JP2986901B2

JP2986901B2 - 作動流体供給方法および燃焼設備

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Publication number: JP2986901B2
Application number: JP31322890A
Authority: JP
Inventors: 俊太郎小山; 寿生山下; 知彦宮本; 真二田中; 芳樹野口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1999-12-06
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JPH04183936A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、流動層形成部を有する加圧流動層ボイラを
備え、該ボイラの排ガスをガスタービンの作動流体とし
て供給する作動流体供給方法、燃焼設備およびこれを用
いたコンバインドサイクルプラントに関する。

［従来技術］加圧流動層（Pressurized Fludized−bed）ボイラか
ら発生する排ガスで駆動するガスタービンと、加圧流動
層ボイラの燃焼熱により発生する蒸気で駆動する蒸気タ
ービンとを備えているコンバインドサイクル発電プラン
トは、微粉炭焚火力発電プラントより高い効率が得られ
ると期待されている。

このコンバインドサイクル発電プラントでは、流動層
に脱硫剤（例えば石灰石）を供給し、脱硫も同時に行な
っている。流動層ボイラからの排ガスは、流動層燃焼温
度付近で、排ガス中に含まれているダストを除去した
後、ガスタービンに導入している。燃焼温度は、脱硫性
能が良いこと、灰が焼結せず安定な流動層が形成される
こと等を考慮し、1073〜1173Kに設定されている。この
温度に維持するため、流動層内に伝熱管を挿入し熱回収
を行なっている。熱回収により得られた蒸気は蒸気ター
ビンに供給される。

このプラントでは、流動層の温度を1073〜1173Kに維
持するため、燃焼で発生する熱を除去する必要があり、
流動層からの熱回収量（水蒸気発生量）が増大する。す
なわち、石炭の発熱量の内、大部分が水蒸気に転換さ
れ、排ガスの顕熱量はこれに比べて小さくなる。その結
果、ガスタービンの作動流体である排ガスの熱量は少な
く、また、温度も低いので、ガスタービン自体の効率は
低くなる。このため、コンバインドサイクル発電プラン
トの高効率化の利点が充分に生かされていない。

この欠点を補う方式としてトッピング燃焼（Topping
Combustion）が考えられている。これは、別途付加的な
燃料を燃焼し、得られた高温のガスを、流動層ボイラの
排ガスと一緒にすることによりガスの温度を高め、この
ガスをガスタービンに導入することにより、発電効率を
高めようとするものである。

この方式では、温度を高めるための付加的な燃焼をど
のように行うかが問題となる。

コンバインドサイクル発電プラントでトッピング燃焼
を行うものとしては、例えば、文献（１）Proceedings
of 1898 Internatinal Conference on FBC,Vol.1（198
9）pp.435−443、文献（２）Proceedings of 1989 Co
nference on Technologies for Production Electr
icity in 21stCentry（1989）、特開平１−285626号公
報に記載されているものがある。

さらに、トッピング燃焼を行う従来のものは、ボイラ
とは別に燃焼器を設け、この燃焼器でボイラ燃料と異な
る燃料を燃やして、燃焼器からの高温の排ガスをボイラ
排ガス内に混入するというものである。

文献（１）に記載されているものは、流動層ボイラの
他に還元性ガスを発生するガス化炉を備えており、流動
層ボイラから発生した排ガスに、ガス化で得られた還元
性ガスを混入した後、これを燃焼器で燃やして、ここで
発生した排ガスをガスタービンに送り込むというもので
ある。ガス化で生成したチャーは、流動層ボイラに供給
して、そこで燃焼させている。

また、文献（２）に記載されているものは、流動層ボ
イラ内に仕切を設けて、一方をガス化室、他方を燃焼室
とし、ガス化室からは還元性ガスを、燃焼室からは排ガ
スをそれぞれ別々の配管で取り出し、これらのガスを燃
焼器で燃やして、高温の排ガスを得るというものであ
る。

特開平１−285626号公報に記載されているものは、流
動層に供給する燃料を不完全燃焼させて還元性ガスを発
生させ、そのガスの一部を付加燃焼用の燃料とするため
ボイラから抜き出し、残りの一部を流動層上部の空塔部
に空気を追加して供給して完全燃焼し、ここで得られた
排ガスと先にボイラから排出した還元性ガスとを一緒に
燃焼して、高温のガスを得るというものである。

