turbine combined power generation facility is operating to keep high output and high efficiency by pre-producing the by-product gas supplied from the steelworks, but because it cannot co-fire heavy fuel oil, etc. When the amount of coke oven gas and heat mix for heat decreases, the unit output decreases or the unit stops. In addition, when the calorific value of the blast furnace gas is reduced, or when the calorific value of the coke oven gas or mix gas, which is a high calorific value gas for increasing heat, is decreased, the amount of the heated blast furnace gas that has been increased to the predetermined calorific value is reduced. Decreases.

一方、汽力発電設備は、製鉄所から供給される副生ガス量に応じた発電を行う、いわゆるガス成り運転のため、副生ガス受入量の変動に伴い安定運転、高効率運転を行うことができない。また高炉休風などで副生ガスが減少して製鉄所保安電力が確保できないとき、又は最低出力が維持できないときは高価な重油を助燃している。重油の助燃は硫黄酸化物が発生するので環境上好ましくない。   On the other hand, steam power generation facilities generate power according to the amount of by-product gas supplied from the steelworks, so-called gas operation, so that stable operation and high-efficiency operation can be performed as the amount of by-product gas received varies. Can not. Also, expensive heavy oil is supplemented when the by-product gas is reduced due to blast furnace quiescence, etc., and the steel plant's safety power cannot be secured, or when the minimum output cannot be maintained. The auxiliary combustion of heavy oil is not environmentally preferable because sulfur oxides are generated.

上記問題は、副生ガスを主要燃料としているガスタービンコンバインド発電設備又は汽力発電設備のいずれか一方の発電設備を有する火力発電所でも同じであり、本件出願人は、このような問題を解決する方法として、LNG又はガスハイドレートを副生ガスの補完用燃料として使用する発明を完成させ既に特許出願を行っている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。   The above problem also applies to a thermal power plant having a power generation facility of either a gas turbine combined power generation facility or a steam power generation facility that uses by-product gas as a main fuel, and the present applicant solves such a problem. As a method, an invention in which LNG or gas hydrate is used as a supplementary fuel for by-product gas has been completed and patent applications have already been filed (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、副生ガスを燃料とする複合発電システムにおいて、副生ガスの変動が大きく効率よく運転を行うことができないとし、ガス化炉で石炭等をガス化させ、このガス化ガスからメタノールを合成し、このメタノールを副生ガスの補完用燃料とする複合発電システムもある(例えば特許文献3参照)。   Also, in a combined power generation system using by-product gas as fuel, it is assumed that by-product gas fluctuations are large and cannot be operated efficiently, and coal is gasified in a gasification furnace, and methanol is synthesized from this gasification gas. There is also a combined power generation system using this methanol as a supplementary fuel for by-product gas (see, for example, Patent Document 3).

特開2007−107401号公報JP 2007-107401 A 特開2009−216334号公報JP 2009-216334 A 特開2002−38971号公報JP 2002-38971 A

特許文献3に記載の技術は、ガス化ガスを一度メタノールとすることで、副生ガスの変動に対応しようとするものであるが、ガス化設備以外にメタノールを製造、貯蔵、供給するための設備が必要となる。さらにメタノールを燃焼させるためにはガスタービンの改造が必要であり、既設のガスタービン発電設備を備える火力発電所に適用することはコスト的にも、技術的にも容易ではない。   The technique described in Patent Document 3 is intended to cope with fluctuations in the by-product gas by once converting the gasification gas to methanol, but for producing, storing, and supplying methanol in addition to the gasification facility. Equipment is required. Further, in order to burn methanol, it is necessary to modify the gas turbine, and it is not easy in terms of cost and technology to apply to a thermal power plant equipped with an existing gas turbine power generation facility.

本発明の目的は、製鉄所から副次的に発生する副生ガスを主要燃料とする汽力発電設備、及び増熱高炉ガスを主要燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備に補完用燃料として石炭ガス化ガスを供給する、使い勝手がよく実用的な石炭ガス化ガス供給プラントを提供することである。   The object of the present invention is to supplement steam power generation equipment mainly using by-product gas generated from steelworks as a main fuel, and reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation equipment mainly using reheat blast furnace gas. It is to provide a convenient and practical coal gasification gas supply plant that supplies coal gasification gas as fuel.

本発明は、製鉄所から副次的に発生する副生ガスを主要燃料とする汽力発電設備、及び前記副生ガスを所定の発熱量に増熱したガスである増熱高炉ガスを主要燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備に補完用燃料として石炭ガス化ガスを供給する石炭ガス化ガス供給プラントであって、石炭をガス化する石炭ガス化炉、石炭ガス化ガスを精製するガス精製装置、高温高圧のガスを作動流体とする膨張タービン及び膨張タービンに連結する発電機を含みなる石炭ガス化設備を備え、前記ガス精製装置で精製された高温高圧の石炭ガス化ガスで前記膨張タービンを駆動し、膨張タービンに連結する発電機で発電し、これを本プラントの動力源として利用し、前記膨張タービンを駆動した後の石炭ガス化ガスを前記増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び/又は汽力発電設備に補完用燃料として供給することを特徴とする石炭ガス化ガス供給プラントである。   The present invention relates to a steam power generation facility that uses as a by-product gas that is generated secondarily from a steel plant as a main fuel, and a reheated blast furnace gas that is a gas obtained by increasing the by-product gas to a predetermined calorific value as a main fuel. This is a coal gasification gas supply plant that supplies coal gasification gas as a supplementary fuel to a reheated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility, which purifies the coal gasification gas A gas refining device, an expansion turbine using high-temperature and high-pressure gas as a working fluid, and a coal gasification facility including a generator connected to the expansion turbine, and the high-temperature and high-pressure coal gasification gas purified by the gas refining device The expansion turbine is driven and power is generated by a generator connected to the expansion turbine. This is used as a power source for the plant, and the coal gasification gas after the expansion turbine is driven is used as the heat-up blast furnace gas. It is coal gasification gas supply plant and supplying as complementing fuel-fired gas turbine combined power generation facility and / or steam power generation facility.

また本発明は、前記石炭ガス化ガス供給プラントにおいて、石炭ガス化に使用するガス化剤は空気であり、石炭ガス化ガスの発熱量が前記増熱高炉ガスの発熱量と略同一であることを特徴とする。   Further, in the present invention, in the coal gasification gas supply plant, the gasifying agent used for coal gasification is air, and the calorific value of the coal gasification gas is substantially the same as the calorific value of the reheat blast furnace gas. It is characterized by.

また本発明は、前記石炭ガス化ガス供給プラントにおいて、さらに石炭ガス化ガスを燃料とする小型ボイラー、蒸気タービン及び蒸気タービンに連結する空気圧縮機を含み、前記小型ボイラーで発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、空気圧縮機を駆動し、前記空気圧縮機で製造した高圧空気を石炭ガス化に使用することを特徴とする。   The present invention further includes a small boiler using the coal gasification gas as a fuel, a steam turbine, and an air compressor connected to the steam turbine in the coal gasification gas supply plant, and steam generated by the small boiler is steamed. The high pressure air produced by the air compressor is used for coal gasification, which is sent to a turbine to drive an air compressor.

