JP3136540B2 - 発電を伴う部分酸化方法 - Google Patents
発電を伴う部分酸化方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、炭化水素燃料を部分酸化させることによっ
て燃料ガスを発生すること、およびガス・タービン内で
前記燃料ガスを燃焼させて電力を発生することに関す
る。
て燃料ガスを発生すること、およびガス・タービン内で
前記燃料ガスを燃焼させて電力を発生することに関す
る。
水性ガス逆変成によって燃料ガスのモル比を制御し、
燃料ガスを洗浄し浄化し、改良された燃料ガス流を発電
のためガス・タービン内で燃焼させる、液体炭化水素性
燃料の部分酸化による燃料ガスの発生は、関連特許出願
第3868817号に記載されている。飽和燃料ガス内で使用
するために水を加熱することは、米国特許出願第511762
3号の非接触間接熱交換によって行われた。しかし、こ
れらの方法はどちらも、（１）急冷された飽和生燃料ガ
ス流を露点よりも低い温度まで冷却して、水を、生燃料
ガスを急冷し洗浄する際に使用できるように凝縮させ、
この洗浄水を、熱交換機のすぐ下流にある急冷生燃料ガ
ス流に直接接触させることによって、洗浄水温を最大に
して、過熱され少なくとも動作流体の一部として膨張タ
ービンに導入される中圧流を発生するステップと、
（２）プロセスのこの点でかなりの量の水が生燃料ガス
内に残っていて、生燃料ガスを洗浄する凝縮物の加熱を
行うことから、利益が得られるように、水を加熱して燃
料ガスおよび窒素ガスを飽和させる前、および未浄化生
燃料ガス流を完全に冷却する前に、流路圧力低減手段を
配置するステップとを含む、本出願人の非常に効率的な
総合ガス化方法は教示していない。
燃料ガスを洗浄し浄化し、改良された燃料ガス流を発電
のためガス・タービン内で燃焼させる、液体炭化水素性
燃料の部分酸化による燃料ガスの発生は、関連特許出願
第3868817号に記載されている。飽和燃料ガス内で使用
するために水を加熱することは、米国特許出願第511762
3号の非接触間接熱交換によって行われた。しかし、こ
れらの方法はどちらも、（１）急冷された飽和生燃料ガ
ス流を露点よりも低い温度まで冷却して、水を、生燃料
ガスを急冷し洗浄する際に使用できるように凝縮させ、
この洗浄水を、熱交換機のすぐ下流にある急冷生燃料ガ
ス流に直接接触させることによって、洗浄水温を最大に
して、過熱され少なくとも動作流体の一部として膨張タ
ービンに導入される中圧流を発生するステップと、
（２）プロセスのこの点でかなりの量の水が生燃料ガス
内に残っていて、生燃料ガスを洗浄する凝縮物の加熱を
行うことから、利益が得られるように、水を加熱して燃
料ガスおよび窒素ガスを飽和させる前、および未浄化生
燃料ガス流を完全に冷却する前に、流路圧力低減手段を
配置するステップとを含む、本出願人の非常に効率的な
総合ガス化方法は教示していない。
概要 本発明の部分酸化方法の好ましい実施態様は、各段階
ごとのガス冷却を含み、急冷燃料ガスの最大熱を発電に
使用できるように高圧で動作する、非常に効率的な総合
ガス化組合せサイクル（IGCC）に関する。発電水蒸気サ
イクルは、このサイクルで最も効率的に使用できるプロ
セス流を最大にするのを助けるように最適化される。ガ
ス化空気分離装置から得た窒素と燃料ガスは飽和され、
効率を高めNOx発生量を最小限に抑えるのを助けるため
に使用される。
ごとのガス冷却を含み、急冷燃料ガスの最大熱を発電に
使用できるように高圧で動作する、非常に効率的な総合
ガス化組合せサイクル（IGCC）に関する。発電水蒸気サ
イクルは、このサイクルで最も効率的に使用できるプロ
セス流を最大にするのを助けるように最適化される。ガ
ス化空気分離装置から得た窒素と燃料ガスは飽和され、
効率を高めNOx発生量を最小限に抑えるのを助けるため
に使用される。
この方法は基本的に、 （１）部分酸化によって炭化水素性燃料を反応させて燃
料ガス流を発生させ、前記燃料ガスを水で急冷すること
によって冷却して、温度が約350゜Fないし600゜Fの範
囲、たとえば約450゜Fないし550゜Fであり、圧力が約50
0psiaないし2500psiaの範囲、たとえば約700psiaないし
1500psiaである急冷飽和燃料ガス流を発生させ、ボイラ
供給水との間接熱交換によって前記急冷飽和燃料ガスを
冷却し、それによって前記急冷燃料ガスの温度を410゜F
ないし550゜Fの範囲、たとえば420゜Fないし470゜Fに低
減させ、同時に、前記ボイラ供給水を中圧が約275psia
ないし600psiaの範囲、たとえば約300psiaないし400psi
aである水蒸気に転化し、予熱洗浄水によって前記急冷
飽和燃料ガスを洗浄するステップと、 （２）プロセス凝縮物と補給水とを含む洗浄水を、ガス
水直接接触手段における、（１）から排出された冷却急
冷飽和燃料ガスとの直接熱交換によって、温度約375゜F
ないし550゜Fの範囲、たとえば約400゜Fないし450゜Fに
予熱し、それによって、前記冷却急冷飽和燃料ガスの温
度を約300゜Fないし540゜Fの温度範囲、たとえば約400
゜Fないし450゜Fに低減させ、前記冷却燃料ガスから凝
縮水を分離するステップと、 （３）（２）から得た前記冷却燃料ガスの圧力を約100p
siaないし2300psia、たとえば約200psiaないし1200psia
だけ低減させ、さらに、冷却水との間接熱交換によって
前記燃料ガスを温度約40゜Fないし140゜Fの範囲、たと
えば約100゜Fないし120゜Fに冷却し、それによって前記
冷却燃料ガス流の水を凝縮し、同時に前記冷却水を加熱
して、温度範囲が約225゜Fないし400゜F、たとえば約27
5゜Fないし370゜Fである加熱水を発生し、（２）および
（３）で凝縮された水を（２）の前記ガス水直接接触手
段に導入し、ガス洗浄水として使用できるように加熱す
るステップと、 （４）（３）から得た冷却燃料ガス流を浄化するステッ
プと、 （５）窒素ガス流および（４）から得た浄化燃料ガス流
を、（３）から得た前記加熱水で飽和させるステップ
と、 （６）（５）から得た燃料ガスおよび窒素ガスの飽和流
を、温度約350゜Fないし1000゜Fの範囲、たとえば約500
゜Fないし600゜Fに過熱し、前記過熱燃料ガス・窒素ガ
ス流をガス・タービンの燃焼器に導入するステップと、 （７）前記飽和燃料ガスをガス・タービン中の前記燃焼
器内で、温度約2200゜Fないし2600゜Fの範囲および圧力
約100psiaないし1000psiaの範囲、たとえば約150psiaな
いし500psiaで燃焼させ、減少された量のNOxを含む排気
ガスを発生するステップと、 （８）前記排気ガスを膨張タービンを通過させ、増加さ
れた出力で発電を行うステップとを含む。
料ガス流を発生させ、前記燃料ガスを水で急冷すること
によって冷却して、温度が約350゜Fないし600゜Fの範
囲、たとえば約450゜Fないし550゜Fであり、圧力が約50
0psiaないし2500psiaの範囲、たとえば約700psiaないし
1500psiaである急冷飽和燃料ガス流を発生させ、ボイラ
供給水との間接熱交換によって前記急冷飽和燃料ガスを
冷却し、それによって前記急冷燃料ガスの温度を410゜F
ないし550゜Fの範囲、たとえば420゜Fないし470゜Fに低
減させ、同時に、前記ボイラ供給水を中圧が約275psia
ないし600psiaの範囲、たとえば約300psiaないし400psi
aである水蒸気に転化し、予熱洗浄水によって前記急冷
飽和燃料ガスを洗浄するステップと、 （２）プロセス凝縮物と補給水とを含む洗浄水を、ガス
水直接接触手段における、（１）から排出された冷却急
冷飽和燃料ガスとの直接熱交換によって、温度約375゜F
ないし550゜Fの範囲、たとえば約400゜Fないし450゜Fに
予熱し、それによって、前記冷却急冷飽和燃料ガスの温
度を約300゜Fないし540゜Fの温度範囲、たとえば約400
゜Fないし450゜Fに低減させ、前記冷却燃料ガスから凝
縮水を分離するステップと、 （３）（２）から得た前記冷却燃料ガスの圧力を約100p
siaないし2300psia、たとえば約200psiaないし1200psia
だけ低減させ、さらに、冷却水との間接熱交換によって
前記燃料ガスを温度約40゜Fないし140゜Fの範囲、たと
えば約100゜Fないし120゜Fに冷却し、それによって前記
冷却燃料ガス流の水を凝縮し、同時に前記冷却水を加熱
して、温度範囲が約225゜Fないし400゜F、たとえば約27
5゜Fないし370゜Fである加熱水を発生し、（２）および
（３）で凝縮された水を（２）の前記ガス水直接接触手
段に導入し、ガス洗浄水として使用できるように加熱す
るステップと、 （４）（３）から得た冷却燃料ガス流を浄化するステッ
プと、 （５）窒素ガス流および（４）から得た浄化燃料ガス流
を、（３）から得た前記加熱水で飽和させるステップ
と、 （６）（５）から得た燃料ガスおよび窒素ガスの飽和流
を、温度約350゜Fないし1000゜Fの範囲、たとえば約500
゜Fないし600゜Fに過熱し、前記過熱燃料ガス・窒素ガ
ス流をガス・タービンの燃焼器に導入するステップと、 （７）前記飽和燃料ガスをガス・タービン中の前記燃焼
器内で、温度約2200゜Fないし2600゜Fの範囲および圧力
約100psiaないし1000psiaの範囲、たとえば約150psiaな
いし500psiaで燃焼させ、減少された量のNOxを含む排気
ガスを発生するステップと、 （８）前記排気ガスを膨張タービンを通過させ、増加さ
れた出力で発電を行うステップとを含む。
一実施態様では、タービン排気ガス中の熱エネルギー
を使用して水蒸気が形成される。次いで、この水蒸気が
水蒸気タービン中の動作流体として使用され、それによ
ってプロセスの熱効率が高まる。
を使用して水蒸気が形成される。次いで、この水蒸気が
水蒸気タービン中の動作流体として使用され、それによ
ってプロセスの熱効率が高まる。
図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施形態を図示する添付の図面を参
照することによって本発明をより完全に理解することが
できる。好ましい実施形態は、説明する特定の方法また
は材料に本発明を限定するものではない。
照することによって本発明をより完全に理解することが
できる。好ましい実施形態は、説明する特定の方法また
は材料に本発明を限定するものではない。
発明の説明 本発明の方法では、通常は温度モジュレータが存在す
る、非充填垂直自由流非触媒部分酸化ガス発生装置の反
応ゾーンで、固体炭素質燃料の水性スラリを含む液体お
よび／または気体炭化水素性燃料と遊離酸素含有ガスに
よって部分酸化させることによって、実質的にH2、CO、
CO2、H2O、微粒子炭素と灰とを含む混入粒状物質と;
N2、Ar、COS、CH4、NH3、HCN、HCOOH、スラグからなる
