JP2544088B2 - 石炭ガス化複合発電プラント - Google Patents
石炭ガス化複合発電プラントInfo
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- JP2544088B2 JP2544088B2 JP6091076A JP9107694A JP2544088B2 JP 2544088 B2 JP2544088 B2 JP 2544088B2 JP 6091076 A JP6091076 A JP 6091076A JP 9107694 A JP9107694 A JP 9107694A JP 2544088 B2 JP2544088 B2 JP 2544088B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は石炭ガス化ガスなどガ
ス中に灰分など煤塵を含んだ場合のガスの有効利用技術
に関するものである。
ス中に灰分など煤塵を含んだ場合のガスの有効利用技術
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来技術の例を示す図で、特開昭
62−142828号公報に開示された再熱再生サイク
ルガスタービンの系統図である。図2において、101
は第1ガスタービン、102は第2ガスタービン、10
3は発電機、104は圧縮機、105は再生熱交換器、
106は燃焼器、107は再熱器である。
62−142828号公報に開示された再熱再生サイク
ルガスタービンの系統図である。図2において、101
は第1ガスタービン、102は第2ガスタービン、10
3は発電機、104は圧縮機、105は再生熱交換器、
106は燃焼器、107は再熱器である。
【0003】該従来の技術においては、第1ガスタービ
ン101、第2ガスタービン102、圧縮機104及び
発電機を同軸に連結し、天然ガス、水素等の燃料ガスと
圧縮機104により圧縮され更に再生熱交換器105に
おいて第2ガスタービン102からの排ガスによって予
熱された燃焼空気とを燃焼器107内に送入して燃焼さ
せ、発生させた高圧高温燃焼ガスにより第1ガスタービ
ン101を駆動し、第1ガスタービンから排出された燃
焼ガスに天然ガス、水素等の燃料を加えて再熱器107
において再び燃焼して発生させた1000〜1100℃
の高圧高温ガスを第2ガスタービン102に送って駆動
することにより、2つのガスタービン101,102に
よって発電機103を駆動している。
ン101、第2ガスタービン102、圧縮機104及び
発電機を同軸に連結し、天然ガス、水素等の燃料ガスと
圧縮機104により圧縮され更に再生熱交換器105に
おいて第2ガスタービン102からの排ガスによって予
熱された燃焼空気とを燃焼器107内に送入して燃焼さ
せ、発生させた高圧高温燃焼ガスにより第1ガスタービ
ン101を駆動し、第1ガスタービンから排出された燃
焼ガスに天然ガス、水素等の燃料を加えて再熱器107
において再び燃焼して発生させた1000〜1100℃
の高圧高温ガスを第2ガスタービン102に送って駆動
することにより、2つのガスタービン101,102に
よって発電機103を駆動している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように上記従来の
技術においても燃料を燃焼して発生させた高温高圧のガ
スを直接ガスタービンに送入して駆動し、同軸に連結さ
れた発電機によって発電し、更にガスタービンの排ガス
を蒸気で熱回収し、その蒸気で蒸気タービン発電する複
合発電することにより、それまでのボイラで燃料を燃焼
して蒸気を発生させた蒸気によって蒸気タービンを駆動
する発電プラントに比して、高いプラント効率を得るこ
とが可能であった。
技術においても燃料を燃焼して発生させた高温高圧のガ
スを直接ガスタービンに送入して駆動し、同軸に連結さ
れた発電機によって発電し、更にガスタービンの排ガス
を蒸気で熱回収し、その蒸気で蒸気タービン発電する複
合発電することにより、それまでのボイラで燃料を燃焼
して蒸気を発生させた蒸気によって蒸気タービンを駆動
する発電プラントに比して、高いプラント効率を得るこ
とが可能であった。
【0005】しかしながら上記発電プラントにおいて
は、プラント効率を上昇させるために第1ガスタービン
にガスを供給する燃焼器と第2ガスタービンにガスを供
給する再熱器における燃焼量を増加し、各ガスタービン
に供給するガスの温度を上昇しようとした場合、燃料が
上記公報に開示された水素ではなく、近年石油代替燃料
として研究されている石炭を使用した石炭ガス化ガスで
ある場合には、燃料の供給系統が一つであることから、
燃料中に含まれる灰分が高温のために溶融してガスター
