JP2013092065A - Complex type thermal power system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火力発電設備において発生する温室効果ガスであるCO2および毒性の強いCOの大気への排出を低減させることができる複合型発電システムに関する。 The present invention relates to a combined power generation system capable of reducing emissions of CO 2 that is a greenhouse gas generated in a thermal power generation facility and highly toxic CO into the atmosphere.
火力発電設備において、石油、石炭等の化石燃料を燃料として燃焼させると、CO2やCOを排出することは周知である(非特許文献1)。 In thermal power plants, oil and the combustion of fossil fuels such as coal as a fuel, it is known to discharge the CO 2 and CO (Non-Patent Document 1).
地球温暖化を防止する観点から、温室効果ガスであるCO2の排出は抑制されることが望まれ、また、COもその強い毒性から排出抑制が望まれている。 From the viewpoint of preventing global warming, it is desired that the emission of CO 2 , which is a greenhouse gas, is suppressed, and the emission of CO is also desired to be suppressed due to its strong toxicity.
火力発電設備から排出される炭酸系ガス(CO2、CO)を原料として有効利用することができれば、同時に炭酸系ガスの排出の抑制も図ることができるので、そのようなシステムは理想的である。 If carbon dioxide gas (CO 2 , CO) discharged from a thermal power generation facility can be effectively used as a raw material, it is possible to suppress the discharge of carbon dioxide gas at the same time, so such a system is ideal. .
そこで、本発明は、火力発電設備の燃料燃焼工程で発生したCO2やCOを有効利用し、同時にこれらの排出を抑制することができるシステムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a system that can effectively use CO 2 and CO generated in a fuel combustion process of a thermal power generation facility and simultaneously suppress these emissions.
上記課題を解決するため、本発明の複合型火力発電システムは、火力発電設備と、水分解光触媒水素製造設備と、該火力発電設備から排出されるCO2およびCOおよび該水分解光触媒製造設備で生成する水素を原料として利用して有機物を合成する化学合成設備とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a combined thermal power generation system according to the present invention includes a thermal power generation facility, a water-splitting photocatalytic hydrogen production facility, CO 2 and CO discharged from the thermal power generation facility, and the water-splitting photocatalyst production facility. It has a chemical synthesis facility for synthesizing organic substances using generated hydrogen as a raw material.
このような複合型火力発電システムにすることで、火力発電設備で排出されるCO2、COをメタノールなどの有機物合成の原料とすることが可能になり、温室効果ガスであるCO2を(また毒性の強いCOを)排出しないクリーンな複合型発電システムを形成することができる。 By making such a combined thermal power generation system, CO 2 and CO discharged from the thermal power generation facility can be used as raw materials for organic matter synthesis such as methanol, and CO 2 that is a greenhouse gas (or A clean combined power generation system that does not emit highly toxic CO) can be formed.
また、本発明の複合型火力発電システムにより、化学エネルギーとして有効に利用される工業的に有益なメタノール等の有機物および再利用可能な水を得ることが可能となる。 Further, the combined thermal power generation system of the present invention makes it possible to obtain industrially useful organic matter such as methanol and reusable water that are effectively used as chemical energy.
好ましくは、上記複合型火力発電システムは、前記火力発電設備からの排出蒸気を熱源として利用する海水淡水化設備をさらに有し、該海水淡水化設備で製造された淡水が前記水分解光触媒製造設備に供給される。 Preferably, the combined thermal power generation system further includes a seawater desalination facility using steam discharged from the thermal power generation facility as a heat source, and the fresh water produced by the seawater desalination facility is the water splitting photocatalyst manufacturing facility. To be supplied.
好ましくは、前記水分解光触媒水素製造設備で副生成する酸素が前記火力発電設備に供給される。 Preferably, oxygen by-produced in the water splitting photocatalytic hydrogen production facility is supplied to the thermal power generation facility.
好ましくは、前記有機物は、アルコール類またはアルカン類である。 Preferably, the organic substance is an alcohol or an alkane.
好ましくは、前記化学合成設備で副生成する水が、前記水分解光触媒水素製造設備に供給される。 Preferably, water by-produced in the chemical synthesis facility is supplied to the water splitting photocatalytic hydrogen production facility.
