JP3194079B2 - ガス化複合発電プラント - Google Patents
ガス化複合発電プラントInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン高温
部の冷却に蒸気を用いる蒸気冷却ガスタービンを備えた
ガス化複合発電プラントに関する。
部の冷却に蒸気を用いる蒸気冷却ガスタービンを備えた
ガス化複合発電プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガス化複合発電プラントでは、ガ
ス化炉またはガス冷却装置（ＳＧＣ）で発生した蒸気
は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の高圧側へ合流させて
蒸気タービンを駆動し、ガスタービン高温部の冷却に用
いる蒸気は、蒸気タービン（高圧ＳＴ）から排気され、
ＨＲＳＧの低圧側へ流入する蒸気の一部を引き出して、
スプレイ水で冷却して用いる（特開平５−１１３０４７
号公報）。図３に、ガスタービン蒸気冷却の系統図を示
す。ガスタービン５の起動時には、ガスタービン５内に
結露しないように空気生成器２４で熱した空気４２を作
って、ガスタービン５の冷却用蒸気流路６の暖気乾燥を
行い、その後、ガスタービン５の冷却に用いる。ガスタ
ービン５の起動後、排ガス４１が排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）（図示せず）を熱して高圧蒸気を発生させ、この
高圧蒸気は、高圧ＳＴ１９に吸入され、排気される。ガ
スタービン５の蒸気冷却には、高圧ＳＴ１９から排気さ
れる蒸気の一部を引き出し、蒸気冷却に必要な蒸気（例
えば、摂氏３００度毎秒５００Ｋｇの蒸気）を確保す
る。この場合、蒸気冷却が可能になるまで時間がかか
る。その間にガスタービン５で得られるエネルギーが無
駄にならないように、先にガスタービン５の負荷運転を
開始し、充分な量の高圧ＳＴ１９からの排気蒸気が確保
できるようになってから、冷媒切替装置２５でガスター
ビン５を空気冷却から蒸気冷却に切り替える。ガスター
ビン５の蒸気冷却に用いる蒸気は、高圧ＳＴ１９から排
気される蒸気の一部を引き出して、大型のスプレイ装置
２６で減温してから蒸気冷却に用いる。なお、７は空気
圧縮器、８は燃焼器を示す。このように、従来技術で
は、ガスタービン高温部の冷却に用いる蒸気は、高圧Ｓ
Ｔ１９から排気される蒸気の一部を引き出し、減温して
から蒸気冷却として用いる。
ス化炉またはガス冷却装置（ＳＧＣ）で発生した蒸気
は、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の高圧側へ合流させて
蒸気タービンを駆動し、ガスタービン高温部の冷却に用
いる蒸気は、蒸気タービン（高圧ＳＴ）から排気され、
ＨＲＳＧの低圧側へ流入する蒸気の一部を引き出して、
スプレイ水で冷却して用いる（特開平５−１１３０４７
号公報）。図３に、ガスタービン蒸気冷却の系統図を示
す。ガスタービン５の起動時には、ガスタービン５内に
結露しないように空気生成器２４で熱した空気４２を作
って、ガスタービン５の冷却用蒸気流路６の暖気乾燥を
行い、その後、ガスタービン５の冷却に用いる。ガスタ
ービン５の起動後、排ガス４１が排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）（図示せず）を熱して高圧蒸気を発生させ、この
高圧蒸気は、高圧ＳＴ１９に吸入され、排気される。ガ
スタービン５の蒸気冷却には、高圧ＳＴ１９から排気さ
れる蒸気の一部を引き出し、蒸気冷却に必要な蒸気（例