群のうちの少なくとも１つの物質とを含む生燃料ガス流
が発生される。反応ゾーンでのH2O対燃料重量比は、約
0.1〜５の範囲であり、好ましくは約0.2ないし0.7であ
る。燃料中の遊離酸素対炭素の原子比は、約0.6ないし
1.6の範囲であり、好ましくは約0.8ないし1.4である。
反応時間は、約0.1秒ないし50秒の範囲、たとえば約２
秒ないし６秒である。
る、非充填垂直自由流非触媒部分酸化ガス発生装置の反
応ゾーンで、固体炭素質燃料の水性スラリを含む液体お
よび／または気体炭化水素性燃料と遊離酸素含有ガスに
よって部分酸化させることによって、実質的にH2、CO、
CO2、H2O、微粒子炭素と灰とを含む混入粒状物質と;
N2、Ar、COS、CH4、NH3、HCN、HCOOH、スラグからなる
群のうちの少なくとも１つの物質とを含む生燃料ガス流
が発生される。反応ゾーンでのH2O対燃料重量比は、約
0.1〜５の範囲であり、好ましくは約0.2ないし0.7であ
る。燃料中の遊離酸素対炭素の原子比は、約0.6ないし
1.6の範囲であり、好ましくは約0.8ないし1.4である。
反応時間は、約0.1秒ないし50秒の範囲、たとえば約２
秒ないし６秒である。
生燃料ガス発生装置は、引用によって本明細書に編入
された関連米国特許出願第2809104号に示されたよう
に、耐火物で内張りした垂直円筒形鋼圧力容器を備え
る。前記特許には通常の急冷ドラムも示されている。参
照によって本明細書に合体する関連米国特許出願第2928
460号に示されたようなバーナを使用して、供給流を反
応ゾーンに導入することができる。
された関連米国特許出願第2809104号に示されたよう
に、耐火物で内張りした垂直円筒形鋼圧力容器を備え
る。前記特許には通常の急冷ドラムも示されている。参
照によって本明細書に合体する関連米国特許出願第2928
460号に示されたようなバーナを使用して、供給流を反
応ゾーンに導入することができる。
ガス発生装置内で、熱調整ガスを使用して、広範囲の
可燃液体および／または気体炭化水素性燃料あるいは固
体炭素質燃料の水性スラリを遊離酸素含有ガスと反応さ
せ、合成ガスを発生することができる。
可燃液体および／または気体炭化水素性燃料あるいは固
体炭素質燃料の水性スラリを遊離酸素含有ガスと反応さ
せ、合成ガスを発生することができる。
本明細書で様々な適当な原料を記述するために使用さ
れる液体炭化水素性燃料の語は、ポンプ輸送可能な液体
炭素水素物質と、固体炭素質物質のポンプ輸送可能な液
体スラリと、それらの混合物とを含む。たとえば、固体
炭素質燃料のポンプ輸送可能な水性スラリは適当な原料
である。実際、ほぼあらゆる可燃炭素含有液体有機物質
またはそのスラリを用語「液体炭化水素性」の定義内に
含めることができる。たとえば、 （１）水、液体CO2、液体炭化水素燃料、それらの混合
物など蒸発可能な液体担体中の、石炭、特定の炭素、石
油コークス、濃縮下水スラッジ、それらの混合物など固
体炭素燃料のポンプ輸送可能なスラリがあり、 （２）ガス化装置への適当な液体炭化水素燃料原料は、
液化燃料ガス、石油留出物および残差、ガソリン、ナフ
サ、灯油、原油、アスファルト、軽油、残油、タールサ
ンド油およびシェール油、石炭から得た石油、芳香族炭
化水素（ベンゼン分画、トルエン分画、キシレン分画な
ど）コールタール、流体触媒クラッキング工程によるサ
イクル軽油、コーカ軽油のフルフラール抽出物、それら
の混合物など、様々な材料を含むものである。
れる液体炭化水素性燃料の語は、ポンプ輸送可能な液体
炭素水素物質と、固体炭素質物質のポンプ輸送可能な液
体スラリと、それらの混合物とを含む。たとえば、固体
炭素質燃料のポンプ輸送可能な水性スラリは適当な原料
である。実際、ほぼあらゆる可燃炭素含有液体有機物質
またはそのスラリを用語「液体炭化水素性」の定義内に
含めることができる。たとえば、 （１）水、液体CO2、液体炭化水素燃料、それらの混合
物など蒸発可能な液体担体中の、石炭、特定の炭素、石
油コークス、濃縮下水スラッジ、それらの混合物など固
体炭素燃料のポンプ輸送可能なスラリがあり、 （２）ガス化装置への適当な液体炭化水素燃料原料は、
液化燃料ガス、石油留出物および残差、ガソリン、ナフ
サ、灯油、原油、アスファルト、軽油、残油、タールサ
ンド油およびシェール油、石炭から得た石油、芳香族炭
化水素（ベンゼン分画、トルエン分画、キシレン分画な
ど）コールタール、流体触媒クラッキング工程によるサ
イクル軽油、コーカ軽油のフルフラール抽出物、それら
の混合物など、様々な材料を含むものである。
（３）また、液体炭化水素性の語の定義内には、炭水化
物、セルロース物質、アルデヒド、有機酸、アルコー
ル、ケトン、酸素飽和燃料油、酸素飽和炭化水素性有機
物を含む化学プロセスによる廃水および副産物、それら
の混合物を含む、酸素飽和炭化水素有機物が含まれる。
物、セルロース物質、アルデヒド、有機酸、アルコー
ル、ケトン、酸素飽和燃料油、酸素飽和炭化水素性有機
物を含む化学プロセスによる廃水および副産物、それら
の混合物を含む、酸素飽和炭化水素有機物が含まれる。
部分酸化ガス化装置内で単独で、又は液体炭化水素性
燃料と共に燃焼させることができる気体炭化水素性燃料
には、気化液体天然ガス、精油所廃ガス、C1ないしC4炭
化水素性ガス、化学プロセスによる廃棄炭素含有ガスが
含まれる。
燃料と共に燃焼させることができる気体炭化水素性燃料
には、気化液体天然ガス、精油所廃ガス、C1ないしC4炭
化水素性ガス、化学プロセスによる廃棄炭素含有ガスが
含まれる。
液体炭化水素性燃料は、室温であってよく、あるい
は、約600゜Fないし1200゜Fまでの温度、好ましくはそ
の燃料のクラッキング温度よりも低い温度に予熱してお
くこともできる。液体炭化水素性燃料は、液相であるい
は、温度調節材との蒸気混合物としてガス発生装置バー
ナ中に導入することができる。
は、約600゜Fないし1200゜Fまでの温度、好ましくはそ
の燃料のクラッキング温度よりも低い温度に予熱してお
くこともできる。液体炭化水素性燃料は、液相であるい
は、温度調節材との蒸気混合物としてガス発生装置バー
ナ中に導入することができる。
ガス発生装置の反応ゾーン中の温度を制御するために
温度モジュレータが必要であるかどうかは一般に、原料
の炭素と水素との比およびオキシダント流の酸素含有量
に依存する。温度モジュレータは、ほぼ純粋な酸素を含
む液体炭化水素燃料と共に使用される。水または水蒸気
は、好ましい温度モジュレータである。水蒸気は、温度
モジュレータとして一方または両方の反応物流と混合し
て導入することができる。温度モジュレータは、バーナ
中の別個の導管を介してガス発生装置の反応ゾーンに導
入することもできる。他の温度モジュレータには、CO2
を豊富に含有するガス、窒素、再生合成ガスが含まれ
る。
温度モジュレータが必要であるかどうかは一般に、原料
の炭素と水素との比およびオキシダント流の酸素含有量
に依存する。温度モジュレータは、ほぼ純粋な酸素を含
む液体炭化水素燃料と共に使用される。水または水蒸気
は、好ましい温度モジュレータである。水蒸気は、温度
モジュレータとして一方または両方の反応物流と混合し
て導入することができる。温度モジュレータは、バーナ
中の別個の導管を介してガス発生装置の反応ゾーンに導
入することもできる。他の温度モジュレータには、CO2
を豊富に含有するガス、窒素、再生合成ガスが含まれ
る。
遊離酸素含有ガスの語は、本明細書では、空気、酸素
を豊富に含有する空気、すなわち21モル％を超える酸素
を含有する空気、ほぼ純粋な酸素、すなわち約95％モル
の酸素（残りは通常、N2と希ガスとを含む）を意味す
る。遊離酸素含有ガスは、温度約大気温度ないし900゜F
で部分酸化バーナを介して導入することができる。
を豊富に含有する空気、すなわち21モル％を超える酸素
を含有する空気、ほぼ純粋な酸素、すなわち約95％モル
の酸素（残りは通常、N2と希ガスとを含む）を意味す
る。遊離酸素含有ガスは、温度約大気温度ないし900゜F
で部分酸化バーナを介して導入することができる。
生燃料ガスは、温度約1700゜Fないし3500゜F、好まし
くは2000゜Fないし2800゜Fの範囲、圧力約500psiaない
し2500psia、好ましくは700psiaないし1500psiaの範囲
で反応ゾーンから排出される。高温生溶出ガス流の組成
は、モル百分率単位では、H210ppmないし70ppm、CO 15
ppmないし57ppm、CO2 0.1ppmないし25ppm、H2 O0.1pp
mないし20ppm、CH4 0ppmないし60ppm、NH3 0ppmない
し5ppm、H2S 0ppmないし5ppm、COS 0ppmないし0.1pp
m、N2 0ppmないし60ppm、Ar 0ppmないし2.0ppm、HCN
およびHCOOH 0ppmないし100ppm（重量ベース）であ
る。粒状炭素は、約０重量％ないし20重量％の範囲で存
在する（最初の供給量中の酸素含有量を基準とする）。
灰および溶融スラグはそれぞれ、最初の液体炭化水素性
燃料供給量または固体炭素質燃料供給量の約０重量％な
いし5.0重量％および０重量％ないし60重量％だけ存在
することができる。
くは2000゜Fないし2800゜Fの範囲、圧力約500psiaない
し2500psia、好ましくは700psiaないし1500psiaの範囲
で反応ゾーンから排出される。高温生溶出ガス流の組成
は、モル百分率単位では、H210ppmないし70ppm、CO 15
ppmないし57ppm、CO2 0.1ppmないし25ppm、H2 O0.1pp
mないし20ppm、CH4 0ppmないし60ppm、NH3 0ppmない
し5ppm、H2S 0ppmないし5ppm、COS 0ppmないし0.1pp
m、N2 0ppmないし60ppm、Ar 0ppmないし2.0ppm、HCN
およびHCOOH 0ppmないし100ppm（重量ベース）であ
る。粒状炭素は、約０重量％ないし20重量％の範囲で存
在する（最初の供給量中の酸素含有量を基準とする）。
灰および溶融スラグはそれぞれ、最初の液体炭化水素性
燃料供給量または固体炭素質燃料供給量の約０重量％な
いし5.0重量％および０重量％ないし60重量％だけ存在
することができる。
本発明の方法の好ましい実施形態では、配管中の通常
の降下を差し引いた部分酸化ガス発生装置の反応ゾーン
とほぼ同じ温度および圧力で、反応ゾーンから排出され
るすべての高温生溶出燃料ガス流は、参照によって本明
細書に合体する関連米国特許出願第2896927号に記載さ
れたように急冷ドラムまたはタンクの底部に含まれる水
溜まりに直接導入される。本発明の方法は、高圧急冷ガ
ス化構成を使用して投資および保守費用が最小限に抑え
られ、急冷ガス温度が最大になる点でユニークである。
急冷の前にガス化装置出口ガスから熱を除去し、あるい
はガス化装置を低圧で動作させた場合、急冷ガスが低温
