JP2019082118A - Coal gasification power generation facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭ガス化ガスを燃料として用いる石炭ガス化発電設備に関する。 The present invention relates to a coal gasification power generation facility using coal gasification gas as a fuel.
石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。石炭からガス化ガス(石炭ガス化ガス)を得て、石炭ガス化ガスを燃料として用いることで発電を行う石炭ガス化発電設備が実用化されてきている。 Coal exists in a wide area of the world, has a large amount of recoverable reserves and stable prices, so it has high supply stability and low price per calorific value. A coal gasification power generation facility has been put into practical use that generates gasification gas (coal gasification gas) from coal and uses the coal gasification gas as fuel to generate power.
石炭ガス化発電設備としては、石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させてガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得る石炭ガス化発電設備(IGCC)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a coal gasification power generation facility, coal gasification gas is burned in a combustor to drive a gas turbine to obtain electric power, and the exhaust heat of the gas turbine is recovered to generate steam, and a steam turbine is generated by the generated steam. There is known a coal gasification power generation facility (IGCC) for driving electric power to obtain electric power (see, for example, Patent Document 1).
また、石炭ガス化発電設備として、石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料として用い、燃料電池で発電を行うと同時に、燃料電池の排気ガスでガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得る石炭ガス化発電設備(IGFC)が知られている。 In addition, as a coal gasification power generation facility, coal gasification gas is used as a fuel for a fuel cell, power is generated by the fuel cell, and at the same time the gas turbine is driven by the exhaust gas of the fuel cell to obtain electric power. A coal gasification power plant (IGFC) is known which recovers exhaust heat to generate steam and drives the steam turbine with the generated steam to obtain electric power.
一方、化石燃料を使用しない再生可能エネルギーを用いた再生可能エネルギー発電設備が導入されつつある。再生可能エネルギー発電設備は、石炭ガス化発電設備等の発電設備と同時に用いて電力需要に追従させている。このため、再生可能エネルギー発電設備の出力が増加した場合、発電した電力を蓄電して貯蔵することが考えられる。しかし、蓄電容量には限度があり、発電電力を必要に応じて蓄電することは非現実的であった。 Meanwhile, renewable energy power generation equipment using renewable energy that does not use fossil fuels is being introduced. Renewable energy power generation equipment is used simultaneously with power generation equipment such as coal gasification power generation equipment to keep up with the power demand. For this reason, when the output of a renewable energy power generation facility increases, it is conceivable to store and store the generated electric power. However, the storage capacity is limited, and it is impractical to store the generated power as needed.
このような状況から、再生可能エネルギー発電設備の出力の増減に応じて(出力の変動の要求により)、石炭ガス化発電設備等での発電量を変動させることができれば、再生可能エネルギー発電設備の出力が増減しても、発電電力の供給量を電力需要に追従させることができる。 Under such circumstances, if it is possible to change the amount of power generation in the coal gasification power generation facility or the like according to the increase or decrease of the output of the renewable energy power generation facility (by the demand of output fluctuation), Even if the output increases or decreases, the supply amount of generated power can be made to follow the power demand.
しかし、再生可能エネルギー発電設備は自然環境により短時間で出力が大きく左右されるため、短時間での出力の増減に応じて石炭ガス化発電設備等で発電量を変動させるには至っていないのが現状であった。このため、再生可能エネルギー発電設備に出力の増減があっても、発電した電力を蓄電することなく、余剰の電力が生じないようにすることができる技術が望まれているのが実情である。 However, since the output of renewable energy power generation equipment is greatly affected by the natural environment in a short time, the amount of power generation has not been changed with coal gasification power generation equipment etc. according to the increase or decrease of the output in a short time It was the present condition. For this reason, there is a need for a technology that can prevent surplus power from being generated without storing the generated power even if the output of the renewable energy power generation facility increases or decreases.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することができる石炭ガス化発電設備を提供し、もって、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a coal gasification power generation facility capable of promptly coping with fluctuations when there is a demand for fluctuation of output, thereby, for example, a renewable energy power generation facility In order to meet the demand for electric power in combination with the above, it is an object of the present invention to enable effective use of generated electric power without storing electric power even if surplus is generated in electric power generated by a renewable energy generation facility.
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、石炭をガス化して石炭ガス化ガスを得る石炭ガス化ガス製造手段と、前記石炭ガス化ガス製造手段で得られた前記石炭ガス化ガスが送られて高温・高圧ガスを得る膨張ガス生成手段(燃焼器、燃料電池)と、前記膨張ガス生成手段で得られた前記高温・高圧ガスを膨張させて発電動力を得る膨張タービンと、電力供給の状況に基づいて、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の一部を分離することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、前記石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整するガス化ガス成分調節手段とを備えたことを特徴とする。
The coal gasification power generation facility of the present invention according to
請求項1に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスが膨張ガス生成手段(例えば、燃焼器、燃料電池の後燃焼器)で高温・高圧ガス(燃焼ガス)とされ、高温・高圧ガスを膨張タービンで膨張させることで発電電力を得る。電力供給の変動の要求があった場合、石炭ガス化ガス製造手段の稼動状態はそのままにして、ガス化ガス成分調節手段により石炭ガス化ガスの成分の一部を分離し、一部の成分が分離された石炭ガス化ガスを膨張ガス生成手段に送り、石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整して(維持して)出力の変動を吸収する。分離された石炭ガス化ガスの一部の成分は、貯留したり、他の需要地で燃料(燃料の一部)や原料として使用したりすることができる。
In the present invention according to
例えば、再生可能エネルギー発電設備と共に電力を供給する場合、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに有効に利用し、石炭ガス化ガスの一部の成分を分離することで出力の変動を吸収することができる。また、再生可能エネルギー発電設備で発電する余剰の電力を用いてH2を製造する設備が併用されている場合、自然環境の変化により発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてH2を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を維持した状態で、H2の供給量を安定させることができる。つまり、石炭ガス化発電設備(石炭ガス化ガス製造手段)の稼働率の低下を抑制した状態でH2を安定して製造することが可能になる。 For example, when supplying power with a renewable energy power generation facility, even if surplus power is generated in the renewable energy power generation facility, a portion of the coal gasification gas can be effectively used without storing the generated power. By separating the components, output fluctuations can be absorbed. In addition, in the case where a facility that produces H 2 using surplus power generated by a renewable energy power generation facility is used in combination, even if the amount of power generation becomes unstable due to changes in the natural environment, By separating H 2 as a component of the part and using it as a backup, the supply amount of H 2 can be stabilized while maintaining the operation rate of the coal gasification gas production means. That is, H 2 can be stably manufactured in a state in which the decrease in the operation rate of the coal gasification power generation facility (coal gasification gas production means) is suppressed.
