JP2995295B1 - 改質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステム - Google Patents
改質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステムInfo
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- 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]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 メタンガスまたは石炭を直接燃焼させる従来
例に比べて発電効率を高めた、改質ガス燃焼による高効
率発電方法及びシステムを提供する。 【解決手段】 ガスタービン２を駆動した後のガス中に
含有される水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素気（ＣＯ2）
を改質用通路４を通して燃焼器１の上流側でメタンガス
（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）に与え、メタンガス（Ｃ
Ｈ4）または石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭
素気（ＣＯ2）とを吸熱反応させることにより一酸化炭
素（ＣＯ）及び水素（Ｈ2）を生成し、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および水素（Ｈ2）とを燃焼器１で燃焼させて得た
燃焼ガスによりガスタービン２を駆動させる。
例に比べて発電効率を高めた、改質ガス燃焼による高効
率発電方法及びシステムを提供する。 【解決手段】 ガスタービン２を駆動した後のガス中に
含有される水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素気（ＣＯ2）
を改質用通路４を通して燃焼器１の上流側でメタンガス
（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）に与え、メタンガス（Ｃ
Ｈ4）または石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭
素気（ＣＯ2）とを吸熱反応させることにより一酸化炭
素（ＣＯ）及び水素（Ｈ2）を生成し、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）および水素（Ｈ2）とを燃焼器１で燃焼させて得た
燃焼ガスによりガスタービン２を駆動させる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンおよ
び蒸気タービンにより発電するコンバインド発電方法及
びシステムであって、特にガスタービン駆動用の燃料を
改質することにより発電効率を高めた発電方法及びシス
テムに関する。
び蒸気タービンにより発電するコンバインド発電方法及
びシステムであって、特にガスタービン駆動用の燃料を
改質することにより発電効率を高めた発電方法及びシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンバインド発電方法は、燃料をメタン
ガス（ＣＨ4）とする場合を例にとると、図３に示すよ
うになる。メタンガス（ＣＨ4）を燃焼器１１で燃焼し
て燃焼ガス（二酸化炭素ＣＯ2、水蒸気Ｈ2Ｏ）を生成す
る。次いで、この燃焼ガスによりガスタービン１２を駆
動させる。そして、このガスタービン１２を駆動した後
のガスの残余熱で生成した蒸気により蒸気タービン１３
を駆動させるというものである。
ガス（ＣＨ4）とする場合を例にとると、図３に示すよ
うになる。メタンガス（ＣＨ4）を燃焼器１１で燃焼し
て燃焼ガス（二酸化炭素ＣＯ2、水蒸気Ｈ2Ｏ）を生成す
る。次いで、この燃焼ガスによりガスタービン１２を駆
動させる。そして、このガスタービン１２を駆動した後
のガスの残余熱で生成した蒸気により蒸気タービン１３
を駆動させるというものである。
【０００３】このコンバインド発電方法にあっては、従
来、メタンガス（ＣＨ4）の他、石炭（Ｃ）を直接燃焼
して得た燃焼ガスにより、ガスタービン１２を駆動する
ようになっている。このメタンガス（ＣＨ4）または石
炭（Ｃ）を直接燃焼するときの熱化学反応式は、次の
´のようになる。 メタンの直接燃焼反応 ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2 ＋２Ｈ2Ｏ＋189.0（Kcal/mol） （1500℃） … 石炭の直接燃焼反応 Ｃ ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ＋ 93.1（Kcal/mol） （1500℃） …´
来、メタンガス（ＣＨ4）の他、石炭（Ｃ）を直接燃焼
して得た燃焼ガスにより、ガスタービン１２を駆動する
ようになっている。このメタンガス（ＣＨ4）または石
炭（Ｃ）を直接燃焼するときの熱化学反応式は、次の
´のようになる。 メタンの直接燃焼反応 ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2 ＋２Ｈ2Ｏ＋189.0（Kcal/mol） （1500℃） … 石炭の直接燃焼反応 Ｃ ＋Ｏ2 →ＣＯ2 ＋ 93.1（Kcal/mol） （1500℃） …´
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
メタンガス(ＣＨ４)または石炭(Ｃ)を直接燃焼させた場
合には、有効に仕事に変換できるエネルギー（エクセル
ギー）に制限があり、発電効率の点で制限がある。一
方、ガスタービンに供給する燃料を改質して、エクセル
ギーを高めるようにしたコンバインドシステムも公知