また本発明は、前記石炭ガス化ガス供給プラントにおいて、前記石炭ガス化設備は、前記増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び汽力発電設備に石炭ガス化ガスを全く供給しないときは保持運転を行い、生成する石炭ガス化ガスで前記膨張タービンを駆動し、膨張タービンを駆動した後の石炭ガス化ガスを前記小型ボイラーで燃焼させ、発生する蒸気で空気圧縮機を駆動することで自己完結的に運転することができることを特徴とする。   Further, the present invention provides the coal gasification gas supply plant, wherein the coal gasification facility performs a holding operation when no coal gasification gas is supplied to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and the steam power generation facility. Self-contained by driving the expansion turbine with the generated coal gasification gas, burning the coal gasification gas after driving the expansion turbine with the small boiler, and driving the air compressor with the generated steam It is characterized by being able to drive.

本発明に係る石炭ガス化ガス供給プラントは、石炭ガス化炉で生成されガス精製装置で精製された高温高圧の石炭ガス化ガスで膨張タービンを駆動し、膨張タービンに連結する発電機で発電し、これを本プラントの動力源として利用するので、外部から本プラントに供給する電力を削減又は停止することができる。また膨張タービンを駆動した後の石炭ガス化ガスは、断熱膨張により温度及び圧力を低下させているので、そのまま増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び/又は汽力発電設備に補完用燃料として供給することが可能であり効率的である。   A coal gasification gas supply plant according to the present invention drives an expansion turbine with a high-temperature and high-pressure coal gasification gas generated in a coal gasification furnace and purified by a gas purifier, and generates power with a generator connected to the expansion turbine. Since this is used as a power source for the plant, the power supplied to the plant from the outside can be reduced or stopped. The coal gasification gas after the expansion turbine is driven has its temperature and pressure lowered by adiabatic expansion, so it is supplied as supplementary fuel to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and / or steam power generation facility. It is possible and efficient.

また本発明によれば、石炭ガス化ガスの発熱量が増熱高炉ガスの発熱量と略同一であるので、ほとんど熱量調節を行うことなく増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び/又は汽力発電設備の補完用燃料として使用することが可能であり、非常に使い勝手がよい。   Further, according to the present invention, the calorific value of the coal gasification gas is substantially the same as the calorific value of the reheat blast furnace gas, so that the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and / or steam power is hardly adjusted. It can be used as a supplementary fuel for power generation facilities and is very convenient.

また本発明によれば、さらに石炭ガス化ガスを燃料とする小型ボイラー、蒸気タービン及び蒸気タービンに連結する空気圧縮機を備え、小型ボイラーで発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、空気圧縮機を駆動し、製造した高圧空気を石炭ガス化に使用するので実用的である。   The present invention further includes a small boiler using coal gasification gas as a fuel, a steam turbine, and an air compressor connected to the steam turbine. The steam generated by the small boiler is sent to the steam turbine, and the air compressor is provided. It is practical because the high-pressure air that is driven and manufactured is used for coal gasification.

また本発明によれば、本発明に係る石炭ガス化ガス供給プラントは、自己完結的に保持運転することが可能なので、増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び汽力発電設備に石炭ガス化ガスを全く供給しないときもプラントを停止させる必要がなく、起動時間、停止時間をなくすと共に起動停止に伴うプラントへの悪影響を回避することが可能であり、使い勝手のよい実用的なプラントと言える。   Further, according to the present invention, the coal gasification gas supply plant according to the present invention can be maintained and operated in a self-contained manner, so that the coal gasification gas is added to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and the steam power generation facility. It is not necessary to stop the plant even when no power is supplied, and it is possible to eliminate the start-up time and stop time and to avoid adverse effects on the plant due to the start-stop, and it can be said that the plant is easy to use and practical.

本発明の実施の一形態としての石炭ガス化ガス供給プラント1の概略的構成を示すプロセスフロー図である。It is a process flow figure showing a schematic structure of coal gasification gas supply plant 1 as one embodiment of the present invention.

図1は、本発明の実施の一形態としての石炭ガス化ガス供給プラント1の概略的構成を示すプロセスフロー図である。   FIG. 1 is a process flow diagram showing a schematic configuration of a coal gasification gas supply plant 1 as one embodiment of the present invention.

石炭ガス化ガス供給プラント1は、製鉄所から副次的に発生する副生ガスを主要燃料とする汽力発電設備3、及び前記副生ガスを所定の発熱量に増熱したガスである増熱高炉ガスを主要燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に補完用燃料として石炭ガス化ガスを供給するプラントであり、石炭をガス化する石炭ガス化設備10、石炭ガス化の際に使用する高圧空気等を製造するためのユーティリティ設備60を主要設備として構成される。   The coal gasification gas supply plant 1 includes a steam power generation facility 3 that uses by-product gas that is secondarily generated from an ironworks as a main fuel, and a heat increase that is a gas obtained by increasing the by-product gas to a predetermined calorific value. It is a plant that supplies coal gasification gas as supplementary fuel to the blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 that uses blast furnace gas as the main fuel, coal gasification facility 10 that gasifies coal, and coal gasification Utility equipment 60 for producing high-pressure air or the like used for the construction is configured as a main equipment.

石炭ガス化設備10は、石炭をガス化する石炭ガス化炉12、石炭ガス化炉12で使用する微粉炭を製造する微粉炭機22、微粉炭を石炭ガス化炉12へ供給する微粉炭供給装置23、石炭ガス化炉12で生成された石炭ガス化ガス(生成ガス)を精製するガス精製装置14、ガス精製装置14で精製された高温高圧の石炭ガス化ガスを作動流体とする膨張タービン16、膨張タービン16に連結する発電機18及び石炭ガス化炉12の運転等を制御する石炭ガス化設備制御装置20を含む。   The coal gasification facility 10 includes a coal gasification furnace 12 that gasifies coal, a pulverized coal machine 22 that produces pulverized coal used in the coal gasification furnace 12, and a pulverized coal supply that supplies pulverized coal to the coal gasification furnace 12. Apparatus 23, gas purification apparatus 14 for purifying coal gasification gas (generated gas) generated in the coal gasification furnace 12, expansion turbine using high-temperature and high-pressure coal gasification gas purified by the gas purification apparatus 14 as a working fluid 16, the generator 18 connected with the expansion turbine 16, and the coal gasification equipment control apparatus 20 which controls operation | movement of the coal gasification furnace 12, etc. are included.

石炭ガス化炉12は、空気吹き石炭ガス化炉であり、圧力容器(図示を省略)内にガス化炉(図示を省略)を収納し、ガス化炉内で微粉炭とガス化剤である空気とを反応させ、水素、一酸化炭素、メタンを含む可燃性ガスを生成する。石炭は微粉炭機22で微粉炭にされた後、微粉炭供給装置23を介してガス化炉に窒素ガスで気流搬送される。一方、ガス化剤である空気は、軸流式の空気圧縮機66から送られる。ガス化炉の温度は約1200〜1800℃、圧力は約2.0〜2.5MPaであり、高温高圧の生成ガスが得られる。この高温高圧の生成ガスは、ガス化炉の出口部に設けられたガス化炉冷却器24で冷却された後、ガス精製装置14に送られる。   The coal gasification furnace 12 is an air-blown coal gasification furnace, which houses a gasification furnace (not shown) in a pressure vessel (not shown), and is a pulverized coal and a gasifying agent in the gasification furnace. Reacts with air to produce flammable gases including hydrogen, carbon monoxide, and methane. Coal is made into pulverized coal by the pulverized coal machine 22, and then air-carryed with nitrogen gas to the gasifier through the pulverized coal supply device 23. On the other hand, air as a gasifying agent is sent from an axial flow type air compressor 66. The gasification furnace has a temperature of about 1200 to 1800 ° C. and a pressure of about 2.0 to 2.5 MPa, and a high-temperature and high-pressure product gas can be obtained. This high-temperature and high-pressure product gas is cooled by a gasifier cooler 24 provided at the outlet of the gasifier, and then sent to the gas purifier 14.