この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。 As a result, when there is a demand for fluctuation of output, it is possible to cope with fluctuation promptly, for example, when using it in combination with renewable energy power generation equipment to generate electric power with renewable energy power generation equipment Even if surplus occurs in power, it can be effectively used without storing generated power.
そして、請求項2に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動されて発電動力を得る蒸気タービンとを更に備えたことを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to a second aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to the first aspect, wherein the exhaust gas of the expansion turbine is heat recovered to generate steam. And a steam turbine driven by steam generated by the waste heat recovery boiler to obtain power generation power.
請求項2に係る本発明では、膨張タービンと蒸気タービンの駆動により発電を行う複合発電設備で、出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応することが可能になる。 According to the second aspect of the present invention, in the combined power generation facility that generates electric power by driving the expansion turbine and the steam turbine, even when there is a demand for output fluctuation, it is possible to cope with the fluctuation promptly.
また、請求項3に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項2に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段にO2含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記膨張ガス生成手段に供給する循環手段とを備えたことを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to a third aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to the second aspect, further comprising: an oxidant supply means for supplying an O 2 -containing gas to the expansion gas generation means; The exhaust gas recovered by the waste heat recovery boiler is provided with a circulating means for supplying the expanded gas generation means.
請求項3に係る本発明では、酸化剤供給手段からO2含有ガスを膨張ガス生成手段に供給し、循環手段により排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを膨張ガス生成手段に供給することにより、CO2を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。酸化剤供給手段としては、例えば、空気からN2を分離することでO2を製造する酸素製造設備を適用することができる。そして、余剰となったCO2は回収することができる。
In the present invention according to
また、請求項4に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記ガス化ガス成分調節手段は、前記電力供給の状況を判断する制御手段と、前記制御手段の判断に基づいて、前記石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節する分離供給手段とを有することを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to a fourth aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to any one of the first to third aspects, wherein the gasification gas component adjustment means is the electric power. The expansion gas generation means is separated by separating the components of the coal gasification gas based on the judgment of the control means for judging the supply condition and the control means, and supplying the separated components to equipment outside the system. And separating and supplying means for adjusting the conditions of the components of the coal gasification gas to be sent.
請求項4に係る本発明では、制御手段により電力供給の状況が判断され、制御手段の判断に基づいて、石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、膨張ガス生成手段に送る石炭ガス化ガスの成分の状況が調節される(燃料成分の状況が調節される)。 In the present invention according to claim 4, the control means determines the state of power supply, separates the component of the coal gasification gas based on the determination of the control means, and supplies the separated component to equipment outside the system. The conditions of the components of the coal gasification gas sent to the expansion gas generating means are adjusted (the conditions of the fuel components are adjusted).
また、請求項5に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項4に記載の石炭ガス化発電設備において、分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、H2を含むことを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to a fifth aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to the fourth aspect, wherein the component of the coal gasification gas to be separated contains H 2. Do.
請求項5に係る本発明では、石炭ガス化ガスのH2成分を分離することができる。H2成分だけを分離した場合、分離したH2成分を、例えば、水素ステーションに供給することができる。また、水素製造設備で製造される水素(例えば、再生可能エネルギー発電設備の電力により水素を製造する設備で製造される水素)のバックアップとして用いることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the H 2 component of the coal gasification gas can be separated. If only the H 2 component is separated, the separated H 2 component can, for example, be supplied to a hydrogen station. In addition, it can be used as a backup of hydrogen produced by a hydrogen production facility (for example, hydrogen produced by a facility that produces hydrogen from the power of a renewable energy power production facility).
また、請求項6に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項5に記載の石炭ガス化発電設備において、前記石炭ガス化ガス製造手段にH2Oを供給するH2O供給手段を備え、前記H2O供給手段からH2Oを供給することにより、前記分離される前記石炭ガス化ガスの成分であるH2を増加させることを特徴とする。
Further, the coal gasification power generation equipment of the present invention according to claim 6, in coal gasification power generating plant according to
請求項6に係る本発明では、H2O供給手段から石炭ガス化ガス製造手段にH2Oを供給することにより、H2の供給量を増加させることができる。 In the sixth aspect of the present invention, the supply amount of H 2 can be increased by supplying H 2 O from the H 2 O supply means to the coal gasification gas production means.
また、請求項7に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項5もしくは請求項6に記載の石炭ガス化発電設備において、前記分離供給手段で分離された前記石炭ガス化ガスの成分が供給される系外の設備は、H2の需要設備であることを特徴とする。
The coal gasification power generation facility of the present invention according to
請求項7に係る本発明では、H2の需要設備に石炭ガス化ガスの成分であるH2を供給することができる。例えば、再生可能エネルギー発電が併用されて水素製造手段を備えている場合、H2の需要設備として、水素製造手段を適用した場合、自然環境に影響される再生可能エネルギー発電に基づいて製造される水素のバックアップが可能になり、安定して水素を供給(貯留)することができる。水素の需要設備としては、上述した、水素ステーション等が考えられる。また、ガスパイプラインに石炭ガス化ガスの成分であるH2を供給することもできる。 According to the seventh aspect of the present invention, H 2 which is a component of the coal gasification gas can be supplied to the H 2 demand facility. For example, when renewable energy generation is used in combination and equipped with hydrogen production means, when hydrogen production means is applied as the H 2 demand facility, it is manufactured based on renewable energy generation affected by the natural environment Hydrogen backup is possible, and hydrogen can be stably supplied (stored). As a hydrogen demand facility, the above-mentioned hydrogen station etc. can be considered. In addition, H 2 which is a component of coal gasification gas can be supplied to the gas pipeline.