本発明によると、火力発電設備から排出されるCO2、COの全量と、水分解光触媒水素製造設備で生成する水素ガスを原料として有効利用して、有機物(メタノール等)が製造される。メタノール等の有機物は貯蔵・輸送され、別途有効に利用される。これにより、本発明の複合型発電システムにおいてカーボンニュートラルを達成することができる。 According to the present invention, an organic substance (methanol or the like) is produced by effectively using as a raw material the total amount of CO 2 and CO discharged from a thermal power generation facility and the hydrogen gas generated in the water splitting photocatalytic hydrogen production facility. Organic substances such as methanol are stored and transported and used effectively separately. Thereby, carbon neutral can be achieved in the combined power generation system of the present invention.
火力発電設備で使用する燃料の違い(LNG、石炭)によるCO2、COの排出ガス量の差異は、その発電設備の規模を変更することで対応され、排出C量を全量有機物に変更することが可能である。 Differences in CO 2 and CO emissions due to differences in the fuel used in thermal power generation facilities (LNG, coal) can be dealt with by changing the scale of the power generation facility, and the amount of C emissions must be changed to organic matter. Is possible.
また、化学合成設備で副生成した水は、水分解光触媒水素製造設備に供給されて、有効に再利用される。 In addition, water produced as a by-product in the chemical synthesis facility is supplied to the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility and is effectively reused.
場合(設備環境)によっては海水淡水化設備が不要となり、当該設備のコンパクト化が可能となる。 Depending on the case (equipment environment), a seawater desalination facility is not required, and the facility can be made compact.
また、水分解光触媒製造設備で副生成した酸素を火力発電設備における燃料燃焼場に賄い利用することにより、燃料燃焼のための投入空気量を低減させることが可能となり、そのため投入窒素量(空気含有)も低減させられ、結果として火力発電設備からの窒素酸化物NOxの発生量の低減に繋がることになる。 In addition, it is possible to reduce the amount of input air for fuel combustion by using the oxygen by-produced in the water-splitting photocatalyst production facility to cover the fuel combustion field in the thermal power generation facility. ), And as a result, the amount of nitrogen oxide NOx generated from the thermal power generation facility is reduced.
以下、本発明の複合型火力発電システムについて詳細に説明する。 Hereinafter, the combined thermal power generation system of the present invention will be described in detail.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1の複合型火力発電システムを説明するフローシートである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a flow sheet illustrating the combined thermal power generation system according to the first embodiment.
本実施の形態1の複合型火力発電システムは、火力発電設備(1)と、水分解光触媒水素製造設備(2)と、化学合成設備(3)とを有し、化学合成設備(3)は、火力発電設備(1)から排出されるCO2およびCOおよび水分解光触媒製造設備(2)で生成する水素を原料として利用して有機物を合成する。 The combined thermal power generation system of Embodiment 1 includes a thermal power generation facility (1), a water splitting photocatalytic hydrogen production facility (2), and a chemical synthesis facility (3). The organic matter is synthesized using CO 2 and CO discharged from the thermal power generation facility (1) and hydrogen generated in the water-splitting photocatalyst production facility (2) as raw materials.
火力発電設備(1)として、例えば、燃料を燃焼させたガスでタービンを回転させるガスタービンと、燃料燃焼の排熱回収ボイラで生成した蒸気でタービンを回転させる蒸気タービンとを有するコンバインドサイクル火力発電が挙げられる。なお、以降の実施の形態2〜4とは異なり、本実施の形態1では、火力発電設備(1)で排出されるCO2およびCOおよび発生した電力のみを利用する構成であるので、火力発電設備における蒸気の利用は必須ではない。
As the thermal power generation facility (1), for example, a combined cycle thermal power generation including a gas turbine that rotates a turbine with a gas combusted with fuel and a steam turbine that rotates the turbine with steam generated by an exhaust heat recovery boiler for fuel combustion Is mentioned. Unlike the following
図2は、コンバインドサイクル火力発電設備を説明する内部概略図である。 FIG. 2 is an internal schematic diagram illustrating a combined cycle thermal power generation facility.