（特開平７−３１７５０５号公報、特開平８−２６１０
１２号公報、特開平５−３４０２６６号公報）である
が、これら公知の燃料改質によるエクセルギーを高める
方法及びシステムは、ガスタービンでの燃焼排気ガス中
に含まれる水蒸気や一酸化炭素を直接燃料改質に使用す
るのではなく、燃焼排気ガスの熱を使用するだけのもの
であるため、未だ十分な効率向上が得られるものとは言
えなかった。
メタンガス(ＣＨ４)または石炭(Ｃ)を直接燃焼させた場
合には、有効に仕事に変換できるエネルギー（エクセル
ギー）に制限があり、発電効率の点で制限がある。一
方、ガスタービンに供給する燃料を改質して、エクセル
ギーを高めるようにしたコンバインドシステムも公知
（特開平７−３１７５０５号公報、特開平８−２６１０
１２号公報、特開平５−３４０２６６号公報）である
が、これら公知の燃料改質によるエクセルギーを高める
方法及びシステムは、ガスタービンでの燃焼排気ガス中
に含まれる水蒸気や一酸化炭素を直接燃料改質に使用す
るのではなく、燃焼排気ガスの熱を使用するだけのもの
であるため、未だ十分な効率向上が得られるものとは言
えなかった。
【０００５】本発明の目的は、メタンガスまたは石炭
を、ガスタービンの燃焼ガス中に含まれる成分により直
接改質することにより、エクセルギーを一層高め、もっ
て発電効率を高めると同時に、環境保護上で好ましい改
質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステムを提供す
ることにある。
を、ガスタービンの燃焼ガス中に含まれる成分により直
接改質することにより、エクセルギーを一層高め、もっ
て発電効率を高めると同時に、環境保護上で好ましい改
質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステムを提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、次のように燃料を改善してから燃焼させ
るようにした。すなわち、本発明は、ガスタービンを駆
動した後のガス中に含有される水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二
酸化炭素（ＣＯ2）の一部を燃焼器の上流側でメタンガ
ス（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）に与えて、メタンガス
（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸
化炭素（ＣＯ2）とを吸熱反応させることにより一酸化
炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを生成し、該一酸化炭素
（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを燃焼器で燃焼させて得た燃
焼ガスによりガスタービンを駆動させるようにした。要
するに、本発明は、メタンガス（ＣＨ4）または石炭
（Ｃ）を直接燃焼させるのではなく、水蒸気（Ｈ2Ｏ）
及び二酸化炭素（ＣＯ2）を用いて改質してから、燃焼
させるようにしたのである。
め、本発明は、次のように燃料を改善してから燃焼させ
るようにした。すなわち、本発明は、ガスタービンを駆
動した後のガス中に含有される水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二
酸化炭素（ＣＯ2）の一部を燃焼器の上流側でメタンガ
ス（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）に与えて、メタンガス
（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸
化炭素（ＣＯ2）とを吸熱反応させることにより一酸化
炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを生成し、該一酸化炭素
（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを燃焼器で燃焼させて得た燃
焼ガスによりガスタービンを駆動させるようにした。要
するに、本発明は、メタンガス（ＣＨ4）または石炭
（Ｃ）を直接燃焼させるのではなく、水蒸気（Ｈ2Ｏ）
及び二酸化炭素（ＣＯ2）を用いて改質してから、燃焼
させるようにしたのである。
【０００７】各改質反応及び改質ガスの燃焼反応を次の
（１）〜（４）に列挙する。 （１） メタンを水蒸気により改質し、燃焼する場合の反応 改質 ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ＋53.557（Kcal/mol）→ＣＯ＋３Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ＣＯ＋３Ｈ2＋２Ｏ2→ＣＯ2＋３Ｈ2Ｏ＋246.5（Kcal/mol） （1500℃） … （２） メタンを二酸化炭素により改質し、燃焼する場合の反応 改質 ＣＨ4＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ＋２Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ２ＣＯ＋２Ｈ2＋２Ｏ2→２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋251.2（Kcal/mol） （1500℃） … （３） 石炭を水蒸気により改質し、燃焼する場合の反応 改質 Ｃ＋Ｈ2Ｏ＋62.1（Kcal/mol）→ＣＯ＋Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ＣＯ＋Ｈ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋125.6（Kcal/mol） （1500℃） … （４） 石炭を二酸化炭素により改質し、燃焼する場合の反応 改質 Ｃ＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ （800℃） … 燃焼 ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2＋130.3（Kcal/mol） （1500℃） …