また、請求項8に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、COを含むことを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to an eighth aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to any one of the first to fourth aspects, wherein the component of the coal gasification gas to be separated is , CO is included.
請求項8に係る本発明では、石炭ガス化ガスのCO成分を分離することができる。分離したCO成分は、例えば、天然ガスのパイプラインに供給することができる。天然ガスに供給することにより、燃料としての天然ガスの性状(燃焼速度等)にほとんど影響を与えることがない。
In the present invention according to
また、請求項9に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段は、前記石炭ガス化ガスを燃焼し前記高温・高圧ガスとして燃焼ガスを前記膨張タービンに送る燃焼器であることを特徴とする。 A coal gasification power generation facility according to a ninth aspect of the present invention is the coal gasification power generation facility according to any one of the first to eighth aspects, wherein the expansion gas generation means is the coal gasification power plant. It is characterized by being a combustor which burns gas and sends combustion gas to the expansion turbine as the high temperature and high pressure gas.
請求項9に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼して燃焼ガスとし、高温・高圧の燃焼ガスを膨張タービンで膨張させることで発電電力を得ることができる。
In the present invention according to
また、請求項10に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張ガス生成手段は、前記石炭ガス化ガスが燃料極に送られ、空気極に酸化剤が送られて電気化学反応により発電を行うと共に、反応後のガスを前記高温・高圧ガスとして前記膨張タービンに送る燃料電池であることを特徴とする。
The coal gasification power generation facility of the present invention according to
請求項10に係る本発明では、石炭ガス化ガス製造手段で得られた石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料極に供給し、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行い、反応後のガスを高温・高圧ガスとして膨張タービンで膨張させることで発電電力を得ることができる。
In the present invention according to
また、請求項11に係る本発明の石炭ガス化発電設備は、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の石炭ガス化発電設備において、前記膨張タービンで発電された電力が送られる電力系統と、前記電力系統に接続される再生可能エネルギー発電設備とを更に備え、前記ガス化ガス成分調節手段は、前記再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて前記電力供給の状況を判断し、前記電力供給の状況に基づいて前記石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節することを特徴とする。
In the coal gasification power generation facility of the present invention according to
請求項11に係る本発明では、再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて電力供給の状況を判断し、石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節することで、再生可能エネルギー発電設備の出力の変動があっても、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を低下させずに速やかに変動に対応する。
In the present invention according to
本発明の石炭ガス化発電設備は、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になる。この結果、例えば、再生可能エネルギー発電設備と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できるようになる。 The coal gasification power generation facility of the present invention can promptly cope with fluctuation when there is a demand for fluctuation of output. As a result, for example, when responding to the power demand in combination with the renewable energy power generation facility, even if surplus power is generated in the power generated by the renewable energy power generation facility, the generated power can be effectively used without being stored. Become.
石炭ガス化発電設備としてのIGCCは、石炭ガス化ガスを燃焼器で燃焼させて膨張タービン(ガスタービン)を駆動して電力を得る(発電動力)と共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して(発電動力)電力を得る石炭ガス化発電設備である。 IGCC as a coal gasification power generation facility burns coal gasification gas with a combustor and drives an expansion turbine (gas turbine) to obtain electric power (power generation) and recovers the exhaust heat of the gas turbine for steam The coal gasification power generation facility generates electric power and drives the steam turbine with the generated steam (power generation power) to obtain electric power.
また、石炭ガス化発電設備としてのIGFCは、石炭ガス化ガスを燃料電池の燃料極に供給されるアノードガス(燃料)として用い、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行うと同時に、燃料電池の排気ガスでガスタービンを駆動して電力を得ると共に、ガスタービンの排気熱を回収して蒸気を発生させ、発生した蒸気により蒸気タービンを駆動して電力を得る石炭ガス化発電設備である。 In addition, IGFC as a coal gasification power generation facility uses coal gasification gas as an anode gas (fuel) supplied to a fuel electrode of a fuel cell and supplies an oxidant to an air electrode to perform power generation by an electrochemical reaction. At the same time, the exhaust gas from the fuel cell drives the gas turbine to obtain electric power, and the exhaust heat of the gas turbine is recovered to generate steam, and the generated steam drives the steam turbine to obtain electric power. It is a power generation facility.
図1には、本発明の実施例に係る石炭ガス化発電設備(IGCC、及び、IGFC)を備え、再生可能エネルギー発電設備、火力発電設備、原子力発電設備等と共に、需要地に電力及び天然ガスを供給する系統の全体の概略を示してある。 In FIG. 1, the coal gasification power generation facility (IGCC and IGFC) according to the embodiment of the present invention is provided, and electric power and natural gas are supplied to demand places along with renewable energy power generation facility, thermal power generation facility, nuclear power generation facility, etc. The overall outline of the system supplying
図に示すように、天然ガス(液化天然ガス:LNG)の貯蔵設備1から、需要地2の間には、LNGを需要地2に運搬する天然ガスパイプライン(パイプライン)3(都市ガス導管)が構築されている。また、需要地2には、送配電設備4(電力系統)を介して各種の発電設備が接続され、電力が供給される。需要地2としては、発電所、水素ステーション、電力需要家等が適用される(需要設備)。
As shown in the figure, a natural gas pipeline (pipeline) 3 for transporting LNG to the
送配電設備4には、発電設備として、再生可能エネルギー発電設備5からの電力が供給される。再生可能エネルギー発電設備5は、例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、バイオマス発電が適用される。また、送配電設備4には、発電設備としてLNG火力発電設備6、微粉炭火力発電設備7、原子力発電設備8からの電力が供給される。