コンバインドサイクル火力発電システムは、発電機(11)と、ガスタービン(12)と、蒸気タービン(13)とを有し、ガスタービン(12)には、空気圧縮機(14)からの圧縮空気と燃料(例えばLNG、石油など)とが導入され、燃料の燃焼によりガスタービン(12)が回転し、この回転により発電機(11)にて発電が行われる。燃料燃焼後に生じるガスタービン(12)からの排気は、排熱回収ボイラ(15)に送られ、ここで、別途取り込んだ海水などとの熱交換により冷却され、脱硝・脱硫装置(16)に送られた後に、発電設備から排気される。この排気は、CO2、COを含んでいる。また、排熱回収ボイラ(15)に供給された海水などの水は、熱交換により蒸気となり、蒸気タービン(13)に送られて、蒸気タービン(13)を回転させ、その後、蒸気の状態で発電設備から出る。 The combined cycle thermal power generation system includes a generator (11), a gas turbine (12), and a steam turbine (13). The gas turbine (12) includes compressed air from an air compressor (14). Fuel (for example, LNG, petroleum, etc.) is introduced, and the gas turbine (12) rotates by the combustion of the fuel, and the generator (11) generates electric power by this rotation. Exhaust gas from the gas turbine (12) generated after fuel combustion is sent to an exhaust heat recovery boiler (15) where it is cooled by heat exchange with seawater or the like separately taken and sent to a denitration / desulfurization device (16). And then exhausted from the power generation facility. This exhaust contains CO 2 and CO. Further, water such as seawater supplied to the exhaust heat recovery boiler (15) is converted into steam by heat exchange and sent to the steam turbine (13) to rotate the steam turbine (13), and then in the state of steam. Get out of the power generation facility.
水分解光触媒水素製造設備(2)は、太陽光と光触媒の作用により水を水素と酸素に分解する設備である。 The water splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) is a facility that decomposes water into hydrogen and oxygen by the action of sunlight and a photocatalyst.
図3は、水分解光触媒水素製造設備を示す概略図である。 FIG. 3 is a schematic view showing a water-splitting photocatalytic hydrogen production facility.
水分解光触媒水素製造設備(2)は、上部の陽極室(21)と、この陽極室(21)に一端側にて連結する下部の陰極室(22)とを備えている。陽極室(21)には、太陽光により酸素を生成させる触媒作用を有する陽極光触媒(例えば、TaON、Ta3N5、TiO2−xNx、BiVO4、WO3など)(23)が陽極として備えられ、陰極室(22)には、水素を生成させる触媒作用を有する陰極触媒(例えば、Ptなど)(24)が陰極として備えられている。 The water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) includes an upper anode chamber (21) and a lower cathode chamber (22) connected to the anode chamber (21) at one end side. The anode chamber (21), the anode photocatalyst having a catalytic action to produce oxygen by sunlight (e.g., TaON, Ta 3 N 5, TiO 2-x N x, etc. BiVO 4, WO 3) (23) is an anode The cathode chamber (22) is provided with a cathode catalyst (for example, Pt) (24) having a catalytic action for generating hydrogen as a cathode.
水は、一端側上端から陽極室(21)に導入され、一端側の連通路から陰極室(22)に通り、他端側下端を介して水分解光触媒水素製造設備(2)から出る。 Water is introduced into the anode chamber (21) from the upper end on one end side, passes from the communication path on one end side to the cathode chamber (22), and exits from the water splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) via the lower end on the other end side.
火力発電設備(1)からの電力が電源(25)に供給され、太陽光が照射されると、陽極光触媒(23)の触媒作用により、酸素が発生する。発生した酸素は、陽極室(21)中央部上端に設けられた通気孔(26)から排出される。また、陰極室(22)では、陰極触媒(24)の触媒作用により、水素が発生する。発生した水素は、陰極室(22)中央部の所定区間に設けられた区画(27)を経て、陰極室(22)の他端側から排出される。 When electric power from the thermal power generation facility (1) is supplied to the power source (25) and irradiated with sunlight, oxygen is generated by the catalytic action of the anode photocatalyst (23). The generated oxygen is discharged from a vent hole (26) provided at the upper center of the anode chamber (21). In the cathode chamber (22), hydrogen is generated by the catalytic action of the cathode catalyst (24). The generated hydrogen is discharged from the other end side of the cathode chamber (22) through a section (27) provided in a predetermined section at the center of the cathode chamber (22).
