JP2870913B2 - 粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発電方法 - Google Patents
粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発電方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力スイング式酸素の製造方法を利用した
石炭、タール、重質油等の粗悪燃料のガス化ガスを燃料
とするガスタービン発電方法に関する。
石炭、タール、重質油等の粗悪燃料のガス化ガスを燃料
とするガスタービン発電方法に関する。
石炭ガス化複合発電システムは、化石燃料を利用した
熱機関の中で最も効率の高いガスタービンを利用し、ガ
スタービンの燃料としては、ガス化炉により製造したガ
ス化ガスを脱塵、脱硫した後使用するために、高効率で
クリーンな発電が期待できる。石炭、タール、重質油等
の粗悪燃料のガス化にあたっては、酸化剤として空気を
使用する方法と酸素を使用する方法とが提案されてい
る。
熱機関の中で最も効率の高いガスタービンを利用し、ガ
スタービンの燃料としては、ガス化炉により製造したガ
ス化ガスを脱塵、脱硫した後使用するために、高効率で
クリーンな発電が期待できる。石炭、タール、重質油等
の粗悪燃料のガス化にあたっては、酸化剤として空気を
使用する方法と酸素を使用する方法とが提案されてい
る。
ガス化に当って空気を使用する場合には、粗悪燃料の
ガス化炉の圧力は、ガスタービン圧力よりも高圧で操作
されるために、空気中にある酸素に随伴する窒素をも昇
圧することとなるために動力的に不利である。また、ガ
ス化によって得られるガス化ガスも、1,000kcal/Nm3を
下廻ることとなり、その燃焼にも技術を要する。更に、
ガス化炉自身及び脱塵、脱硫等のクリーンアップ系は処
理ガス量に大きく依存するために、ガス化ガスに空気中
の窒素が含まれる空気を使用する方法では、非常に設備
費が増大する。
ガス化炉の圧力は、ガスタービン圧力よりも高圧で操作
されるために、空気中にある酸素に随伴する窒素をも昇
圧することとなるために動力的に不利である。また、ガ
ス化によって得られるガス化ガスも、1,000kcal/Nm3を
下廻ることとなり、その燃焼にも技術を要する。更に、
ガス化炉自身及び脱塵、脱硫等のクリーンアップ系は処
理ガス量に大きく依存するために、ガス化ガスに空気中
の窒素が含まれる空気を使用する方法では、非常に設備
費が増大する。
以上の理由によって、酸素を使用する方法が期待され
るところとなるが、現実には大容量酸素製造方法として
広く使用されている深冷分離法では、酸素製造等の消費
電力が大きく、また、設備費も高いために、空気を使用
する方法の欠点を克服するに至っていない。これに加え
て、深冷法では、近年の発電システムで採用される負荷
変動、週末停止、各日停止等に対応することは非常に困
難である。
るところとなるが、現実には大容量酸素製造方法として
広く使用されている深冷分離法では、酸素製造等の消費
電力が大きく、また、設備費も高いために、空気を使用
する方法の欠点を克服するに至っていない。これに加え
て、深冷法では、近年の発電システムで採用される負荷
変動、週末停止、各日停止等に対応することは非常に困
難である。
第２図にこのような長所及び欠点を有する酸素吹き石
炭ガス化複合発電システムのフローシートを示す。空気
圧縮機01で圧力6atm程度に昇圧された空気は、全低圧式
深冷分離製造装置02において、圧力１〜1.2atmの酸素ガ
ス03と同じく圧力１〜1.2atmの窒素ガス04に分離され
る。全低圧式深冷分離製造装置02で得られる酸素の純度
は、90〜99.6vol％と極めて高濃度である。酸素製造時
の消費電力は、酸素純度90vol％の場合で0.36kwh/Nm3−
O2、酸素純度99.6vol％の場合で0.4kwh/Nm3−O2程度で
ある。
炭ガス化複合発電システムのフローシートを示す。空気
圧縮機01で圧力6atm程度に昇圧された空気は、全低圧式
深冷分離製造装置02において、圧力１〜1.2atmの酸素ガ
ス03と同じく圧力１〜1.2atmの窒素ガス04に分離され
る。全低圧式深冷分離製造装置02で得られる酸素の純度
は、90〜99.6vol％と極めて高濃度である。酸素製造時
の消費電力は、酸素純度90vol％の場合で0.36kwh/Nm3−
O2、酸素純度99.6vol％の場合で0.4kwh/Nm3−O2程度で
ある。
発電システムでは、それ程高濃度を要求されないため
に、純度90vol％で酸素ガスを製造し、これを酸圧機05
によって圧力30atmに圧縮した後、水蒸気06と混合して
石炭ガス化炉07に石炭08と伴に供給して石炭のガス化を
行なう。平均熱量5,000kcal/Nm3のガス化ガスは、高温
脱塵装置09で脱塵され乾式脱硫装置010で脱硫されてガ
スタービンサイクルに使用可能な程にクリーンにされた
後流路011から燃焼器012に供給される。