The power from the renewable energy
そして、送配電設備4には、膨張ガス生成手段としての燃焼器を備えた石炭ガス化発電設備11(IGCC)、及び、膨張ガス生成手段としての燃料電池を備えた石炭ガス化発電設備12(IGFC)が接続され、需要地2に電力が供給されるようになっている。再生可能エネルギー発電設備5は、自然環境により出力が大きく変化し、需要地2の電力の需要が変化することになる。
Then, the power transmission and distribution equipment 4 includes a coal gasification power generation facility 11 (IGCC) including a combustor as an expansion gas generation unit, and a coal gasification
再生可能エネルギー発電設備5で発電された電力の余剰分は、H2製造設備13に送られてH2が製造され、パイプライン3の燃料に混合される(もしくは、H2が単独で使用される)。また、安定した電力需要(要求負荷)に対応するため、石炭ガス化発電設備11、12の出力を変動させる必要がある。
Surplus of electric power generated by the renewable
このため、本発明では、電力供給の状況に基づいて、石炭ガス化発電設備11、12で生成された石炭ガス化ガス成分の一部の成分(少なくともH2)を分離し(分離状況を調節し)、膨張ガス生成手段(燃焼器、燃料電池)に送られる石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、石炭ガス化発電設備11、12の出力を調節している(ガス化ガス成分調節手段)。そして、分離された石炭ガス化ガス成分の一部の成分(少なくともH2)を石炭ガス化発電設備11、12の系外のパイプライン3に供給している。
For this reason, in the present invention, a part (at least H 2 ) of the coal gasification gas component generated by the coal gasification
これにより、石炭ガス化発電設備11、12に出力の変動の要求があった場合に、速やかに変動に対応して出力を調節することが可能になる。そして、石炭ガス化ガス製造手段(後述する石炭ガス化設備)の稼働率を維持した状態で、石炭ガス化発電設備11、12の出力の変動を吸収することができる。このため、石炭ガス化ガス製造手段(後述する石炭ガス化設備)の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備11、12の稼働率を維持することが可能になる。
As a result, when the coal gasification
例えば、再生可能エネルギー発電設備5と共に需要地2に電力を供給する場合、再生可能エネルギー発電設備5で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに有効に利用し、石炭ガス化ガスの一部の成分(少なくともH2)を分離することで出力の変動を吸収することができる。また、再生可能エネルギー発電設備5で発電する余剰の電力を用いてH2を製造するH2製造設備13が併用されている場合、自然環境の変化により発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてH2を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化ガス製造手段の稼働率を維持した状態で、H2の供給量を安定させることができる。
For example, when supplying power to the
つまり、石炭ガス化発電設備(石炭ガス化ガス製造手段)の稼働率の低下を抑制した状態でH2を安定して製造することが可能になる。この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備5と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備5で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。
That is, H 2 can be stably manufactured in a state in which the decrease in the operation rate of the coal gasification power generation facility (coal gasification gas production means) is suppressed. As a result, when there is a demand for fluctuation of the output, it becomes possible to promptly cope with the fluctuation. For example, when responding to the electric power demand in combination with the renewable
図2に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の実施例を具体的に説明する。図2には本発明の第1実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。第1実施例は、膨張ガス生成手段として燃焼器を備えた石炭ガス化発電設備11(IGCC)の具体例で、酸化剤として空気を石炭ガス化設備に投入する例を示してある。 An example of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be specifically described based on FIG. The system | strain condition explaining the whole structure of the coal gasification power generation equipment based on 1st Example of this invention is shown in FIG. The first embodiment is a specific example of a coal gasification power generation facility 11 (IGCC) equipped with a combustor as an expansion gas generation means, and shows an example in which air is introduced into the coal gasification facility as an oxidant.
図2に示すように、石炭ガス化発電設備11Aは、ガスタービン(圧縮機、燃焼器、膨張タービン)15、及び、蒸気タービン16で発電機17、18が駆動される複合発電設備により構築されている。
As shown in FIG. 2, the coal gasification
複合発電設備のガスタービン15は、圧縮機21、及び、膨張タービン22を備え、圧縮機21で圧縮された空気が膨張ガス生成手段としての燃焼器23に送られる。燃焼器23には、石炭ガス化ガス製造手段としての石炭ガス化設備24からガス精製設備25を介して石炭ガス化ガスが供給される。膨張タービン22では燃焼器23からの燃焼ガス(高温・高圧ガス)が膨張されて動力が回収され、発電機17が駆動される。
The
膨張タービン22で仕事を終えた排気ガスの熱回収を行う排熱回収ボイラ26が備えられ、排熱回収ボイラ26で発生した蒸気は蒸気タービン16に送られて動力が回収され、発電機18が駆動される。排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガスは排煙処理されて大気に放出される。
An exhaust
一方、石炭ガス化設備24からガス精製設備25を介して燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスは、一部の成分(例えば、H2)が分離され、H2が分離されて成分が調節された石炭ガス化ガス(COリッチガス)が燃焼器23に送られ、出力が調整される。即ち、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスは、H2分離プロセス14でH2が分離され、H2が分離された石炭ガス化ガス(COリッチガス)が燃焼器23に送られる。
On the other hand, in the coal gasification gas sent from the
石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるH2は分離供給手段(ガス化ガス成分調節手段)としての分岐路28に分岐されて貯槽9に貯められ、パイプライン3に送られる。貯槽9の上流側における分岐路28には分離供給手段(ガス化ガス成分調節手段)としての調整弁29が備えられ、調整弁29は、発電機17からの電力供給の状況に応じて制御される。
H 2, which is a part of the components separated from the coal gasification gas, is branched into a
調整弁29が電力供給の状況に応じて制御されることで、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスの成分(CO、H2)が調節され、石炭ガス化設備24の稼働率を維持した状態で(稼働状況を変化させずに)、電力供給の状況の変化(発電設備の出力の変動)が吸収される。例えば、電力供給を抑制する状況の場合、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのH2成分を分離し、石炭ガス化設備24の稼動状況を変化させずに燃焼ガスの成分を調整し(H2を除き)、膨張タービン22の出力を低下させる。
The component (CO, H 2 ) of the coal gasification gas sent to the
従って、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備11Aの全体の稼働率を維持することが可能になる。
Therefore, when there is a demand for fluctuation of output, it becomes possible to promptly cope with fluctuation, and the overall operation rate of the coal gasification
調整弁29は、電力供給の状況を判断する制御手段31の指令に基づいて制御される。制御手段31には再生可能エネルギー発電設備5の発電情報、即ち、再生可能エネルギー発電設備5の出力の情報が入力される。また、制御手段31には膨張タービン22で駆動される(燃焼ガスを動力として駆動される)発電機17の出力状況が入力される。
The
制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されたH2の供給量が調整(増加)され、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのH2成分が除かれて膨張タービン22の出力を低下させる。分岐路28に送られたH2の成分はパイプライン3に投入される。
