JP2735991B2 - 発電方法 - Google Patents
発電方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
発電に関する。
ボイラにより生じた高温高圧のスチームでタービンを回
転させて発電するスチームタービンによる方法が主なも
のである。そのボイラ用油燃料としては、主に重油や原
油が使用されている。それらの内、原油焚きの場合はワ
ックス分が多く、かつSOxの発生量の少ない低硫黄原
油、例えばミナス産原油や大慶産原油が公害防止の観点
から好んで使用されている。そのほか、最近では良質燃
料であるLNGを用いたコンバインド・サイクル発電法
も火力発電として採用されている。
タービンによる発電では、熱効率が約40%/HHV基
準(HHV:高位発熱量)と比較的低い。これに対しL
NG焚きで採用されているコンバインド・サイクル発電
では圧縮機で圧縮した空気で燃料を燃焼させるか、ある
いは該圧縮空気を燃焼熱で加熱させ、その高温高圧ガス
でタービンを回転させて発電させ、さらにその排ガスの
熱エネルギをボイラで回収し、スチームタービンを運転
して再度発電する方法であり、熱効率が約48%/HH
V基準と高いことが特徴である。
には石炭粉、コークス粉などの炭素質固体微粒子の存在
下に原油の重質分を加圧加熱分解し、ピッチおよびコー
クスを製造する方法が開示されている。そしてこの方法
によればピッチ及びコークス以外に重質分の分解生成物
である軽質油分が得られることが示されている。そして
原料重質分中に含まれる硫黄分は硫化水素となるため、
得られる軽質油分も低硫黄燃料であることが示されてい
る。
があり、石油の消費量増大を抑制する見地から発電に使
用する石油類の使用が国際的に制限されるようになっ
た。すなわち、発電に使用する石油消費量を現状で凍結
しなければならなくなっている。従って発電設備の老朽
化などにより設備を新設する際には、燃料使用量の増加
によらないで今後の電力需要増にも対処できるように熱
効率の高い発電方法への転換に迫られている。
クル発電では既に高熱効率による発電が行われている
が、LNGは貯蔵にコストがかかる関係上、原油に比べ
安定供給に不安を残している。
の燃料に使用している実績があるが、それらに含まれる
不純物のためトラブルが多く発生し、軽油やLNGを使
用する場合に比べ保守費用がかさむという問題点が指摘
されている。そしてガスタービンに使用する油燃料の不
純物含有量として、塩分を約0.5ppm以下、硫黄分
を約0.05重量%以下、バナジウムを約0.5ppm
以下に制限することが望ましいとされている。特に塩分
とバナジウムは相互に影響してガスタービンのブレード
金属の溶融点を低下させたり、灰分のブレードへの粘着
の原因となる。硫黄含量も同様にブレード保護の観点か
ら設定されている。ボイラ焚き燃料として使用されてい
る前記ミナス産原油や大慶産原油のような低硫黄原油で
も、そのままではこれらの基準を満足できず、発電装置
をスクラップ・アンド・ビルドにより従来のボイラから
より熱効率に優れるコンバインド・サイクル発電に切り
替えても、低硫黄原油をガスタービン燃料としてそのま
ま転用できないという問題がある。
較的多い原油、さらには重油、残渣油などの重質油も簡
単な工程・操作で前記基準を満たす燃料に転換できれ
ば、大型火力発電所で採用されている高性能のガスター
ビンに使用できることとなる。仮に不純物の含有程度が
前記基準を多少越える程度であれば、一般産業用ガスタ
ービンには十分使用できるものである。
鑑み、原油や重質油を熱効率のよいコンバインド・サイ
クル発電のガスタービン燃料に転換する方法について鋭
意検討した結果、これらに石炭の微粒子を加えて加圧・
加熱下で分解すれば、分解生成物として得られる低沸点
留分には硫黄分も相当程度低減されるだけでなく、塩分
や重金属分は実質的に含まれずガスタービン燃料に適す
ること、さらに前記分解反応とコンバインド・サイクル
発電を結合することにより、コンバインド・サイクル発
電の排熱回収ボイラにおける発電には有効利用されにく
い低位の熱エネルギを前記分解反応のための原料の加熱
に有効活用でき、全体としてコンバインド・サイクル発
電の省エネルギが一層達成できるとの知見を得て本発明
を完成することができた。一方、分解生成物から低沸点
留分を採取して残る残渣混合物には原料である原油や重
質油に含まれる重金属や塩分が濃縮されて含まれ、さら
に硫黄分も比較的多く含まれる。しかし、残渣混合物は
加熱された状態で流動性を有し、取扱いやすく高発熱量
のボイラ燃料として極めて有用である。
質油(以下、「原料油」と略す)に、原料油に対し3重
量%以下の石炭微粒子を添加して加熱し、次いで分解反
応器にて加圧加熱下で分解した後、沸点350℃未満の
低沸点留分と高沸点留分を含む残渣混合物とに分離し、
得られる低沸点留分をコンバインド・サイクル発電のガ
スタービンの燃料に用いることを特徴とする発電方法に
関する。また、本発明の第二は前記加熱をコンバインド
・サイクル発電の排熱回収ボイラで行うことを特徴とす