えば、摂氏３００度毎秒５００Ｋｇの蒸気）を確保す
る。この場合、蒸気冷却が可能になるまで時間がかか
る。その間にガスタービン５で得られるエネルギーが無
駄にならないように、先にガスタービン５の負荷運転を
開始し、充分な量の高圧ＳＴ１９からの排気蒸気が確保
できるようになってから、冷媒切替装置２５でガスター
ビン５を空気冷却から蒸気冷却に切り替える。ガスター
ビン５の蒸気冷却に用いる蒸気は、高圧ＳＴ１９から排
気される蒸気の一部を引き出して、大型のスプレイ装置
２６で減温してから蒸気冷却に用いる。なお、７は空気
圧縮器、８は燃焼器を示す。このように、従来技術で
は、ガスタービン高温部の冷却に用いる蒸気は、高圧Ｓ
Ｔ１９から排気される蒸気の一部を引き出し、減温して
から蒸気冷却として用いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、ガスタ
ービン高温部の冷却に用いる蒸気に、高圧ＳＴから排気
される蒸気の一部を引き出して用いるため、すなわち、
ガス化炉で発生したガスがガスタービンを駆動し、ガス
化炉またはＳＧＣで発生した蒸気をＨＲＳＧで加熱した
後の蒸気を用いるので、起動から蒸気冷却が可能になる
までの時間がかかる。また、その間にガスタービンで得
られるエネルギーが無駄にならないように、蒸気冷却を
開始する前に負荷運転を始めるため、負荷運転中に空気
冷却から蒸気冷却に切り替えると、動作が不安定になる
恐れがあり、そのための制御装置が必要になる。また、
定格運転時には、高圧ＳＴの出口蒸気の一部を大型のス
プレイ装置で冷やしてから蒸気冷却に用いるため、大型
のスプレイ装置で冷やす際に、蒸気に水滴が混じる恐れ
があり、水滴を除去する装置を装備する必要がある。一
方、起動後、ＨＲＳＧで十分な量の蒸気を確保できるよ
うになるまで、別置の蒸気発生用補機を用いて蒸気冷却
を行い、負荷運転中に空気冷却から蒸気冷却に切り替え
る際に発生する動作不安定性を回避する方法もあるが、
コストの観点から高価になる。
ービン高温部の冷却に用いる蒸気に、高圧ＳＴから排気
される蒸気の一部を引き出して用いるため、すなわち、
ガス化炉で発生したガスがガスタービンを駆動し、ガス
化炉またはＳＧＣで発生した蒸気をＨＲＳＧで加熱した
後の蒸気を用いるので、起動から蒸気冷却が可能になる
までの時間がかかる。また、その間にガスタービンで得
られるエネルギーが無駄にならないように、蒸気冷却を
開始する前に負荷運転を始めるため、負荷運転中に空気
冷却から蒸気冷却に切り替えると、動作が不安定になる
恐れがあり、そのための制御装置が必要になる。また、
定格運転時には、高圧ＳＴの出口蒸気の一部を大型のス
プレイ装置で冷やしてから蒸気冷却に用いるため、大型
のスプレイ装置で冷やす際に、蒸気に水滴が混じる恐れ
があり、水滴を除去する装置を装備する必要がある。一
方、起動後、ＨＲＳＧで十分な量の蒸気を確保できるよ
うになるまで、別置の蒸気発生用補機を用いて蒸気冷却
を行い、負荷運転中に空気冷却から蒸気冷却に切り替え
る際に発生する動作不安定性を回避する方法もあるが、
コストの観点から高価になる。
【０００４】本発明の課題は、ガス化複合発電プラント
において、ガスタービンに起動直後から十分な量の水滴
の混じっていない蒸気を供給し、負荷運転中に空気冷却
から蒸気冷却への切り替え制御を不要にすることにあ
る。
において、ガスタービンに起動直後から十分な量の水滴
の混じっていない蒸気を供給し、負荷運転中に空気冷却
から蒸気冷却への切り替え制御を不要にすることにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ガス化複合発電プラントにおいて、ガスを発生させ