このように、加圧流動層燃焼コンバインドサイクル発
電の場合には、Topping燃焼の採用でより発電効率を上
げようとすることが考えられている。

なお、高温のガスを得ることができるものではない
が、関連するものとして、流動層ボイラ内で還元性ガス
が発生するものが、例えば、特開昭61−165506号公報に
記載されている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来法のうち、付加燃料に石炭以外の燃
料を用いる場合は、容易に高温ガスが得られ、また、To
pping燃焼の温度制御もしやすいが、石炭以外の燃料の
設備が必要になることや、燃料代がかさむ等、電力原単
位に影響する因子が大いという問題があった。

文献（１）（２）にあるような付加燃料に石炭ガスを
用いる場合は、このような問題はないが、ガス化ガスの
精製工程が必要になる。石炭を流動層ボイラにとって好
適な温度（1073〜1173K程度）でガス化すると、H₂S,N
H₃、タール、ダスト等の環境上除去すべき物質が生成す
る。従って、このガスをそのまま燃焼すると、排ガス中
にはSO_X,NO_Xが発生するので、燃焼する前に、これらの
汚染物質を除去する工程が必要となる。このガスは、水
の洗浄や化学的プロセスによりほぼ完全に精製できる
が、常温付近の温度で操作されるので、ガスの顕熱が捨
てられることになり、熱効率が低下する。また、常温以
上で（例えば、流動層の作動温度1123K）で精製しよう
とすると、H₂S、NH₃、タール、ダスト毎の処理装置が必
要となり、ガス精製設備のコストが高くなり、また、運
転制御が複雑になる。これらの精製系に加え、流動層ボ
イラからの燃焼ガスの精製装置があるので、結局ガスの
精製工程が二系統必要になる。

一方、流動層で不完全燃焼し可燃性ガスを発生させ、
一部を付加燃焼用の燃料に用いる方法は、上記方法より
は、設備的、操作的に簡便になるが、上記方法と同様、
不完全燃焼ガスとボイラからの完全燃焼ガスの二系統の
ガス精製工程が必要となる。また、不完全燃焼ガスの発
熱量が低い場合は、単に完全燃焼ガスと接触させただけ
では着火しなかったり、燃焼が不安定になる恐れがあっ
た。

本発明は、このような従来の問題点について着目して
なされたもので、その目的は、ガス化炉やガス精製装置
等の高価な設備を付加することなく、高温のガスを得る
ことができて、ガスタービンの効率を上げることができ
ると共に、NOxを削減することができる。作動流体供給
方法、燃焼設備およびコンバインドサイクルプラントを
提供することである。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
加圧流動層ボイラの排ガスをガスタービンの作動流体と
して供給する作動流体供給方法において、前記ボイラの
流動層形成部に燃料を供給して、これを完全燃焼させ、
前記流動層形成部の下流側の空塔部に燃料を供給し、該
燃料を不完全燃焼させて還元性ガスを含む雰囲気を形成
し、さらにその下流側で、酸素を含む気体を供給して、
前記還元性ガスを完全燃焼させ、この燃焼により生じた
ガスを作動流体としてガスタービンに供給することを特
徴とする作動流体供給方法が提供される。

また、ここで、流動層形成部の下流側に供給される燃
料は、設備コストを低減させるために、流動層と同一種
の燃料であることが好ましい。さらに、この燃料は、ボ
イラ内に供給した際に、下流側に吹き飛ばないよう、粒
径が比較的粗い固体燃料であることが好ましい。

また、排ガス中のSOxを削減するために、少なくとも
燃料には、予め脱硫剤を混入させておくことが好まし
い。

また、前記目的を達成するための燃焼設備として、本
発明の一態様によれば、加圧流動層を形成する流動層形
成部と、空塔部と、伝熱管を有する加圧流動層ボイラを
備え、該ボイラの排ガスをガスタービンに供給する燃焼
設備において、前記流動層形成部に燃料を供給する第１
の燃料供給手段と、前記空塔部に燃料を供給する第２の
燃料供給手段と、流動層形成部に供給された燃料が完全
燃焼し、前記空塔部に供給された燃料が、少なくとも空
塔部においては不完全燃焼して、還元性の雰囲気を生成
する手段と、前記還元性雰囲気の下流側で、還元性ガス
を完全燃焼させるための手段とを備える燃焼設備が提供
される。