に、純度90vol％で酸素ガスを製造し、これを酸圧機05
によって圧力30atmに圧縮した後、水蒸気06と混合して
石炭ガス化炉07に石炭08と伴に供給して石炭のガス化を
行なう。平均熱量5,000kcal/Nm3のガス化ガスは、高温
脱塵装置09で脱塵され乾式脱硫装置010で脱硫されてガ
スタービンサイクルに使用可能な程にクリーンにされた
後流路011から燃焼器012に供給される。
一方、圧縮機013で圧縮された空気の大部分は、流路0
14から燃焼器012に供給され、前記ガス化ガスを加圧燃
焼して流路015から高温高圧流体として膨張型のガスタ
ービン016に入る。現在の技術水準では、ガスタービン
材料の使用上限温度は1,380℃程度であり、燃焼器012に
おける燃焼温度はこの温度を上廻るため、前記圧縮空気
の一部は流路017から流路015へ供給されて、冷却用に使
用される。
14から燃焼器012に供給され、前記ガス化ガスを加圧燃
焼して流路015から高温高圧流体として膨張型のガスタ
ービン016に入る。現在の技術水準では、ガスタービン
材料の使用上限温度は1,380℃程度であり、燃焼器012に
おける燃焼温度はこの温度を上廻るため、前記圧縮空気
の一部は流路017から流路015へ供給されて、冷却用に使
用される。
圧縮機013とガスタービン016は、同軸018で発電機019
に接続されており、ガスタービン016の回転によって電
力が採り出される。ガスタービン016で仕事をして降
温、降圧した排ガスは、500℃程度の温度を有するため
に、廃熱回収ボイラー蒸気タービンシステム020でも電
気エネルギーが採り出される。
に接続されており、ガスタービン016の回転によって電
力が採り出される。ガスタービン016で仕事をして降
温、降圧した排ガスは、500℃程度の温度を有するため
に、廃熱回収ボイラー蒸気タービンシステム020でも電
気エネルギーが採り出される。
以上説明した石炭等粗悪燃料のガス化用酸化剤として
空気の代わりに酸素を使用する発電システムでは、窒素
を分離した比較的小量の酸素を用いており、 （１） ガス代炉酸化剤の昇圧に要する動力の大幅な削
減及び昇圧機設備費の削減。
空気の代わりに酸素を使用する発電システムでは、窒素
を分離した比較的小量の酸素を用いており、 （１） ガス代炉酸化剤の昇圧に要する動力の大幅な削
減及び昇圧機設備費の削減。
（２） 石炭ガス化炉の塔断面積の縮少に基づく設備費
の削減。
の削減。
（３） 石炭ガス化ガスの減容に基づき、処理ガス量に
設備費、変動費とも大きく依存する脱塵装置、脱硫装置
の設備費、変動費の低減。
設備費、変動費とも大きく依存する脱塵装置、脱硫装置
の設備費、変動費の低減。
（４） 石炭ガス化ガスの高カロリー化による燃焼器操
作性の改善。
作性の改善。
（５） 発電と化学原料製造ガス化の同時プロセスが可
能。
能。
等の多大な利点が挙げられる。しかし、酸素製造方法と
して大容量領域で広く採用されている深冷分離法の設備
費、変動費は、ガス化用酸化剤として酸素を使用する場
合の前記の利点をほぼ相殺し、かつ負荷変動、週末停
止、各日停止等の発電システムで必須となっている操作
が非常に困難なことが、この方法の採用を見合せる要因
となっている。
して大容量領域で広く採用されている深冷分離法の設備
費、変動費は、ガス化用酸化剤として酸素を使用する場
合の前記の利点をほぼ相殺し、かつ負荷変動、週末停
止、各日停止等の発電システムで必須となっている操作
が非常に困難なことが、この方法の採用を見合せる要因
となっている。
本発明は前記問題点を解決するために、圧力スイング
式酸素の製造方法を利用して粗悪燃料のガス化を行い、
このガス化ガスを燃料とするガスタービンの発電方法を
提供しようとするものである。
式酸素の製造方法を利用して粗悪燃料のガス化を行い、
このガス化ガスを燃料とするガスタービンの発電方法を
提供しようとするものである。
本発明の粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスター
ビン発電方法は、ガスタービンで駆動される空気圧縮機
による高圧の加圧空気の一部を抽気して酸素吸着剤を収
容した酸素吸着塔へ導入して酸素を酸素吸着剤に吸着さ
せると共に残部の窒素ガスを高圧の状態で酸素吸着塔を
流過させ、減圧下で酸素吸着剤に吸着された酸素を酸素
吸着剤から脱着し、該脱着された酸素ガスを加圧した上
これを酸化剤として粗悪材料をガス化し、該粗悪材料の
ガス化ガスを前記空気圧縮機による加圧空気の残部によ
って燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスに前記吸着塔を流
過した高圧の窒素ガスを混合して前記ガスタービンへ導
入して該ガスタービンを駆動して発電を行なうことを特
徴とする。
ビン発電方法は、ガスタービンで駆動される空気圧縮機
による高圧の加圧空気の一部を抽気して酸素吸着剤を収
容した酸素吸着塔へ導入して酸素を酸素吸着剤に吸着さ
せると共に残部の窒素ガスを高圧の状態で酸素吸着塔を
流過させ、減圧下で酸素吸着剤に吸着された酸素を酸素