るガス化炉とガス冷却装置によって発生した蒸気をガス
タービンの蒸気冷却に適した圧力にして集めた後、分岐
してガスタービンの冷却部に導入する。また、ガスを発
生させるガス化炉とガス冷却装置によって発生した蒸気
を圧力の異なる２系統以上の複数系統に分け、ガスター
ビンの蒸気冷却に適した圧力の系統の蒸気をガスタービ
ンの冷却部に導入する。また、ガス化炉によって発生す
る蒸気とガス冷却装置によって発生する蒸気のうち、少
なくとも一つの系統の蒸気をガス化炉用ドラムに集め、
ガス化炉用ドラムから導出される飽和蒸気の圧力を低く
抑え、ガスタービンの状態に応じて蒸気冷却に必要な蒸
気量を流量調節し、ガス冷却装置内に設けた過熱器によ
って加熱した後、ガスタービンの冷却蒸気配管系に分
岐、導入し、ガスタービンを冷却する。
に、ガス化複合発電プラントにおいて、ガスを発生させ
るガス化炉とガス冷却装置によって発生した蒸気をガス
タービンの蒸気冷却に適した圧力にして集めた後、分岐
してガスタービンの冷却部に導入する。また、ガスを発
生させるガス化炉とガス冷却装置によって発生した蒸気
を圧力の異なる２系統以上の複数系統に分け、ガスター
ビンの蒸気冷却に適した圧力の系統の蒸気をガスタービ
ンの冷却部に導入する。また、ガス化炉によって発生す
る蒸気とガス冷却装置によって発生する蒸気のうち、少
なくとも一つの系統の蒸気をガス化炉用ドラムに集め、
ガス化炉用ドラムから導出される飽和蒸気の圧力を低く
抑え、ガスタービンの状態に応じて蒸気冷却に必要な蒸
気量を流量調節し、ガス冷却装置内に設けた過熱器によ
って加熱した後、ガスタービンの冷却蒸気配管系に分
岐、導入し、ガスタービンを冷却する。
【０００６】本発明は、プラント起動時、ガス化炉の作
動開始に伴って蒸気が発生し、この蒸気をガスタービン
の蒸気冷却に必要な乾いた蒸気として確保するので、空
気冷却から蒸気冷却への切り替えが早期に行え、蒸気冷
却で負荷運転を開始でき、負荷運転中の切り替え制御が
不要になる。これにより、プラントの起動時間の短縮、
起動操作および制御の簡単化、ガス化複合発電プラント
の簡素化が図れ、プラントの運転効率向上、コスト低減
が可能となる。
動開始に伴って蒸気が発生し、この蒸気をガスタービン
の蒸気冷却に必要な乾いた蒸気として確保するので、空
気冷却から蒸気冷却への切り替えが早期に行え、蒸気冷
却で負荷運転を開始でき、負荷運転中の切り替え制御が
不要になる。これにより、プラントの起動時間の短縮、
起動操作および制御の簡単化、ガス化複合発電プラント
の簡素化が図れ、プラントの運転効率向上、コスト低減
が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示す
ガス化複合発電プラントの系統図である。本実施形態の
ガス化複合発電プラントは、ガス化炉１、ガス冷却装置
（ＳＧＣ）２、ガス精製装置３、排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）４、ガスタービン（ＧＴ）５、ＧＴの冷却蒸気配
管系６、空気圧縮器７、燃焼器８、蒸気タービン（Ｓ
Ｔ）９、発電機１０、復水器１１、酸素プラント（ＴＯ
プラント）１２、空気生成器２４、冷媒切替装置２５か
らなる。そして、蒸気タービン（ＳＴ）９は、高圧蒸気
タービン（ＨＰ）１９、中圧蒸気タービン（ＩＰ）２
０、低圧蒸気タービン（ＬＰ）２１から構成され、ガス
タービン（ＧＴ）５、空気圧縮器７、蒸気タービン（Ｓ
Ｔ）９、発電機１０は、同一軸上に連結され、１軸型複