過ぎて、水蒸気サイクルでの効率的な一体化に必要な中
間圧力水蒸気が発生されない。
の降下を差し引いた部分酸化ガス発生装置の反応ゾーン
とほぼ同じ温度および圧力で、反応ゾーンから排出され
るすべての高温生溶出燃料ガス流は、参照によって本明
細書に合体する関連米国特許出願第2896927号に記載さ
れたように急冷ドラムまたはタンクの底部に含まれる水
溜まりに直接導入される。本発明の方法は、高圧急冷ガ
ス化構成を使用して投資および保守費用が最小限に抑え
られ、急冷ガス温度が最大になる点でユニークである。
急冷の前にガス化装置出口ガスから熱を除去し、あるい
はガス化装置を低圧で動作させた場合、急冷ガスが低温
過ぎて、水蒸気サイクルでの効率的な一体化に必要な中
間圧力水蒸気が発生されない。
急冷ドラムは、ガス発生装置の反応ゾーンの下方に位
置し、急冷ドラムが受容する生燃料ガス流は、ガス発生
装置の反応ゾーンから排出されるほぼすべての灰または
スラグ、あるいはその両方、ならびに粒状炭素すずを保
持する。大量のガスが水中を上昇することによってもた
らされる急冷ドラム中の乱流状態は、水が溶出ガスから
大部分の固体を洗浄するのを助ける。急冷容器内で大量
の水蒸気が発生され、ガス流を飽和させる。この生ガス
流は、急冷ドラム内で冷却され、温度約350゜Fないし60
0゜Fの範囲、たとえば約450゜Fないし550゜F、圧力約50
0psiaないし2500psiaの範囲、たとえば約700psiaないし
1500psiaで排出される。有利なことには、本発明で使用
される新鮮な急冷水は、補給水と、後で発生される凝縮
物との混合物である。「および／または」の表現は、本
明細書では通常どおりに使用される。たとえば、Ａおよ
び／またはＢは、ＡまたはＢ、あるいはＡとＢの両方を
意味する。
置し、急冷ドラムが受容する生燃料ガス流は、ガス発生
装置の反応ゾーンから排出されるほぼすべての灰または
スラグ、あるいはその両方、ならびに粒状炭素すずを保
持する。大量のガスが水中を上昇することによってもた
らされる急冷ドラム中の乱流状態は、水が溶出ガスから
大部分の固体を洗浄するのを助ける。急冷容器内で大量
の水蒸気が発生され、ガス流を飽和させる。この生ガス
流は、急冷ドラム内で冷却され、温度約350゜Fないし60
0゜Fの範囲、たとえば約450゜Fないし550゜F、圧力約50
0psiaないし2500psiaの範囲、たとえば約700psiaないし
1500psiaで排出される。有利なことには、本発明で使用
される新鮮な急冷水は、補給水と、後で発生される凝縮
物との混合物である。「および／または」の表現は、本
明細書では通常どおりに使用される。たとえば、Ａおよ
び／またはＢは、ＡまたはＢ、あるいはＡとＢの両方を
意味する。
下流側触媒層の詰まり、または後のガス浄化ステップ
で使用できる液体溶媒吸収剤の汚染、あるいはその両方
を防止するために、急冷ドラムから排出される冷却さ
れ、部分的に洗浄された燃料ガス流は、他のガス洗浄ゾ
ーンで高温洗浄水に接触することによってさらに洗浄さ
れる。このガス洗浄ゾーンは、参照によって本明細書に
合体する関連米国特許第3524630号に図示され記載され
たような従来型のオリフィスと、従来型のベンチュリ・
スクラバおよびスプレーとを、参照によって本明細書に
合体する関連米国特許第3232727号に図示され記載され
たようなガス洗浄チャンバと共に含むことができる。ガ
ス洗浄チャンバでは、本明細書に記載するように、高温
戻り凝縮物と補給水とを含む洗浄水によって生燃料ガス
流が洗浄される。たとえば、一実施形態では、ガス化装
置に結合された急冷タンクから排出されたガス流は、た
とえばベンチュリ・スクラバ内で洗浄され洗浄水に密に
接触する。しかし、ガス洗浄ゾーンでベンチュリ・スク
ラバを使用することは任意選択である。燃料ガスは、ガ
ス洗浄チャンバの底部に含まれるガス洗浄水の水たまり
に入り、この水たまり内を上昇する。洗浄されたガスは
次いで、洗浄チャンバの上部にあるパッキン付き部分ま
たはトレー内を上昇し、そこで、凝縮物、すなわち下向
きに流れる洗浄水に接触する。ガス洗浄チャンバの底部
の洗浄水は、ベンチュリ・スクラバがある場合はベンチ
ュリ・スクラバへ、あるいはガス化装置に結合された急
冷タンクへ、あるいはその両方へ再循環させることがで
きる。
で使用できる液体溶媒吸収剤の汚染、あるいはその両方
を防止するために、急冷ドラムから排出される冷却さ
れ、部分的に洗浄された燃料ガス流は、他のガス洗浄ゾ
ーンで高温洗浄水に接触することによってさらに洗浄さ
れる。このガス洗浄ゾーンは、参照によって本明細書に
合体する関連米国特許第3524630号に図示され記載され
たような従来型のオリフィスと、従来型のベンチュリ・
スクラバおよびスプレーとを、参照によって本明細書に
合体する関連米国特許第3232727号に図示され記載され
たようなガス洗浄チャンバと共に含むことができる。ガ
ス洗浄チャンバでは、本明細書に記載するように、高温
戻り凝縮物と補給水とを含む洗浄水によって生燃料ガス
流が洗浄される。たとえば、一実施形態では、ガス化装
置に結合された急冷タンクから排出されたガス流は、た
とえばベンチュリ・スクラバ内で洗浄され洗浄水に密に
接触する。しかし、ガス洗浄ゾーンでベンチュリ・スク
ラバを使用することは任意選択である。燃料ガスは、ガ
ス洗浄チャンバの底部に含まれるガス洗浄水の水たまり
に入り、この水たまり内を上昇する。洗浄されたガスは
次いで、洗浄チャンバの上部にあるパッキン付き部分ま
たはトレー内を上昇し、そこで、凝縮物、すなわち下向
きに流れる洗浄水に接触する。ガス洗浄チャンバの底部
の洗浄水は、ベンチュリ・スクラバがある場合はベンチ
ュリ・スクラバへ、あるいはガス化装置に結合された急
冷タンクへ、あるいはその両方へ再循環させることがで
きる。
本発明の方法で使用されるガス洗浄手順によって、洗
浄済み燃料ガス流中の固体粒子の量は、非常に低いレベ
ル、たとえば約3ppm未満、好ましくは約1ppm未満に減少
される。本発明の方法は、中圧が約275psiaないし600ps
ia、たとえば約300psiaないし400psiaであり、温度が約
410゜Fないし486゜Fの範囲、たとえば約418゜Fないし44
5゜Fの水蒸気が名目上発生する位置のすぐ下流での洗浄
水とプロセス燃料ガスとの接触を使用することによって
洗浄水温度を約375゜Fないし550゜Fの範囲の最大値、た
とえば約400゜Fないし450゜Fにすることによってユニー
クである。洗浄水過熱器では、急冷飽和燃料ガスの温度
が約410゜Fないし550゜Fの範囲、たとえば約420゜Fない
し470゜Fに低下する。トレーおよびパッキンを含む従来
型のコラムを含む洗浄水加熱器として任意の従来型の気
体・液体直接接触チャンバを使用することができる。直
接接触によって、水とガスとの温度の接近が最小限に抑
えられ、それによって、加熱が最大になる。洗浄水に加
えられた熱のために、スクラバの天井のガスの熱が増加
し、そのため、中圧水蒸気の発生量が増加する。中圧水
蒸気（IPS）は、ボイラ供給水（BFW）と急冷高温飽和燃
料ガスとの間の従来型の熱交換によって発生される。IP
S熱交換機は、急冷プールの後方で、かつ生燃料ガス洗
浄ゾーンの前方に配置することができる。IPS熱交換機
は、図示したように洗浄ゾーンの後方に配置することも
できる。
浄済み燃料ガス流中の固体粒子の量は、非常に低いレベ
ル、たとえば約3ppm未満、好ましくは約1ppm未満に減少
される。本発明の方法は、中圧が約275psiaないし600ps
ia、たとえば約300psiaないし400psiaであり、温度が約
410゜Fないし486゜Fの範囲、たとえば約418゜Fないし44
5゜Fの水蒸気が名目上発生する位置のすぐ下流での洗浄
水とプロセス燃料ガスとの接触を使用することによって
洗浄水温度を約375゜Fないし550゜Fの範囲の最大値、た
とえば約400゜Fないし450゜Fにすることによってユニー
クである。洗浄水過熱器では、急冷飽和燃料ガスの温度
が約410゜Fないし550゜Fの範囲、たとえば約420゜Fない
し470゜Fに低下する。トレーおよびパッキンを含む従来
型のコラムを含む洗浄水加熱器として任意の従来型の気
体・液体直接接触チャンバを使用することができる。直
接接触によって、水とガスとの温度の接近が最小限に抑
えられ、それによって、加熱が最大になる。洗浄水に加
えられた熱のために、スクラバの天井のガスの熱が増加
し、そのため、中圧水蒸気の発生量が増加する。中圧水
蒸気（IPS）は、ボイラ供給水（BFW）と急冷高温飽和燃
料ガスとの間の従来型の熱交換によって発生される。IP
S熱交換機は、急冷プールの後方で、かつ生燃料ガス洗
浄ゾーンの前方に配置することができる。IPS熱交換機
は、図示したように洗浄ゾーンの後方に配置することも
できる。
一実施形態では、洗浄水加熱器から排出された燃料ガ
スは、熱交換機内を通過し、そこで、ボイラ供給水との
間接熱交換によって、中圧が約100psiaないし275psiaの
範囲、たとえば約150psiaないし250psiaであり、温度が
約325゜Fないし410゜Fの範囲、たとえば約358゜Fないし
401゜Fである水蒸気が発生する。燃料ガスは温度約300
゜Fないし500゜Fの範囲、たとえば約360゜Fないし430゜
Fで中圧熱交換機から排出され、燃料ガスから凝縮物を
分離するノックアウト容器に入る。
スは、熱交換機内を通過し、そこで、ボイラ供給水との
間接熱交換によって、中圧が約100psiaないし275psiaの
範囲、たとえば約150psiaないし250psiaであり、温度が
約325゜Fないし410゜Fの範囲、たとえば約358゜Fないし
401゜Fである水蒸気が発生する。燃料ガスは温度約300
゜Fないし500゜Fの範囲、たとえば約360゜Fないし430゜
Fで中圧熱交換機から排出され、燃料ガスから凝縮物を
分離するノックアウト容器に入る。
プロセスの次のステップでは、燃料ガスの圧力が減圧
ゾーンで約100psiaないし2300psia、たとえば約200psia
ないし1200psiaだけ低減される。圧力は、下流側に位置
する燃焼タービンの動作圧力に整合するように低減され
る。さらにそれによって、酸性ガスが除去される前に、
より低い圧力で水蒸気が発生する。本発明の方法は、減
圧手段の出力が、燃料ガスを完全に冷却する前にこの手
段自体をプロセス流内に配置することによって増大する
点でユニークである。この位置では、燃料ガス内にかな
りの水が残っており、そのため、膨張サイクルに質量お
よび動力が加えられる。減圧手段の位置は効率のために
最適化される。一実施形態では、減圧手段は、オリフィ
スに対して直列であっても、直列でなくてもよい減圧弁
を備える。他の実施形態では、減圧ゾーンは、間接熱交
換機（燃料ガス加熱器）と、電力を発生する間に燃料ガ
スの流路圧力を低減する膨張タービンとを備える。燃焼