吸着剤から脱着し、該脱着された酸素ガスを加圧した上
これを酸化剤として粗悪材料をガス化し、該粗悪材料の
ガス化ガスを前記空気圧縮機による加圧空気の残部によ
って燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスに前記吸着塔を流
過した高圧の窒素ガスを混合して前記ガスタービンへ導
入して該ガスタービンを駆動して発電を行なうことを特
徴とする。
本発明では、ガスタービンで駆動される空気圧縮機に
よる高圧の加圧空気の一部は抽気されて酸素吸着塔へ導
入され、空気中の酸素が同塔内の酸素吸着剤に吸着さ
れ、残部の窒素ガスは同塔を高圧の状態で流過する。こ
の酸素吸着塔における酸素の吸着は、高圧下で行なわれ
るために吸着効率が高く、また空気中の体積比約20％の
酸素の吸着を行なっているので、少量の酸素吸着剤で吸
着が可能であり、また、吸着塔を小形化することが可能
である。
よる高圧の加圧空気の一部は抽気されて酸素吸着塔へ導
入され、空気中の酸素が同塔内の酸素吸着剤に吸着さ
れ、残部の窒素ガスは同塔を高圧の状態で流過する。こ
の酸素吸着塔における酸素の吸着は、高圧下で行なわれ
るために吸着効率が高く、また空気中の体積比約20％の
酸素の吸着を行なっているので、少量の酸素吸着剤で吸
着が可能であり、また、吸着塔を小形化することが可能
である。
酸素吸着剤に吸着された酸素は減圧下で脱着されて酸
素ガスとなり、これを加圧した上石炭その他の粗悪燃料
のガス化の酸化剤として用いられる。粗悪燃料のガス化
によって生じたガス化ガスは、空気を用いる場合のよう
に窒素を随伴しない分だけ減容され、発熱量が高いもの
となり、またガス化炉等のガス化装置の容量の減小が可
能になる。
素ガスとなり、これを加圧した上石炭その他の粗悪燃料
のガス化の酸化剤として用いられる。粗悪燃料のガス化
によって生じたガス化ガスは、空気を用いる場合のよう
に窒素を随伴しない分だけ減容され、発熱量が高いもの
となり、またガス化炉等のガス化装置の容量の減小が可
能になる。
このガス化ガスは、前記空気圧縮機による高圧の加圧
空気の残部によって燃焼され、高温高圧の燃焼ガスとな
る。この燃焼ガスに前記酸素吸着塔を流過した高圧の窒
素ガスが混合された上ガスタービンへ導入され、ガスタ
ービンを駆動して発電が行なわれる。
空気の残部によって燃焼され、高温高圧の燃焼ガスとな
る。この燃焼ガスに前記酸素吸着塔を流過した高圧の窒
素ガスが混合された上ガスタービンへ導入され、ガスタ
ービンを駆動して発電が行なわれる。
ガスタービンへ導入される燃焼ガスと窒素ガスの混合
流体は、窒素ガスの混合によって温度が低下し、ガスタ
ービン材料の使用上限温度以下になると共に、高圧の窒
素ガスのもつエネルギーが燃焼ガスのエネルギーと共に
ガスタービンによって動力へ変換される。
流体は、窒素ガスの混合によって温度が低下し、ガスタ
ービン材料の使用上限温度以下になると共に、高圧の窒
素ガスのもつエネルギーが燃焼ガスのエネルギーと共に
ガスタービンによって動力へ変換される。
本発明の一実施例を第１図によって説明する。
空気圧縮機１、膨張型のガスタービン23及び発電機24
は同軸に接続されており、空気圧縮機１の出口の流路２
は、ガスタービン23へ燃焼ガスを供給する燃焼器20の入
口側に接続されている。5a,5bは並列に設けられた酸素
吸着塔であり、同吸着塔5a,5bの底部に接続された流路3
0a,30bは、前記流路２から分岐する抽気流路３に、それ
ぞれ、バルブ4a,4bを介して接続されている。前記酸素
吸着塔5a,5b内には、それぞれ、下部から上部に順次活
性アルミナの脱湿剤6a,6b、蓄冷剤8a,8b、両塔を貫通す
る空気熱交換器７とフロン熱交換器９、及びNa−Ａ型ゼ
オライトの酸素吸着剤10a,10bが配置されている。酸素
吸着塔5a,5bの頂部には、それぞれ、バルブ11a,11bをも
つ流路31a,31bが接続され、同流路31a,31bは、前記燃焼
器20の出口側とガスタービン23の間の流路22に接続され
た流路12に接続されている。また、前記の空気熱交換器
７は、流路12に設けられた熱交換器７′に接続されてい
る。
は同軸に接続されており、空気圧縮機１の出口の流路２
は、ガスタービン23へ燃焼ガスを供給する燃焼器20の入
口側に接続されている。5a,5bは並列に設けられた酸素
吸着塔であり、同吸着塔5a,5bの底部に接続された流路3
0a,30bは、前記流路２から分岐する抽気流路３に、それ
ぞれ、バルブ4a,4bを介して接続されている。前記酸素
吸着塔5a,5b内には、それぞれ、下部から上部に順次活
性アルミナの脱湿剤6a,6b、蓄冷剤8a,8b、両塔を貫通す
る空気熱交換器７とフロン熱交換器９、及びNa−Ａ型ゼ
オライトの酸素吸着剤10a,10bが配置されている。酸素
吸着塔5a,5bの頂部には、それぞれ、バルブ11a,11bをも
つ流路31a,31bが接続され、同流路31a,31bは、前記燃焼
器20の出口側とガスタービン23の間の流路22に接続され