When it is judged by the control means 31 that the output of the renewable energy
従って、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動に応じて、制御手段31で電力供給の状況が判断され、分離されるH2の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Aの全体の稼働率が維持される。
Therefore, according to the fluctuation of the output of the renewable energy
この結果、石炭ガス化発電設備11Aに出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応し、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させずに(稼働率を高い状態のまま維持して)、石炭ガス化発電設備11A設備の稼働率を維持することが可能になる。つまり、石炭ガス化設備24での石炭ガス化ガスの生成量(石炭の処理量)を安定させて石炭ガス化発電設備11Aを運用することが可能になる。
As a result, even when the coal gasification
そして、自然環境に左右される再生可能エネルギー発電設備5で発電する電力に余剰が生じた際に、H2製造設備13でH2を製造しているが、石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるH2をH2製造設備13のバックアップとして用いることができる。
Component and, when a surplus occurs in the electric power generated by the dependent renewable
つまり、自然環境の変化により再生可能エネルギー発電設備5の発電量が不安定になっても、石炭ガス化ガスの一部の成分としてH2を分離してバックアップとすることで、石炭ガス化設備24の稼働率を維持した状態で、H2の供給量を安定させることができる。即ち、石炭ガス化発電設備(石炭ガス化ガス製造手段)の稼働率の低下を抑制した状態でH2を安定して製造することが可能になる。
That is, even if the amount of power generation of the renewable energy
この結果、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、例えば、再生可能エネルギー発電設備5と組み合わせて電力需要に応じる際に、再生可能エネルギー発電設備5で発電する電力に余剰が生じても、発電電力を蓄電せずに、有効に利用できる。
As a result, when there is a demand for fluctuation of the output, it becomes possible to promptly cope with the fluctuation. For example, when responding to the electric power demand in combination with the renewable
上述した実施例では、石炭ガス化ガスから分離したH2をパイプライン3の燃料に供給したが、ボンベ、ローリー、タンカー等で需要地に供給することが可能である。また、石炭ガス化ガスから分離したH2を用いて化学製品を製造することも可能である。また、石炭ガス化ガスから分離する成分を調整し、H2リッチのガス(H2+CO)とし、燃焼器23に送る石炭ガス化ガスをCOリッチのガスにすることが可能である。
In the above-described embodiment, H 2 separated from the coal gasification gas is supplied to the fuel of the
図3に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図3には本発明の第2実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. The system | strain condition explaining the whole structure of the coal gasification power generation equipment based on 2nd Example of this invention is shown in FIG.
第2実施例は、第1実施例に対し、燃焼器23に酸化剤としてO2が供給されると共に、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)が圧縮機21に送られる構成となっている。このため、図2に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
In the second embodiment, with respect to the first embodiment, O 2 is supplied to the
図に示すように、空気からN2を分離してO2を製造するための酸素製造設備35(酸化剤供給手段)が備えられ、酸素製造設備35で製造されたO2が燃焼器23に送られる。酸素製造設備35で製造されたO2は石炭ガス化設備24にも酸化剤として送られる。
As shown, provided with
排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)を圧縮機21に送る循環経路36(循環手段)が備えられ、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2+H2O)は圧縮機21に送られる。循環経路36には、CO2回収装置37が分岐して備えられ、CO2回収装置37では排気ガスからH2Oが分離されてCO2が回収される。排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)は圧縮機21に送られる。
A circulation path 36 (circulating means) for sending exhaust gas (CO 2 ) heat-recovered by the exhaust
尚、本明細書で記載された、排気ガス(CO2)は、特別な記載がない限り、CO2を主成分とする排気ガスを意味しており、その他の成分としてH2Oが含まれるものである。 In addition, exhaust gas (CO 2 ) described in the present specification means exhaust gas mainly composed of CO 2 unless otherwise specified, and H 2 O is contained as another component. It is a thing.
第2実施例の石炭ガス化発電設備11Bは、酸素製造設備35からO2含有ガスを燃焼器23に供給し、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)を圧縮機21から燃焼器23に供給することにより、CO2を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。CO2回収装置37により、余剰となったCO2は回収することができる。
The coal gasification
そして、第1実施例と同様に、制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されるH2の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Bの全体の稼働率が維持される。
Then, as in the first embodiment, when it is judged by the control means 31 that the output of the renewable energy
図4に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図4には本発明の第3実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. The system | strain condition explaining the whole structure of the coal gasification power generation equipment based on 3rd Example of this invention is shown in FIG.
第3実施例は、第2実施例に対し、石炭ガス化設備24にH2Oを供給するH2O供給手段38を備えた構成となっている。このため、図3に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
The third embodiment, with respect to the second embodiment has a configuration that includes of H 2 O supply means 38 for supplying of H 2 O to the
石炭ガス化設備24には、H2O供給手段38としてH2O供給路39が接続され、H2O供給路39にはH2O調整弁40が備えられている。H2O調整弁40は制御手段31の指令により開閉制御される。H2O供給手段38から石炭ガス化設備24にH2Oを供給することにより、石炭ガス化ガス中のH2の含有量(H2の供給量)を増加させることができる。
The
例えば、H2製造設備13からH2の需要の増加の情報が制御手段31に入力されると、H2O調整弁40が制御されて石炭ガス化設備24にH2Oが供給される。これにより、石炭ガス化ガス中のH2の含有量(H2の供給量)を増加させることができ、石炭ガス化ガスから分離させるH2の量を増加させることが可能になる。このため、H2需要のピークに対応する設備を導入することなく、H2需要のピークに対応でき、設備投資、H2製造原価を低減することができる。
For example, when information on an increase in demand for H 2 is input from the H 2 manufacturing facility 13 to the control means 31, the H 2 O adjusting valve 40 is controlled to supply H 2 O to the
図5に基づいて、石炭ガス化発電設備12(IGFC)の実施例を説明する。図5には本発明の第4実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 An example of the coal gasification power generation facility 12 (IGFC) will be described based on FIG. The system | strain condition explaining the whole structure of the coal gasification electric power generation equipment based on 4th Example of this invention is shown in FIG.