ガス精製装置14は、生成ガス中の不純物を除去するための装置であって、脱じん装置26及び脱硫装置28からなる。脱じん装置26は、ガス化炉冷却器24の下流側に設けられ、生成ガスに同伴して石炭ガス化炉12から排出されたチャーを分離、回収する。脱じん装置26としてはサイクロン又はフィルターが例示される。回収されたチャーは、返送ライン30を通じてガス化炉に返送され、未燃分はガス化炉でガス化される。脱じん後の生成ガスは、脱硫装置28に送られここで生成ガスに含まれる硫黄化合物が除去される。脱硫装置28は乾式の脱硫装置であり、脱硫剤としては酸化鉄系が例示される。   The gas purification device 14 is a device for removing impurities in the product gas, and includes a dedusting device 26 and a desulfurization device 28. The dedusting device 26 is provided on the downstream side of the gasifier cooler 24, and separates and collects the char discharged from the coal gasifier 12 along with the generated gas. The dedusting device 26 is exemplified by a cyclone or a filter. The recovered char is returned to the gasifier through the return line 30 and the unburned portion is gasified in the gasifier. The product gas after dedusting is sent to the desulfurization device 28 where sulfur compounds contained in the product gas are removed. The desulfurization device 28 is a dry desulfurization device, and examples of the desulfurization agent include iron oxides.

ガス精製装置14で精製された生成ガスは、温度が約400〜500℃、圧力が約2.0〜2.5MPaであり、膨張タービン16に送られ膨張タービン16を駆動する。膨張タービン16は発電機18と連結しており、膨張タービン16が駆動されることにより発電される。ここで発電された電力は、微粉炭機22の動力など石炭ガス化設備10を含む本プラントの動力源として利用される。空気吹き石炭ガス化炉の場合、ガス化剤が空気であるため酸素を製造する必要はないが、酸素吹き石炭ガス化炉と同様、微粉炭をガス化炉に気流搬送する窒素ガス、パージ用の窒素ガスは必要であり、窒素ガス製造用の空気分離装置が設置されるのが一般的である。空気吹き石炭ガス化炉の場合、酸素吹き石炭ガス化炉に比較して空気分離装置を小型化できるので、使用する電力が少なく、発電機18で発電した電力を使用することで外部からの電力を大幅に削減又は停止することができる。なお、製鉄所には転炉で使用する酸素を製造するために多くの窒素ガスがある。製鉄所から気流搬送用の高圧窒素ガスを含め本プラントで使用する窒素ガスをもらい受けることができる場合には、緊急用の超小型空気分離装置を設置すればよく、確実に窒素ガスが供給される場合には空気分離装置を設置しなくてもよい。膨張タービン16を駆動した生成ガスは、ここで断熱膨張し温度を50〜80℃、圧力を高炉ガスよりも若干高い程度まで低下させる。   The product gas purified by the gas purifier 14 has a temperature of about 400 to 500 ° C. and a pressure of about 2.0 to 2.5 MPa, and is sent to the expansion turbine 16 to drive the expansion turbine 16. The expansion turbine 16 is connected to a generator 18 and is generated by driving the expansion turbine 16. The electric power generated here is used as a power source of this plant including the coal gasification facility 10 such as the power of the pulverized coal machine 22. In the case of an air-blown coal gasifier, it is not necessary to produce oxygen because the gasifying agent is air. However, as with the oxygen-blown coal gasifier, nitrogen gas that purges pulverized coal to the gasifier, and for purging Nitrogen gas is necessary, and an air separation device for producing nitrogen gas is generally installed. In the case of an air-blown coal gasifier, the air separation device can be downsized compared to an oxygen-blown coal gasifier, so less power is used, and power from the outside can be obtained by using the power generated by the generator 18. Can be significantly reduced or stopped. In addition, there is a lot of nitrogen gas in the steelworks to produce oxygen used in the converter. If you can receive the nitrogen gas used in this plant, including high-pressure nitrogen gas for air current transportation from the steelworks, you can install an emergency micro air separation device, and nitrogen gas will be supplied reliably. In this case, an air separation device need not be installed. The product gas that has driven the expansion turbine 16 here adiabatically expands to lower the temperature to 50 to 80 ° C. and the pressure to a level slightly higher than the blast furnace gas.

膨張タービン16の出口部には、汽力発電設備3及び/又は増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に生成ガスを供給するための生成ガス供給ライン40が接続し、膨張タービン16を駆動した生成ガスは、生成ガス供給ライン40を通じて汽力発電設備3及び/又は増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に送られる。生成ガス供給ライン40には小型ボイラー62に生成ガスを供給する分岐ライン46が設けられている。さらに分岐ライン46には、生成ガス供給系統の圧力を制御するための圧力制御ライン48が接続する。分岐ライン46には圧力検出器50が取付けられており、分岐ライン46の圧力が所定の圧力を超えると、圧力調節器52が圧力制御ライン48に介装された系統圧力制御弁54を開き、生成ガスをフレアスタック56に導き、生成ガス供給系統の圧力を低下させる。また生成ガス供給ライン40には、膨張タービン16をバイパスする、バイパス弁42が介装された膨張タービンバイパスライン44が接続し、膨張タービン16にトラブルが発生した場合であっても膨張タービンバイパスライン44を介して生成ガスを供給することができる。   A generated gas supply line 40 for supplying the generated gas to the steam power generation facility 3 and / or the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 is connected to the outlet of the expansion turbine 16 to drive the expansion turbine 16. The generated gas is sent to the steam power generation facility 3 and / or the blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 through the generated gas supply line 40. The product gas supply line 40 is provided with a branch line 46 for supplying the product gas to the small boiler 62. Furthermore, a pressure control line 48 for controlling the pressure of the product gas supply system is connected to the branch line 46. A pressure detector 50 is attached to the branch line 46. When the pressure in the branch line 46 exceeds a predetermined pressure, the pressure regulator 52 opens the system pressure control valve 54 interposed in the pressure control line 48, The product gas is guided to the flare stack 56 and the pressure of the product gas supply system is reduced. The product gas supply line 40 is connected to an expansion turbine bypass line 44 that bypasses the expansion turbine 16 and is provided with a bypass valve 42. Even if a problem occurs in the expansion turbine 16, the expansion turbine bypass line is connected. The product gas can be supplied via 44.