た流路12に接続されている。また、前記の空気熱交換器
７は、流路12に設けられた熱交換器７′に接続されてい
る。
酸素吸着塔5a,5bの前記流路30a,30bのバルブ4a,4bと
同吸着塔5a,5bの中間からは、それぞれバルブ13a,13bを
もつ流路32a,32bが分岐し、両流路32a,32bは合流して圧
縮機14の入口側へ接続されている。同圧縮機14の出口側
は、水蒸気供給路15と合流してガス化炉16の底部に接続
され、また、同ガス化炉16の底部は石炭供給路15′に接
続されている。同ガス化炉16の頂部に接続された流路17
は、脱塵装置18へ接続され、同脱塵装置18は脱硫装置19
へ、また同脱硫装置19は前記燃焼器20の入口側へ、それ
ぞれ接続されている。25はガスタービン23の排ガスが供
給される回収ボイラー蒸気タービンシステムである。
同吸着塔5a,5bの中間からは、それぞれバルブ13a,13bを
もつ流路32a,32bが分岐し、両流路32a,32bは合流して圧
縮機14の入口側へ接続されている。同圧縮機14の出口側
は、水蒸気供給路15と合流してガス化炉16の底部に接続
され、また、同ガス化炉16の底部は石炭供給路15′に接
続されている。同ガス化炉16の頂部に接続された流路17
は、脱塵装置18へ接続され、同脱塵装置18は脱硫装置19
へ、また同脱硫装置19は前記燃焼器20の入口側へ、それ
ぞれ接続されている。25はガスタービン23の排ガスが供
給される回収ボイラー蒸気タービンシステムである。
本実施例においては、ガスタービン23で駆動される空
気圧縮機１で15atm程度に圧縮された加圧空気が、流路
２から一部抽気されて流路３へ入る。並列に配置された
酸素吸着塔5a,5bのうち、塔5aのバルブ4a,11aが開かれ
ると共にバルブ13aが閉じられ、塔5bのバルブ4b,11bが
閉じられると共にバルブ14aが開かれている。開状態の
バルブ4aから、加工空気が酸素吸着塔5aへ入り、同加工
空気は、脱湿剤6aで除湿され、蓄冷剤8a及び空気熱交換
器７で冷却され、更に不足の寒冷を補うフロン熱交換器
９で−70℃程度迄冷却された上、酸素吸着剤10aを通過
し、加圧空気中の酸素は同吸着剤10aに吸着される。一
方窒素は高圧の状態で吸着塔5aを流過する。吸着塔5aを
流過した窒素は同吸着塔5aにおける圧損0.1〜0.5atmだ
け減少した15−（0.1〜0.5）atmの圧力を有している。
この高圧の窒素は、バルブ11a、熱交換器７′から流路1
2へと流過する。このように、酸素吸着塔5aへは、加圧
空気が供給され、高圧の状態で酸素が酸素吸着剤10aに
吸着されるために、吸着効率が向上して必要とする酸素
吸着剤の量が低減されると共に、酸素吸着塔5aをコンパ
クト化することができる。
気圧縮機１で15atm程度に圧縮された加圧空気が、流路
２から一部抽気されて流路３へ入る。並列に配置された
酸素吸着塔5a,5bのうち、塔5aのバルブ4a,11aが開かれ
ると共にバルブ13aが閉じられ、塔5bのバルブ4b,11bが
閉じられると共にバルブ14aが開かれている。開状態の
バルブ4aから、加工空気が酸素吸着塔5aへ入り、同加工
空気は、脱湿剤6aで除湿され、蓄冷剤8a及び空気熱交換
器７で冷却され、更に不足の寒冷を補うフロン熱交換器
９で−70℃程度迄冷却された上、酸素吸着剤10aを通過
し、加圧空気中の酸素は同吸着剤10aに吸着される。一
方窒素は高圧の状態で吸着塔5aを流過する。吸着塔5aを
流過した窒素は同吸着塔5aにおける圧損0.1〜0.5atmだ
け減少した15−（0.1〜0.5）atmの圧力を有している。
この高圧の窒素は、バルブ11a、熱交換器７′から流路1
2へと流過する。このように、酸素吸着塔5aへは、加圧
空気が供給され、高圧の状態で酸素が酸素吸着剤10aに
吸着されるために、吸着効率が向上して必要とする酸素
吸着剤の量が低減されると共に、酸素吸着塔5aをコンパ
クト化することができる。
一方、他の酸素吸着塔5bは、流路30b、開かれたバル
ブ13bをもつ流路32bによって圧縮機14の入口側へ接続さ
れて減圧状態となっており、酸素吸着塔5bに吸着された
酸素は同吸着塔5bから脱着されて酸素ガスとなって圧縮
機14へ入り、同圧縮機14で加圧された上、水蒸気供給路
15からの水蒸気と合流して石炭供給路15′からの石炭と
共に、ガス化炉16へ供給される。
ブ13bをもつ流路32bによって圧縮機14の入口側へ接続さ
れて減圧状態となっており、酸素吸着塔5bに吸着された
酸素は同吸着塔5bから脱着されて酸素ガスとなって圧縮
機14へ入り、同圧縮機14で加圧された上、水蒸気供給路
15からの水蒸気と合流して石炭供給路15′からの石炭と
共に、ガス化炉16へ供給される。
前記酸素吸着塔5aにおける酸素の吸着、及び酸素吸着
塔5bにおける酸素の脱着が終了すると、各吸着塔のバル
ブを切換えて、酸素吸着塔5bへ加圧空気を導入して酸素
の吸着を行ない、酸素吸着塔5aで吸着された酸素を脱着
して酸素ガスとして圧縮機14へ導入する。このように、
酸素吸着塔5a,5bにおいて、一方では酸素の吸着を行な