（１）〜（４）に列挙する。 （１） メタンを水蒸気により改質し、燃焼する場合の反応 改質 ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ＋53.557（Kcal/mol）→ＣＯ＋３Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ＣＯ＋３Ｈ2＋２Ｏ2→ＣＯ2＋３Ｈ2Ｏ＋246.5（Kcal/mol） （1500℃） … （２） メタンを二酸化炭素により改質し、燃焼する場合の反応 改質 ＣＨ4＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ＋２Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ２ＣＯ＋２Ｈ2＋２Ｏ2→２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋251.2（Kcal/mol） （1500℃） … （３） 石炭を水蒸気により改質し、燃焼する場合の反応 改質 Ｃ＋Ｈ2Ｏ＋62.1（Kcal/mol）→ＣＯ＋Ｈ2 （800℃） … 燃焼 ＣＯ＋Ｈ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋125.6（Kcal/mol） （1500℃） … （４） 石炭を二酸化炭素により改質し、燃焼する場合の反応 改質 Ｃ＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ （800℃） … 燃焼 ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2＋130.3（Kcal/mol） （1500℃） …
【０００８】ところで、熱力学の第二法則は、熱量が同
じであっても、温度が高いほど仕事に変換できる効率が
高くなることを示している。これら（１）〜（４）の反
応のようにすれば、熱力学の第二法則により、上述した
従来の直接燃焼の´の場合に比べて効率が高くなる
ことが理解できる。例えば、（１）のメタンを水蒸気に
より改質し燃焼する場合であるの式を足しあわせる
と、直接燃焼の式になることにはなる。ところが、
式においては800℃という比較的有効性の低い状態にあ
る熱量５３．５５７（Kcal/mol）で改質反応するが、同
じ熱量５３．５５７（Kcal/mol）が式では1500℃とし
て取り出すことができるので、有効性が高くなってい
る。（１）のの式をトータルすれば、式に比べ
て、エクセルギーが高いことになる。
じであっても、温度が高いほど仕事に変換できる効率が
高くなることを示している。これら（１）〜（４）の反
応のようにすれば、熱力学の第二法則により、上述した
従来の直接燃焼の´の場合に比べて効率が高くなる
ことが理解できる。例えば、（１）のメタンを水蒸気に
より改質し燃焼する場合であるの式を足しあわせる
と、直接燃焼の式になることにはなる。ところが、
式においては800℃という比較的有効性の低い状態にあ
る熱量５３．５５７（Kcal/mol）で改質反応するが、同
じ熱量５３．５５７（Kcal/mol）が式では1500℃とし
て取り出すことができるので、有効性が高くなってい
る。（１）のの式をトータルすれば、式に比べ
て、エクセルギーが高いことになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図１および図２を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１に本発明の発電システムの第１
の実施形態が示されている。本実施形態の発電システム
は、ガスタービン２と蒸気タービン３とを併設したコン
バインド発電システムである。このコンバインド発電シ
ステムは、燃焼器１と、この燃焼器１の下流側に接続さ
れたガスタービン２と、このガスタービン２の下流側に
設けられた蒸気タービン３と、ガスタービン２の下流側
と燃焼器１の上流側とを接続して設けられた改質用通路
４とを有している。ここで、燃焼器１は、燃焼ガスを生
成するものである。ガスタービン２は、燃焼ガスにより
駆動されるものである。このガスタービン２の駆動によ
り、第一の発電機（図示省略）が駆動され、発電するも
のとなっている。
図１および図２を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１に本発明の発電システムの第１
の実施形態が示されている。本実施形態の発電システム
は、ガスタービン２と蒸気タービン３とを併設したコン
バインド発電システムである。このコンバインド発電シ
ステムは、燃焼器１と、この燃焼器１の下流側に接続さ
れたガスタービン２と、このガスタービン２の下流側に
設けられた蒸気タービン３と、ガスタービン２の下流側
と燃焼器１の上流側とを接続して設けられた改質用通路
４とを有している。ここで、燃焼器１は、燃焼ガスを生
成するものである。ガスタービン２は、燃焼ガスにより
駆動されるものである。このガスタービン２の駆動によ
り、第一の発電機（図示省略）が駆動され、発電するも
のとなっている。
【００１０】改質用通路４は、ガスタービン２を駆動し
た後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏからなる）の一部を燃焼器１
の上流側に供給するように設けられている。すなわち、
改質用通路４は、燃焼器１の上流側で水蒸気（Ｈ2Ｏ）