合発電プラントを構成する。
より説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を示す
ガス化複合発電プラントの系統図である。本実施形態の
ガス化複合発電プラントは、ガス化炉１、ガス冷却装置
（ＳＧＣ）２、ガス精製装置３、排熱回収ボイラ（ＨＲ
ＳＧ）４、ガスタービン（ＧＴ）５、ＧＴの冷却蒸気配
管系６、空気圧縮器７、燃焼器８、蒸気タービン（Ｓ
Ｔ）９、発電機１０、復水器１１、酸素プラント（ＴＯ
プラント）１２、空気生成器２４、冷媒切替装置２５か
らなる。そして、蒸気タービン（ＳＴ）９は、高圧蒸気
タービン（ＨＰ）１９、中圧蒸気タービン（ＩＰ）２
０、低圧蒸気タービン（ＬＰ）２１から構成され、ガス
タービン（ＧＴ）５、空気圧縮器７、蒸気タービン（Ｓ
Ｔ）９、発電機１０は、同一軸上に連結され、１軸型複
合発電プラントを構成する。
【０００８】初めに、本実施形態のガス化複合発電プラ
ントのガス、蒸気、空気の流れを説明する。ガスの流れ
について、ガス化炉１は、燃料４０をＴＯプラント１２
で生成した酸素と混合して燃焼させ、ガス化する。ガス
化炉１で生成したガス４１は、ＳＧＣ２で熱交換器１８
によって冷やされ、ガス精製装置３で硫黄分などの抽出
によって精製した後、燃焼器８で燃焼させられ、ＨＲＳ
Ｇ４へ送られ、熱回収される。蒸気の流れについて、ガ
ス化炉１本体の冷却時およびガス化炉１に発生したガス
の輻射熱の除去時に発生する蒸気と、ＳＧＣ２によって
発生する蒸気（以後まとめて、ガス化炉１で発生した蒸
気と称する。）は、ガス化炉用ドラム１４へ送られる。
ガス化炉用ドラム１４に溜められた水は、ポンプによる
強制循環もしくは自然循環によってガス化炉１とＳＧＣ
２に戻して、それらの冷却および蒸気発生に用いられ
る。本実施形態の特徴は次の点にある。すなわち、ガス
化炉用ドラム１４を出た蒸気を分岐して、一方はＳＧＣ
２で過熱後、ＧＴ５の冷却蒸気配管系６でＧＴ５を冷却
してからＩＰ２０の吸入蒸気と合流し、他方はＨＲＳＧ
用高圧ドラム１７からの蒸気に合流し、ＨＲＳＧ４で加
熱後、ＨＰ１９に吸入される。ここで、ＧＴ５の冷却に
必要な蒸気流量に応じて、流量調節弁３１、３２により
分岐した配管の蒸気流量を制御する。ＨＰ１９の排気蒸
気は、ＨＲＳＧ用中低圧ドラム１６からの蒸気に合流し
てＨＲＳＧ４で加熱後、冷却蒸気配管系６でＧＴ５を冷
却した蒸気と合流して、ＩＰ２０に吸入される。ＩＰ２
０の排気蒸気は、ＬＰ２１の吸入蒸気に用いられ、ＬＰ
２１の排気蒸気は、復水器１１を通って給水ポンプ１３
でＳＧＣ２に送られ、加熱された後、ガス化炉用ドラム
１４へ戻される。空気の流れについて、空気圧縮器７で
吸入された空気４２は、一部は燃焼器８へ送られ、残り
はＴＯプラント１２へ送られる。ＴＯプラント１２では
空気を酸素と窒素に分離して、酸素４３はガス化炉１に
送られて燃料４０と混合して用いられ、窒素４４は燃焼
器８に送られて燃焼温度の調節に用いられる。また、ガ
スタービン起動時には、空気生成器２４で熱した空気を
作って、ガスタービン５内に結露しないようにガスター
ビン５の冷却用蒸気流路の暖気乾燥を行う。
ントのガス、蒸気、空気の流れを説明する。ガスの流れ
について、ガス化炉１は、燃料４０をＴＯプラント１２
で生成した酸素と混合して燃焼させ、ガス化する。ガス
化炉１で生成したガス４１は、ＳＧＣ２で熱交換器１８
によって冷やされ、ガス精製装置３で硫黄分などの抽出
によって精製した後、燃焼器８で燃焼させられ、ＨＲＳ
Ｇ４へ送られ、熱回収される。蒸気の流れについて、ガ
ス化炉１本体の冷却時およびガス化炉１に発生したガス