い、他方では酸素の脱着を行ない、これを順次切換える
ことによって、連続的に酸素の吸着及び脱着が行なわれ
ることになる。なお、この酸素吸着塔5a,5bにおける吸
着、脱着は、通常75秒程度の期間で行なわれる。
塔5bにおける酸素の脱着が終了すると、各吸着塔のバル
ブを切換えて、酸素吸着塔5bへ加圧空気を導入して酸素
の吸着を行ない、酸素吸着塔5aで吸着された酸素を脱着
して酸素ガスとして圧縮機14へ導入する。このように、
酸素吸着塔5a,5bにおいて、一方では酸素の吸着を行な
い、他方では酸素の脱着を行ない、これを順次切換える
ことによって、連続的に酸素の吸着及び脱着が行なわれ
ることになる。なお、この酸素吸着塔5a,5bにおける吸
着、脱着は、通常75秒程度の期間で行なわれる。
酸素吸着塔5a,5bにおいて酸素吸着剤10a,10bに吸着さ
れた酸素は、圧縮機14による減圧によって、前記したよ
うに、酸素吸着剤10a,10bから脱着されて酸素ガスとな
り、このときに酸素吸着剤の再生が行なわれる。また、
酸素ガスはまず蓄冷剤8a,8bを流過して、−70℃の冷熱
が回収されてほぼ室温迄昇温し、次いで水分で飽和した
脱湿剤6a,6bを流過して水分を離脱して脱湿剤6a,6bを再
生させる。
れた酸素は、圧縮機14による減圧によって、前記したよ
うに、酸素吸着剤10a,10bから脱着されて酸素ガスとな
り、このときに酸素吸着剤の再生が行なわれる。また、
酸素ガスはまず蓄冷剤8a,8bを流過して、−70℃の冷熱
が回収されてほぼ室温迄昇温し、次いで水分で飽和した
脱湿剤6a,6bを流過して水分を離脱して脱湿剤6a,6bを再
生させる。
ガス化炉16へ供給される酸素ガスは、圧縮機14によっ
て、圧力が30atm程度迄昇圧されて供給される。従来例
で述べた前記の深冷法では、大気圧の酸素を30atm程度
迄昇圧する必要があるが、本実施例では、酸素吸着剤か
らの脱着開始時に10atm程度から30atm程度へ圧縮比３で
昇圧する。その後約75秒にわたる酸素の脱着によって、
吸着塔内圧力は暫次降圧して最終的に1atm程度となり、
この最終段階では、酸素ガスは圧縮機14によって1atmか
ら30atmへ昇圧される。従って、約75秒にわたる酸素の
脱着においては、平均で4atmから30atmへの昇圧とほぼ
等価となり、これによって、深冷法に対して本実施例で
は約50％の消費電力ですむことになる。
て、圧力が30atm程度迄昇圧されて供給される。従来例
で述べた前記の深冷法では、大気圧の酸素を30atm程度
迄昇圧する必要があるが、本実施例では、酸素吸着剤か
らの脱着開始時に10atm程度から30atm程度へ圧縮比３で
昇圧する。その後約75秒にわたる酸素の脱着によって、
吸着塔内圧力は暫次降圧して最終的に1atm程度となり、
この最終段階では、酸素ガスは圧縮機14によって1atmか
ら30atmへ昇圧される。従って、約75秒にわたる酸素の
脱着においては、平均で4atmから30atmへの昇圧とほぼ
等価となり、これによって、深冷法に対して本実施例で
は約50％の消費電力ですむことになる。
ガス化炉16においては、前記のように同炉に供給され
た酸素ガス、水蒸気によって石炭のガス化が行なわれ、
同炉で生成されたガス化ガスは流路17へ入る。生成した
ガス化ガスには、空気を用いた場合のように窒素を随伴
していないために、発生するガス化ガスのガス量は空気
を用いた場合の約50％であり、従って、ガス化炉16を容
量の小さいものとすることができ、またガス化ガスの発
熱量は3,000kcal/Nm3を上廻ることとなる。
た酸素ガス、水蒸気によって石炭のガス化が行なわれ、
同炉で生成されたガス化ガスは流路17へ入る。生成した
ガス化ガスには、空気を用いた場合のように窒素を随伴
していないために、発生するガス化ガスのガス量は空気
を用いた場合の約50％であり、従って、ガス化炉16を容
量の小さいものとすることができ、またガス化ガスの発
熱量は3,000kcal/Nm3を上廻ることとなる。
前記のように、容量の小さいガス化ガスは、流路17か
ら脱塵装置18及び脱硫装置19を経て脱塵、脱硫等のクリ
ーンアップをされた上、燃焼器20へ入り、空気圧縮機１
から流路21より供給される加圧空気によって燃焼して流
路22からガスタービン23へと入る。
ら脱塵装置18及び脱硫装置19を経て脱塵、脱硫等のクリ
ーンアップをされた上、燃焼器20へ入り、空気圧縮機１
から流路21より供給される加圧空気によって燃焼して流
路22からガスタービン23へと入る。
本実施例では、流路12,22を経て、ガスタービン23
へ、高圧状態を保って酸素吸着塔5a,5bを流過した窒素
ガスが、前記燃焼ガスに混合されて導入される。窒素ガ
スを混合することによって、ガスタービン23へ入る流体
の温度は、ガスタービン材料の使用上限を下廻ることと
なり、また、高圧の窒素ガスのもつエネルギーも燃焼ガ
スのエネルギーと共に、ガスタービン23で動力に転換し
て回収され、発電機24による発電が行なわれる。