および二酸化炭素（ＣＯ2）をメタンガス（ＣＨ4）に与
えるように設けられている。そして、メタンガス（ＣＨ
4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）とが
吸熱改質反応され、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）
とが生成される。吸熱改質反応に要する熱は、水蒸気
（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）が有する熱を用い
る。なお、改質器の構造として、ガスタービン２を出た
後のガスの熱のみを間接熱交換器（図示省略）を介して
燃焼用メタンガスに与えることにより、改質することも
可能である。吸熱改質反応により得られた一酸化炭素
（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とは、燃焼器１で燃焼されて燃
焼ガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）を生成することに用いられる。
蒸気タービン３は、ガスタービン２を駆動した後のガス
（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の熱によって蒸気発生器（図示省略）
で生成した水蒸気により、駆動されるようになってい
る。この蒸気タービン３の駆動により、第二の発電機
（図示省略）が駆動され、発電するものである。
た後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏからなる）の一部を燃焼器１
の上流側に供給するように設けられている。すなわち、
改質用通路４は、燃焼器１の上流側で水蒸気（Ｈ2Ｏ）
および二酸化炭素（ＣＯ2）をメタンガス（ＣＨ4）に与
えるように設けられている。そして、メタンガス（ＣＨ
4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）とが
吸熱改質反応され、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）
とが生成される。吸熱改質反応に要する熱は、水蒸気
（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）が有する熱を用い
る。なお、改質器の構造として、ガスタービン２を出た
後のガスの熱のみを間接熱交換器（図示省略）を介して
燃焼用メタンガスに与えることにより、改質することも
可能である。吸熱改質反応により得られた一酸化炭素
（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とは、燃焼器１で燃焼されて燃
焼ガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）を生成することに用いられる。
蒸気タービン３は、ガスタービン２を駆動した後のガス
（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の熱によって蒸気発生器（図示省略）
で生成した水蒸気により、駆動されるようになってい
る。この蒸気タービン３の駆動により、第二の発電機
（図示省略）が駆動され、発電するものである。
【００１１】上述のように構成されたコンバインド発電
システムにあっては、次のように燃料が改質される。ガ
スタービン２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一
部を、改質用通路４を通して燃焼器１の上流側に供給
し、メタンガス（ＣＨ4）に与える。そうすると、メタ
ンガス（ＣＨ4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素
（ＣＯ2）とが吸熱改質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）
と水素（Ｈ2）とが生成される。この反応の式は次の
のとおりである。 ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ＋53．557（Kcal/mol）→ＣＯ＋３Ｈ2 （800℃） … ＣＨ4＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ＋２Ｈ2 （800℃） … この式の反応によりメタンガス（ＣＨ4）が改質さ
れる。
システムにあっては、次のように燃料が改質される。ガ
スタービン２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一
部を、改質用通路４を通して燃焼器１の上流側に供給
し、メタンガス（ＣＨ4）に与える。そうすると、メタ
ンガス（ＣＨ4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素
（ＣＯ2）とが吸熱改質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）
と水素（Ｈ2）とが生成される。この反応の式は次の
のとおりである。 ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ＋53．557（Kcal/mol）→ＣＯ＋３Ｈ2 （800℃） … ＣＨ4＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ＋２Ｈ2 （800℃） … この式の反応によりメタンガス（ＣＨ4）が改質さ
れる。
【００１２】次いで、この吸熱改質反応により得られた
一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが燃焼器１で燃焼
されて、二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とから