るとするものであり、さらに本発明の第三は前記低沸点
留分とともに得られる高沸点留分を含む残渣混合物をボ
イラで燃焼させ、発生するスチームによりスチームター
ビンで発電することを特徴とする発電方法である。
発電方法を図1に示す好ましい典型例によって説明す
る。図1では主要設備のみ示し付属設備は省略してあ
る。本発明で用いられる原料油としては、できるだけ硫
黄含量の少ないものが好ましい。これは分解生成物であ
る低沸点留分や残渣混合物を燃焼させた際に発生する硫
黄酸化物を低減し、あるいは硫黄酸化物を除去する脱硫
工程を簡略化できることから当然のことである。良質の
低沸点留分を得るためには通常硫黄含有量が1重量%以
下、さらに好ましくは0.5%以下の低硫黄原油を用い
ることが好ましい。このような原油としては前記のワッ
クス分の多いミナス産原油や大慶産原油等をあげること
ができる。このような原油に含まれるバナジウム量は通
常0.4〜0.5ppmである。これらの低硫黄原油と
してミナス産原油は硫黄含有量が約0.1重量%以下と
少なく、特に好ましい。なお、原油を用いる場合、脱塩
処理を施したものを用いることが望ましいが、未脱塩処
理原油を用いてもよい。
ガスタービン向け低沸点留分を得るには低硫黄原油以外
の一般の原油、常圧蒸留残渣油、真空蒸留残油などの重
質油を用いることができる。
子混合器5へ送り、ここで石炭の微粒子が混合添加され
る。石炭の種類として特に制限はない。石炭微粒子の粒
径としては50〜1000μmの範囲にあるものが好ま
しい。また原料油との添加割合は原料油の種類にもよる
が、通常原料油に対し3重量%以下とする。原料油と石
炭微粒子の混合油は排ガ熱回収ボイラ2によって加熱さ
れ、原料油の種類により調節されるべきであるが、通常
約400〜450℃で分解反応器6に導かれる。なお、
混合油の加熱は前記のように熱回収ボイラ2によって行
われることが好ましいが、必ずしもこれに限られず、他
の燃料を用いたファーネスなどによって行ってもよい。
g/cm2 G、温度350〜450℃で原料油の分解反
応が起こり、非凝縮性のメタンを主成分とするオフガス
及び沸点350℃未満の低沸点留分(分解生成物)が得
られる。もちろん原油を用いた場合はもともと原油中に
含まれるこれらの留分も分解生成物と共に得られる。こ
れらの低沸点留分の一部は分解反応器6の上部からも取
り出され、熱交換器8で冷却され、凝縮ドラム9にてガ
ス留分と分離される。また大部分の低沸点留分は分解反
応器6の塔底と連結するフラッシュドラム7の頂部より
抜き出され、分解反応器6の塔頂ラインと合流し熱交換
器8へと導かれる。前記ガス留分には水素、炭素数1〜
4の炭化水素類、それに少量の硫化水素などが含まれ
る。このガス留分はそのまま、あるいは必要に応じて脱
硫後、コンプレッサ10で加圧されてガスタービン1に
供給される。なお、ガス留分をガスタービン燃料に使用
することは任意である。一方凝縮ドラム9で得られる液
状低沸点留分はそれぞれの沸点留分に分離することな
く、ポンプによりガスタービン1に供給される。
点留分には重金属分や塩分は実質的に含まれない。また
低沸点留分の硫黄含有量は使用する原料油の種類、分解
反応器6や後記フラッシュドラム7の運転条件にもよる
が、一般に原料油よりも低減されている。従って、原料
油として低硫黄原油を用いた場合は得られる低沸点留分
は前記ガスタービン用燃料に好ましいとされる不純物の
基準を十分に満足するものであり、大型の火力発電所で
使用されている高性能のガスタービンにも何ら支障なく
使用できる。また比較的硫黄含有量の多い原油や重質油
を原料油として用いる場合は得られる低沸点留分には重
金属や塩分は同様に殆ど含まれないが、硫黄含有量のみ
は前記基準を越える場合がある。この場合でも、重金属
や塩分が含まれないのであるから、それらの不純物間の
相乗作用はなく、大型火力発電所のガスタービンに必ず
しも使用できないものではない。また一般産業用のコン
バインド・サイクル発電のガスタービン用には、何ら支
障なく使用できる品質の燃料である。
残渣混合物には原油の蒸留残渣と同様の成分の他、メソ
フェース化した原油の重質留分が石炭の周囲に析出して
取り出される。また原料油中に含まれる重金属、塩分、
硫黄分なども濃縮される。この残渣混合物は常温では通
常固化するものであるが、分解反応器6やフラッシュド
ラム7の操業条件によっては、加温された状態で流動性
を付与することもでき、また発熱量も非常に高いので従
来の発電用ボイラなどの燃料として使用可能である。
バインド・サイクル発電と組み合わせることにより、こ
れらを別々の工程で行う場合に比べ、各々の工程に必要
な熱エネルギが無駄なく次の工程に利用されるので、全
体的には一定燃料当たりの発電量の向上により大きく寄
与し、好ましい。
発電熱効率は低沸点留分の得られる割合、その留分組成
などにもよる。前者に原油100vol%を用いた場
合、通常70〜80vol%であるので、低沸点留分を
全量ガスタービンに用い、残渣混合物を全量ボイラで焚
いた場合を想定すると、全量をボイラで焚いた場合の熱