ここで、上記第1,第２の燃料供給手段は、固体燃料を
供給するものであることが好ましい。この場合、第1,第
２の燃料供給手段は、固体燃料を粗いものと細かいもの
とに分級する分級手段を備え、上記第１の燃料供給手段
は、細かい固体燃料を前記流動層形成部に供給し、前記
第２の燃料供給手段は、粗い固体燃料を空塔部に供給す
るものであることが好ましい。

また、前記還元性雰囲気の下流側で、還元性ガスを完
全燃焼させるための手段として、ボイラの下流側に、燃
焼器と、該燃焼器に酸素を含む気体を供給する手段とを
備えることができる。この場合、前記燃焼器内には、燃
焼触媒が充填されていれば、より好ましい。

前記還元性雰囲気の下流側で、還元性ガスを完全燃焼
させるための手段としては、前記ボイラの空塔部と、該
空塔部に酸素を含む気体を供給する手段とを備えること
ができる。酸素を含む気体としては、空気を用いること
ができる。

さらに、本発明の他の態様によれば、固体燃料を完全
燃焼させる第１の燃焼手段と、該第１の燃焼手段の排ガ
ス中に、さらに固体燃料を供給し、これを不完全燃焼さ
せて還元性ガスを生成する手段と、該還元性ガスに、酸
素を含む気体を供給して完全燃焼させて、高温ガスを生
成する第２の燃焼手段と、上記第１の燃焼手段において
発生する熱により蒸気を発生させる手段と、該蒸気によ
り駆動される蒸気タービンと、上記第２の燃焼手段から
の排ガスを作動流体として駆動されるガスタービンとを
備えることを特徴とするコンバインドサイクルプラント
が提供される。

［作用］前記還元性の雰囲気を生成する手段は、流動層形成部
に供給された燃料を完全燃焼させるように、酸素を含む
気体の供給量を調節する手段と、空塔部に供給された燃
料を不完全燃焼させるように、燃料の供給量を調節する
手段とを備える。

流動層形成部には、第１の燃料供給手段から燃料が供
給されると共に、酸素を含む気体（空気）の供給量を調
節する手段により、燃焼用空気の流量を調節して、過剰
の燃焼用空気が供給される。これにより、流動層形成部
に供給される燃料は、完全燃焼する。なお、ここから発
生する排ガス中には、NOxの他に酸素が含まれる。

第２の燃料供給手段により、空塔部に燃料が供給され
る。この燃料は、設備コスト削減およびプラントの運転
管理の面からも、流動層形成部に供給される燃料と同一
であることが好ましい。なお、空塔部から供給する燃料
は、下流側に吹き飛ばないように、比較的粗い固体燃料
であることが好ましい。

空塔部に供給される燃料は、流動層形成部に落下する
過程で熱分解し、水素、一酸化炭素、メタンガス等の還
元性ガスを生成する。この還元性ガスは、流動層からの
排ガス中のNOxと反応して、NOxは還元されてN₂となる。
空塔部から供給された燃料は、チャーとなって流動層形
成部に落下して、流動層形成部に供給する燃料と共に燃
焼する。

還元性ガスが得られるかどうかは、空塔部に供給する
燃料の供給量と流動層からの排ガス中に含まれる酸素の
量によって決定される。そこで、流動層形成部に供給さ
れる空気の流量および空塔部に供給される燃料の供給量
の少なくとも一方を調節することにより、排ガス中に還
元性ガスが残っているように調節される。

その後、還元ガスにより形成される還元性雰囲気内
に、前記還元性雰囲気の下流側で、酸素を含む気体を供
給する手段により、酸素を含む気体、一般には空気が供
給される。還元性ガスは、この空気により燃焼する。こ
の還元性ガスの燃焼により、高温の排ガスが生成され
る。この高温の排ガスは、ガスタービンに供給されて、
ガスタービンを効率よく駆動する。