なる燃焼ガスが生成される。この反応の式は次のの
とおりである。 ＣＯ＋３Ｈ2＋２Ｏ2→ＣＯ2＋３Ｈ2Ｏ＋265．5（Kcal/mol） （1500℃） … ２ＣＯ＋２Ｈ2＋２Ｏ2→２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋251.2（Kcal/mol）（1500℃） …
一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが燃焼器１で燃焼
されて、二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とから
なる燃焼ガスが生成される。この反応の式は次のの
とおりである。 ＣＯ＋３Ｈ2＋２Ｏ2→ＣＯ2＋３Ｈ2Ｏ＋265．5（Kcal/mol） （1500℃） … ２ＣＯ＋２Ｈ2＋２Ｏ2→２ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋251.2（Kcal/mol）（1500℃） …
【００１３】この二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ
2Ｏ）とからなる燃焼ガスにより、ガスタービン２を駆
動させる。ガスタービン２の駆動により、第一の発電機
が発電作用する。このガスタービン２を駆動した後のガ
ス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を、上述したように、改質用
通路４を通して燃焼器１の上流側に供給し、メタンガス
（ＣＨ4）の改質に用いる。次いで、このガスタービン
２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の残余熱によっ
て蒸気発生器で水蒸気を生成する。この水蒸気により蒸
気タービン３が駆動される。この蒸気タービン４の駆動
により、第二の発電機（図示省略）が駆動され、発電す
る。
2Ｏ）とからなる燃焼ガスにより、ガスタービン２を駆
動させる。ガスタービン２の駆動により、第一の発電機
が発電作用する。このガスタービン２を駆動した後のガ
ス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を、上述したように、改質用
通路４を通して燃焼器１の上流側に供給し、メタンガス
（ＣＨ4）の改質に用いる。次いで、このガスタービン
２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の残余熱によっ
て蒸気発生器で水蒸気を生成する。この水蒸気により蒸
気タービン３が駆動される。この蒸気タービン４の駆動
により、第二の発電機（図示省略）が駆動され、発電す
る。
【００１４】本実施形態では、上述のように、ガスター
ビン２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を改
質用通路４を通して燃焼器１の上流側に供給し、メタン
ガス（ＣＨ4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ
2）とを吸熱反応させることにより一酸化炭素（ＣＯ）
と水素（Ｈ2）とを生成する。式においては800℃とい
う比較的有効性の低い状態にある熱量５３．５５７（Kc
al/mol）で改質反応するが、同じ熱量５３．５５７（Kc
al/mol）が式では1500℃として取り出すことができる
ので、有効性が高くなる。同様に、式においては800
℃という比較的有効性の低い状態にある熱量６２．１
（Kcal/mol）で改質反応するが、同じ熱量６２．１（Kc
al/mol）が式では1500℃として取り出すことができる
ので、有効性が高くなる。また、このように発電効率が
高められるということは、最終的に排出される二酸化炭
素（ＣＯ2）の量も低減されるということであり、環境
保護上、好ましいといえる。
ビン２を駆動した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を改
質用通路４を通して燃焼器１の上流側に供給し、メタン
ガス（ＣＨ4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ
2）とを吸熱反応させることにより一酸化炭素（ＣＯ）
と水素（Ｈ2）とを生成する。式においては800℃とい
う比較的有効性の低い状態にある熱量５３．５５７（Kc
al/mol）で改質反応するが、同じ熱量５３．５５７（Kc
al/mol）が式では1500℃として取り出すことができる
ので、有効性が高くなる。同様に、式においては800
℃という比較的有効性の低い状態にある熱量６２．１
（Kcal/mol）で改質反応するが、同じ熱量６２．１（Kc
al/mol）が式では1500℃として取り出すことができる
ので、有効性が高くなる。また、このように発電効率が
高められるということは、最終的に排出される二酸化炭
素（ＣＯ2）の量も低減されるということであり、環境
保護上、好ましいといえる。
【００１５】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図２を参照して説明する。上述した第１の実
施形態では、メタンガス（ＣＨ4）を改質したが、本実
施形態では石炭（Ｃ）を改質するようにした。石炭
（Ｃ）を改質するには、水蒸気（Ｈ2Ｏ）または二酸化
炭素（ＣＯ2）を用いればよい。ガスタービン２を駆動
した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を、改質用通路４
を通して燃焼器１の上流側に供給し、石炭（Ｃ）に与え
る。すると、石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とが吸熱改
質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが生