タービンからの排気ガスと水との間の熱交換によって下
流側の熱回収水蒸気発生装置（HRSG）で生成される湯
は、膨張タービン内で燃料ガスを膨張させた後に露点を
超える10゜Fないし100゜Fよりも高い範囲の温度が得ら
れるようにプロセス燃料ガス流を加熱するために使用さ
れる。
ゾーンで約100psiaないし2300psia、たとえば約200psia
ないし1200psiaだけ低減される。圧力は、下流側に位置
する燃焼タービンの動作圧力に整合するように低減され
る。さらにそれによって、酸性ガスが除去される前に、
より低い圧力で水蒸気が発生する。本発明の方法は、減
圧手段の出力が、燃料ガスを完全に冷却する前にこの手
段自体をプロセス流内に配置することによって増大する
点でユニークである。この位置では、燃料ガス内にかな
りの水が残っており、そのため、膨張サイクルに質量お
よび動力が加えられる。減圧手段の位置は効率のために
最適化される。一実施形態では、減圧手段は、オリフィ
スに対して直列であっても、直列でなくてもよい減圧弁
を備える。他の実施形態では、減圧ゾーンは、間接熱交
換機（燃料ガス加熱器）と、電力を発生する間に燃料ガ
スの流路圧力を低減する膨張タービンとを備える。燃焼
タービンからの排気ガスと水との間の熱交換によって下
流側の熱回収水蒸気発生装置（HRSG）で生成される湯
は、膨張タービン内で燃料ガスを膨張させた後に露点を
超える10゜Fないし100゜Fよりも高い範囲の温度が得ら
れるようにプロセス燃料ガス流を加熱するために使用さ
れる。
膨張プロセス燃料ガス流の温度は、約250゜Fないし80
0゜Fの範囲、たとえば約300゜Fないし450゜Fであり、酸
性ガス回収ゾーンに導入してH2SおよびCOSを除去する前
に、約40゜Fないし140゜Fの範囲、たとえば約100゜Fな
いし120゜Fに低下させなければならない。本発明のプロ
セスでは、複数の熱交換機を使用して、プロセス燃料ガ
ス流の温度が低減され、燃料および窒素を飽和させるた
めに低レベルの熱が回復される。窒素と水を使用して、
下流側に位置する燃焼タービンへの燃料のBTU/SCFが低
減されるので、NOxを調整しガス・タービン出力を増大
させるための燃料の飽和レベルは大幅に低減される。こ
のため、飽和器の底部温度は、低レベル（すなわち低
温）の熱を使用して加熱できるほど低くなる。低レベル
熱回復部は、約２基ないし７基、たとえば５基の直列間
接熱交換機を備え、この熱交換機を通ってプロセス・ガ
ス流が流れ、したがって冷却される。凝縮水を分離する
ノックアウト容器は、各熱交換機、または少なくとも最
後の熱交換機の後方に位置する。このノックアウト容器
に収集された凝縮水は、前述の洗浄水加熱器にくみ取ら
れる。少なくとも１基の熱交換機用の冷媒は、温度が約
80゜Fないし300゜Fの範囲、たとえば約100゜Fないし200
゜Fの循環水である。この循環水は、熱交換機中の燃料
ガスとの間接熱交換によって加熱される。この結果得ら
れる、温度が約225゜Fないし400゜Fの範囲、たとえば27
5゜Fないし370゜Fの湯が窒素飽和器に導入され、燃料ガ
ス飽和器にも導入される。２つの飽和器は共に、圧力が
約100psiaないし1000psiaの範囲、たとえば150psiaない
し500psiaである。温度約75゜Fないし250゜Fの範囲のボ
イラ供給水は、少なくとも１基の間接熱交換機用の冷媒
である。この手段によって、圧力が約5psiaないし150ps
iaの範囲、たとえば約30psiaないし50psiaである低圧プ
ロセス水蒸気を１基の間接熱交換機内で発生することが
できる。一実施形態では、下流側に位置する水蒸気ター
ビンからの水蒸気凝縮物を１基の間接熱交換機内で約90
゜Fないし350゜Fの範囲の温度、たとえば約100゜Fない
し250゜Fに再加熱し、HRSGへ再循環させ、温度が約700
゜Fないし180゜Fの範囲、たとえば約800゜Fないし1200
゜Fで、圧力が約600psiaないし3000psiaの範囲、たとえ
ば約1300psiaないし1700psiaになるように追加加熱し、
多段膨張タービンに１つの段での動作流体として導入す
ることができる。前述の複数の熱交換機によって、プロ
セス燃料ガスの温度は膨張後、（１）200゜Fないし400
゜F、（２）200゜Fないし320゜F、（３）100゜Fないし3
00゜F、（４）100゜Fないし200゜F、（５）80゜Fないし
120゜Fの各ステップで低下させることができる。したが
って、本発明の方法では、プロセス冷却による低レベル
の熱が、（１）燃料ガスおよびN2を飽和させ、（２）酸
性ガス回収（AGR）や硫黄回収装置（SRU）などの処理領
域で必要な低圧水蒸気を発生し、（３）低温水蒸気凝縮
物を再加熱するための熱をもたらす複数の熱交換機で効
率的に使用される。
0゜Fの範囲、たとえば約300゜Fないし450゜Fであり、酸
性ガス回収ゾーンに導入してH2SおよびCOSを除去する前
に、約40゜Fないし140゜Fの範囲、たとえば約100゜Fな
いし120゜Fに低下させなければならない。本発明のプロ
セスでは、複数の熱交換機を使用して、プロセス燃料ガ
ス流の温度が低減され、燃料および窒素を飽和させるた
めに低レベルの熱が回復される。窒素と水を使用して、
下流側に位置する燃焼タービンへの燃料のBTU/SCFが低
減されるので、NOxを調整しガス・タービン出力を増大
させるための燃料の飽和レベルは大幅に低減される。こ
のため、飽和器の底部温度は、低レベル（すなわち低
温）の熱を使用して加熱できるほど低くなる。低レベル
熱回復部は、約２基ないし７基、たとえば５基の直列間
接熱交換機を備え、この熱交換機を通ってプロセス・ガ
ス流が流れ、したがって冷却される。凝縮水を分離する
ノックアウト容器は、各熱交換機、または少なくとも最
後の熱交換機の後方に位置する。このノックアウト容器
に収集された凝縮水は、前述の洗浄水加熱器にくみ取ら
れる。少なくとも１基の熱交換機用の冷媒は、温度が約
80゜Fないし300゜Fの範囲、たとえば約100゜Fないし200
゜Fの循環水である。この循環水は、熱交換機中の燃料
ガスとの間接熱交換によって加熱される。この結果得ら
れる、温度が約225゜Fないし400゜Fの範囲、たとえば27
5゜Fないし370゜Fの湯が窒素飽和器に導入され、燃料ガ
ス飽和器にも導入される。２つの飽和器は共に、圧力が
約100psiaないし1000psiaの範囲、たとえば150psiaない
し500psiaである。温度約75゜Fないし250゜Fの範囲のボ
イラ供給水は、少なくとも１基の間接熱交換機用の冷媒
である。この手段によって、圧力が約5psiaないし150ps
iaの範囲、たとえば約30psiaないし50psiaである低圧プ
ロセス水蒸気を１基の間接熱交換機内で発生することが
できる。一実施形態では、下流側に位置する水蒸気ター
ビンからの水蒸気凝縮物を１基の間接熱交換機内で約90
゜Fないし350゜Fの範囲の温度、たとえば約100゜Fない
し250゜Fに再加熱し、HRSGへ再循環させ、温度が約700
゜Fないし180゜Fの範囲、たとえば約800゜Fないし1200
゜Fで、圧力が約600psiaないし3000psiaの範囲、たとえ
ば約1300psiaないし1700psiaになるように追加加熱し、
多段膨張タービンに１つの段での動作流体として導入す
ることができる。前述の複数の熱交換機によって、プロ
セス燃料ガスの温度は膨張後、（１）200゜Fないし400
゜F、（２）200゜Fないし320゜F、（３）100゜Fないし3
00゜F、（４）100゜Fないし200゜F、（５）80゜Fないし
120゜Fの各ステップで低下させることができる。したが
って、本発明の方法では、プロセス冷却による低レベル
の熱が、（１）燃料ガスおよびN2を飽和させ、（２）酸
性ガス回収（AGR）や硫黄回収装置（SRU）などの処理領
域で必要な低圧水蒸気を発生し、（３）低温水蒸気凝縮
物を再加熱するための熱をもたらす複数の熱交換機で効
率的に使用される。
プロセス燃料ガス流は、適当な従来型のシステムによ
って、たとえば、液体溶媒、たとえば低温メタノール、
Ｎ−メチル−ピロリドン、ポリエチレングリコールのジ
メチルエーテル、抑制アミンまたは非抑制アミンによる
物理的吸収または化学的吸収を使用する酸性ガス回収ゾ
ーンで浄化することができる。酸性ガス、たとえばC
O2、H2S、COSは、高圧および低温でメタノールに対する
可溶性が高い。圧力が低下し、豊富な溶媒の温度が増加
すると、このようなガスは容易に溶媒から除去すること
ができる。H2SおよびCOSは、従来型のClaus装置、すな
わち、素硫黄が発生される硫黄回収装置（SRU）に供給
するのに適した分画として濃縮することができる。Kirk
−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,
第２版，第19巻,John Wiley,1969年,353ページを参照
されたい。関連米国特許第4052176号を参照されたい。
これらの参考文献を参照によって本明細書に合体する。
って、たとえば、液体溶媒、たとえば低温メタノール、
Ｎ−メチル−ピロリドン、ポリエチレングリコールのジ
メチルエーテル、抑制アミンまたは非抑制アミンによる
物理的吸収または化学的吸収を使用する酸性ガス回収ゾ
ーンで浄化することができる。酸性ガス、たとえばC
O2、H2S、COSは、高圧および低温でメタノールに対する
可溶性が高い。圧力が低下し、豊富な溶媒の温度が増加
すると、このようなガスは容易に溶媒から除去すること
ができる。H2SおよびCOSは、従来型のClaus装置、すな
わち、素硫黄が発生される硫黄回収装置（SRU）に供給
するのに適した分画として濃縮することができる。Kirk
−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,
第２版，第19巻,John Wiley,1969年,353ページを参照
されたい。関連米国特許第4052176号を参照されたい。
これらの参考文献を参照によって本明細書に合体する。
従来型の空気分離装置（ASU）を使用して、空気がほ
ぼ純粋な酸素ガスおよび窒素ガスの別々の流れとして分
離される。窒素ガスの一部またはすべては、水で飽和
し、ボイラ供給水からのエネルギーを使用して温度約35
0゜Fないし1000゜Fの範囲、たとえば約500゜Fないし600
゜Fに過熱され、飽和し次いで類似の温度に過熱された
燃料ガス流と共にガス・タービンの燃焼器に導入され
る。飽和燃料ガスおよび飽和窒素ガスは、燃焼の前に過
熱され、液体キャリオーバによってタービン・ブレード
が腐食する可能性を低減させる。燃焼器に進入する各窒
素ガス・燃料ガス流は、約１体積％ないし50体積％、た
とえば約５体積％ないし30体積％のH2Oを含む。窒素ガ
スを飽和させることによって、NOxを減少させるために
必要な窒素ガスの量が減少され、低レベルの熱を使用す