ユーティリティ設備60は、主として石炭ガス化設備10で使用する高圧空気を製造するための設備であり、小型ボイラー62、小型ボイラー62で発生させた蒸気で駆動する蒸気タービン64、蒸気タービン64に連結する軸流式の空気圧縮機66、復水器68、発電電動機80を主要機器として構成される。ここでは、気流搬送用の窒素ガスを含め本プラントで使用する全ての窒素ガスが製鉄所から供給されるため、窒素ガス製造用の空気分離装置が設置されていない。窒素ガス製造用の空気分離装置を設置する場合は、空気圧縮機66で製造した高圧空気を空気分離装置に導き公知の方法で窒素ガスを製造すればよい。   The utility facility 60 is a facility for producing high-pressure air mainly used in the coal gasification facility 10, and is connected to the small boiler 62, the steam turbine 64 driven by the steam generated by the small boiler 62, and the steam turbine 64. An axial flow type air compressor 66, a condenser 68, and a generator motor 80 are configured as main devices. Here, since all the nitrogen gas used in this plant including nitrogen gas for airflow conveyance is supplied from the steelworks, no air separation device for producing nitrogen gas is installed. When installing an air separation device for producing nitrogen gas, the high pressure air produced by the air compressor 66 may be led to the air separation device to produce nitrogen gas by a known method.

小型ボイラー62は、小型ボイラー燃料流量制御弁70及び遮断弁72が介装された分岐ライン46を通じて供給される生成ガスを燃料とし、発生させた蒸気を蒸気ライン74を通じて蒸気タービン64に送り蒸気タービン64を駆動する。小型ボイラー62は、基本的に蒸気タービン64に連結する空気圧縮機66が所定の空気を製造でき、蒸気タービン64が製鉄所用に工場送気を送る蒸気を発生させる能力を備えていればよい。   The small boiler 62 uses the produced gas supplied through the branch line 46 in which the small boiler fuel flow control valve 70 and the shutoff valve 72 are interposed as fuel, and sends the generated steam to the steam turbine 64 through the steam line 74. 64 is driven. The small boiler 62 basically has only to be capable of producing predetermined air by the air compressor 66 connected to the steam turbine 64, and the steam turbine 64 having the ability to generate steam for sending factory air to the steelworks.

蒸気タービン64は、蒸気止め弁76及び蒸気加減弁78が介装された蒸気ライン74から送られる蒸気で駆動し、連結する空気圧縮機66が高圧空気を製造する。製造された高圧空気は、ガス化剤として石炭ガス化炉12へ送られる。空気圧縮機66には、発電電動機80が連結し、石炭ガス化設備10を起動させる際に必要な高圧空気は、発電電動機80を駆動用電動機として使用して空気圧縮機66を駆動することで製造する。発電電動機80には空気圧縮機66が製造した高圧空気で駆動する膨張タービン81が連結されている。石炭ガス化炉12の負荷が低下して必要な空気量が減少しても軸流式の空気圧縮機66がサージング防止で製造する高圧空気を所定量以下に低下できないため、余剰となった高圧空気は余剰空気制御弁100により膨張タービン81に送られ膨張タービン81を駆動する。膨張タービン81は発電電動機80と連結しており、膨張タービン81が駆動されることにより発電される。発電された電力は、本プラントの動力源として利用される。膨張タービン81で圧力が低下した空気は押込通風機90から小型ボイラー62に燃焼用空気を送る燃焼用空気ライン91に送られ燃焼用空気として利用される。膨張タービン81で圧力の低下した空気を利用することで押込通風機90の運転台数削減や燃焼用空気流量制御ベーン92を絞ることで動力低減となる。なお、汽力発電用ボイラー130から蒸気タービン64にスタートアップ用の蒸気を導くことで、発電電動機80は発電機とすることもできる。   The steam turbine 64 is driven by steam sent from a steam line 74 in which a steam stop valve 76 and a steam control valve 78 are interposed, and a connected air compressor 66 produces high-pressure air. The produced high-pressure air is sent to the coal gasification furnace 12 as a gasifying agent. A generator motor 80 is connected to the air compressor 66, and high-pressure air necessary for starting the coal gasification facility 10 is driven by using the generator motor 80 as a drive motor to drive the air compressor 66. To manufacture. An expansion turbine 81 driven by high-pressure air produced by the air compressor 66 is connected to the generator motor 80. Even if the load of the coal gasification furnace 12 is reduced and the required amount of air is reduced, the high-pressure air produced by the axial flow type air compressor 66 for preventing surging cannot be reduced below a predetermined amount. Air is sent to the expansion turbine 81 by the surplus air control valve 100 to drive the expansion turbine 81. The expansion turbine 81 is connected to a generator motor 80, and power is generated when the expansion turbine 81 is driven. The generated power is used as a power source for the plant. The air whose pressure has been reduced by the expansion turbine 81 is sent from the forced air blower 90 to the combustion air line 91 that sends the combustion air to the small boiler 62 and is used as the combustion air. By using the air whose pressure is reduced in the expansion turbine 81, the number of operating units of the forced draft fan 90 is reduced, and the power is reduced by restricting the combustion air flow rate control vane 92. The generator motor 80 can also be a generator by introducing start-up steam from the steam generator boiler 130 to the steam turbine 64.

蒸気タービン64から排気される蒸気は、復水器68で冷却され復水となった後、給水ポンプ82によりガス化炉冷却器24に冷却水として送られ、ここでガス化炉から排出される生成ガスと熱交換し加熱された後、小型ボイラー62に給水として送られる。このようにガス化炉冷却器24を給水加熱器として利用することで熱効率を高めることができる。また蒸気タービン抽気を製鉄所用の工場送気として供給することでも熱効率を高めることができる。   The steam exhausted from the steam turbine 64 is cooled by the condenser 68 to become condensate, and is then sent as cooling water to the gasifier cooler 24 by the feed water pump 82, where it is discharged from the gasifier. After exchanging heat with the product gas and being heated, it is sent to the small boiler 62 as feed water. Thus, thermal efficiency can be improved by utilizing the gasifier cooler 24 as a feed water heater. Moreover, thermal efficiency can also be improved by supplying steam turbine bleed air as factory air supply for steelworks.