化学合成設備(3)には、火力発電設備(1)からの炭酸系ガス(CO2、CO)および電力が供給され、水分解光触媒水素製造設備(2)から水素が供給され、これらを原料として有機物が合成される。 The chemical synthesis facility (3) is supplied with carbon dioxide gas (CO 2 , CO) and electric power from the thermal power generation facility (1), and supplied with hydrogen from the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2). As a result, organic substances are synthesized.
合成される有機物として、例えば、メタノールが挙げられ、この場合、Cu/ZnO系触媒を用いて、下記式に従ってメタノールが製造される。 An example of the organic substance to be synthesized is methanol. In this case, methanol is produced according to the following formula using a Cu / ZnO-based catalyst.
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O ・・・(1)
CO + 2H2 → CH3OH ・・・(2)
この反応における副生成物である水は、水分解光触媒水素製造設備(2)に再利用されてもよい。
CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O (1)
CO + 2H 2 → CH 3 OH (2)
Water that is a by-product in this reaction may be reused in the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2).
次に、本実施形態1の複合型火力発電システムを用いた場合について実施例1として具体的に説明する。 Next, the case where the combined thermal power generation system of the first embodiment is used will be specifically described as Example 1.
(実施例1)
火力発電設備(1)として、コンバインドサイクル火力発電設備を用いた。高位発熱量ベース(HHV基準)の発電効率は50%であり、火力発電燃料として液化天然ガス(LNG)、石油などを用いた。発電規模(出力)は250MWであった。
Example 1
A combined cycle thermal power generation facility was used as the thermal power generation facility (1). The power generation efficiency based on the higher heating value (HHV standard) was 50%, and liquefied natural gas (LNG), petroleum, etc. were used as the thermal power generation fuel. The power generation scale (output) was 250 MW.
水分解光触媒水素製造設備(2)について、太陽エネルギー変換効率は4%、設備(光触媒電極)面積は28,000m2(例えば5km×5.6km)、場内消費電力量:2×106kWh/day、水素製造規模(出力):350t/day−H2とした。 Regarding the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2), the solar energy conversion efficiency is 4%, the facility (photocatalytic electrode) area is 28,000 m 2 (for example, 5 km × 5.6 km), and the power consumption in the field is 2 × 10 6 kWh / Day, hydrogen production scale (output): 350 t / day-H 2 .
日照時間を8hと仮定し、ある程度の日射強度(6kWh/m2/day)が得られるとすると、水分解光触媒設備(2)によって昼間3200tの淡水が水素(350t)と酸素に分解される。その際に場内で消費される電力量は反応を促進させるための補助的な電力量が主となり2,000MWh/dayと概算される。 Assuming that the sunshine duration is 8 h and a certain degree of solar radiation intensity (6 kWh / m 2 / day) is obtained, 3200 t of fresh water in the daytime is decomposed into hydrogen (350 t) and oxygen by the water splitting photocatalyst facility (2). At that time, the amount of power consumed in the field is estimated to be 2,000 MWh / day mainly by an auxiliary power amount for promoting the reaction.
化学合成設備(3)をメタノール合成設備とし、反応温度:250℃、反応圧力:5MPa、合成触媒はCu/ZnO/(酸化物)とする。ここで、酸化物としては、Al2O3、ZrO2、Ga2O3、Cr2O3などの1種以上の組合せである。本設備におけるメタノール製造能力は1,800t/day−CH3OHである。
The chemical synthesis facility (3) is a methanol synthesis facility, the reaction temperature is 250 ° C., the reaction pressure is 5 MPa, and the synthesis catalyst is Cu / ZnO / (oxide). Here, the oxide is one or more combinations of such Al 2 O 3, ZrO 2, Ga 2
以上の条件に基づくと、火力発電設備(1)の1日あたりの発電量は6,000MWh/dayであり、このために、必要な投入燃料エネルギーは発電効率50%を考慮すると、12,000MWh/dayである。 Based on the above conditions, the amount of power generation per day of the thermal power generation facility (1) is 6,000 MWh / day. For this reason, the required input fuel energy is 12,000 MWh considering the power generation efficiency of 50%. / Day.