成され、また石炭（Ｃ）と二酸化炭素（ＣＯ2）とが吸
熱改質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）が生成される。
実施形態を図２を参照して説明する。上述した第１の実
施形態では、メタンガス（ＣＨ4）を改質したが、本実
施形態では石炭（Ｃ）を改質するようにした。石炭
（Ｃ）を改質するには、水蒸気（Ｈ2Ｏ）または二酸化
炭素（ＣＯ2）を用いればよい。ガスタービン２を駆動
した後のガス（ＣＯ2とＨ2Ｏ）の一部を、改質用通路４
を通して燃焼器１の上流側に供給し、石炭（Ｃ）に与え
る。すると、石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とが吸熱改
質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが生
成され、また石炭（Ｃ）と二酸化炭素（ＣＯ2）とが吸
熱改質反応して、一酸化炭素（ＣＯ）が生成される。
【００１６】この反応の式は次ののとおりである。 Ｃ＋Ｈ2Ｏ＋62.1（Kcal/mol）→ＣＯ＋Ｈ2 （800℃） … Ｃ＋ＣＯ2＋62.1（Kcal/mol）→２ＣＯ （800℃） … この式の反応により石炭（Ｃ）が改質される。
【００１７】次いで、この吸熱改質反応により得られた
一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが燃焼器１で燃焼
されて、二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とから
なる燃焼ガスが生成される。この反応の式は次のの
とおりである。 ＣＯ＋Ｈ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋125.6（Kcal/mol） （1500℃） … ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2＋130.3（Kcal/mol） （1500℃） … この反応よって、上述した第１の実施形態と同様に、直
接燃焼の場合に比べて、エクセルギーが高められるもの
となる。この二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
からなる燃焼ガスにより、ガスタービン２を駆動させ
る。このガスタービン２を駆動した後のガス（ＣＯ2と
Ｈ2Ｏ）の一部を、上述したように、改質用通路４を通
して燃焼器１の上流側に供給し、石炭（Ｃ）の改質に用
いる。
一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とが燃焼器１で燃焼
されて、二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）とから
なる燃焼ガスが生成される。この反応の式は次のの
とおりである。 ＣＯ＋Ｈ2＋Ｏ2→ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋125.6（Kcal/mol） （1500℃） … ２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2＋130.3（Kcal/mol） （1500℃） … この反応よって、上述した第１の実施形態と同様に、直
接燃焼の場合に比べて、エクセルギーが高められるもの
となる。この二酸化炭素（ＣＯ2）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）と
からなる燃焼ガスにより、ガスタービン２を駆動させ
る。このガスタービン２を駆動した後のガス（ＣＯ2と
Ｈ2Ｏ）の一部を、上述したように、改質用通路４を通
して燃焼器１の上流側に供給し、石炭（Ｃ）の改質に用
いる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
メタンガス（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）を直接燃焼させ
るのではなく、改質してから、燃焼させるようにした。
したがって、エクセルギーが高められ、もって発電シス
テム全体としての発電効率が高められる。また、発電効
率が高くなる結果、最終的に排出する二酸化炭素（ＣＯ
2）の量も低減できるので、環境保護上、好ましい。
メタンガス（ＣＨ4）または石炭（Ｃ）を直接燃焼させ
るのではなく、改質してから、燃焼させるようにした。
したがって、エクセルギーが高められ、もって発電シス
テム全体としての発電効率が高められる。また、発電効
率が高くなる結果、最終的に排出する二酸化炭素（ＣＯ
2）の量も低減できるので、環境保護上、好ましい。
【図１】本発明の高効率発電システムの第１の実施形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本発明の高効率発電システムの第２の実施形態
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】従来のコンバインド発電システムを示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１ 燃焼器 ２ ガスタービン ３ 蒸気タービン ４ 改質用通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−317505（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−261012（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−218792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C
Claims (4)
- 【請求項１】 燃焼器で生成した燃焼ガスによりガスタ