増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5は、製鉄所から送出される高炉ガスに増熱用ガスであるコークス炉ガス及びミックスガスを混合した増熱高炉ガス又は増熱高炉ガスに石炭ガス化ガスを混合したガスを燃料とする発電設備であり、増熱高炉ガス等を燃料圧縮機102で昇圧し、空気圧縮機104から送られる高圧空気と混合、燃焼させ、燃焼器106から送出される燃焼ガスでガスタービン108を駆動する。ガスタービン108は、発電機110、燃料圧縮機102及び空気圧縮機104と連結しこれらを駆動する。ガスタービン108を駆動した燃焼ガスは排熱回収ボイラー(図示を省略)に送られ、排熱回収ボイラーで熱を回収し、蒸気タービン(図示を省略)を介して連結する発電機110を駆動し発電を行う。増熱高炉ガスは発熱量が約4200kJ/mNであり、高炉ガスを供給する高炉ガスライン120に介装された混合器122にミックスガス、混合器123にコークス炉ガスを混合することで得られる。また高炉ガスライン120には、混合器123の上流側に石炭ガス化ガスを混合するための混合器124が設けられ、混合器122の下流側には、高炉ガス等に含まれる煤じんなどの不純物を除去するための電気集じん器126が設けられている。 Heated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 is a coal gasification of a blast furnace gas or a blast furnace gas obtained by mixing a coke oven gas and a mixed gas as heat increasing gas with a blast furnace gas sent from an ironworks. This is a power generation facility that uses gas mixed with fuel as fuel. The fuel compressor 102 pressurizes the heated blast furnace gas, etc., mixes it with high-pressure air sent from the air compressor 104, burns it, and sends it out from the combustor 106. The gas turbine 108 is driven by the combustion gas. The gas turbine 108 is connected to and drives the generator 110, the fuel compressor 102, and the air compressor 104. The combustion gas that has driven the gas turbine 108 is sent to an exhaust heat recovery boiler (not shown), recovers heat by the exhaust heat recovery boiler, and drives a generator 110 connected via a steam turbine (not shown). Generate electricity. The heat-up blast furnace gas has a calorific value of about 4200 kJ / m 3 N. Mixing gas into the mixer 122 interposed in the blast furnace gas line 120 for supplying the blast furnace gas, and coke oven gas into the mixer 123 are mixed. can get. Further, the blast furnace gas line 120 is provided with a mixer 124 for mixing coal gasification gas upstream of the mixer 123, and downstream of the mixer 122 such as soot and dust contained in blast furnace gas. An electrostatic precipitator 126 is provided for removing impurities.

汽力発電設備3は、製鉄所から供給される高炉ガスに増熱用ガスであるミックスガスを混合した増熱高炉ガス又は石炭ガス化設備10から送られる石炭ガス化ガス、保炎用燃料であるコークス炉ガス及び重油を燃料とする複数機の汽力発電用ボイラー130を備え、各燃料は高炉ガスライン132、コークス炉ガスライン134、重油ライン136を通じて汽力発電用ボイラー130に送られる。高炉ガスライン132には、上流側から下流側に向かって石炭ガス化ガスを混合するための混合器138、ミックスガスを混合するための混合器142が設けられている。汽力発電用ボイラー130で発生した蒸気は、蒸気タービン(図示を省略)に送られ、蒸気タービンに連結する発電機(図示を省略)で発電する。   The steam power generation facility 3 is a reheated blast furnace gas obtained by mixing a blast furnace gas supplied from an ironworks with a mixed gas that is a heat increasing gas, or a coal gasification gas sent from the coal gasification facility 10 and a flame holding fuel. A plurality of steam power generation boilers 130 using coke oven gas and heavy oil as fuels are provided, and each fuel is sent to the steam power generation boiler 130 through a blast furnace gas line 132, a coke oven gas line 134, and a heavy oil line 136. The blast furnace gas line 132 is provided with a mixer 138 for mixing the coal gasification gas from the upstream side toward the downstream side, and a mixer 142 for mixing the mixed gas. The steam generated in the steam generator boiler 130 is sent to a steam turbine (not shown) and is generated by a generator (not shown) connected to the steam turbine.

生成ガス供給ライン40は、膨張タービン16を駆動し温度50〜80℃、高炉ガスより若干高い圧力の生成ガスを汽力発電設備3及び/又は増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に供給するためのラインであり、一端を膨張タービン16の出口部に他端は2つに分岐し、一方の生成ガス供給ライン40aは燃料圧縮機102に高炉ガスを送る高炉ガスライン120に介装された混合器124に接続し、他方の生成ガス供給ライン40bは、汽力発電用ボイラー130に高炉ガスを送る高炉ガスライン132に介装された混合器138に接続する。2つの生成ガス供給ライン40a、40bは、各々混合流量制御弁41a、41bを備える。   The generated gas supply line 40 drives the expansion turbine 16 and supplies the generated gas having a temperature of 50 to 80 ° C. and a pressure slightly higher than that of the blast furnace gas to the steam power generation facility 3 and / or the reheated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5. One end of the expansion turbine 16 and the other end branched into two. One product gas supply line 40a was interposed in a blast furnace gas line 120 for sending blast furnace gas to the fuel compressor 102. The other product gas supply line 40 b is connected to the mixer 124 and is connected to a mixer 138 interposed in a blast furnace gas line 132 that sends blast furnace gas to the boiler 130 for steam power generation. The two product gas supply lines 40a and 40b include mixed flow rate control valves 41a and 41b, respectively.

次に石炭ガス化ガス供給プラント1の運転要領の一例を示す。
石炭ガス化ガス供給プラント1、汽力発電設備3及び増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5を含む全体の運転制御は、マスタ制御装置7が行う。マスタ制御装置7は、汽力発電設備3及び増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5をそれぞれ制御する制御装置(図示を省略)からの信号により、製鉄所から高炉ガス、コークス炉ガス又はミックスガスが十分に送られ生成ガスの供給が不要であると判断すると、石炭ガス化設備制御装置20には、待機指令を発する。増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5及び/又は汽力発電設備3は、従来と同様に、製鉄所からの高炉ガス、コークス炉ガス又はミックスガスを燃料として発電を行う。
Next, an example of the operating procedure of the coal gasification gas supply plant 1 is shown.
The master control device 7 performs overall operation control including the coal gasification gas supply plant 1, the steam power generation facility 3, and the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5. The master control device 7 sends a blast furnace gas, coke oven gas, or mixed gas from the steelworks in response to a signal from a control device (not shown) that controls the steam power generation facility 3 and the heated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 respectively. If it is determined that supply of the generated gas is unnecessary, a standby command is issued to the coal gasification equipment control device 20. The regenerative blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 and / or the steam power generation facility 3 generates power using the blast furnace gas, coke oven gas, or mixed gas from the steelworks as fuel as in the conventional case.