燃料として液化天然ガス(LNG)を想定すると、その単位発熱量は55MJ/kg(即ち15kWh/kg)であるため(http://www.ecofukuoka.jp/image/custom/data/santei/hatunetu.pdf参照)、必要な投入燃料は800t/dayとなる。LNGの主成分はメタン(C:75%)であり、そのC成分は約80%と考えられるため、燃焼によりC成分がCO2とCOに完全に変換されると仮定すると、発生するCO2とCOの合計モル数は53×106mol/dayと見込まれる。上記式(1)、(2)に示されるように、メタノール合成が行われると、生成メタノールのモル数はCO2とCOの合計モル数と同等で53×106mol/day(1700t/day)である。この反応で必要とされる水素ガス量は107×106〜160×106mol/day(210〜320t/day)と概算され、化学合成設備(3)の水素製造量で十分であることが分かる。つまり、本システムにすることで火力発電設備から排出されたCO2およびCOはメタノールに全量変換可能であることが示唆される。
Assuming liquefied natural gas (LNG) as the fuel, the unit calorific value is 55 MJ / kg (
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2の複合型火力発電システムを説明するフローシートである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a flow sheet for explaining the combined thermal power generation system of the second embodiment.
本実施の形態2の複合型火力発電システムは、火力発電設備(1)と、水分解光触媒水素製造設備(2)と、化学合成設備(3)と、淡水化設備(4)とを有し、化学合成設備(3)は、火力発電設備(1)から排出されるCO2およびCOおよび水分解光触媒製造設備(2)で生成する水素を原料として利用して有機物を合成する。また、淡水化設備(4)は、火力発電設備(1)からの排出蒸気を熱源として利用し、淡水化設備(4)で製造された淡水が水分解光触媒製造設備(2)に供給される。
The combined thermal power generation system according to
火力発電設備(1)、水分解光触媒水素製造設備(2)および化学合成設備(3)は、上記の実施の形態1のものと同様のものであるので、詳細な説明は省略する。 Since the thermal power generation facility (1), the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2), and the chemical synthesis facility (3) are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
淡水化設備(4)としては、火力発電設備(1)からの蒸気を熱源として用いて海水から淡水を製造することができるものであれば特に限定はなく、例えば、多段フラッシュ法、多重効用法などを用いた設備が挙げられる。また、淡水化設備(4)を駆動するための電力は、火力発電設備(1)から供給される。 The desalination facility (4) is not particularly limited as long as it can produce fresh water from seawater using steam from the thermal power generation facility (1) as a heat source. For example, the multi-stage flash method, the multi-effect method Equipment using such as. Moreover, the electric power for driving the desalination facility (4) is supplied from the thermal power generation facility (1).
淡水化設備(4)により製造された淡水は、水分解光触媒水素製造設備(2)に供給される。 The fresh water produced by the desalination facility (4) is supplied to the water splitting photocatalytic hydrogen production facility (2).
昼間に生成させられる淡水が水分解光触媒水素製造設備(2)に供給されて水素製造に利用される一方で、夜間に生成させられる淡水は飲料などの生活用水や工業用水として有効に利用される。 While fresh water generated in the daytime is supplied to the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) and used for hydrogen production, fresh water generated at night is effectively used as domestic water for drinks and industrial water. .
次に、本実施形態2の複合型火力発電システムを用いた場合について実施例2として具体的に説明する。 Next, the case where the combined thermal power generation system of the second embodiment is used will be specifically described as Example 2.
(実施例2)
火力発電設備(1)、水分解光触媒水素製造設備(2)および化学合成設備(3)については実施例1と同様であるので詳細な説明は省略する。
(Example 2)
Since the thermal power generation facility (1), the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) and the chemical synthesis facility (3) are the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
淡水化設備(4)は、多段フラッシュ方式(MSF)の海水淡水化設備である。造水比:6〜10(約8)、場内消費電力量:4kWh/m3−生産淡水、淡水生産規模(出力):400t/hとした。 The desalination facility (4) is a multi-stage flash (MSF) seawater desalination facility. Water production ratio: 6 to 10 (about 8), on-site power consumption: 4 kWh / m 3 -production fresh water, fresh water production scale (output): 400 t / h.