へ、高圧状態を保って酸素吸着塔5a,5bを流過した窒素
ガスが、前記燃焼ガスに混合されて導入される。窒素ガ
スを混合することによって、ガスタービン23へ入る流体
の温度は、ガスタービン材料の使用上限を下廻ることと
なり、また、高圧の窒素ガスのもつエネルギーも燃焼ガ
スのエネルギーと共に、ガスタービン23で動力に転換し
て回収され、発電機24による発電が行なわれる。
ガスタービン23から排出されたガスは、その後流側の
回収ボイラー蒸気タービンシステム25によって、そのエ
ネルギーが回収されて電力が採り出される。
回収ボイラー蒸気タービンシステム25によって、そのエ
ネルギーが回収されて電力が採り出される。
なお、上記実施例では、並列に配置された２個の酸素
吸着塔を用いているが、３個以上の並列に配置された複
数個の酸素吸着塔を用いるようにしてもよく、また、互
いに独立した酸素吸着塔の複数個を用いて酸素の吸着、
脱着を各酸素吸着塔で行ない脱着された酸素を連続的に
得るようにしてもよい。
吸着塔を用いているが、３個以上の並列に配置された複
数個の酸素吸着塔を用いるようにしてもよく、また、互
いに独立した酸素吸着塔の複数個を用いて酸素の吸着、
脱着を各酸素吸着塔で行ない脱着された酸素を連続的に
得るようにしてもよい。
本発明は次の効果を挙げることができる。
（１） ガスタービンの空気圧縮機による加圧空気を抽
気して酸素吸着塔へ導入して、加圧下で酸素を酸素吸着
剤に吸着することによって、酸素を効率良く吸着するこ
とができる。また、酸素吸着塔では、空気中の体積比約
20％の酸素の吸着を行なっているために、前記の高圧下
における効率の良い吸着と相まって、酸素吸着塔を小形
化することができ、必要とする酸素吸着剤の量も低減す
ることができる。
気して酸素吸着塔へ導入して、加圧下で酸素を酸素吸着
剤に吸着することによって、酸素を効率良く吸着するこ
とができる。また、酸素吸着塔では、空気中の体積比約
20％の酸素の吸着を行なっているために、前記の高圧下
における効率の良い吸着と相まって、酸素吸着塔を小形
化することができ、必要とする酸素吸着剤の量も低減す
ることができる。
（２） 酸素吸着剤から脱着された酸素ガスによって、
粗悪燃料のガス化を行なうために、空気によるガス化に
比して、扱うガス及び生成するガス化ガスの量が減容さ
れ、ガス化炉及びガス化ガスの脱硫、除塵用等の機器を
小形にすることができると共に、ガス化ガスの発熱量を
高くすることができ、ガス化ガスの燃焼性を改善するこ
とができる。
粗悪燃料のガス化を行なうために、空気によるガス化に
比して、扱うガス及び生成するガス化ガスの量が減容さ
れ、ガス化炉及びガス化ガスの脱硫、除塵用等の機器を
小形にすることができると共に、ガス化ガスの発熱量を
高くすることができ、ガス化ガスの燃焼性を改善するこ
とができる。
（３） 酸素吸着塔を流過した高圧状態の窒素ガスは、
ガスタービンへ導入されてそのエネルギーを回収するこ
とができる。また、窒素ガスを混合することによって、
ガスタービンへ導入される高温高圧流体の温度をガスタ
ービン材料の使用上限温度以下に下げ、ガスタービンを
安全に運転することができる。
ガスタービンへ導入されてそのエネルギーを回収するこ
とができる。また、窒素ガスを混合することによって、
ガスタービンへ導入される高温高圧流体の温度をガスタ
ービン材料の使用上限温度以下に下げ、ガスタービンを
安全に運転することができる。
（４） 酸素吸着塔における酸素の吸着・脱着及びその
他の本発明の各工程は、短時間で起動、停止及び調節を
行なうことができ、負荷変動及び頻繁な発電の発停に対
応することができる。
他の本発明の各工程は、短時間で起動、停止及び調節を
行なうことができ、負荷変動及び頻繁な発電の発停に対
応することができる。
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は従来の酸
素を用いる石炭ガス化複合発電プラントの系統図であ
る。 １……空気圧縮機、5a,5b……酸素吸着塔、 6a,6b……脱湿剤、７……空気熱交換器、 8a,8b……蓄冷剤、９……フロン熱交換器、 10a,10b……酸素吸着剤、 4a,4b,11a,11b,13a,13b……バルブ、 14……圧縮機、16……ガス化炉、 18……脱塵装置、19……脱硫装置、 20……燃焼器、23……ガスタービン、 24……発電機。
素を用いる石炭ガス化複合発電プラントの系統図であ
る。 １……空気圧縮機、5a,5b……酸素吸着塔、 6a,6b……脱湿剤、７……空気熱交換器、 8a,8b……蓄冷剤、９……フロン熱交換器、 10a,10b……酸素吸着剤、 4a,4b,11a,11b,13a,13b……バルブ、 14……圧縮機、16……ガス化炉、 18……脱塵装置、19……脱硫装置、 20……燃焼器、23……ガスタービン、 24……発電機。