るために効率が増大する。
ぼ純粋な酸素ガスおよび窒素ガスの別々の流れとして分
離される。窒素ガスの一部またはすべては、水で飽和
し、ボイラ供給水からのエネルギーを使用して温度約35
0゜Fないし1000゜Fの範囲、たとえば約500゜Fないし600
゜Fに過熱され、飽和し次いで類似の温度に過熱された
燃料ガス流と共にガス・タービンの燃焼器に導入され
る。飽和燃料ガスおよび飽和窒素ガスは、燃焼の前に過
熱され、液体キャリオーバによってタービン・ブレード
が腐食する可能性を低減させる。燃焼器に進入する各窒
素ガス・燃料ガス流は、約１体積％ないし50体積％、た
とえば約５体積％ないし30体積％のH2Oを含む。窒素ガ
スを飽和させることによって、NOxを減少させるために
必要な窒素ガスの量が減少され、低レベルの熱を使用す
るために効率が増大する。
温度が約大気温度ないし900゜FであるASUからの酸素
ガス流は、環状バーナ中の１つの通路を介して部分酸化
ガス発生装置の反応ゾーンに導入される。一実施形態で
は、酸素ガス流はまず水で飽和し、温度が約120゜Fない
し500゜Fの範囲、たとえば約150゜Fないし350゜Fであ
り、約１％ないし50％、たとえば約５体積％ないし35体
積％のH2Oを含む酸素ガス流が発生される。有利なこと
には、本発明の方法では、低レベルの熱を使用する酸素
飽和を使用する際、発生される中圧水蒸気の量が増加す
ることによってプロセスの効率が増大する。ガス化にお
いて水蒸気の温度調整が必要である場合、飽和による酸
素中の水蒸気が、このより高圧の水蒸気と置き換わり、
そのため、前記置き換えられたより高圧の水蒸気が水蒸
気電力サイクルの高圧部で電力を発生できるようになる
ことによってさらに効率が高まる。
ガス流は、環状バーナ中の１つの通路を介して部分酸化
ガス発生装置の反応ゾーンに導入される。一実施形態で
は、酸素ガス流はまず水で飽和し、温度が約120゜Fない
し500゜Fの範囲、たとえば約150゜Fないし350゜Fであ
り、約１％ないし50％、たとえば約５体積％ないし35体
積％のH2Oを含む酸素ガス流が発生される。有利なこと
には、本発明の方法では、低レベルの熱を使用する酸素
飽和を使用する際、発生される中圧水蒸気の量が増加す
ることによってプロセスの効率が増大する。ガス化にお
いて水蒸気の温度調整が必要である場合、飽和による酸
素中の水蒸気が、このより高圧の水蒸気と置き換わり、
そのため、前記置き換えられたより高圧の水蒸気が水蒸
気電力サイクルの高圧部で電力を発生できるようになる
ことによってさらに効率が高まる。
空気は、燃焼器と共にガス・タービンの主要な部分で
ある同軸膨張タービンによって駆動されるターボコンプ
レッサによって圧縮される。圧縮空気は、温度約400゜F
ないし850゜Fの範囲、および飽和燃料ガスおよび飽和窒
素ガスとほぼ同じ圧力で燃焼器に進入する。排気ガス
は、温度約1400゜Fないし3000゜Fの範囲、通常は約2300
゜Fないし2400゜Fで、圧力約100psiaないし1000psiaの
範囲、好ましくは150psiaないし500psia以上で燃焼器か
ら排出される。排気ガスは、モル百分率では、CO24ない
し20、H2O ４ないし20、N275ないし80、O20ないし20の
通常の分析を有する。飽和N2および飽和燃料ガスを導入
するため、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）の濃度はほ
ぼ零であり、乾燥した２％のO2では50ppm（vol）よりも
少ない。電気は、膨張タービンによって駆動される同軸
発電装置によって発生される。
ある同軸膨張タービンによって駆動されるターボコンプ
レッサによって圧縮される。圧縮空気は、温度約400゜F
ないし850゜Fの範囲、および飽和燃料ガスおよび飽和窒
素ガスとほぼ同じ圧力で燃焼器に進入する。排気ガス
は、温度約1400゜Fないし3000゜Fの範囲、通常は約2300
゜Fないし2400゜Fで、圧力約100psiaないし1000psiaの
範囲、好ましくは150psiaないし500psia以上で燃焼器か
ら排出される。排気ガスは、モル百分率では、CO24ない
し20、H2O ４ないし20、N275ないし80、O20ないし20の
通常の分析を有する。飽和N2および飽和燃料ガスを導入
するため、排気ガス中の窒素酸化物（NOx）の濃度はほ
ぼ零であり、乾燥した２％のO2では50ppm（vol）よりも
少ない。電気は、膨張タービンによって駆動される同軸
発電装置によって発生される。
温度約800゜Fないし1500゜Fの範囲および圧力約10psi
aないし20psiaの範囲でガス・タービンの膨張タービン
部から排出された高温排出ガスは、煙突を介して温度約
150゜Fないし450゜Fの範囲で大気へ排出される前に、従
来型の熱回収水蒸気発生装置（HRSG）を通過する。同軸
中間膨張タービンと縦列をなす高圧膨張タービンを備え
る従来型の蒸気タービンを稼働させるための水蒸気と、
プロセスの要件用の水蒸気は、HRSGで発生される。たと
えば、温度が約700゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば
約800゜Fないし1200゜Fであり、圧力が約600psiaないし
3000psiaの範囲、たとえば約1300psiaないし1700psiaで
あるHRSGからの過熱高圧水蒸気は、高圧膨張タービン
（HPT）に導入される。温度が約400゜Fないし1200゜Fの
範囲、たとえば約500゜Fないし900゜Fであり、圧力が約
200psiaないし800psiaの範囲、たとえば約300psiaない
し500psiaである中圧排気は、HPTから排出され、燃料ガ
ス冷却システムからの中圧水蒸気と混合される。この混
合物は、HRSGで過熱され、温度約700゜Fないし1800゜F
の範囲、たとえば約800゜Fないし1200゜F、圧力約200ps
iaないし600psia、たとえば約290psiaないし390psiaで
中圧膨張タービン（IPT）に導入される。燃料ガス冷却
システムからの中圧水蒸気流が生成された場合、それを
HRSGで温度約600゜Fないし1500゜Fの範囲、たとえば約7
00゜Fないし1000゜Fおよび圧力約100psiaないし275psi
a、たとえば140psiaないし200psiaに過熱し、中圧膨張
タービンのある段内を通過させることができる。
aないし20psiaの範囲でガス・タービンの膨張タービン
部から排出された高温排出ガスは、煙突を介して温度約
150゜Fないし450゜Fの範囲で大気へ排出される前に、従
来型の熱回収水蒸気発生装置（HRSG）を通過する。同軸
中間膨張タービンと縦列をなす高圧膨張タービンを備え
る従来型の蒸気タービンを稼働させるための水蒸気と、
プロセスの要件用の水蒸気は、HRSGで発生される。たと
えば、温度が約700゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば
約800゜Fないし1200゜Fであり、圧力が約600psiaないし
3000psiaの範囲、たとえば約1300psiaないし1700psiaで
あるHRSGからの過熱高圧水蒸気は、高圧膨張タービン
（HPT）に導入される。温度が約400゜Fないし1200゜Fの
範囲、たとえば約500゜Fないし900゜Fであり、圧力が約
200psiaないし800psiaの範囲、たとえば約300psiaない
し500psiaである中圧排気は、HPTから排出され、燃料ガ
ス冷却システムからの中圧水蒸気と混合される。この混
合物は、HRSGで過熱され、温度約700゜Fないし1800゜F
の範囲、たとえば約800゜Fないし1200゜F、圧力約200ps
iaないし600psia、たとえば約290psiaないし390psiaで
中圧膨張タービン（IPT）に導入される。燃料ガス冷却
システムからの中圧水蒸気流が生成された場合、それを
HRSGで温度約600゜Fないし1500゜Fの範囲、たとえば約7
00゜Fないし1000゜Fおよび圧力約100psiaないし275psi
a、たとえば140psiaないし200psiaに過熱し、中圧膨張
タービンのある段内を通過させることができる。
中間膨張タービンからの排気流は、冷却され、濃縮さ
れ、燃料ガス冷却システム中の熱交換機で温度約90゜F
ないし350゜Fの範囲、たとえば100゜Fないし250゜Fに再
加熱され、圧力が約5psiaないし150psia、たとえば約12
psiaないし75psiaになるようにくみ出され、HRSGへ再循
環され、HRSGを通過するガス・タービン排気ガスとの間
接熱交換によって過熱高圧水蒸気、中圧水蒸気、低圧水
蒸気に転化される。同軸高圧膨張タービンおよび中圧膨
張タービンは、発電装置を駆動いて電気を発生する。
れ、燃料ガス冷却システム中の熱交換機で温度約90゜F
ないし350゜Fの範囲、たとえば100゜Fないし250゜Fに再
加熱され、圧力が約5psiaないし150psia、たとえば約12
psiaないし75psiaになるようにくみ出され、HRSGへ再循
環され、HRSGを通過するガス・タービン排気ガスとの間
接熱交換によって過熱高圧水蒸気、中圧水蒸気、低圧水
蒸気に転化される。同軸高圧膨張タービンおよび中圧膨
張タービンは、発電装置を駆動いて電気を発生する。
有利なことには、本発明の方法によって、第２段ター
ビン入口圧力を、最大量のプロセス発生水蒸気、すなわ
ち約275psiaないし600psiaの範囲の中圧水蒸気を再加熱
サイクルで直接使用できるようにするレベルに低下させ
るように、水蒸気サイクルが最適化される。実際、この
圧力は、再加熱サイクルで使用するために発生されるプ
ロセス水蒸気の量が最大になるように、水蒸気サイクル
の効率をそれほど低下させずにできるだけ低減される。
ビン入口圧力を、最大量のプロセス発生水蒸気、すなわ
ち約275psiaないし600psiaの範囲の中圧水蒸気を再加熱
サイクルで直接使用できるようにするレベルに低下させ
るように、水蒸気サイクルが最適化される。実際、この
圧力は、再加熱サイクルで使用するために発生されるプ
ロセス水蒸気の量が最大になるように、水蒸気サイクル
の効率をそれほど低下させずにできるだけ低減される。
図面の説明 前述の方法を詳しく示す添付の概略図を参照すること
によって本発明をより完全に理解することができる。こ
の図面は、本発明の方法の好ましい実施形態を示すもの
であるが、図の連続プロセスを、説明する特定の装置ま
たは物質に限定するものではない。
によって本発明をより完全に理解することができる。こ
の図面は、本発明の方法の好ましい実施形態を示すもの
であるが、図の連続プロセスを、説明する特定の装置ま
たは物質に限定するものではない。
図面を参照すると分かるように、前述の自由流非触媒
耐火物内張り燃料ガス発生装置は、軸方向に整列する上
流側フランジ付き入口２と下流側フランジ付き出口３と