待機状態の石炭ガス化設備10は、石炭ガス化炉12の負荷を最低とし、膨張タービン16を介して発電機18を駆動、発電し、膨張タービン16を通過した後の生成ガスでユーティリティ設備60を運転し、これらにより自己完結的に運転を継続する。待機状態となったユーティリティ設備60での生成ガス使用量は軸流式の空気圧縮機66がサージング防止で必要量以上の高圧空気を製造し、蒸気タービン抽気を製鉄所用の工場送気として供給する量と石炭ガス化炉12の最低負荷時の生成ガス量とほぼ同量にバランスさせてある。このバランスも僅かな生成ガス発生量の変動、海水温度の変動、工場送気量の変動などにより分岐ライン46の生成ガス圧力が上昇又は降下するので圧力調節器52からの信号により石炭ガス化設備制御装置20が生成ガス圧力降下時には石炭ガス化炉12の生成ガスを増加させ、分岐ライン46の生成ガス圧力が上昇すれば系統圧力制御弁54が開く前に空気圧縮機66が製造する高圧空気を増加させ小型ボイラー62への生成ガス供給量を増やして可能な限り系統圧力制御弁54を作動させないようにする。石炭ガス化炉12で使用されない高圧空気は膨張タービン81に送られ膨張タービン81を駆動し、連結された発電電動機80により発電して電力として回収される。本プラントの動力源となる膨張タービン16を駆動して発電機18により得られる電力は、石炭ガス化炉12が最低負荷で運転されると減少するが膨張タービン81に送られた高圧空気により膨張タービン81を駆動し、連結された発電電動機80により得られる電力が増加するため待機状態となっても外部からの電力を抑える事ができる。また膨張タービン81の排気は小型ボイラー62の燃焼用空気として利用されるので押込通風機90の運転台数削減などで動力低減となる。本プラントを完全に停止すると、再スタートアップに時間がかかり、また石炭ガス化炉12は温度変化により熱的影響を受けるが、石炭ガス化炉12を最低負荷で継続運転することでこのような問題を回避することができる。   The coal gasification facility 10 in the standby state minimizes the load of the coal gasification furnace 12, drives the generator 18 through the expansion turbine 16, generates power, and uses the generated gas after passing through the expansion turbine 16 as a utility facility 60. And continue operation in a self-contained manner. As for the amount of generated gas used in the utility facility 60 in the standby state, the axial air compressor 66 produces high pressure air exceeding the necessary amount by preventing surging, and supplies steam turbine bleed air as factory air supply for steelworks. The amount and the amount of produced gas at the minimum load of the coal gasifier 12 are balanced to be almost the same. This balance is also such that the generated gas pressure in the branch line 46 rises or falls due to slight fluctuations in the amount of generated gas generated, fluctuations in seawater temperature, fluctuations in the factory air supply amount, etc. The control device 20 increases the generated gas in the coal gasifier 12 when the generated gas pressure is reduced, and the high pressure air produced by the air compressor 66 before the system pressure control valve 54 is opened if the generated gas pressure in the branch line 46 increases. To increase the amount of generated gas supplied to the small boiler 62 so that the system pressure control valve 54 is not operated as much as possible. High-pressure air that is not used in the coal gasification furnace 12 is sent to the expansion turbine 81, drives the expansion turbine 81, and is generated by the connected generator motor 80 to be recovered as electric power. The electric power obtained by the generator 18 by driving the expansion turbine 16 serving as the power source of the plant decreases when the coal gasification furnace 12 is operated at the minimum load, but is expanded by the high-pressure air sent to the expansion turbine 81. Since the electric power obtained by driving the turbine 81 and the connected generator motor 80 is increased, the electric power from the outside can be suppressed even in the standby state. Further, since the exhaust gas from the expansion turbine 81 is used as combustion air for the small boiler 62, the power is reduced by reducing the number of operation of the forced draft fan 90. If this plant is completely shut down, it takes time for re-startup, and the coal gasifier 12 is thermally affected by temperature changes. However, such a problem occurs when the coal gasifier 12 is continuously operated at the minimum load. Can be avoided.

マスタ制御装置7は、汽力発電設備3及び増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5をそれぞれ制御する制御装置(図示を省略)からの信号により、製鉄所から送られている高炉ガス、コークス炉ガス又はミックスガスが不足して生成ガスの供給が有効であると判断すると、石炭ガス化設備制御装置20に供給指令を発する。供給指令を受けた石炭ガス化設備制御装置20は石炭ガス化設備10の微粉炭を増加させると共にガス化剤である高圧空気を増加するため蒸気加減弁78を開く。蒸気加減弁78の開度が増加すると蒸気タービン64を駆動する蒸気圧力が低下するため小型ボイラー燃料流量制御弁70及び燃焼用空気流量制御ベーン92を余剰空気制御弁100と連携をとりながら開くように制御する。所定量の生成ガスを生成し生成ガス供給ライン40を通じて高炉ガスライン120、132に供給する。このときマスタ制御装置7は、発電効率の高い増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に優先的に生成ガスを送るように、混合流量制御弁41a及び/又は41bを制御する。   The master control device 7 is a blast furnace gas or coke oven that is sent from the ironworks by signals from a control device (not shown) that controls the steam power generation facility 3 and the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 respectively. When it is determined that the supply of the generated gas is effective due to a shortage of gas or mixed gas, a supply command is issued to the coal gasification equipment control device 20. Receiving the supply command, the coal gasification equipment control device 20 increases the pulverized coal of the coal gasification equipment 10 and opens the steam control valve 78 to increase the high-pressure air as the gasifying agent. When the opening of the steam control valve 78 increases, the steam pressure for driving the steam turbine 64 decreases, so that the small boiler fuel flow control valve 70 and the combustion air flow control vane 92 are opened in cooperation with the surplus air control valve 100. To control. A predetermined amount of generated gas is generated and supplied to the blast furnace gas lines 120 and 132 through the generated gas supply line 40. At this time, the master control device 7 controls the mixed flow rate control valves 41a and / or 41b so as to send the generated gas preferentially to the regenerative blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 with high power generation efficiency.

増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5に送る生成ガスは、ガス冷却器43で温度を高炉ガス程度まで下げ、混合器124で高炉ガスと混合された後、燃料圧縮機102に送られる。ガス冷却器43は直冷式の熱交換器であり燃料圧縮機102の戻りガスを冷却し燃料圧縮機102の入口、より詳細には電気集じん器126の下流側に戻すための直冷式ガス冷却器(図示を省略)の冷却水を共用する。直冷式ガス冷却器(図示を省略)を通過する燃料圧縮機102の戻りガス量は増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5の出力が高いと少なく出力が低下すると循環する戻りガスが増加するので生成ガスを供給することで高出力が保たれれば冷却水を共用しても直冷式ガス冷却器(図示を省略)の冷却水量で十分である。なお、ガス冷却器43は燃料圧縮機102の圧縮効率が低下するのを抑えるためのものであり増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5トリップ時などで一時的に冷却水が不足しても大きな問題とはならない。   The generated gas to be sent to the increased heat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 is lowered to a temperature of about the blast furnace gas by the gas cooler 43, mixed with the blast furnace gas by the mixer 124, and then sent to the fuel compressor 102. The gas cooler 43 is a direct cooling type heat exchanger, and cools the return gas of the fuel compressor 102 and returns it to the inlet of the fuel compressor 102, more specifically, to the downstream side of the electric dust collector 126. The cooling water of the gas cooler (not shown) is shared. The amount of return gas of the fuel compressor 102 that passes through the direct-cooling gas cooler (not shown) is small when the output of the high-temperature blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 is high, and the return gas that circulates increases when the output decreases. Therefore, if a high output is maintained by supplying the generated gas, the amount of cooling water in the direct cooling gas cooler (not shown) is sufficient even if the cooling water is shared. The gas cooler 43 is for suppressing the reduction of the compression efficiency of the fuel compressor 102. Even if the cooling water temporarily runs short, for example, when the high-temperature blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 is tripped. It is not a big problem.