還元性ガスが燃焼して生成される排ガス中には、いく
らかのサーマルNOxが含まれるが、いわゆるフューエルN
Oxがほとんど無くなっているので、排ガス中のNOxの量
は非常に少ない。

前記した方法で生成された還元性ガスの燃焼は、流動
層ボイラからガスタービンの間であれば、どこでもよ
く、例えば、加圧流動層ボイラの空塔部内で還元性ガス
を燃焼させても、流動層ボイラの下流側に燃焼器を設け
そこで燃焼させてもよい。

ところで、供給される燃料に予め脱硫剤を混入させて
おくと、これらの燃料が燃焼する過程で脱硫剤の作用に
より、排ガス中のSOxが削減される。

［実施例］以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

以下では、本発明がコンバインドサイクル発電プラン
トに適用される例について説明するが、本発明は、これ
に限定されない。

本発明の第１の実施例について第１図および第２図に
基づき説明する。

本実施例のコンバインドサイクル発電プラントは、石
炭供給設備と、流動層ボイラ10と、発電設備とを有して
構成されている。

石炭供給設備は、流動層ボイラ10の流動層形成部に燃
料を供給する第１の燃料供給手段としての機能、およ
び、空塔部に燃料を供給する第２の燃料供給手段として
の機能を有する。これらの機能を実現するため、石炭供
給設備は、第１図に示すように、脱硫剤40が混入されて
いる石炭50を蓄える常圧ホッパ２と、常圧ホッパ２から
の石炭50を粒径が1mmを超える比較的粗いもの58と1mm以
下の比較的細かいもの59とに分級する分級器３と、粗粒
炭58を一時的に蓄える加圧ホッパ4aおよび供給ホッパ5a
と、細粒炭59を一時的に蓄える加圧ホッパ4bおよび供給
ホッパ4bと、供給ホッパ5aの粗粒炭58の流動層ボイラ10
の空塔部13に適量供給する粗粒炭フィーダ6aと、供給ホ
ッパ5bの細粒炭59を流動層ボイラ10の流動層形成部11に
適量供給する細粒炭フィーダ6bとを有して構成されてい
る。

流動層ボイラ10は、風箱14と、流動層が形成される流
動層形成部11と、風箱14と流動層形成部11とを仕切る分
散板15と、流動層形成部11に設けられている伝熱管12
と、空塔部13とを有して構成されている。

発電設備は、流動層ボイラ10からの排ガス中のダスト
等を取り除く除塵装置17と、ダスト等が取り除かれた排
ガス中の酸素濃度を測定して粗粒炭フィーダ6aの駆動量
を制御する制御装置80と、ダスト等が取り除かれた排ガ
スを燃やす燃焼器20と、燃焼器20からの排ガスにより駆
動するガスタービン23と、ガスタービン22と連結され燃
焼器20および流動層ボイラ10に圧縮空気を供給する空気
圧縮器25と、流動層ボイラ10の伝熱管12で発生した蒸気
で駆動する蒸気タービン24と、蒸気タービン24からの復
水をガスタービン22からの排ガスで加熱する廃熱回収型
熱交換器23とを有して構成されている。

上記制御装置80は、空塔部13への燃料の供給量を制御
することにより、該燃料を不完全燃焼させて、還元性雰
囲気を生成させる手段の構成要素として機能する。ま
た、空気圧縮器25からの圧縮空気を流動層ボイラ10の風
箱14に導くラインには、空気流量計32で測定された流量
に基づいて流量を調節する燃焼用空気流量調節弁33が設
けられている。これらも、また、還元性雰囲気を生成さ
せる手段の構成要素として機能する。

上記石炭供給設備と、流動層形成部11および空塔部を
13を有する流動層ボイラ10と、燃焼器20と、空気圧縮器
25と、還元性雰囲気を生成させる手段とを含んで燃焼設
備が構成される。