フロントページの続き (72)発明者 金子 祥三 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 大嶋 一晃 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 昭62−290794（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−31651（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 3/24 F02C 3/28
Claims (1)
- 【請求項１】ガスタービンで駆動される空気圧縮機によ
る高圧の加圧空気の一部を抽気して酸素吸着剤を収容し
た酸素吸着塔へ導入して酸素を酸素吸着剤に吸着させる
と共に残部の窒素ガスを高圧の状態で酸素吸着塔を流過
させ、減圧下で酸素吸着剤に吸着された酸素を酸素吸着
剤から脱着し、該脱着された酸素ガスを加圧した上これ
を酸化剤として粗悪材料をガス化し、該粗悪材料のガス
化ガスを前記空気圧縮機による加圧空気の残部によって
燃焼させ、該燃焼による燃焼ガスに前記吸着塔を流過し
た高圧の窒素ガスを混合して前記ガスタービンへ導入し
て該ガスタービンを駆動して発電を行なうことを特徴と
する粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発
電方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003492A JP2870913B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発電方法 |
| DE69112084T DE69112084T2 (de) | 1990-01-12 | 1991-01-02 | Methode zur Energieerzeugung mit einer Gasturbine und Verwendung von einem minderwertigen Brennstoff. |
| EP91100100A EP0437213B1 (en) | 1990-01-12 | 1991-01-02 | Method for power generation with gas turbine using gasified fuel of inferior quality |
| US07/639,066 US5172544A (en) | 1990-01-12 | 1991-01-09 | Method for power generation with gas turbine using gasified fuel of inferior quality |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003492A JP2870913B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03210028A JPH03210028A (ja) | 1991-09-13 |
| JP2870913B2 true JP2870913B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=11558838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003492A Expired - Fee Related JP2870913B2 (ja) | 1990-01-12 | 1990-01-12 | 粗悪燃料のガス化ガスを燃料とするガスタービン発電方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5172544A (ja) |
| EP (1) | EP0437213B1 (ja) |
| JP (1) | JP2870913B2 (ja) |
| DE (1) | DE69112084T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5169413A (en) * | 1991-10-07 | 1992-12-08 | Praxair Technology Inc. | Low temperature pressure swing adsorption with refrigeration |
| ES2116518T3 (es) * | 1993-12-17 | 1998-07-16 | Air Prod & Chem | Produccion integrada de oxigeno y energia electrica. |
| US5912426A (en) * | 1997-01-30 | 1999-06-15 | Praxair Technology, Inc. | System for energy recovery in a vacuum pressure swing adsorption apparatus |
| DE19832293A1 (de) * | 1998-07-17 | 1999-10-21 | Siemens Ag | Gas- und Dampfturbinenanlage |