ービンを駆動させ、該ガスタービン駆動後のガスの熱に
より生成した水蒸気により蒸気タービンを駆動させる発
電方法において、ガスタービンを駆動した後のガスであ
る水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）を燃焼器
の上流側でメタンガス（ＣＨ4）に与えて、メタンガス
（ＣＨ4）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）とを吸熱反応させることにより一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）と水素（Ｈ2）とを生成し、次いで該一酸化炭素
（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを燃焼器で燃焼させて得た燃
焼ガスによりガスタービンを駆動させることを特徴とす
る改質ガス燃焼による高効率発電方法。 - 【請求項２】 燃焼器で生成した燃焼ガスによりガスタ
ービンを駆動させ、該ガスタービン駆動後のガスの熱に
より生成した水蒸気により蒸気タービンを駆動させる発
電方法において、ガスタービンを駆動した後のガスであ
る水蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）を燃焼器
の上流側で石炭（Ｃ）に与えて、石炭（Ｃ）と水蒸気
（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）とを吸熱反応させ
ることにより一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを生
成し、次いで該一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを
燃焼器で燃焼させて得た燃焼ガスによりガスタービンを
駆動させることを特徴とする改質ガス燃焼による高効率
発電方法。 - 【請求項３】 燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器
からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該ガ
スタービンを駆動した後のガスの熱により生成した蒸気
により駆動される蒸気タービンとを有する発電システム
において、ガスタービンの下流側と燃焼器の上流側とを
連通して改質用通路が設けられ、該改質用通路は、ガス
タービンを駆動した後のガスである水蒸気（Ｈ2Ｏ）お
よび二酸化炭素（ＣＯ2）を燃焼器の上流側に供給しメ
タンガス（ＣＨ4）に与えて、メタンガス（ＣＨ4）と水
蒸気（Ｈ2Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ2）とを吸熱反応
させることにより一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）と
を生成させるようになっていることを特徴とする改質ガ
ス燃焼による高効率発電システム。 - 【請求項４】 燃焼ガスを生成する燃焼器と、該燃焼器
からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該ガ
スタービンを駆動した後のガスの熱により生成した蒸気
により駆動される蒸気タービンとを有する発電システム
において、ガスタービンの下流側と燃焼器の上流側とを
連通して改質用通路が設けられ、該改質用通路は、ガス
タービンを駆動した後のガスである水蒸気（Ｈ2Ｏ）お
よび二酸化炭素（ＣＯ2）を燃焼器の上流側に供給し石
炭（Ｃ）に与えて、石炭（Ｃ）と水蒸気（Ｈ2Ｏ）およ
び二酸化炭素（ＣＯ2）とを吸熱反応させることにより
一酸化炭素（ＣＯ）と水素（Ｈ2）とを生成させるよう
になっていることを特徴とする改質ガス燃焼による高効
率発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26408498A JP2995295B1 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 改質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26408498A JP2995295B1 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 改質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2995295B1 true JP2995295B1 (ja) | 1999-12-27 |
| JP2000097044A JP2000097044A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17398302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26408498A Expired - Lifetime JP2995295B1 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 改質ガス燃焼による高効率発電方法及びシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2995295B1 (ja) |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP26408498A patent/JP2995295B1/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000097044A (ja) | 2000-04-04 |
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