の輻射熱の除去時に発生する蒸気と、ＳＧＣ２によって
発生する蒸気（以後まとめて、ガス化炉１で発生した蒸
気と称する。）は、ガス化炉用ドラム１４へ送られる。
ガス化炉用ドラム１４に溜められた水は、ポンプによる
強制循環もしくは自然循環によってガス化炉１とＳＧＣ
２に戻して、それらの冷却および蒸気発生に用いられ
る。本実施形態の特徴は次の点にある。すなわち、ガス
化炉用ドラム１４を出た蒸気を分岐して、一方はＳＧＣ
２で過熱後、ＧＴ５の冷却蒸気配管系６でＧＴ５を冷却
してからＩＰ２０の吸入蒸気と合流し、他方はＨＲＳＧ
用高圧ドラム１７からの蒸気に合流し、ＨＲＳＧ４で加
熱後、ＨＰ１９に吸入される。ここで、ＧＴ５の冷却に
必要な蒸気流量に応じて、流量調節弁３１、３２により
分岐した配管の蒸気流量を制御する。ＨＰ１９の排気蒸
気は、ＨＲＳＧ用中低圧ドラム１６からの蒸気に合流し
てＨＲＳＧ４で加熱後、冷却蒸気配管系６でＧＴ５を冷
却した蒸気と合流して、ＩＰ２０に吸入される。ＩＰ２
０の排気蒸気は、ＬＰ２１の吸入蒸気に用いられ、ＬＰ
２１の排気蒸気は、復水器１１を通って給水ポンプ１３
でＳＧＣ２に送られ、加熱された後、ガス化炉用ドラム
１４へ戻される。空気の流れについて、空気圧縮器７で
吸入された空気４２は、一部は燃焼器８へ送られ、残り
はＴＯプラント１２へ送られる。ＴＯプラント１２では
空気を酸素と窒素に分離して、酸素４３はガス化炉１に
送られて燃料４０と混合して用いられ、窒素４４は燃焼
器８に送られて燃焼温度の調節に用いられる。また、ガ
スタービン起動時には、空気生成器２４で熱した空気を
作って、ガスタービン５内に結露しないようにガスター
ビン５の冷却用蒸気流路の暖気乾燥を行う。
【０００９】次に、ガス化炉１とＳＧＣ２について説明
する。従来のガス化複合発電プラントでは、ＳＴ９の効
率向上のため、ガス化炉１で発生した蒸気の圧力を上げ
ていた。本実施形態のガス化複合発電プラントでは、ガ
ス化炉１で発生した蒸気を蒸気冷却に用いるのに良い、
例えば摂氏２５０度程度の蒸気にするために、圧力を低
めに設定する。例えば、従来のガス化炉１では１００ａ
ｔａ程度であった圧力を本実施形態では４０ａｔａ程度
に抑える。これは、ガス化炉１で発生した蒸気は、主に
飽和蒸気であり、圧力が下がると、飽和蒸気温度も下が
る傾向にあることによる。このように、本実施形態で
は、圧力を下げて蒸気温度を下げることにより、（数
１）から明らかなように、同じ熱量を吸収するのに必要
な伝熱面積を低減できる。また、ガス化炉１で発生した
蒸気の圧力を下げると、冷却水が蒸発して蒸気になる際
の二層流状態が長く続き、熱伝達の改善にも寄与でき、
一層少ない伝熱面積ですむ。これにより、ガス化炉１お
よびＳＧＣ２のコンパクト化が可能となり、コスト低減
に寄与できる。
する。従来のガス化複合発電プラントでは、ＳＴ９の効
率向上のため、ガス化炉１で発生した蒸気の圧力を上げ
ていた。本実施形態のガス化複合発電プラントでは、ガ
ス化炉１で発生した蒸気を蒸気冷却に用いるのに良い、
例えば摂氏２５０度程度の蒸気にするために、圧力を低
めに設定する。例えば、従来のガス化炉１では１００ａ
ｔａ程度であった圧力を本実施形態では４０ａｔａ程度
に抑える。これは、ガス化炉１で発生した蒸気は、主に
飽和蒸気であり、圧力が下がると、飽和蒸気温度も下が
る傾向にあることによる。このように、本実施形態で
は、圧力を下げて蒸気温度を下げることにより、（数
１）から明らかなように、同じ熱量を吸収するのに必要
な伝熱面積を低減できる。また、ガス化炉１で発生した
蒸気の圧力を下げると、冷却水が蒸発して蒸気になる際