ビンブレードに付着する虞れがある等の課題を有するも
のであった。
は、プラント効率を上昇させるために第1ガスタービン
にガスを供給する燃焼器と第2ガスタービンにガスを供
給する再熱器における燃焼量を増加し、各ガスタービン
に供給するガスの温度を上昇しようとした場合、燃料が
上記公報に開示された水素ではなく、近年石油代替燃料
として研究されている石炭を使用した石炭ガス化ガスで
ある場合には、燃料の供給系統が一つであることから、
燃料中に含まれる灰分が高温のために溶融してガスター
ビンブレードに付着する虞れがある等の課題を有するも
のであった。
【0006】本願発明はこのような現状に鑑みてなされ
たもので、簡潔な構成によって1段目ガスタービン入口
のガスの温度を上昇させてプラント効率を上昇させる一
方、2段目ガスタービン入り口のガスの温度を灰分の融
点以下の温度に制御して燃焼ガス中の灰分がタービンブ
レードに付着する等の不具合が生ずるのを防止し得る石
炭ガス化複合発電プラントを提供することを目的として
いる。
たもので、簡潔な構成によって1段目ガスタービン入口
のガスの温度を上昇させてプラント効率を上昇させる一
方、2段目ガスタービン入り口のガスの温度を灰分の融
点以下の温度に制御して燃焼ガス中の灰分がタービンブ
レードに付着する等の不具合が生ずるのを防止し得る石
炭ガス化複合発電プラントを提供することを目的として
いる。
【0007】上記の目的は、前記特許請求の範囲に記載
された石炭ガス化複合発電プラントによって達成され
る。すなわち、 石炭をガス化するガス化炉と、ガス化炉で生成した
ガスを冷却するガスクーラと、生成ガスを精製するガス
精製装置と、2段ガスタービンとを有する石炭ガス化複
合発電プラントにおいて、1段目ガスタービンにガスを
供給する灰分を含まない燃料を燃焼する燃焼器(第1燃
焼器)と、石炭ガス化ガスを燃焼する燃焼器(第2燃焼
器)と、前記第1燃焼器に供給する圧縮空気と前記第2
燃焼器から排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを熱交
換する熱交換器と、1段目ガスタービンの排ガスと上記
熱交換器から排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2
段目ガスタービンに供給する手段を設けた石炭ガス化複
合発電プラント。 1段目ガスタービンの排ガスと熱交換器から排出さ
れた石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2段目ガスタービンに
供給する手段が、各ガスを混合するガス混合装置である
記載の石炭ガス化複合発電プラントである。
された石炭ガス化複合発電プラントによって達成され
る。すなわち、 石炭をガス化するガス化炉と、ガス化炉で生成した
ガスを冷却するガスクーラと、生成ガスを精製するガス
精製装置と、2段ガスタービンとを有する石炭ガス化複
合発電プラントにおいて、1段目ガスタービンにガスを
供給する灰分を含まない燃料を燃焼する燃焼器(第1燃
焼器)と、石炭ガス化ガスを燃焼する燃焼器(第2燃焼
器)と、前記第1燃焼器に供給する圧縮空気と前記第2
燃焼器から排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを熱交
換する熱交換器と、1段目ガスタービンの排ガスと上記
熱交換器から排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2
段目ガスタービンに供給する手段を設けた石炭ガス化複
合発電プラント。 1段目ガスタービンの排ガスと熱交換器から排出さ
れた石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2段目ガスタービンに
供給する手段が、各ガスを混合するガス混合装置である
記載の石炭ガス化複合発電プラントである。
【0008】
【作用】ガスタービンの効率、更にはその排ガスを利用
する複合発電の効率を高める方法としてガスタービンの
タービン入口ガス温度を高くすることが知られている。
しかし石炭ガス化ガスのように灰分を含んだガスの場合
には、灰分の融点以上にガスの温度を上げると、灰分が
溶融して燃焼室やタービンブレードに付着して効率の低
下や運転不能となる。
する複合発電の効率を高める方法としてガスタービンの
タービン入口ガス温度を高くすることが知られている。
しかし石炭ガス化ガスのように灰分を含んだガスの場合
には、灰分の融点以上にガスの温度を上げると、灰分が
溶融して燃焼室やタービンブレードに付着して効率の低
下や運転不能となる。
【0009】一般に石炭の灰の融点は1200〜130