を備える。環状バーナ４は、前述のように、ガス発生装
置１の軸に整列する中央通路５を含み、入口２に取り付
けられる。同心同軸環状通路６も設けられる。
耐火物内張り燃料ガス発生装置は、軸方向に整列する上
流側フランジ付き入口２と下流側フランジ付き出口３と
を備える。環状バーナ４は、前述のように、ガス発生装
置１の軸に整列する中央通路５を含み、入口２に取り付
けられる。同心同軸環状通路６も設けられる。
配管７中の石炭のポンプ輸送可能な水性スラグは、バ
ーナ４の環状通路６を介して導入される。配管８中の有
利酸素含有ガス流は中央通路５を介して導入される。２
つの供給流はぶつかり合い、霧化し、ガス発生装置１の
反応ゾーン９の部分酸化によって反応する。H2、CO、CO
2、H2O、N2、Ａ、H2O、COSを含む高温生燃料ガス流は、
ディップ・チューブ10を通過し、ガス発生装置１の底部
に位置する急冷タンク15に含まれる水たまりで急冷され
る。スラグおよび粒状物質は、出口３、配管16、弁17、
配管18、ロックホッパ19、配管20、弁21、配管22を介し
て定期的に除去される。
ーナ４の環状通路６を介して導入される。配管８中の有
利酸素含有ガス流は中央通路５を介して導入される。２
つの供給流はぶつかり合い、霧化し、ガス発生装置１の
反応ゾーン９の部分酸化によって反応する。H2、CO、CO
2、H2O、N2、Ａ、H2O、COSを含む高温生燃料ガス流は、
ディップ・チューブ10を通過し、ガス発生装置１の底部
に位置する急冷タンク15に含まれる水たまりで急冷され
る。スラグおよび粒状物質は、出口３、配管16、弁17、
配管18、ロックホッパ19、配管20、弁21、配管22を介し
て定期的に除去される。
急冷生成燃料ガスは、配管23を通過してガス洗浄コラ
ム24に進入し、そこで、配管25からの洗浄水によって混
入すすおよび粒状物質が除去される。洗浄コラム24の底
部からの水は、ポンプ26によって配管27および28を介し
て急冷タンク15にくみ取られる。配管29を介してガス洗
浄コラム24から排出された清浄な生燃料ガスは、熱交換
機30内でボイラ供給水（BFW）との間接、すなわち非接
触熱交換によって冷却される。BFWは、配管31に進入
し、約275psiaないし600psiaの範囲、たとえば約300psi
aないし400psiaの中圧水蒸気として配管32から排出され
る。配管33中の高温生燃料ガス流は、洗浄水加熱器37に
進入し、そこで、配管39、ポンプ54、配管58、循環水貯
蔵タンク41からの凝縮物と補給水との混合物と直接接触
し、かつ直接熱交換する。補給水は、配管40および貯蔵
タンク41を介してシステムに導入される。不純物がシス
テムに堆積するのを防止するパージ水は、配管36を介し
て定期的に除去される。プロセスの低圧加熱部に位置す
るノックアウト容器の底部からの凝縮物は、凝縮物貯蔵
タンク41に進入する。したがって、加熱器37で高温洗浄
水が生成され、同時に、燃料ガス流が冷却され、このガ
ス流に最終洗浄が施される。加熱器37の底部にある高温
洗浄水は、ポンプ43によって配管44、48、25を介してガ
ス洗浄コラム24にポンプ輸送される。
ム24に進入し、そこで、配管25からの洗浄水によって混
入すすおよび粒状物質が除去される。洗浄コラム24の底
部からの水は、ポンプ26によって配管27および28を介し
て急冷タンク15にくみ取られる。配管29を介してガス洗
浄コラム24から排出された清浄な生燃料ガスは、熱交換
機30内でボイラ供給水（BFW）との間接、すなわち非接
触熱交換によって冷却される。BFWは、配管31に進入
し、約275psiaないし600psiaの範囲、たとえば約300psi
aないし400psiaの中圧水蒸気として配管32から排出され
る。配管33中の高温生燃料ガス流は、洗浄水加熱器37に
進入し、そこで、配管39、ポンプ54、配管58、循環水貯
蔵タンク41からの凝縮物と補給水との混合物と直接接触
し、かつ直接熱交換する。補給水は、配管40および貯蔵
タンク41を介してシステムに導入される。不純物がシス
テムに堆積するのを防止するパージ水は、配管36を介し
て定期的に除去される。プロセスの低圧加熱部に位置す
るノックアウト容器の底部からの凝縮物は、凝縮物貯蔵
タンク41に進入する。したがって、加熱器37で高温洗浄
水が生成され、同時に、燃料ガス流が冷却され、このガ
ス流に最終洗浄が施される。加熱器37の底部にある高温
洗浄水は、ポンプ43によって配管44、48、25を介してガ
ス洗浄コラム24にポンプ輸送される。
配管46中の弁45が閉鎖され配管50中の弁47が開放され
ている場合、洗浄水が加熱器37から排出された清浄な生
燃料ガスは、配管49、50、51を通過してノックアウト容
器53に進入する。ノックアウト・ポット53の底部からの
凝縮物は、ポンプ43によって配管55、48、25を介してガ
ス洗浄コラム24にくみ取られる。
ている場合、洗浄水が加熱器37から排出された清浄な生
燃料ガスは、配管49、50、51を通過してノックアウト容
器53に進入する。ノックアウト・ポット53の底部からの
凝縮物は、ポンプ43によって配管55、48、25を介してガ
ス洗浄コラム24にくみ取られる。
一実施形態では、弁47が閉鎖され、弁45が開放されて
いる場合、配管46中の清浄な燃料ガスは、配管57および
熱交換機60を通過する。BFWは、配管61を介して熱交換
機60に進入し、中圧約100psiaないし275psiaの範囲、た
とえば約150psiaないし200psiaである水蒸気として配管
62から排出される。冷却燃料ガスは、配管52から排出さ
れノックアウト・ポット53に進入する。
いる場合、配管46中の清浄な燃料ガスは、配管57および
熱交換機60を通過する。BFWは、配管61を介して熱交換
機60に進入し、中圧約100psiaないし275psiaの範囲、た
とえば約150psiaないし200psiaである水蒸気として配管
62から排出される。冷却燃料ガスは、配管52から排出さ
れノックアウト・ポット53に進入する。
配管65中の弁64が閉鎖され配管67中の減圧弁66が開放
されている場合、配管68中の燃料ガスは、配管67、69を
通過し、任意選択のオリフィス70を通過し、次いで配管
71および72、熱交換機73を通過する。この手段によっ
て、弁66またはオリフィス70、あるいはその両方の下流
側の燃料ガスの圧力を、下流側に位置し燃焼器75と膨張
タービン76とを備えるガス・タービンの燃焼器75中の浄
化済み飽和燃料ガスを燃焼させるのに適したレベルに低
減させることができる。配管78からの空気を圧縮する空
気圧縮機77は、膨張タービン76と同じ軸79上に位置す
る。発電装置80は、アクスル79から延びる軸81によって
駆動される。
されている場合、配管68中の燃料ガスは、配管67、69を
通過し、任意選択のオリフィス70を通過し、次いで配管
71および72、熱交換機73を通過する。この手段によっ
て、弁66またはオリフィス70、あるいはその両方の下流
側の燃料ガスの圧力を、下流側に位置し燃焼器75と膨張
タービン76とを備えるガス・タービンの燃焼器75中の浄
化済み飽和燃料ガスを燃焼させるのに適したレベルに低
減させることができる。配管78からの空気を圧縮する空
気圧縮機77は、膨張タービン76と同じ軸79上に位置す
る。発電装置80は、アクスル79から延びる軸81によって
駆動される。
燃料ガスの下流側圧力も膨張タービン88によって低減
することができる。そのような場合、弁66が閉鎖され弁
64が開放されているとき、配管65中の燃料ガスは、配管
85、加熱器86、配管87、膨張タービン88を通過する。
することができる。そのような場合、弁66が閉鎖され弁
64が開放されているとき、配管65中の燃料ガスは、配管
85、加熱器86、配管87、膨張タービン88を通過する。
燃料ガスを複数、すなわち２基ないし７基、たとえば
５基の直列間接熱交換機を通過させることによって配管
72中の燃料ガス流から低レベルの熱がさらに除去され
る。したがって、燃料ガスの温度は段階的に低下する。
燃料ガスが露点よりも低い温度に冷却される際に燃料ガ
ス内に形成される凝縮物を分離するために、各熱交換機
または少なくとも最後の熱交換機の後方にノックアウト
容器が位置する。燃料ガスは、各ガス冷却器を連続的に
通過するにつれて保持できる水の量が漸次少なくなり、
そのため、温度が漸次低下する。BFWまたは循環水流は
冷媒でよい。たとえば配管72中の燃料ガスは、熱交換機
73、配管92、ノックアウト容器93、配管94、熱交換機9
5、配管96、ノックアウト容器97、配管98、熱交換機9
9、配管100、ノックアウト容器101、配管102、水蒸気凝
縮物加熱器103、配管104、ノックアウト容器105、配管1
06、熱交換機107、配管108、ノックアウト容器109、配
管110を順次通過する。配管110中の燃料ガスの温度は、
111で行われる従来型の酸性ガス除去（ARG）ステップで
処理される燃料ガスに適したものである。廃ガス、すな
わちH2SおよびCOSは、配管112を通過して硫黄回収装置1
13に進入する。硫黄は回収され配管114を介して外部に
排出される。配管115中の浄化済み燃料ガスは飽和器116
内へ送られる。ノックアウト容器93、97、101、105、10
9の底部からの凝縮物はそれぞれ、配管122、123、124、
125、126を通過し、配管127、128、129、130、131も通
過して凝縮物貯蔵タンク41に進入する。
５基の直列間接熱交換機を通過させることによって配管
72中の燃料ガス流から低レベルの熱がさらに除去され
る。したがって、燃料ガスの温度は段階的に低下する。
燃料ガスが露点よりも低い温度に冷却される際に燃料ガ
ス内に形成される凝縮物を分離するために、各熱交換機
または少なくとも最後の熱交換機の後方にノックアウト
容器が位置する。燃料ガスは、各ガス冷却器を連続的に
通過するにつれて保持できる水の量が漸次少なくなり、
そのため、温度が漸次低下する。BFWまたは循環水流は
冷媒でよい。たとえば配管72中の燃料ガスは、熱交換機
73、配管92、ノックアウト容器93、配管94、熱交換機9
5、配管96、ノックアウト容器97、配管98、熱交換機9
9、配管100、ノックアウト容器101、配管102、水蒸気凝
縮物加熱器103、配管104、ノックアウト容器105、配管1
06、熱交換機107、配管108、ノックアウト容器109、配
管110を順次通過する。配管110中の燃料ガスの温度は、
111で行われる従来型の酸性ガス除去（ARG）ステップで
処理される燃料ガスに適したものである。廃ガス、すな
わちH2SおよびCOSは、配管112を通過して硫黄回収装置1
13に進入する。硫黄は回収され配管114を介して外部に
排出される。配管115中の浄化済み燃料ガスは飽和器116
内へ送られる。ノックアウト容器93、97、101、105、10