なお、ガスタービン22および蒸気タービン24には、図
示されていないが、それぞれに発電機が接続されてい
る。

また、除塵装置17には、ダスト等を蓄えるダストホッ
パ18と、ダストホッパ18のダスト等を流動層形成部11に
供給するダストフィーダ19とが接続されている。

燃焼器20内には、第２図に示すように、ハニカム状に
成形された燃焼触媒21（例えば、Pt系）が充填されてい
る。このような燃焼触媒21を用いることにより、発熱量
200〜400kcal/Nm³のガスを安定に燃焼させることができ
る。

次に、本実施例の作用について説明する。

粉砕された石炭50は、常圧ホッパ２に投入される。脱
硫剤40は、石炭50の粉砕段階で石炭50と一定の割合で混
合される。分級器３では、常圧ホッパ２からの石炭50が
粒径の粗いもの58と細かいもの59とに分級される。その
後、粗粒炭58は、加圧ホッパ4a、供給ホッパ5aを介して
粗流炭フィーダ6aから流動層ボイラ10の空塔部13に供給
される。一方、細粒炭59は、加圧ホッパ4b、供給ホッパ
5bを介して細粒炭フィーダ6bから流動層ボイラ10の流動
層形成部11に供給される。

各フィーダ6a,6bを出た石炭58,59は、流動層ボイラ10
まで、空気圧縮器25からの圧縮空気54によって気流輸送
される。

燃焼用空気52は、空気圧縮器25から、風箱14を介して
流動層形成部11に供給される。燃焼用空気52の流量は、
流動層形成部11の温度が1073〜1173K、圧力が１〜1.6MP
a程度、空塔速度約1m/s、流動層からの排ガス55中の酸
素濃度が２〜6Vol％程度になるよう、空気流量調節弁33
により調節される。

流動層形成部11の細粒炭59は、そこに過剰空気が供給
されるので、完全燃焼する。この燃焼の過程で、完全燃
焼ガス中のSOxは、脱硫剤40の作用により脱硫される。
細粒炭59の燃焼により生成された燃焼灰30は、流動層形
成部11から回収器31へ抜き出される。

一方、流動層ボイラ10の空塔部13に供給された粗粒炭
58は、粒径が1mmを超えているのもなので、ほとんど飛
散することなく、流動層形成部11に落下する。粗粒炭58
は、この落下の間に熱分解反応を起こし、H₂、CO、CH₄
等の還元性ガスを発生する（この他に、CO₂、H₂O、C₂程
度の炭化水素ガスが発生する）。粗粒炭58は、チャーと
なって流動層形成部11に落下する。細粒炭59と共に燃焼
する。

還元性ガスは、排ガス55と反応して、排ガス中のNOx
を還元して、N₂とする。還元性ガスと排ガス55との反応
により、空塔部13の温度は流動層形成部11の温度よりも
高くなる。

還元性ガスが得られるかどうかは、空塔部13に供給さ
れる粗粒炭58の流量と流動層からの排ガス55中に含まれ
る酸素の量によって決定される。酸素の量は、空気流量
調節弁33により、排ガス中の濃度が２〜6Vol％になるよ
う調整されている。これに対して、粗粒炭58の量は、粗
粒炭フィーダ6aによって調整される。この調整は、除塵
装置17の下流側に設けられている制御装置８によって、
除塵された排ガス60中の酸素濃度が測定され、酸素濃度
が０％になるよう粗粒炭フィーダ6aの駆動量が制御され
ることにより、行われる。

流動層ボイラ10からは、還元性ガスおよびダスト70等
を含む排ガス57が排出される。この排ガス57は、除塵装
置17によって除塵され、清浄な排ガス60として燃焼器20
に供給される。

排ガス57中のダスト70等を取り除くのは、ガスタービ
ン22がダスト等で摩耗するのを防ぐためである。取り除
かれたダスト70等は、ダストホッパ18に一時的に蓄えら
れて、ダストフィーダ19から流動層形成部11に供給され
る。そして、流動層内で細粒炭59と共に燃焼する。

清浄な排ガス60は、空気圧縮器25からの圧縮空気50と
共に燃焼器20に導入されて、燃焼する。排ガス60が完全
燃焼するのに必要な量の圧縮空気50が、燃焼器20に供給
される。