0℃以上で、現在の高効率のガスタービンのタービン入
口ガス温度の1200〜1300℃と非常に近い値とな
っている。そのため灰分を含んだ石炭ガス化ガスを利用
することは危険を伴う。
0℃以上で、現在の高効率のガスタービンのタービン入
口ガス温度の1200〜1300℃と非常に近い値とな
っている。そのため灰分を含んだ石炭ガス化ガスを利用
することは危険を伴う。
【0010】一方ガスタービン内の温度は、膨張するこ
とにより温度が下がり、入口温度が1200℃〜130
0℃の場合、タービン出口では500〜550℃位とな
っている。また、この膨張過程で温度の下がったガスに
更に燃料を送り温度を上昇させた後にタービンで膨張さ
せることにより、効率の改善や出力の上昇が可能となる
(再熱タービン)。
とにより温度が下がり、入口温度が1200℃〜130
0℃の場合、タービン出口では500〜550℃位とな
っている。また、この膨張過程で温度の下がったガスに
更に燃料を送り温度を上昇させた後にタービンで膨張さ
せることにより、効率の改善や出力の上昇が可能となる
(再熱タービン)。
【0011】つまり、例えばタービン内で1000℃位
に下がった温度のガスに、灰分を含んだ石炭ガス化ガス
を吹き込み、灰の融点以下の例えば1200℃位までガ
ス温度を上げて膨張させることにより、灰の融点に基づ
くトラブルを生ずることなく効率及び出力の改善が図れ
る。
に下がった温度のガスに、灰分を含んだ石炭ガス化ガス
を吹き込み、灰の融点以下の例えば1200℃位までガ
ス温度を上げて膨張させることにより、灰の融点に基づ
くトラブルを生ずることなく効率及び出力の改善が図れ
る。
【0012】また、今後ガスタービン入口温度を高くす
る技術が開発されることにより、1段目のガスタービン
の入口温度が高くなるが、灰分の融点に基づくトラブル
の点からガスタービンにおける灰分を含んだ石炭ガス化
ガスの使用がますます難しくなる。この場合、2段目の
再熱に使用する燃料の比率が少なくなり、石炭ガス化ガ
スを利用する割合が減少する。
る技術が開発されることにより、1段目のガスタービン
の入口温度が高くなるが、灰分の融点に基づくトラブル
の点からガスタービンにおける灰分を含んだ石炭ガス化
ガスの使用がますます難しくなる。この場合、2段目の
再熱に使用する燃料の比率が少なくなり、石炭ガス化ガ
スを利用する割合が減少する。
【0013】その場合に、本願発明に基づく石炭ガス化
複合発電プラントの方法により、灰分を含んだ石炭ガス
化ガスを燃焼器(第2燃焼器)において燃焼し、該石炭
ガス化ガス燃焼ガスとガスタービンの圧縮機から送出さ
れる空気とを熱交換器において熱交換させ、該圧縮空気
を昇温して第1燃焼器に送入し、一方温度を低下して熱
交換器から排出される石炭ガス化ガス燃焼ガスを2段目
ガスタービンに供給することにより、2段目ガスタービ
ンに溶融灰によるトラブルを発生させることなく、第2
燃焼器にオイルまたはLNGを燃焼してガス温度を上昇
させるシステムの場合でも、石炭ガス化ガスを使用して
ガス温度を抑制して燃焼させた時と同じような効果を得
ることができるので、石炭ガス化ガスの利用比率を高め
得る。
複合発電プラントの方法により、灰分を含んだ石炭ガス
化ガスを燃焼器(第2燃焼器)において燃焼し、該石炭
ガス化ガス燃焼ガスとガスタービンの圧縮機から送出さ
れる空気とを熱交換器において熱交換させ、該圧縮空気
を昇温して第1燃焼器に送入し、一方温度を低下して熱
交換器から排出される石炭ガス化ガス燃焼ガスを2段目
ガスタービンに供給することにより、2段目ガスタービ
ンに溶融灰によるトラブルを発生させることなく、第2
燃焼器にオイルまたはLNGを燃焼してガス温度を上昇
させるシステムの場合でも、石炭ガス化ガスを使用して
ガス温度を抑制して燃焼させた時と同じような効果を得
ることができるので、石炭ガス化ガスの利用比率を高め
得る。
【0014】
【実施例】図1は本願発明に基づく実施例を示す石炭ガ
ス化複合発電プラントの系統図である。図1において、
1は2段ガスタービン、2は発電機、3は第1燃焼器、
4は第2燃焼器、5は熱交換器、6は圧縮機、7はガス
混合器、8は空気、9はガス化炉、10はガスクーラ、
11はガス精製装置、12は廃熱ボイラ、13は灰分を
含まない燃料、14は石炭、15は蒸気、16は空気圧
縮機である。
ス化複合発電プラントの系統図である。図1において、
1は2段ガスタービン、2は発電機、3は第1燃焼器、
4は第2燃焼器、5は熱交換器、6は圧縮機、7はガス
混合器、8は空気、9はガス化炉、10はガスクーラ、
11はガス精製装置、12は廃熱ボイラ、13は灰分を
含まない燃料、14は石炭、15は蒸気、16は空気圧
縮機である。