第4実施例は、第1実施例に対し、燃焼器23に代えて膨張ガス生成手段として燃料電池を備えた構成となっている。このため、図2に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a fuel cell is provided as an expansion gas generation unit in place of the
圧縮機21で圧縮された空気が送られる膨張ガス生成手段としての燃料電池41と後燃焼器42を備えている。また、燃料電池41には、H2分離プロセス14でH2が分離され、H2が分離された石炭ガス化ガス(COリッチガス)が送られる。即ち、圧縮機21で圧縮された圧縮空気が燃料電池41の空気極に送られ、石炭ガス化設備24からの石炭ガス化ガスが燃料電池41の燃料極に送られ、電気化学反応により発電が実施される。
A
燃料電池41での反応後のカソードガス、及び、アノードガスは、後燃焼器42で燃焼されて燃焼ガス(高温・高圧ガス)とされる。燃焼ガスは、膨張タービン22に送られ膨張され、発電機17が駆動される。
The cathode gas and the anode gas after the reaction in the
第4実施例の石炭ガス化発電設備12は、石炭ガス化設備24で得られた石炭ガス化ガスを燃料電池41の燃料極に供給されるアノードガス(燃料)として使用し、酸化剤を空気極に供給して電気化学反応により発電を行い、反応後のガスを高温・高圧ガスとして膨張タービン22で膨張させることで発電電力を得ることができる。
The coal gasification
そして、第1実施例と同様に、制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて石炭ガス化ガスから分離されるH2の状況が調節される。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備12の全体の稼働率が維持される。
Then, as in the first embodiment, when the control means 31 determines that the output of the renewable energy
図6に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図6には本発明の第5実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. FIG. 6 shows a system state for describing the entire configuration of the coal gasification power generation facility according to the fifth embodiment of the present invention.
第5実施例は、第1実施例に対し、H2分離プロセス14に代えてCO分離プロセス10を備えた構成となっている。このため、図2に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
The fifth embodiment is configured to include a
石炭ガス化設備24からガス精製設備25を介して燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスは、一部の成分(CO)が分離され、COが分離されて成分が調節された石炭ガス化ガス(H2リッチガス)が燃焼器23に送られ、出力が調整される。即ち、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスは、CO分離プロセス10でCOが分離され、COが分離された石炭ガス化ガス(H2リッチガス)が燃焼器23に送られる。
The coal gasification gas sent from the
石炭ガス化ガスから分離された成分の一部であるCOは分岐路28に分岐されて貯槽9に貯められ、パイプライン3に送られる。
CO, which is a part of the components separated from the coal gasification gas, is branched into the
調整弁29が電力供給の状況に応じて制御されることで、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスの成分(CO、H2)が調節され、石炭ガス化設備24の稼働率を維持した状態で(稼働状況を変化させずに)、電力供給の状況の変化(発電設備の出力の変動)が吸収される。例えば、電力供給を抑制する状況の場合、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのCO成分を分離し、石炭ガス化設備24の稼動状況を変化させずに燃焼ガスの成分を調整し(COを除き)、膨張タービン22の出力を低下させる。
The component (CO, H 2 ) of the coal gasification gas sent to the
従って、出力の変動の要求があった場合に速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させずに石炭ガス化発電設備11Dの全体の稼働率を維持することが可能になる。
Therefore, when there is a demand for fluctuation of output, it becomes possible to respond promptly to fluctuation, and maintain the overall operation rate of the coal gasification
制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されたCOの供給量が調整(増加)され、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのCO成分が除かれて膨張タービン22の出力を低下させる。
When the control means 31 determines that the output of the renewable energy
従って、第1実施例と同様に、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動に応じて、制御手段31で電力供給の状況が判断される。そして、分離されるCOの状況が調節され、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Dの全体の稼働率が維持される。
Therefore, as in the first embodiment, the control means 31 determines the state of the power supply according to the fluctuation of the output of the renewable energy
この結果、石炭ガス化発電設備11Dに出力の変動の要求があった場合でも、速やかに変動に対応し、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させずに(稼働率を高い状態のまま維持して)、石炭ガス化発電設備11Dの稼働率を維持することが可能になる。つまり、石炭ガス化設備24での石炭ガス化ガスの生成量(石炭の処理量)を安定させて石炭ガス化発電設備11Dを運用することが可能になる。
As a result, even when the coal gasification
図7に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図7には本発明の第6実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. FIG. 7 shows a system state for describing the entire configuration of the coal gasification power generation facility according to the sixth embodiment of the present invention.
第6実施例は、第5実施例(図6)に対し、燃焼器23に酸化剤としてO2が供給されると共に、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)が圧縮機21に送られる構成となっている。即ち、図3に示した第2実施例に対応している。このため、図3、図6に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
In the sixth embodiment, as compared with the fifth embodiment (FIG. 6), O 2 is supplied to the
排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)を圧縮機21に送る循環経路36(循環手段)が備えられ、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)は圧縮機21に送られる。循環経路36には、CO2回収装置37が分岐して備えられ、CO2回収装置37では排気ガスからH2Oが分離されてCO2が回収される。排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガス(CO2)は圧縮機21に送られる。
A circulation path 36 (circulating means) for sending exhaust gas (CO 2 ) heat-recovered by the exhaust
尚、本明細書で記載された、排気ガス(CO2)は、前述同様に、特別な記載がない限り、CO2を主成分とする排気ガスを意味しており、その他の成分としてH2Oが含まれるものである。 Incidentally, as described herein, the exhaust gas (CO 2) is the same way as described above, unless otherwise specified, means a exhaust gas mainly composed of CO 2, H 2 as the other components O is included.