| KR20010058984A (ko) * | 1999-12-30 | 2001-07-06 | 구광시 | 인쇄성이 우수한 폴리부틸렌 테레프탈레이트 수지조성물 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL255368A (ja) * | 1959-09-25 | |||
| US3313091A (en) * | 1963-11-04 | 1967-04-11 | Exxon Research Engineering Co | Vacuum cycle adsorption |
| US4015956A (en) * | 1971-04-23 | 1977-04-05 | Bergwerksverband Gmbh | Process and arrangement for the enrichment of gases |
| GB1449864A (en) * | 1973-10-24 | 1976-09-15 | Boc International Ltd | Adsorption system |
| DE2503193A1 (de) * | 1975-01-27 | 1976-07-29 | Linde Ag | Verfahren zur herstellung eines heizgases durch druckvergasung kohlenstoffhaltiger brennstoffe |
| ZA766776B (en) * | 1975-11-13 | 1977-10-26 | Bbc Brown Boveri & Cie | Thermal power plant with oxygen-fed compressed-gas generator |
| US4089938A (en) * | 1977-07-15 | 1978-05-16 | Hudson Engineering Corporation | Process for recovering oxygen from air |
| US4256469A (en) * | 1978-11-06 | 1981-03-17 | Linde Aktiengesellschaft | Repressurization technique for pressure swing adsorption |
| JPS5880381A (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-14 | Hitachi Ltd | 石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置 |
| JPH0678531B2 (ja) * | 1986-06-11 | 1994-10-05 | 株式会社日立製作所 | 石炭ガス化方法及び装置 |
| JPS6331651A (ja) * | 1987-03-05 | 1988-02-10 | 学校法人近畿大学 | 内視鏡 |
| US4785621A (en) * | 1987-05-28 | 1988-11-22 | General Electric Company | Air bottoming cycle for coal gasification plant |
| US4810265A (en) * | 1987-12-29 | 1989-03-07 | Union Carbide Corporation | Pressure swing adsorption process for gas separation |
-
1990
- 1990-01-12 JP JP2003492A patent/JP2870913B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-01-02 DE DE69112084T patent/DE69112084T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-02 EP EP91100100A patent/EP0437213B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-09 US US07/639,066 patent/US5172544A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0437213A1 (en) | 1991-07-17 |
| JPH03210028A (ja) | 1991-09-13 |
| DE69112084D1 (de) | 1995-09-21 |
| US5172544A (en) | 1992-12-22 |
| DE69112084T2 (de) | 1996-01-11 |
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