【0015】ガス化炉9炉内に投入された石炭14は、
圧縮機6から送出され空気圧縮機16によって更にプラ
ントの圧力損失分だけ昇圧された理論空気量よりも少な
い空気8によって石炭14の灰分の融点よりも高い温度
(一般には約1500℃以上)で一部を燃焼され、その
時の熱によって残りの石炭14をガス化される。
圧縮機6から送出され空気圧縮機16によって更にプラ
ントの圧力損失分だけ昇圧された理論空気量よりも少な
い空気8によって石炭14の灰分の融点よりも高い温度
(一般には約1500℃以上)で一部を燃焼され、その
時の熱によって残りの石炭14をガス化される。
【0016】ガス化炉9内で生成されたガス中には残留
灰分、窒素酸化物、硫黄化合物のガス、NaやKのアル
カリ金属等種々の不純物を含んでおり、それを除去する
ために、まずガスクーラ10において所定の温度まで冷
却したのちガス精製装置11に送入して清浄化する。精
製された石炭ガス化ガスは第2燃焼器4内に送入され、
圧縮機6から送出される空気8の一部と混合されて燃焼
される。
灰分、窒素酸化物、硫黄化合物のガス、NaやKのアル
カリ金属等種々の不純物を含んでおり、それを除去する
ために、まずガスクーラ10において所定の温度まで冷
却したのちガス精製装置11に送入して清浄化する。精
製された石炭ガス化ガスは第2燃焼器4内に送入され、
圧縮機6から送出される空気8の一部と混合されて燃焼
される。
【0017】第2燃焼器4から排出された石炭ガス化ガ
ス燃焼ガスは熱交換器5内に導入され、圧縮機6から排
出される空気8の内、第1燃焼器3において灰分を含ま
ない燃料13を燃焼するのに必要な空気8と熱交換され
て石炭14の灰分の融点よりも低い温度まで冷却された
のちガス混合器7に送られる。
ス燃焼ガスは熱交換器5内に導入され、圧縮機6から排
出される空気8の内、第1燃焼器3において灰分を含ま
ない燃料13を燃焼するのに必要な空気8と熱交換され
て石炭14の灰分の融点よりも低い温度まで冷却された
のちガス混合器7に送られる。
【0018】一方熱交換器5において石炭ガス化ガス燃
焼ガスと熱交換を行って昇温した空気8は第1燃焼器3
に送られる。第1燃焼器3においては、オイル或いは天
然ガス等灰分を含有しない燃料が供給され、先に述べた
圧縮機6から送出され熱交換器5において昇温された空
気8と混合されて燃焼し、燃焼したガスは石炭14中の
灰分の溶融温度よりも高い温度で1段目ガスタービンに
送入され、高い効率でガスタービンを駆動させる。
焼ガスと熱交換を行って昇温した空気8は第1燃焼器3
に送られる。第1燃焼器3においては、オイル或いは天
然ガス等灰分を含有しない燃料が供給され、先に述べた
圧縮機6から送出され熱交換器5において昇温された空
気8と混合されて燃焼し、燃焼したガスは石炭14中の
灰分の溶融温度よりも高い温度で1段目ガスタービンに
送入され、高い効率でガスタービンを駆動させる。
【0019】1段目タービンを駆動し、膨張して温度を
低下させた燃焼ガスはガス混合器7に送入され、石炭ガ
ス化ガス燃焼ガスと混合されて再び昇温したのち2段目
ガスタービンに送入され、1段目ガスタービンと同軸に
設けられた2段目ガスタービンを駆動する。ガスタービ
ンを駆動し膨張して圧力と温度を低下させた混合ガスは
下流側に配設された廃熱ボイラ12内に流入し、蒸気1
5を発生させる。発生した蒸気15は図示しない蒸気タ
ービン等を駆動して有効利用される。
低下させた燃焼ガスはガス混合器7に送入され、石炭ガ
ス化ガス燃焼ガスと混合されて再び昇温したのち2段目
ガスタービンに送入され、1段目ガスタービンと同軸に
設けられた2段目ガスタービンを駆動する。ガスタービ
ンを駆動し膨張して圧力と温度を低下させた混合ガスは
下流側に配設された廃熱ボイラ12内に流入し、蒸気1
5を発生させる。発生した蒸気15は図示しない蒸気タ
ービン等を駆動して有効利用される。
【0020】
【発明の効果】本願発明によれば前記作用及び実施例に
おいて述べたように、下記に示す効果を奏する。 石炭ガス化ガスを燃焼したガスによって1段目ガス
タービン用燃焼器の燃焼用空気を予熱し、1段目ガスタ
ービンに供給するガスの温度を石炭ガス化ガス中に含有
される灰分の融点以上になし得ることから、プラント効
率の向上が図れる。 石炭ガス化ガスを燃焼したガスによって1段目ガス
タービン用燃焼器の燃焼用空気を予熱することにより、
1段目ガスタービン用燃焼器に石炭ガス化ガスを使用し
たのと同じ効果が得られることから、石炭ガス化ガスの
使用比率を高め得る。 燃焼として石炭の使用比率が高いことから、CO2
ガスの増加を抑止して地球温暖化という公害の防止に寄
与し得る。
おいて述べたように、下記に示す効果を奏する。 石炭ガス化ガスを燃焼したガスによって1段目ガス