CO2回収装置37で回収されたCO2の一部が石炭ガス化設備24に供給される。CO2の一部が石炭ガス化設備24に供給されることで、分離されるCOの供給量を増加させることができる。尚、図6に示した第5実施例の石炭ガス化設備24に、酸化剤としてCO2を供給することも可能である。
CO 2 recovering apparatus portion of the recovered CO 2 at 37 is supplied to the
第6実施例の石炭ガス化発電設備11Eは、酸素製造設備35からO2含有ガスを燃焼器23に供給し、排熱回収ボイラ26で熱回収された排気ガスを(CO2)を圧縮機21から燃焼器23に供給することにより、CO2を循環させる閉サイクルの設備を構築することができる。
The coal gasification
そして、第5実施例と同様に、制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されたCOの供給量が調整(増加)され、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのCO成分が除かれて膨張タービン22の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Eの全体の稼働率が維持される。
Then, as in the fifth embodiment, when it is judged by the control means 31 that the output of the renewable energy
図8に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図8には本発明の第7実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. FIG. 8 shows a system state for explaining the entire configuration of the coal gasification power generation facility according to the seventh embodiment of the present invention.
第7実施例は、第5実施例(図6)に対し、パイプライン3の天然ガスの組成情報に基づいて、石炭ガス化ガスの投入量を制御する構成となっている。図6に示した部材と同一部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
The seventh embodiment is configured to control the input amount of coal gasification gas based on the composition information of the natural gas of the
図に示すように、石炭ガス化発電設備11Fは、パイプライン3には天然ガスの組成情報を検出する組成検出手段45が備えられ、組成検出手段45で検出された情報は、組成制御手段46に入力される。貯槽9とパイプライン3の間には組成調整弁48が備えられている。組成調整弁48は組成制御手段46の指令に基づいて開閉制御される。
As shown in the figure, the coal gasification
組成検出手段45によりパイプライン3の組成情報が検出され、パイプライン3の天然ガスの組成が所望の状態(例えば、露点、燃焼速度、熱量、天然ガスとの成分比率)に維持されるように、組成調整弁48が組成制御手段46により開閉制御され、分岐路28に送られ、貯槽9に貯蔵されたCO成分の供給量が調整される。
The composition information of the
第7実施例の石炭ガス化発電設備11Fは、CO成分をパイプライン3に投入しても、パイプライン3の天然ガスの組成状態を維持することができる。
The coal gasification
そして、第5実施例と同様に、制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されたCOの供給量が調整(増加)され、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのCO成分が除かれて膨張タービン22の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Fの全体の稼働率が維持される。
Then, as in the fifth embodiment, when it is judged by the control means 31 that the output of the renewable energy
図9に基づいて、石炭ガス化発電設備11(IGCC)の他の実施例を説明する。図9には本発明の第8実施例に係る石炭ガス化発電設備の全体の構成を説明する系統状況を示してある。 Another embodiment of the coal gasification power generation facility 11 (IGCC) will be described based on FIG. FIG. 9 shows a system state for explaining the entire configuration of the coal gasification power generation facility according to the eighth embodiment of the present invention.
第8実施例は、第5実施例(図6)に対し、分離されたCOを化学製品に変換してパイプライン3に送る構成となっている。
The eighth embodiment is configured to convert separated CO into a chemical product and send it to the
図に示すように、石炭ガス化発電設備11Gは、分岐路28にはCO分離プロセス10で分離されたCO(H2分離プロセス14で分離されたH2、またはCO及びH2)が送られて化学製品(炭化水素、NH3等)が合成される化学製品合成設備51が備えられている。化学製品合成設備51には、例えば、H2O、CO2が供給され、石炭ガス化ガスが炭化水素であるCH4(もしくは、メタノール、DME)に合成される。合成された化学製品はパイプライン3に送られる。
As shown in the figure, the coal gasification power generation equipment. 11G, (H 2 separated with H 2
ここでは、CO分離プロセス10を用いて炭化水素を製造する場合を主に説明したが、NH3を製造する場合には、CO分離プロセス10に代えて、H2分離プロセス14を設置し、分離されたH2を化学製品に変換してパイプライン3に送る構成とする。
Here, the case of producing hydrocarbons using the
第8実施例の石炭ガス化発電設備11Gは、CO分離プロセス10で分離されたCOを化学製品(炭化水素、NH3等)に変換してパイプライン3に送ることができる。このため、天然ガスの組成を所望の状態に制御することが容易になる。
The coal gasification
そして、第5実施例と同様に、制御手段31で、再生可能エネルギー発電設備5の出力が変動(増加)したことが判断されると、調整弁29が制御されて分離されたCOの供給量が調整(増加)され、燃焼器23に送られる石炭ガス化ガスのCO成分が除かれて膨張タービン22の出力を低下させる。このため、再生可能エネルギー発電設備5の出力の変動があっても、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率を低下させることなく、石炭ガス化発電設備11Gの全体の稼働率が維持される。
Then, as in the fifth embodiment, when it is judged by the control means 31 that the output of the renewable energy
上述した石炭ガス化発電設備11、12は、要求出力の変動(電力供給の状況)により
石炭ガス化ガスの一部の成分をパイプライン3に送り、石炭ガス化設備24の稼働率を維持した状態で、石炭ガス化発電設備11、12の出力の変動(要求出力の変動)を吸収することができる。従って、速やかに変動に対応することが可能になり、石炭ガス化設備24の稼働率が低下することがなく、石炭ガス化発電設備11、12の全体の稼働率を大きく低下させることなく稼働率を維持することが可能になる。
The coal gasification
尚、第1実施例から第8実施例の構成を適宜組み合わせて石炭ガス化発電設備を構築することが可能である。また、石炭を原料として記載したが、石炭に代えて重質油、天然ガス等の化石燃料を使用することも可能である。 Incidentally, it is possible to construct a coal gasification power generation facility by appropriately combining the configurations of the first embodiment to the eighth embodiment. Moreover, although coal was described as a raw material, it is also possible to replace with coal and to use fossil fuels, such as heavy oil and natural gas.
本発明は、石炭ガス化発電設備の産業分野で利用することができる。 The present invention can be used in the industrial field of coal gasification power generation equipment.