製鉄所から送られる高炉ガスの温度は、大気温度に比例して変動し、冬季で約15℃、夏季で約40℃弱である。一方、膨張タービン16を駆動した後の生成ガス温度は、50〜80℃であり、高炉ガス温度に比較して温度が若干高い。燃料圧縮機102の入口ガス温度が高くなると、ガス密度が低下し燃料圧縮機102の動力が増加する。このため本実施形態では、ガス冷却器43を設け、生成ガス温度を高炉ガス温度程度まで下げている。このようにガス冷却器43を設け、生成ガス温度を高炉ガス温度程度まで低下させ、高炉ガスライン120に供給することが好ましいが、生成ガス供給量が少ない場合、生成ガスを冷却することなく供給したとしても燃料圧縮機102の入口ガス温度の上昇も僅かであるため、必ずしもガス冷却器43は必要ない。一方、汽力発電用ボイラー130は、燃料ガスが加熱されるとボイラー効率が上昇するため、生成ガスは冷却しない方がよい。このため汽力発電設備3に生成ガスを送る生成ガス供給ライン40bには、ガス冷却器は設けられていない。   The temperature of the blast furnace gas sent from the steelworks fluctuates in proportion to the atmospheric temperature, and is about 15 ° C. in winter and about 40 ° C. in summer. On the other hand, the generated gas temperature after driving the expansion turbine 16 is 50 to 80 ° C., which is slightly higher than the blast furnace gas temperature. As the inlet gas temperature of the fuel compressor 102 increases, the gas density decreases and the power of the fuel compressor 102 increases. For this reason, in this embodiment, the gas cooler 43 is provided and the generated gas temperature is lowered to about the blast furnace gas temperature. As described above, it is preferable to provide the gas cooler 43 and lower the generated gas temperature to about the blast furnace gas temperature and supply it to the blast furnace gas line 120. Even if it does, since the rise of the inlet gas temperature of the fuel compressor 102 is slight, the gas cooler 43 is not necessarily required. On the other hand, it is better not to cool the generated gas in the boiler 130 for steam power generation because the boiler efficiency increases when the fuel gas is heated. For this reason, the gas cooler is not provided in the product gas supply line 40b which sends the product gas to the steam power generation facility 3.

同様に汽力発電設備3に送る生成ガスは、混合器138で高炉ガスと混合された後、汽力発電用ボイラー130に送られる。混合器138の下流の高炉ガスライン132には製鉄所から指定された量のミックスガスを混合する混合器142が設置されている。増熱高炉ガスの発熱量は増熱高炉ガスバーナーで許容される発熱量の範囲内に生成ガス及びミックスガスを混合する必要があるため高炉ガスライン132の増熱高炉ガス発熱量を検出する発熱量検出器135が設けられ、増熱高炉ガス発熱量が所定の発熱量を超えないように発熱量調節器139は混合流量制御弁41bを調節する。混合流量制御弁41bにはマスタ制御装置7からの調節信号と発熱量検出器135からの調節信号のうち低いほうを選択する低信号選択器144が設置されている。ミックスガス流量制御弁146は製鉄所から指定された量のミックスガスを消費する必要があるため流量・発熱量調節器148で発熱量調節器139よりも若干高い発熱量で調節している。なお、石炭ガス炉12は空気吹きのガス化炉であるので、生成ガスの発熱量は約4200kJ/mN、高炉ガスは約3400kJ/mN、ミックスガスは約11000kJ/mNであり増熱高炉ガスの上限発熱量は5000kJ/mNであるので最終的な発熱量調節はミックスガスで行うのが好ましい。 Similarly, the produced gas sent to the steam power generation facility 3 is mixed with the blast furnace gas by the mixer 138 and then sent to the boiler 130 for steam power generation. A blast furnace gas line 132 downstream of the mixer 138 is provided with a mixer 142 that mixes a specified amount of mix gas from an ironworks. The amount of heat generated from the blast furnace gas must be within the range of the amount of heat generated by the blast furnace gas burner, so that the generated gas and the mixed gas must be mixed. A quantity detector 135 is provided, and the calorific value adjuster 139 adjusts the mixed flow rate control valve 41b so that the heat generation blast furnace gas calorific value does not exceed a predetermined calorific value. The mixed flow rate control valve 41 b is provided with a low signal selector 144 that selects the lower one of the adjustment signal from the master control device 7 and the adjustment signal from the calorific value detector 135. Since the mixed gas flow rate control valve 146 needs to consume a specified amount of mixed gas from the steelworks, the flow rate / heat value controller 148 adjusts the heat value to be slightly higher than the heat value controller 139. Since the coal gas furnace 12 is an air-blown gasification furnace, the generated gas has a calorific value of about 4200 kJ / m 3 N, the blast furnace gas is about 3400 kJ / m 3 N, and the mixed gas is about 11000 kJ / m 3 N. Since the upper limit calorific value of the heat increasing blast furnace gas is 5000 kJ / m 3 N, the final calorific value adjustment is preferably performed with a mixed gas.

石炭ガス化設備10から生成ガスを増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5及び/又は汽力発電設備3に送出している状態において、製鉄所から送られる高炉ガス、コークス炉ガス又はミックスガスが増加し生成ガスの供給が不要であると判断すると、マスタ制御装置7は、石炭ガス化設備制御装置20に負荷を下げるように指令を発する。また生成ガス供給系統の圧力検出器50が検出する圧力が上昇すれば石炭ガス化設備制御装置20は石炭ガス化設備10の負荷を下げ圧力が低下すれば負荷を上げる調節を行うが、所定の圧力を超えると圧力調節器52は系統圧力制御弁54を開くように制御し、生成ガスの一部をフレアスタック56に逃がし、生成ガス供給系統の圧力を所定の圧力に維持する。   In a state where the generated gas is sent from the coal gasification facility 10 to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 and / or the steam power generation facility 3, the blast furnace gas, coke oven gas, or mixed gas sent from the ironworks is When it is determined that the supply of the generated gas is unnecessary, the master controller 7 issues a command to the coal gasification facility controller 20 to reduce the load. Further, if the pressure detected by the pressure detector 50 of the generated gas supply system rises, the coal gasification equipment control device 20 performs adjustment to lower the load of the coal gasification equipment 10 and raise the load if the pressure decreases. When the pressure is exceeded, the pressure regulator 52 controls to open the system pressure control valve 54 to release a part of the generated gas to the flare stack 56 and maintain the pressure of the generated gas supply system at a predetermined pressure.

なお、上記実施形態では、増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5及び/又は汽力発電設備3の出力を高出力に維持できるように石炭ガス化設備10を運転し、生成ガスを供給する例を示したが、石炭ガス化設備10を一定の負荷で運転し、増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5及び/又は汽力発電設備3をこれに合わせて運転することもできる。さらには、増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備5、汽力発電設備3及び石炭ガス化設備10全体で運転が容易となるようにそれぞれの設備の負荷を変動させながら運転することもできる。以上のように石炭ガス化ガス供給プラント1は、製鉄所から副次的に発生する副生ガスのガス量、発熱量が変動しても柔軟に対応することが可能であり実用的なプラントと言える。   In the above embodiment, the coal gasification facility 10 is operated to supply the generated gas so that the output of the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 and / or the steam power generation facility 3 can be maintained at a high output. However, it is also possible to operate the coal gasification facility 10 at a constant load, and operate the heat-increasing blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5 and / or the steam power generation facility 3 accordingly. Furthermore, it is also possible to operate while changing the load of each facility so that the operation of the reheated blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility 5, the steam power generation facility 3 and the coal gasification facility 10 as a whole becomes easy. As described above, the coal gasification gas supply plant 1 is capable of flexibly responding to fluctuations in the gas amount and heat generation amount of by-product gas that is secondarily generated from the steelworks, and is a practical plant. I can say that.