燃焼器20内では、排ガス60が低カロリーであるため
に、燃焼触媒21の存在下で、排ガス60を燃焼させてい
る。

燃焼器20からは、温度が1223〜1373Kの排ガス61が得
られる。この排ガス61中には、NOxがほとんど含まれて
いない清浄な排ガス60（還元性ガス含む）を触媒下で燃
焼しているので、NOx濃度は非常に低い。

燃焼器20からの高温の排ガス61は、ガスタービン22に
供給され、効率よくガスタービン22を駆動する。ガスタ
ービン22は、図示されていない電動機を駆動し電力を発
生する。

一方、蒸気タービン24は、流動層ボイラ10の伝熱管12
で発生した蒸気66により駆動し、電力を発生する。

蒸気タービン24からの復水64は、廃熱回収型熱交換器
23により、ガスタービン22からの排ガス62と熱交換す
る。この熱交換により温められた復水65は、再び、流動
層ボイラ10の伝熱管12に戻り、蒸気66となって蒸気ター
ビン24に供給される。

このように、本実施例では、ガス化炉等の高価な設備
を付加することなく、NOxのほとんど含まない高温のガ
ス61をガスタービン22に供給することができる。

また、石炭50に脱硫剤40を混入させているので排ガス
中のSOxも削減することができる。

次に、第３図に基づき、コンバインドサイクル発電プ
ラントの第２の実施例について説明する。

本実施例のコンバインドサイクル発電プラントは、流
動層ボイラ10内で発生した還元性ガスを含む排ガスを流
動層ボイラ10内で完全燃焼させて高温の排ガスを得るよ
うにしたものである。なお、本実施例は、還元性ガスを
含む排ガスを燃焼させる燃焼器が別途設けられていない
ことと、ガス燃焼用空気を供給する位置と、燃焼用空気
の供給量の制御に関する設備等とが異なる以外、基本的
な構成は、第１の実施例と同じなので、同一部位につい
ては、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

流動層ボイラ10には、粗粒炭58が供給される位置より
上の空塔部13の酸素濃度を測定し、粗粒炭フィーダ6aの
駆動量を制御する制御装置81と、酸素濃度を測定する位
置より上の空塔部13にガス燃焼用空気53を供給するガス
燃焼用空気流量調節弁34とが設けられている。除塵装置
17の下流側には、そこの酸素濃度を測定して燃焼用空気
流量調節弁34の弁開度を制御する制御装置82が設けられ
ている。

空気流量計32で測定された流量に基づいて流量を調節
する燃焼用空気流量調節弁33は、還元性雰囲気を生成さ
せる手段の構成要素として機能する。また、制御装置82
も同様である。

上記石炭供給設備と、流動層形成部11および空塔部を
13を有する上記流動層ボイラ10と、空気圧縮器25と、還
元性雰囲気を生成させる手段とを含んで燃焼設備が構成
される。

次に、本実施例の作用について説明する。

第１の実施例と同様に、粗粒炭58を流動層ボイラ10の
空塔部13に供給して還元性ガスを発生させる。還元性ガ
スの発生量は、制御装置81で粗粒炭58が供給される位置
より上の箇所の酸素濃度を測定して、粗粒炭フィーダ6a
の駆動量を制御することにより、調節される。

本実施例では、発生した排ガス56を、燃焼触媒を用い
ずに燃焼させるので、排ガス56中の還元性ガス濃度が高
まるように、第１の実施例よりも、多い量の粗粒炭58が
空塔部13に供給される。

粗粒炭58が供給される位置付近およびこれより上の箇
所には、還元性雰囲気が形成される。

この還元性雰囲気に空気圧縮機25からガス燃焼用空気
調節弁34を介して、ガス燃焼用空気53を供給する。排ガ
ス56は完全燃焼して高温の排ガス57aを発生する。還元
性雰囲気に供給されるガス燃焼用空気の流量は、除塵装
置17の下流側に設けられている制御装置82により、そこ
の酸素濃度が測定され、酸素濃度が０％を超えるよう
に、調整される。