淡水化システムにおける必要蒸気量(導入時温度200℃)は、その造水比から40〜67t/hであり、火力発電設備(1)から導かれる量(450t/h)を考えると可能である。また、淡水(9,600t/day)を生産する際に場内で消費される電力量は、38.4MWh/dayと概算される。 The required amount of steam in the desalination system (introduction temperature 200 ° C.) is 40 to 67 t / h from the water production ratio, and it is possible to consider the amount (450 t / h) derived from the thermal power generation facility (1). . In addition, the amount of power consumed in the field when producing fresh water (9,600 t / day) is estimated to be 38.4 MWh / day.
以上の条件に基づくと、火力発電設備(1)の1日あたりの発電量は6,000MWh/dayであり、このために、必要な投入燃料エネルギーは発電効率50%を考慮すると、12,000MWh/dayである。 Based on the above conditions, the amount of power generation per day of the thermal power generation facility (1) is 6,000 MWh / day. For this reason, the required input fuel energy is 12,000 MWh considering the power generation efficiency of 50%. / Day.
燃料として液化天然ガス(LNG)を想定すると、その単位発熱量は55MJ/kg(即ち15kWh/kg)であるため(http://www.ecofukuoka.jp/image/custom/data/santei/hatunetu.pdf参照)、必要な投入燃料は800t/dayとなる。LNGの主成分はメタン(C:75%)であり、そのC成分は約80%と考えられるため、燃焼によりC成分がCO2とCOに完全に変換されると仮定すると、発生するCO2とCOの合計モル数は53×106mol/dayと見込まれる。上記式(1)、(2)に示されるように、メタノール合成が行われると、生成メタノールのモル数はCO2とCOの合計モル数と同等で53×106mol/day(1700t/day)である。この反応で必要とされる水素ガス量は107×106〜160×106mol/day(210〜320t/day)と概算され、化学合成設備(3)の水素製造量で十分であることが分かる。つまり、本システムにすることで火力発電設備から排出されたCO2およびCOはメタノールに全量変換可能であることが示唆される。
Assuming liquefied natural gas (LNG) as the fuel, the unit calorific value is 55 MJ / kg (
(実施の形態3)
図5は、実施の形態3の複合型火力発電システムを説明するフローシートである。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a flow sheet for explaining the combined thermal power generation system of the third embodiment.
本実施の形態3では、火力発電設備(1’)の燃料として石炭を用いることとし、それに伴って、汽力発電システムとする。 In the third embodiment, coal is used as fuel for the thermal power generation facility (1 '), and accordingly, a steam power generation system is used.
他の構成は、実施の形態2と同様であるので詳細な説明は省略する。 Since other configurations are the same as those of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
図6は、汽力発電システムを用いた火力発電設備(1’)を説明する内部概略図である。 FIG. 6 is an internal schematic diagram illustrating a thermal power generation facility (1 ′) using a steam power generation system.
汽力発電システムは、発電機(17)と、蒸気タービン(18)と、ボイラ(19)とを有している。ボイラ(19)には、空気および酸素と燃料(石炭)が導入され、燃料が燃焼する。蒸気タービン(18)には、ボイラ(19)からの蒸気が供給されてタービンが回転する。蒸気タービン(18)に供給される蒸気は、ボイラ(19)との間で循環させられる。ボイラ(19)中での燃料燃焼により生じた排気は、脱硝・脱硫装置(20)に送られた後に、発電設備から排気される。この排気は、CO2、COを含んでいる。また、ボイラ(19)と蒸気タービン(18)との間を循環する蒸気の一部は、取り出されて、淡水化設備(4)に供給する。 The steam power generation system includes a generator (17), a steam turbine (18), and a boiler (19). Air, oxygen, and fuel (coal) are introduced into the boiler (19), and the fuel burns. Steam from the boiler (19) is supplied to the steam turbine (18) to rotate the turbine. Steam supplied to the steam turbine (18) is circulated with the boiler (19). Exhaust gas generated by fuel combustion in the boiler (19) is sent to the denitration / desulfurization device (20) and then exhausted from the power generation facility. This exhaust contains CO 2 and CO. A part of the steam circulating between the boiler (19) and the steam turbine (18) is taken out and supplied to the desalination facility (4).
