JP2014101838A - 石炭ガス化複合発電設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】石炭ガス化複合発電設備は、空気分離装置18とガス化炉2を結び、空気分離装置18で生成された酸素をガス化炉2に供給する酸素供給路32と、酸素供給路32から分岐して、酸素供給路32とガスタービン9に接続されたガスタービン燃焼器8とを結び、空気分離装置18で生成された酸素をガスタービン燃焼器8に供給する酸素分岐路34とを備える。また、設備負荷に応じて、酸素分岐路34を介してガスタービン燃焼器8に供給される酸素の流量が調整されてもよい。
【選択図】図1
Description
ガス化炉へ酸化剤としての空気を供給する空気供給系統では、GT空気圧縮機とガス化炉の間に設置された昇圧圧縮機によって、空気が昇圧される。
すなわち、本発明に係る石炭ガス化複合発電設備は、空気分離装置とガス化炉を結び、前記空気分離装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給路と、前記酸素供給路から分岐して、前記酸素供給路とガスタービンに接続されたガスタービン燃焼器とを結び、前記空気分離装置で生成された酸素を前記ガスタービン燃焼器に供給する酸素分岐路とを備える。
本発明では、プラント負荷が変化し、低負荷になったとき、昇圧機によって昇圧された空気の一部がガスタービン燃焼器に供給されることによって、昇圧機に導入される前に必要な冷却水や冷却動力が不要となる。その結果、必要プラント所内動力(補機動力)を低減でき、プラント効率を上げることができる。
図1に示す本実施形態の石炭ガス化複合発電設備は、空気及び空気分離装置18からの余剰酸素を酸化剤としてガス化炉2で可燃性ガスを生成する空気吹きガス化方式を採用し、生成された可燃性ガスをガスタービン9へ供給する。すなわち、図1に示す石炭ガス化複合発電設備は、空気吹きガス化方式の石炭ガス化複合発電設備(以下「空気吹きIGCC」という。)である。以下では、炭化水素起源燃料として石炭を用いる場合について説明する。なお、炭化水素起源燃料は、石炭以外に、バイオマス又は石油残渣油などでもよい。
こうして製造された微粉炭は、乾燥用ガスによりサイクロン22へ搬送される。サイクロン22の内部では、乾燥用ガス等のガス成分と微粉炭(粒子成分)とが分離され、ガス成分は排気される。一方、粒子成分の微粉炭は、重力により落下してホッパ23に回収される。
チャー回収装置4では、ガス化炉2で可燃性ガスとともに生成されたチャーが分離される。チャー回収装置4には、チャーの流動化及びチャーの搬送のため、空気分離装置18から窒素が供給される。可燃性ガスは、チャー回収装置4の上部から流出し、ガス精製設備5へ供給される。分離されたチャーは、空気分離装置18から供給される加圧搬送用の窒素ガスにより、ガス化炉2内へ搬送される。
ガス精製設備5は、例えば、脱硫装置や二酸化炭素回収装置などから構成され、可燃性ガスから硫黄又は硫黄化合物や二酸化炭素等を除去する。
また、酸素供給路32から分岐した酸素分岐路34がGT燃焼器8に接続されていることから、空気分離装置18で生成された酸素が、酸素供給路32及び酸素分岐路34を介して、GT燃焼器8へ供給される。GT燃焼器8へ供給される酸素は、酸素分岐路34に設けられたダンパ21によって、流量が調整される。
排熱回収ボイラ13で生成された蒸気は、発電用の蒸気タービン11等に供給される。本実施形態では、蒸気タービン11は、ガスタービン9と連結され、発電機12を駆動して発電を行う。
なお、石炭ガス化複合発電設備の起動時、ガス化炉2にて生成した可燃性ガスは、フレアスタック24で焼却処理される。
GT空気圧縮機10からGT燃焼器8に供給される空気の流量は、GT空気圧縮機10に設けられたIGV(インレットガイドベーン)によって調整される。通常運転時、図2示すように、ベーン開度は、ガスタービン燃料流量指令に基づく空気流量とガス化炉入力指令(GID)に基づく空気流量とを合算した値に基づく開度、及びGT空気圧縮機10の吸気温度T1に基づく開度のいずれか小さい方に決定される。
なお、ガスタービン燃料流量指令に基づく空気流量とガス化炉入力指令に基づく空気流量とを合算した値は、大気圧力やGT空気圧縮機10の吸気温度を考慮して換算される。
図1に示すように、空気分離装置18によって生成された酸素の一部がGT燃焼器8に供給されることによって、GT燃焼器8に導入される大気の量を低減できる。その結果、大気から導入される窒素は、GT燃焼器8の燃焼において不要であることから、大気から導入されて新たに加熱される窒素の量を減らすことができるため、結果として、GT燃焼器8の燃焼温度を上昇させることができる。
2 ガス化炉
3 ガス冷却機
4 チャー回収装置
5 ガス精製設備
8 ガスタービン(GT)燃焼器
9 ガスタービン
10 ガスタービン(GT)空気圧縮機
11 蒸気タービン
12 発電機
13 排熱回収ボイラ
15 昇圧機
16,21 ダンパ
18 空気分離装置
31 空気供給路
32 酸素供給路
33 空気分岐路
34 酸素分岐路
Claims (5)
- 空気分離装置とガス化炉を結び、前記空気分離装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素供給路と、
前記酸素供給路から分岐して、前記酸素供給路とガスタービンに接続されたガスタービン燃焼器とを結び、前記空気分離装置で生成された酸素を前記ガスタービン燃焼器に供給する酸素分岐路と、
を備える石炭ガス化複合発電設備。 - 設備負荷に応じて、前記酸素分岐路を介して前記ガスタービン燃焼器に供給される酸素の流量が調整される請求項1に記載の石炭ガス化複合発電設備。
- 前記ガスタービンに接続されたガスタービン空気圧縮機と前記ガス化炉とを結び、前記ガス化炉に空気を供給する空気供給路と、
前記空気供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給する空気を昇圧する昇圧機と、
前記空気供給路から分岐して、前記空気供給路と前記ガスタービン燃焼器とを結び、前記昇圧機によって昇圧された空気を前記ガスタービン燃焼器に供給する空気分岐路と、
を更に備える請求項1又は2に記載の石炭ガス化複合発電設備。 - ガスタービンに接続されたガスタービン空気圧縮機とガス化炉とを結び、前記ガス化炉に空気を供給する空気供給路と、
前記空気供給路に設けられ、前記ガス化炉に供給する空気を昇圧する昇圧機と、
前記空気供給路から分岐して、前記空気供給路と前記ガスタービンに接続されたガスタービン燃焼器とを結び、前記昇圧機によって昇圧された空気を前記ガスタービン燃焼器に供給する空気分岐路と、
を備える石炭ガス化複合発電設備。 - 設備負荷に応じて、前記空気分岐路を介して前記ガスタービン燃焼器に供給される空気の流量が調整される請求項4に記載の石炭ガス化複合発電設備。
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