9の底部からの凝縮物はそれぞれ、配管122、123、124、
125、126を通過し、配管127、128、129、130、131も通
過して凝縮物貯蔵タンク41に進入する。
交換機73および99を通過する燃料ガスは、循環水ルー
プによって冷却される。冷水はポンプ135によって、配
管136、137、熱交換機99、配管138、熱交換機73、配管1
39、140、飽和器116、配管142および143を通じてポンプ
輸送される。水で飽和した燃料ガス流が配管144を通じ
て熱交換機145へ送られ、そこで、過熱され、配管146を
通じてガス・タービンの燃焼器75内へ送られる。配管13
9中の加熱された冷水は分割され、その一部が配管131を
通じて配管132および窒素ガス飽和器133内へ送られる。
飽和器133の底部にある冷水は、ポンプ149によって、配
管150、151、152、137を通じて熱交換機99内へ送られ
る。配管153を通じて循環水システムに補給水が導入さ
れる。
プによって冷却される。冷水はポンプ135によって、配
管136、137、熱交換機99、配管138、熱交換機73、配管1
39、140、飽和器116、配管142および143を通じてポンプ
輸送される。水で飽和した燃料ガス流が配管144を通じ
て熱交換機145へ送られ、そこで、過熱され、配管146を
通じてガス・タービンの燃焼器75内へ送られる。配管13
9中の加熱された冷水は分割され、その一部が配管131を
通じて配管132および窒素ガス飽和器133内へ送られる。
飽和器133の底部にある冷水は、ポンプ149によって、配
管150、151、152、137を通じて熱交換機99内へ送られ
る。配管153を通じて循環水システムに補給水が導入さ
れる。
配管155中の空気は、従来型の空気分離装置（ASU）15
6で、配管154中の窒素通気流、配管157中の窒素ガス
流、配管160中の酸素ガス流として分離される。配管157
中の窒素ガス流は飽和器133内で水で飽和する。飽和窒
素流は、配管158を通過し、間接熱交換機159で過熱さ
れ、配管174を介してガス・タービンの燃焼器75に導入
される。ほぼ純粋な酸素ガス流は、配管160を介してASU
156から排出される。配管162中の弁161が閉鎖され配管1
64中の弁163が開放されている場合、酸素流は配管165お
よび８を通じてバーナ４の中央通路５内へ送られる。ま
た、配管160中の酸素流は、ガス発生装置１に導入する
前に水で飽和させることができる。そのような場合、弁
163が閉鎖され、弁161が開放される。酸素ガス流は、配
管162および166を通過して酸素ガス飽和器167に進入す
る。次いで、水で飽和した酸素ガス流は、配管168およ
び８を通じてバーナ４の中央通路５内へ送られる。配管
169中のボイラ供給補給水は、配管170を通過し、間接熱
交換機171で循環水139に対して加熱され、配管172を介
して酸素ガス飽和器167内へ送られる。BFWは、ポンプ17
3によって、配管174、170、172を通じて飽和器167へ再
循環される。
6で、配管154中の窒素通気流、配管157中の窒素ガス
流、配管160中の酸素ガス流として分離される。配管157
中の窒素ガス流は飽和器133内で水で飽和する。飽和窒
素流は、配管158を通過し、間接熱交換機159で過熱さ
れ、配管174を介してガス・タービンの燃焼器75に導入
される。ほぼ純粋な酸素ガス流は、配管160を介してASU
156から排出される。配管162中の弁161が閉鎖され配管1
64中の弁163が開放されている場合、酸素流は配管165お
よび８を通じてバーナ４の中央通路５内へ送られる。ま
た、配管160中の酸素流は、ガス発生装置１に導入する
前に水で飽和させることができる。そのような場合、弁
163が閉鎖され、弁161が開放される。酸素ガス流は、配
管162および166を通過して酸素ガス飽和器167に進入す
る。次いで、水で飽和した酸素ガス流は、配管168およ
び８を通じてバーナ４の中央通路５内へ送られる。配管
169中のボイラ供給補給水は、配管170を通過し、間接熱
交換機171で循環水139に対して加熱され、配管172を介
して酸素ガス飽和器167内へ送られる。BFWは、ポンプ17
3によって、配管174、170、172を通じて飽和器167へ再
循環される。
有利なことには、本発明の方法の一実施形態は、電力
を発生する水蒸気サイクルを含む。それによって、配管
180を介して膨張タービン76から排出され熱回収水蒸気
発生装置（HRSG）181を通過する高温排気ガスからエネ
ルギーが抽出される。たとえば、中圧（IP）が約275psi
aないし600psiaの範囲、たとえば300psiaないし400psia
である、配管32を介して熱交換機30から排出される水蒸
気は、高圧タービン211からのIP排気と混合される。IP
水蒸気混合物は、配管182を通じてHRSG181内へ送られ、
配管180からの高温排気ガスと間接熱交換されることに
よって温度約700゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば約8
00゜Fないし1200゜Fに過熱される。過熱IP流は、配管18
9を通じてIP膨張タービン内へ動作流体の少なくとも一
部として送られる。HRSG181から排出された冷却済み排
気ガスは、煙突183を通過することができる。HRSGで予
熱水蒸気凝縮物から発生された高圧水蒸気は、配管184
を通じて高圧膨張タービン185内へ動作流体として送ら
れる。
を発生する水蒸気サイクルを含む。それによって、配管
180を介して膨張タービン76から排出され熱回収水蒸気
発生装置（HRSG）181を通過する高温排気ガスからエネ
ルギーが抽出される。たとえば、中圧（IP）が約275psi
aないし600psiaの範囲、たとえば300psiaないし400psia
である、配管32を介して熱交換機30から排出される水蒸
気は、高圧タービン211からのIP排気と混合される。IP
水蒸気混合物は、配管182を通じてHRSG181内へ送られ、
配管180からの高温排気ガスと間接熱交換されることに
よって温度約700゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば約8
00゜Fないし1200゜Fに過熱される。過熱IP流は、配管18
9を通じてIP膨張タービン内へ動作流体の少なくとも一
部として送られる。HRSG181から排出された冷却済み排
気ガスは、煙突183を通過することができる。HRSGで予
熱水蒸気凝縮物から発生された高圧水蒸気は、配管184
を通じて高圧膨張タービン185内へ動作流体として送ら
れる。
一実施形態では、中圧が約100psiaないし275psia、た
とえば約150psiaないし200psiaである間接熱交換機60か
らの配管62中の他の中圧水蒸気は、配管186を通じてHRS
G181内へ送られ、配管180からの高温排気ガスと間接熱
交換されることによって温度約600゜Fないし1500゜Fの
範囲、たとえば約700゜Fないし1000゜Fに過熱される。
中圧水蒸気は、配管187を通じて膨張タービン185中の他
の段内へ動作流体として送られる。
とえば約150psiaないし200psiaである間接熱交換機60か
らの配管62中の他の中圧水蒸気は、配管186を通じてHRS
G181内へ送られ、配管180からの高温排気ガスと間接熱
交換されることによって温度約600゜Fないし1500゜Fの
範囲、たとえば約700゜Fないし1000゜Fに過熱される。
中圧水蒸気は、配管187を通じて膨張タービン185中の他
の段内へ動作流体として送られる。
同軸膨張タービン211および185は、軸196を介して発
電装置195を駆動する。配管197中の排気流は、配管199
から進入し、配管200によって排出される冷水との熱交
換によって冷却器198で冷却され凝縮される。配管201中
の凝縮ボイラ供給水は、熱交換機103で配管102からの生
燃料ガスとの間接熱交換によって予熱される。一実施形
態では、配管202中の予熱済みボイラ供給水がHRSG181内
を連続的に通過することによって加熱され、介在する脱
水ステップでより低圧の水蒸気が分離され、温度が約70
0゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば約800゜Fないし120
0゜Fであり、圧力が約600psiaないし3000psiaの範囲、
たとえば約1300psiaないし1700psiaである高圧水蒸気が
発生される。そのような場合、高圧水蒸気は、HRSG181
で過熱され、配管184を通じて膨張タービン211内へ動作
流体として送られる。HP膨張タービン211は、共通の軸2
13によってIP膨張タービン185に結合される。
電装置195を駆動する。配管197中の排気流は、配管199
から進入し、配管200によって排出される冷水との熱交
換によって冷却器198で冷却され凝縮される。配管201中
の凝縮ボイラ供給水は、熱交換機103で配管102からの生
燃料ガスとの間接熱交換によって予熱される。一実施形
態では、配管202中の予熱済みボイラ供給水がHRSG181内
を連続的に通過することによって加熱され、介在する脱
水ステップでより低圧の水蒸気が分離され、温度が約70
0゜Fないし1800゜Fの範囲、たとえば約800゜Fないし120
0゜Fであり、圧力が約600psiaないし3000psiaの範囲、
たとえば約1300psiaないし1700psiaである高圧水蒸気が
発生される。そのような場合、高圧水蒸気は、HRSG181
で過熱され、配管184を通じて膨張タービン211内へ動作
流体として送られる。HP膨張タービン211は、共通の軸2
13によってIP膨張タービン185に結合される。
本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに本発明の修正
および変形を行うことができるが、添付の請求の範囲で
指摘する制限のみを課すべきである。
および変形を行うことができるが、添付の請求の範囲で
指摘する制限のみを課すべきである。
フロントページの続き (72)発明者 ウォレス，ポール・ステーブン アメリカ合衆国 77450 テキサス州・ ケイティ・シャイエン メドウズ ドラ イブ・1110 (72)発明者 サッカー，プラディープ・スタンレイ アメリカ合衆国 77005 テキサス州・ ヒューストン・ブロンプトン ロード・ 6605 (56)参考文献 特開 昭50−96711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−160126（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 C01B 3/36 C10J 3/46 C10K 3/00 F02C 3/20