効率約40%/HHV基準と全量をコンバインド・サイ
クル発電を用いた場合の熱効率約48%/HHV基準の
中間にあり、約46%/HHV基準程度まで向上する。
しかも、ガスタービンの燃料としての好ましい品質を有
する留分を用いるので、ガスタービンの保守・点検、ブ
レードの交換頻度などの観点からも極めて有利である。
り、とりわけ排熱回収ボイラの低位の熱エネルギで原油
や重質油を加熱し、分解反応により得られる低沸点留分
をガスタービンの燃料として供給することにより、低コ
ストで原油や重質油などからガスタービンに適した燃料
を多く採取でき、熱効率よく発電することができる。ま
た副生する残渣混合物もボイラ燃料として有用である。
従って省エネルギのみならず省資源発電であるので、発
電に伴う発生するCO2 による地球温暖化防止やSOx
などの有害物質の発生抑制の観点からも極めて有利であ
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 原油もしくは重質油に、原油もしくは重
質油に対し3重量%以下の石炭微粒子を添加して加熱
し、次いで分解反応器にて加圧加熱下で分解した後、沸
点350℃未満の低沸点留分と高沸点留分を含む残渣混
合物とに分離し、得られる低沸点留分をコンバインド・
サイクル発電のガスタービンの燃料に用いることを特徴
とする発電方法。 - 【請求項2】 原油もしくは重質油に、原油もしくは重
質油に対し3重量%以下の石炭微粒子を添加してコンバ
インド・サイクル発電の排熱回収ボイラで加熱し、次い
で分解反応器にて加圧加熱下で分解した後、沸点350
℃未満の低沸点留分と高沸点留分を含む残渣混合物とに
分離し、得られる低沸点留分をコンバインド・サイクル
発電のガスタービンの燃料に用いることを特徴とする発
電方法。 - 【請求項3】 請求項1または2において、低沸点留分
とともに得られる高沸点留分を含む残渣混合物をボイラ
で燃焼させ、発生するスチームによりスチームタービン
で発電することを特徴とする発電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5057183A JP2735991B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5057183A JP2735991B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 発電方法 |
Publications (2)
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---|---|
JPH06272515A JPH06272515A (ja) | 1994-09-27 |
JP2735991B2 true JP2735991B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=13048396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5057183A Expired - Lifetime JP2735991B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 発電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
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JP2009228475A (ja) * | 2008-03-19 | 2009-10-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン発電システム |
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---|---|---|---|---|
JPS6010072B2 (ja) * | 1981-10-12 | 1985-03-14 | 株式会社 来島グル−プ協同技術研究所 | 低粘度混炭油の製造方法 |
FI80757C (fi) * | 1988-06-30 | 1990-07-10 | Imatran Voima Oy | Kombinerat gasturbins- och aongturbinskraftverk och foerfarande foer att utnyttja braenslets vaerme-energi foer att foerbaettra kraftverksprocessens totala verkningsgrad. |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5057183A patent/JP2735991B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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