次に、本実施形態3の複合型火力発電システムを用いた場合について実施例3として具体的に説明する。 Next, the case where the combined thermal power generation system of the third embodiment is used will be specifically described as Example 3.
(実施例3)
汽力発電システムに変更したことにより、発電効率は40%に変更される。また、排出ガスのC成分量を考慮して出力規模を100MWに低減させる。他の点は、実施例2と同様であるので詳細な説明は省略する。
(Example 3)
By changing to the steam power generation system, the power generation efficiency is changed to 40%. Further, the output scale is reduced to 100 MW in consideration of the amount of C component of the exhaust gas. Since the other points are the same as those of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
火力発電設備(1)の1日あたりの発電量は2,400MWh/dayであり、このために必要な投入燃料エネルギーは発電効率40%を考慮すると、6,000MWh/hである。 The power generation amount per day of the thermal power generation facility (1) is 2,400 MWh / day, and the input fuel energy necessary for this is 6,000 MWh / h in consideration of the power generation efficiency of 40%.
燃料として石炭を想定すると、その単位発熱量は27MJ/kg(即ち、7.4kWh/kgであるため(http://www.ecofukuoka.jp/image/custom/data/santei/hatunetu.pdf参照)、必要な投入燃料は、813t/dayとなる。石炭に含まれるC成分は石炭の種類によって異なり、火力発電で主に使用される石炭種(亜歴青炭、褐炭)においてそのC成分は約70〜85%の範囲にある。そのため、燃焼によりC成分がCO2とCOに完全に変換されると仮定すると、発生するCO2とCOの合計モル数は47×106〜58×106mol/dayと見込まれる。上記反応式(1)および(2)に示したようにメタノール合成が行われると、生成メタノール数はCO2とCOの合計モル数と同等で47×106〜58×106mol/day(1500〜1800t/day)である。この反応で必要とされる水素ガス量は95×106〜170×106mol/day(190〜350t/day)と換算され、水分解光触媒水素製造設備(2)の水素製造量で十分であることが分かる。つまり、本システムにすることで火力発電設備から排出されたCO2、COはメタノールに全量変換可能であることが示唆される。 Assuming coal as the fuel, the unit calorific value is 27 MJ / kg (ie, 7.4 kWh / kg (see http://www.ecofukuoka.jp/image/custom/data/santei/hatunetu.pdf)) The required input fuel is 813 t / day, and the C component contained in the coal differs depending on the type of coal, and the C component in the coal types mainly used in thermal power generation (subbituminous coal, brown coal) is about Therefore, assuming that the C component is completely converted into CO 2 and CO by combustion, the total number of moles of CO 2 and CO generated is 47 × 10 6 to 58 × 10 6. When methanol synthesis is performed as shown in the above reaction formulas (1) and (2), the number of methanol produced is equivalent to the total number of moles of CO 2 and CO, 47 × 10 6 to 58 × 10 6 mol / day (1500 1800t is / day). Hydrogen gas amount required in this reaction is converted with 95 × 10 6 ~170 × 10 6 mol / day (190~350t / day), water decomposition photocatalytic hydrogen production equipment (2) In other words, it is suggested that the CO 2 and CO discharged from the thermal power generation facility can be converted into methanol entirely by using this system.
(実施の形態4)
図7は、実施の形態4の複合型火力発電システムを説明するフローシートである。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a flow sheet for explaining the combined thermal power generation system of the fourth embodiment.
本実施の形態4では、水分解光触媒水素製造設備(2)において副生成した酸素を火力発電設備(1)に供給し、その燃料燃焼工程で使用する。これにより、火力発電設備からのNOx排出低減が図られる。 In the fourth embodiment, oxygen produced as a by-product in the water-splitting photocatalytic hydrogen production facility (2) is supplied to the thermal power generation facility (1) and used in the fuel combustion process. Thereby, NOx emission reduction from a thermal power generation facility is achieved.
他の点は、実施の形態2と同様であるので詳細な説明は省略する。 Since other points are the same as those of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
1 火力発電設備
2 水分解光触媒水素製造設備
3 化学合成設備
1 Thermal
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