Claims (19)
- 【請求項１】部分酸化方法であって、 （１）部分酸化反応ゾーンで炭化水素性燃料と遊離酸素
含有ガスを反応させ燃料ガス流を発生し、前記燃料ガス
を水で急冷することによって冷却して、温度が約350゜F
ないし600゜Fの範囲で、圧力が約500psiaないし2500psi
aの範囲である急冷飽和燃料ガス流を発生し、ボイラ供
給水との間接熱交換によって前記急冷飽和燃料ガスを冷
却し、それによって前記急冷燃料ガスの温度を410゜Fな
いし550゜Fの範囲に低減させ、同時に、前記ボイラ供給
水を中圧が約275psiaないし600psiaの範囲の水蒸気に転
化し、（２）から得た予熱洗浄水によって前記急冷飽和
燃料ガスを洗浄するステップと、 （２）プロセス凝縮物と補給水とを含む洗浄水を、ガス
水直接接触手段における、（１）から排出された冷却急
冷飽和燃料ガスとの直接熱交換によって、温度約375゜F
ないし550゜Fの範囲に予熱し、それによって、前記冷却
急冷飽和燃料ガスの温度を約300゜Fないし540゜Fの温度
範囲に低減させ、前記冷却燃料ガスから凝縮水を分離す
るステップと、 （３）（２）から得た前記冷却燃料ガスの圧力を約100p
siaないし2300psiaだけ低減させ、さらに、冷却水との
間接熱交換によって前記燃料ガスを温度約40゜Fないし1
40゜Fの範囲に冷却し、それによって前記冷却燃料ガス
流の水を凝縮し、同時に前記冷却水を加熱して、温度範
囲が約225゜Fないし400゜Fである加熱水を発生し、
（２）および（３）で凝縮された水を（２）の前記ガス
水直接接触手段に導入し、そこで、ガス洗浄水として使
用できるように加熱するステップと、 （４）（３）から得た冷却燃料ガス流を浄化するステッ
プと、 （５）窒素ガス流および（４）から得た浄化燃料ガス流
を、（３）から得た前記加熱水で飽和させるステップ
と、 （６）（５）から得た燃料ガスおよび窒素ガスの飽和流
を、温度約350゜Fないし1000゜Fの範囲に過熱し、前記
過熱燃料ガス流および窒素ガス流をガス・タービンの燃
焼器に導入するステップと、 （７）前記飽和燃料ガスを遊離酸素含有ガスと共にガス
・タービンの前記燃焼器内で、温度約2200゜Fないし260
0゜Fの範囲および圧力約100psiaないし1000psiaの範囲
で燃焼させ、減少された量のNOxを含む排気ガスを発生
するステップと、 （８）前記排気ガスを膨張タービンを通過させ、増加さ
れた出力で発電を行うステップとを含む方法。 - 【請求項２】前記ガス洗浄ゾーンからの洗浄水の少なく
とも一部が前記ガス急冷ゾーンに導入されることを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】（３）で、前記冷却燃料ガスの圧力が、減
圧手段によって低減されることを特徴とする請求項１に
記載の方法。 - 【請求項４】前記減圧手段が、弁と、オリフィスと、膨
張タービンとからなる群から選択されることを特徴とす
る請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】（３）で、前記燃料ガスが、複数の間接熱
交換機で段階的に冷却されることを特徴とする請求項１
に記載の方法。 - 【請求項６】前記熱交換機用の冷媒が、循環水またはボ
イラ供給水、あるいはその両方であることを特徴とする
請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記遊離酸素含有ガスを前記部分酸化反応
ゾーンに導入する前に前記遊離酸素含有ガスを水で飽和
させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載
の方法。 - 【請求項８】空気を従来型の空気分離装置で酸素ガス流
および窒素ガス流として分離し、前記酸素ガス流を前記
部分酸化反応ゾーンに前記遊離酸素含有ガスとして導入
し、前記窒素ガス流を（５）で使用できるように飽和さ
せるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項９】（８）から得た前記排気ガスを熱回収水蒸
気発生装置を通過させて、（１）から得た前記中圧水蒸
気と間接熱交換させ、それによって、前記中圧水蒸気を
過熱し、前記過熱中圧水蒸気を動作流体の少なくとも一
部として膨張タービンを通過させるステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】前記炭化水素性燃料が、液体炭化水素性
燃料または気体炭化水素性燃料、あるいはその両方と、
固体炭素質燃料のポンプ輸送可能なスラリとからなる群
から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１１】固体炭素質燃料の前記ポンプ輸送可能な
スラリが、水、液体CO2、液体炭化水素燃料、それらの
混合物からなる群から選択される蒸発可能な液体担体中
の、石炭と、粒状炭素と、石油コークスと、濃縮下水ス
ラッジと、それらの混合物とからなる群から選択される
ことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項１２】前記液体炭化水素性燃料が、液化石油ガ
ス、石油留出物および残渣、ガソリン、ナフサ、灯油、
原油、アスファルト、軽油、残油、タール・サンド油お
よびシェール油、石炭から得た石油、芳香族炭化水素
（ベンゼン分画、トルエン分画、キシレン分画など）、
コールタール、流体触媒クラッキング工程によるサイク
ル軽油、コーカ軽油のフルフラール抽出物、およびそれ
らの混合物とからなる群から選択されることを特徴とす
る請求項10に記載の方法。 - 【請求項１３】前記気体炭化水素性燃料が、気体液体天
然ガスと、精油所廃ガスと、C1ないしC4炭化水素性ガス
と、化学プロセスによる炭素含有廃ガスとからなる群か
ら選択されることを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 【請求項１４】（２）での前記洗浄水の予熱と同時に急
冷飽和燃料ガス流を洗浄するステップを含むことを特徴
とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１５】電力を発生する部分酸化方法であって、 （１）部分酸化によって炭化水素性燃料と遊離酸素含有
ガスを反応させて燃料ガス流を発生し、前記燃料ガスを
水で急冷することによって冷却して、温度が約350゜Fな
いし600゜Fの範囲で、圧力が約500psiaないし2500psia
の範囲である急冷飽和燃料ガス流を発生し、ボイラ供給
水との間接熱交換によって前記急冷飽和燃料ガスを冷却
し、それによって前記急冷燃料ガスの温度を410゜Fない
し550゜Fの範囲に低減させ、同時に、前記ボイラ供給水
を中圧が約275psiaないし600psiaの範囲の水蒸気に転化
し、前記冷却の前後に、（２）から得た予熱洗浄水によ
って前記急冷飽和燃料ガスを洗浄するステップと、 （２）プロセス凝縮物と補給水とを含む洗浄水を、ガス
水直接接触手段における、（１）から排出された冷却急
冷飽和燃料ガスとの直接熱交換によって、温度約375゜F
ないし550゜Fの範囲に予熱し、それによって、前記冷却
急冷飽和燃料ガスの温度を約300゜Fないし540゜Fの温度
範囲に低減させ、前記冷却燃料ガスから凝縮水を分離す
るステップと、 （３）ボイラ供給水との間接熱交換によって、（２）か
ら得た飽和ガスの温度を約300゜Fないし500゜Fの温度範
囲に低減させ、それによって、中圧が約100psiaないし2
75psiaの範囲である水蒸気を発生し、前記冷却燃料ガス
流から凝縮水を分離するステップと、 （４）（３）から得た冷却燃料ガス流を過熱して、膨張
ステップ（５）の後に、露点を超える10゜Fないし100゜
Fよりも高い範囲の温度を得るステップと、 （５）（４）から得た前記燃料ガス流の圧力を膨張ター
ビンによって約100psiaないし2300psiaだけ低減させる
ステップと、 （６）（５）から得た燃料ガス流を、冷却水との間接熱
交換によって温度約40゜Fないし140゜Fの範囲に冷却
し、それによって冷却燃料ガス流の水を凝縮し、同時に
前記冷却水を加熱して、温度範囲が約225゜Fないし400
゜Fである加熱水を発生し、前記凝縮水ならびに（２）
および（３）で凝縮された水を（２）の前記ガス水直接
接触手段に導入し、そこで、ガス洗浄水として使用でき
るように加熱するステップと、 （７）（６）から得た冷却燃料ガス流を浄化するステッ
プと、 （８）窒素ガス流および（７）から得た浄化燃料ガス流
を、（６）から得た前記加熱水で飽和させるステップ
と、 （９）（８）から得た燃料ガスおよび窒素ガスの飽和流
を、温度約350゜Fないし1000゜Fの範囲に過熱し、前記
過熱燃料ガス流および窒素ガス流をガス・タービンの燃
焼器に導入するステップと、 （10）前記飽和燃料ガスを遊離酸素含有ガスと共にガス
・タービンの前記燃焼器内で、温度約2200゜Fないし260
0゜Fの範囲および圧力約100psiaないし1000psiaの範囲
で燃焼させ、減少された量のNOxを含む排気ガスを発生
するステップと、 （11）前記排気ガスを膨張タービンを通過させ、増加さ
れた出力で発電を行うステップとを含む方法。 - 【請求項１６】前記遊離酸素含有ガスを前記部分酸化反
応ゾーンに導入する前に前記遊離酸素含有ガスを水で飽
和させるステップを含むことを特徴とする請求項15に記
載の方法。 - 【請求項１７】空気を従来型の空気分離装置で酸素ガス
流および窒素ガス流として分離し、前記酸素ガス流を前
記部分酸化反応ゾーンに前記遊離酸素含有ガスとして導
入し、前記窒素ガス流を（８）で使用できるように飽和
させるステップを含むことを特徴とする請求項15に記載
の方法。 - 【請求項１８】（11）から得た前記排気ガスを熱回収水
蒸気発生装置を通過させて、（１）から得た前記中圧水
蒸気と間接熱交換させ、それによって、前記中圧水蒸気
を過熱し、前記過熱中圧水蒸気を動作流体の少なくとも
一部として膨張タービンを通過させるステップを含むこ
とを特徴とする請求項15に記載の方法。 - 【請求項１９】（６）での燃料ガス流との間接熱交換に
よって、中圧膨張タービンから得た水蒸気凝縮物を再加
熱するステップと、再加熱された水蒸気凝縮物を加熱
し、脱水し、過熱して高圧水蒸気を発生するステップ
と、タービン内で前記高圧水蒸気を膨張させて機械的な
力および中圧水蒸気を発生するステップと、前記中圧水
蒸気を過熱するステップと、中間タービン内で前記過熱
中圧水蒸気を膨張させて機械的な力を生成するステップ
と、前記中間タービンからの排気を凝縮するステップと
を含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。
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