また上記実施形態では、ガス化剤に空気を使用する空気吹き石炭ガス化炉の例を示したが、ガス化剤に酸素又は酸素と空気とを混合した酸素富化空気を使用することもできる。ガス化剤に酸素又は酸素富化空気を使用すると空気をガス化剤とする場合に比較して生成ガスの発熱量が高く、ガス化剤に酸素を使用すると発熱量は、10000〜11000kJ/mNであるので、増熱用ガスとして使用することができる。また本発明で使用可能な石炭ガス化設備は、少なくとも増熱高炉ガスと同等以上の発熱量を有する生成ガスを製造できればよく、石炭ガス化炉の種類も特に限定されない。またガス精製装置の下流側に一酸化炭素を二酸化炭素に変換するシフト反応器、さらにその下流側に二酸化炭素除去装置を備える石炭ガス化設備であってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the example of the air blowing coal gasification furnace which uses air for a gasifying agent was shown, oxygen-enriched air which mixed oxygen or oxygen and air can also be used for a gasifying agent. . When oxygen or oxygen-enriched air is used as the gasifying agent, the generated gas has a higher calorific value than when gas is used as the gasifying agent, and when oxygen is used as the gasifying agent, the calorific value is 10,000 to 11,000 kJ / m. because it is 3 N, it may be used as increasing thermal gas. Moreover, the coal gasification equipment which can be used by this invention should just be able to manufacture the product gas which has a calorific value equivalent to or more than the reheat blast furnace gas, and the kind of coal gasification furnace is not specifically limited. Moreover, the shift gas reactor which converts a carbon monoxide into a carbon dioxide in the downstream of a gas refiner | purifier, Furthermore, the coal gasification equipment provided with the carbon dioxide removal apparatus in the downstream may be sufficient.

1 石炭ガス化ガス供給プラント
3 汽力発電設備
5 増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備
10 石炭ガス化設備
12 石炭ガス化炉
14 ガス精製装置
16 膨張タービン
18 発電機
40 生成ガス供給ライン
40a、40b 生成ガス供給ライン
60 ユーティリティ設備
62 小型ボイラー
64 蒸気タービン
66 空気圧縮機
102 燃料圧縮機
104 空気圧縮機
106 燃焼器
108 ガスタービン
110 発電機
120 高炉ガスライン
124 混合器
130 汽力発電用ボイラー
132 高炉ガスライン
134 コークス炉ガスライン
136 重油ライン
138 混合器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coal gasification gas supply plant 3 Steam power generation equipment 5 Heat increase blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation equipment 10 Coal gasification equipment 12 Coal gasification furnace 14 Gas refiner 16 Expansion turbine 18 Generator 40 Generated gas supply lines 40a and 40b Generated gas supply line 60 Utility equipment 62 Small boiler 64 Steam turbine 66 Air compressor 102 Fuel compressor 104 Air compressor 106 Combustor 108 Gas turbine 110 Generator 120 Blast furnace gas line 124 Mixer 130 Steam generator boiler 132 Blast furnace gas line 134 Coke Oven Gas Line 136 Heavy Oil Line 138 Mixer

Claims (4)

製鉄所から副次的に発生する副生ガスを主要燃料とする汽力発電設備、及び前記副生ガスを所定の発熱量に増熱したガスである増熱高炉ガスを主要燃料とする増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備に補完用燃料として石炭ガス化ガスを供給する石炭ガス化ガス供給プラントであって、
石炭をガス化する石炭ガス化炉、石炭ガス化ガスを精製するガス精製装置、高温高圧のガスを作動流体とする膨張タービン及び膨張タービンに連結する発電機を含みなる石炭ガス化設備を備え、
前記ガス精製装置で精製された高温高圧の石炭ガス化ガスで前記膨張タービンを駆動し、膨張タービンに連結する発電機で発電し、これを本プラントの動力源として利用し、
前記膨張タービンを駆動した後の石炭ガス化ガスを前記増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び/又は汽力発電設備に補完用燃料として供給することを特徴とする石炭ガス化ガス供給プラント。
Steam power generation facility that uses by-product gas that is generated secondaryly from steelworks as a main fuel, and reheat blast furnace that uses heat-increased blast furnace gas that is a gas obtained by heating the by-product gas to a predetermined calorific value A coal gasification gas supply plant that supplies coal gasification gas as a supplementary fuel to a gas-fired gas turbine combined power generation facility,
A coal gasification furnace for gasifying coal, a gas purifier for purifying coal gasification gas, an expansion turbine using high-temperature and high-pressure gas as a working fluid, and a coal gasification facility including a generator connected to the expansion turbine,
Driving the expansion turbine with high-temperature and high-pressure coal gasification gas purified by the gas purification device, generating electricity with a generator connected to the expansion turbine, and using this as a power source for the plant,
A coal gasification gas supply plant that supplies the coal gasification gas after driving the expansion turbine as a supplementary fuel to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and / or steam power generation facility.
石炭ガス化に使用するガス化剤は空気であり、石炭ガス化ガスの発熱量が前記増熱高炉ガスの発熱量と略同一であることを特徴とする請求項1に記載の石炭ガス化ガス供給プラント。   2. The coal gasification gas according to claim 1, wherein the gasification agent used for coal gasification is air, and the calorific value of the coal gasification gas is substantially the same as the calorific value of the reheat blast furnace gas. Supply plant. さらに石炭ガス化ガスを燃料とする小型ボイラー、蒸気タービン及び蒸気タービンに連結する空気圧縮機を含み、
前記小型ボイラーで発生させた蒸気を蒸気タービンに送り、空気圧縮機を駆動し、前記空気圧縮機で製造した高圧空気を石炭ガス化に使用することを特徴とする請求項2に記載の石炭ガス化ガス供給プラント。
In addition, it includes a small boiler powered by coal gasification gas, a steam turbine and an air compressor connected to the steam turbine,
The coal gas according to claim 2, wherein steam generated by the small boiler is sent to a steam turbine, an air compressor is driven, and high-pressure air produced by the air compressor is used for coal gasification. Gasification plant.
前記石炭ガス化設備は、前記増熱高炉ガス焚ガスタービンコンバインド発電設備及び汽力発電設備に石炭ガス化ガスを全く供給しないときは保持運転を行い、生成する石炭ガス化ガスで前記膨張タービンを駆動し、膨張タービンを駆動した後の石炭ガス化ガスを前記小型ボイラーで燃焼させ、発生する蒸気で空気圧縮機を駆動することで自己完結的に運転することができることを特徴とする請求項3に記載の石炭ガス化ガス供給プラント。   The coal gasification facility performs a holding operation when no coal gasification gas is supplied to the reheat blast furnace gas-fired gas turbine combined power generation facility and steam power generation facility, and drives the expansion turbine with the generated coal gasification gas. The self-contained operation can be achieved by burning the coal gasification gas after driving the expansion turbine with the small boiler and driving the air compressor with the generated steam. The coal gasification gas supply plant described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013228135A (en) * 2012-04-25 2013-11-07 Bab-Hitachi Industrial Co Co boiler
JP2016194282A (en) * 2015-04-01 2016-11-17 新日鐵住金株式会社 Control method under blast furnace open ceiling in blast furnace gas-fired power generating installation
CN113404562A (en) * 2021-07-10 2021-09-17 湖南华菱湘钢节能发电有限公司 Steam supply system for power generation by waste heat steam of converter in iron and steel plant

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