タービン用燃焼器の燃焼用空気を予熱し、1段目ガスタ
ービンに供給するガスの温度を石炭ガス化ガス中に含有
される灰分の融点以上になし得ることから、プラント効
率の向上が図れる。 石炭ガス化ガスを燃焼したガスによって1段目ガス
タービン用燃焼器の燃焼用空気を予熱することにより、
1段目ガスタービン用燃焼器に石炭ガス化ガスを使用し
たのと同じ効果が得られることから、石炭ガス化ガスの
使用比率を高め得る。 燃焼として石炭の使用比率が高いことから、CO2
ガスの増加を抑止して地球温暖化という公害の防止に寄
与し得る。
【図1】本願発明に基づく実施例を示す石炭ガス化複合
発電プラントの系統図である。
発電プラントの系統図である。
【図2】従来の技術の例を示す系統図である。
1 2段ガスタービン 2 発電機 3 第1燃焼器 4 第2燃焼器 5 熱交換器 6 圧縮機 7 ガス混合器 8 空気 9 ガス化炉 10 ガスクーラ 11 ガス精製装置 12 廃熱ボイラ 13 灰分を含まない燃料 14 石炭 15 蒸気 16 空気圧縮機 101 第1ガスタービン 102 第2ガスタービン 103 発電機 104 圧縮機 105 再生熱交換器 106 燃焼器 107 再熱器
Claims (2)
- 【請求項1】 石炭をガス化するガス化炉と、ガス化炉
で生成したガスを冷却するガスクーラと、生成ガスを精
製するガス精製装置と、2段ガスタービンとを有する石
炭ガス化複合発電プラントにおいて、 1段目ガスタービンにガスを供給する灰分を含まない燃
料を燃焼する燃焼器(第1燃焼器)と、 石炭ガス化ガスを燃焼する燃焼器(第2燃焼器)と、 前記第1燃焼器に供給する圧縮空気と前記第2燃焼器か
ら排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを熱交換する熱
交換器と、 1段目ガスタービンの排ガスと上記熱交換器から排出さ
れた石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2段目ガスタービンに
供給する手段を設けたことを特徴とする石炭ガス化複合
発電プラント。 - 【請求項2】 1段目ガスタービンの排ガスと熱交換器
から排出された石炭ガス化ガス燃焼ガスとを2段目ガス
タービンに供給する手段が、各ガスを混合する混合装置
である請求項1記載の石炭ガス化複合発電プラント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6091076A JP2544088B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6091076A JP2544088B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07293271A JPH07293271A (ja) | 1995-11-07 |
JP2544088B2 true JP2544088B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=14016424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6091076A Expired - Fee Related JP2544088B2 (ja) | 1994-04-28 | 1994-04-28 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2544088B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009068427A1 (de) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Alstom Technology Ltd | Vorrichtung und verfahren zum betrieb einer gasturbinenanlage unter verwendung eines zweiten, wasserstoffreichen brennstoffs |
-
1994
- 1994-04-28 JP JP6091076A patent/JP2544088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07293271A (ja) | 1995-11-07 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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