1 貯蔵設備
2 需要地
3 パイプライン
4 送配電設備
5 再生可能エネルギー発電設備
6 LNG火力発電設備
7 微粉炭火力発電設備
8 原子力発電設備
9 貯槽
10 CO分離プロセス
11、12 石炭ガス化発電設備
13 H2製造設備
14 H2分離プロセス
15 ガスタービン
16 蒸気タービン
17、18 発電機
21 圧縮機
22 膨張タービン
23 燃焼器
24 石炭ガス化設備
25 ガス精製設備
26 排熱回収ボイラ
28 分岐路
29 調整弁
31 制御手段
35 酸素製造設備
36 循環経路
37 CO2回収装置
38 H2O供給手段
39 H2O供給路
40 H2O調整弁
41 燃料電池
42 後燃焼器
45 組成検出手段
46 組成制御手段
48 組成調整弁
51 化学製品合成設備
Claims (11)
前記石炭ガス化ガス製造手段で得られた前記石炭ガス化ガスが送られて高温・高圧ガスを得る膨張ガス生成手段と、
前記膨張ガス生成手段で得られた前記高温・高圧ガスを膨張させて発電動力を得る膨張タービンと、
電力供給の状況に基づいて、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の一部を分離することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節し、前記石炭ガス化ガス製造手段の稼働状況を調整するガス化ガス成分調節手段とを備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 Coal gasification gas production means for gasifying coal to obtain coal gasification gas;
Expansion gas generation means for sending the coal gasification gas obtained by the coal gasification gas production means to obtain high temperature / high pressure gas;
An expansion turbine for generating power by expanding the high temperature / high pressure gas obtained by the expansion gas generation means;
By separating a part of the component of the coal gasification gas sent to the expansion gas generation means based on the state of power supply, the state of the component of the coal gasification gas sent to the expansion gas generation means is adjusted A coal gasification power generation facility, comprising: gasification gas component adjustment means for adjusting the operation status of the coal gasification gas production means.
前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動されて発電動力を得る蒸気タービンとを更に備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation facility according to claim 1,
An exhaust heat recovery boiler that recovers heat from exhaust gas of the expansion turbine to generate steam;
A coal gasification power generation facility, further comprising: a steam turbine driven by steam generated by the waste heat recovery boiler to obtain power generation power.
前記膨張ガス生成手段にO2含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、
前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記膨張ガス生成手段に供給する循環手段とを備えた
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation facility according to claim 2,
An oxidant supply means for supplying an O 2 -containing gas to the expansion gas generation means;
A coal gasification power generation facility, comprising: circulation means for supplying exhaust gas heat-recovered by the waste heat recovery boiler to the expansion gas generation means.
前記ガス化ガス成分調節手段は、
前記電力供給の状況を判断する制御手段と、
前記制御手段の判断に基づいて、前記石炭ガス化ガスの成分を分離し、分離した成分を系外の設備に供給することで、前記膨張ガス生成手段に送る前記石炭ガス化ガスの成分の状況を調節する分離供給手段とを有する
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation equipment according to any one of claims 1 to 3,
The gasification gas component adjustment means
Control means for determining the status of the power supply;
Based on the judgment of the control means, the component of the coal gasification gas is separated, and the separated component is supplied to equipment outside the system to send the state of the component of the coal gasification gas to the expansion gas generation means A coal gasification power generation facility characterized by comprising:
分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、H2を含む
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation facility according to claim 4,
Component of the coal gasification gas to be separated, coal gasification power plant, characterized in that it comprises an H 2.
前記石炭ガス化ガス製造手段にH2Oを供給するH2O供給手段を備え、
前記H2O供給手段からH2Oを供給することにより、前記分離される前記石炭ガス化ガスの成分であるH2を増加させる
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation facility according to claim 5,
Comprising of H 2 O supply means for supplying of H 2 O in the coal gasification gas production unit,
A coal gasification power generation facility characterized by increasing H 2 which is a component of the separated coal gasification gas by supplying H 2 O from the H 2 O supply means.
前記分離供給手段で分離された前記石炭ガス化ガスの成分が供給される系外の設備は、H2の需要設備である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 In the coal gasification power generation facility according to claim 5 or 6,
A facility outside the system to which the component of the coal gasification gas separated by the separation and supply means is supplied is a demand facility of H 2. A coal gasification power generation facility characterized by:
分離される前記石炭ガス化ガスの成分は、COを含む
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 The coal gasification power generation facility according to any one of claims 1 to 4.
The component of the said coal gasification gas separated contains CO. The coal gasification power generation equipment characterized by the above-mentioned.
前記膨張ガス生成手段は、
前記石炭ガス化ガスを燃焼し前記高温・高圧ガスとして燃焼ガスを前記膨張タービンに送る燃焼器である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 The coal gasification power generation facility according to any one of claims 1 to 8.
The expansion gas generation means is
A coal gasification power generation facility, comprising: a combustor that burns the coal gasification gas and sends the combustion gas as the high temperature / high pressure gas to the expansion turbine.
前記膨張ガス生成手段は、
前記石炭ガス化ガスが燃料極に送られ、空気極に酸化剤が送られて電気化学反応により発電を行うと共に、反応後のガスを前記高温・高圧ガスとして前記膨張タービンに送る燃料電池である
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。 The coal gasification power generation facility according to any one of claims 1 to 8.
The expansion gas generation means is
The fuel gas is sent to the fuel electrode from the coal gasification gas, the oxidant is sent to the air electrode to generate electricity by electrochemical reaction, and a fuel cell after reaction is sent to the expansion turbine as the high temperature / high pressure gas. Coal gasification power generation facility characterized by
前記膨張タービンで発電された電力が送られる電力系統と、
前記電力系統に接続される再生可能エネルギー発電設備とを更に備え、
前記ガス化ガス成分調節手段は、
前記再生可能エネルギー発電設備の出力の変動に応じて前記電力供給の状況を判断し、前記電力供給の状況に基づいて前記石炭ガス化ガスの成分の分離状況を調節する
ことを特徴とする石炭ガス化発電設備。
The coal gasification power generation facility according to any one of claims 1 to 10,
A power system to which electric power generated by the expansion turbine is sent;
And a renewable energy generation facility connected to the power system,
The gasification gas component adjustment means
The state of the power supply is determined according to the fluctuation of the output of the renewable energy power generation facility, and the separation state of the component of the coal gasification gas is adjusted based on the state of the power supply. Power generation equipment.
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---|---|---|---|---|
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