高温の排ガス57aは、除塵装置17でダスト等が取り除
かれた後、直ちにガスタービン22に供給され、ガスター
ビン22を駆動する。

本実施例では、燃焼器やガス化炉を別途設けなくと
も、第１の実施例と同様にガスタービン22から排出され
る排ガスのNOxを削減することができる。

燃料の燃焼用に空気を供給する例を示しているが、空
気に限らず、酸素を含む気体であればよい。例えば、他
のプラントの排ガス等を用いることができる。この場
合、空気をさらに混合して用いることもできる。

なお、上記実施例では、加圧流動層ボイラに本発明を
適用した例を示したが、本発明は、流動層形成部と、空
塔部とを形成するものであれば、ボイラに限らず、他の
燃焼装置にも適用できる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、流動層形成部
より高い温度の排ガスが製造できるので、ガスタービン
の効率を高めることができる。

また、本発明によれば、流動層形成部の上部に燃料を
供給して還元性雰囲気を形成し、流動層で発生したNOx
を、一旦還元してほとんど無くしているので、NOxを削
減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示してお
り、第１図はコンバインドサイクル発電プラントの系統
図、第２図は燃焼器の断面図、第３図は第２の実施例の
コンバインドサイクル発電プラントの系統図である。３……分級器、6a……粗粒炭フィーダ、6b……細粒炭フ
ィーダ、10……流動層ボイラ、11……流動層形成部、12
……伝熱管、13……空塔部、17……除塵装置、20……燃
焼器、21……燃焼触媒、22……ガスタービン、24……蒸
気タービン、33,34……燃焼用空気流量調節弁、80,81,8
2……制御装置、40……脱硫剤、50……石炭、58……粗
粒炭、59……細粒炭。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中真二茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者野口芳樹茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭63−297736（ＪＰ，Ａ) 特開平１−142303（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−165506（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加圧流動層ボイラの排ガスをガスタービン
の作動流体として供給する作動流体の供給方法におい
て、前記ボイラの流動層形成部に燃料を供給して、これを完
全燃焼させ、前記流動層形成部の下流側の空塔部に燃料
を供給し、該燃料を不完全燃焼させて還元性ガスを含む
雰囲気を形成し、前記空塔部よりも下流側に、酸素を含む気体を供給し
て、前記還元性ガスを完全燃焼させ、この燃焼により生じたガスを作動流体として、前記ガス
タービンに供給することを特徴とする作動流体供給方
法。
【請求項２】加圧流動層を形成する流動層形成部と、空
塔部と、伝熱管とを有する加圧流動層ボイラを備え、該
ボイラの排ガスをガスタービンに供給する燃焼設備にお
いて、前記流動層形成部に燃料を供給する第１の燃料供給手段
と、前記空塔部に燃料を供給する第２の燃料供給手段と、前記流動層形成部に供給された燃料を完全燃焼させ、前
記空塔部に供給された燃料を少なくとも該空塔部におい
て不完全燃焼させて、還元性ガスを含む雰囲気を生成す
る手段と、前記空塔部の下流側で、前記還元性ガスを完全燃焼させ
るための手段と、を備えていることを特徴とする燃焼設備。
【請求項３】前記第1,第２の燃料供給手段は、固体燃料
を粗いものと細かいものとに分級する分級手段を備え、前記第１の燃料供給手段は、細かい固体燃料を前記流動
層形成部に供給し、前記第２の燃料供給手段は、粗い固体燃料を前記空塔部
に供給することを特徴とする請求項２記載の燃焼設備。
【請求項４】前記還元性ガスを完全燃焼させるための手
段として、前記ボイラの下流側に、該還元性ガスが流れ
込む燃焼器と、該燃焼器に酸素を含む気体を供給する手
段とを備えている請求項２または３記載の燃焼設備。
【請求項５】固体燃料を完全燃焼させる第１の燃焼手段
と、前記第１の燃焼手段からの排ガス中に、さらに固体燃料
を供給し、これを不完全燃焼させて還元性ガスを生成す
る手段と、前記還元性ガスに酸素を含む気体を供給して、該還元性
ガスを完全燃焼させて、高温ガスを生成する第２の燃焼
手段と、前記第１の燃焼手段で発生する熱により蒸気を発生させ
る手段と、前記蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記第２の燃焼手段からの排ガスを作動流体として駆動
されるガスタービンと、を備えていることを特徴とするコンバインドサイクルプ
ラント。