の二層流状態が長く続き、熱伝達の改善にも寄与でき、
一層少ない伝熱面積ですむ。これにより、ガス化炉１お
よびＳＧＣ２のコンパクト化が可能となり、コスト低減
に寄与できる。
【数１】Ｑ＝ｈ・Ａ・（Ｔgas−Ｔsteam） ここで、Ｑは吸収熱量、ｈは熱伝達係数、Ａは伝熱面
積、Ｔgasはガス温度、Ｔsteamは蒸気温度である。
積、Ｔgasはガス温度、Ｔsteamは蒸気温度である。
【００１０】最後に、蒸気冷却について説明する。ここ
で、図２には、ガス化炉１及びガスタービン５の起動シ
ーケンスを示す。ガス化炉１とガスタービン５の起動
は、図２のように、ガス化炉１を起動し、ガスタービン
５を起動する。従来は、図３に説明したように、ガスタ
ービン５の起動後、排ガスがＨＲＳＧ４を熱して高圧蒸
気を発生させ、高圧ＳＴ１９から蒸気冷却に必要な蒸気
（例えば、摂氏３００度毎秒５００Ｋｇの蒸気）を確保
する。この場合、蒸気冷却が可能になるまで時間がかか
るため、その間にガスタービン５で得られるエネルギー
が無駄にならないように、先にガスタービン５の負荷運
転を開始し、充分な量の高圧ＳＴ１９からの排気蒸気が
確保できるようになったタイミングにおいて、冷媒切替
装置２５によつてガスタービン５を空気冷却から蒸気冷
却に切り替える。本実施形態では、ガスタービン５の冷
却用蒸気として、ガス化炉１本体の冷却時またはガス化
炉１で発生したガスの幅射熱の除去時に発生する蒸気
と、ＳＧＣ２によって発生する蒸気の一方または両方を
用いることにする。つまり、ガス化炉１とＳＧＣ２でガ
スタービン５の蒸気冷却に適した圧力にして発生させた
蒸気をガス化炉用ドラム１４に集めた後、分岐して用い
る。ここで、ガスタービン５の蒸気冷却に適した圧力
は、高圧ＳＴ１９の出口圧力以下、中圧ＳＴ２０の入口
圧力以上である。具体的には、従来よりガス化炉用ドラ
ム１４から導出される飽和蒸気の圧力を低く抑える（例
えば、従来は１００ａｔａ程度であった圧力を本実施形
態では４０ａｔａ程度に抑える。）。この蒸気を蒸気流
量調節弁３１によってガスタービン５の状態に応じて蒸
気冷却に必要な蒸気量（例えば、摂氏２５０度毎秒５０
０Ｋｇの蒸気）に調整し、ＳＧＣ２内に設けた熱交換器
（過熱器）１８に供給し、加熱してから（例えば、摂氏
３００度に加熱）、ガスタービン５の冷却蒸気配管系６
に導入し、ガスタービン５を冷却する。残りの蒸気は蒸
気流量調節弁３２で調節して、ＨＲＳＧ４の高圧蒸気系
に合流させる。このように配管系を構成すると、ガスタ
ービン５の冷却用に、従来のようにスプレイ装置２６で
減温した蒸気を用いなくてよく、乾いた蒸気によってガ
スタービン５を冷却できる。また、ガス化炉１が起動し
た後、直ちにガスタービン５の蒸気冷却に必要な蒸気量
が確保できることになり、空気冷却から蒸気冷却への切
り替えが早期に行えるようになる。また、ガス化炉用ド
ラム１４から排出される飽和蒸気は、冷却蒸気配管系６
へ導入される前に過熱される必要があるが、この蒸気を
ＳＧＣ２内に設けた熱交換器（過熱器）１８で過熱する
ことにより、起動時に過熱するための補器が不要にな
る。もしくは、ＨＲＳＧ４などの他の過熱源が熱せられ
るまでの時間が省けることになる。したがって、本実施
形態では、図２に示すように、ガス化炉１の起動に続い
てガスタービン５が起動して負荷運転を開始する前に蒸
気冷却への切り換えが可能となる。これにより、空気冷
却から蒸気冷却への切り換えに必要な制御システムが不
要となり、また、早期に空気冷却から蒸気冷却への切り
換えが行えるので、空気冷却中の負荷運転時などに必要
な量の空気を供給するための補機なども不要になる。
で、図２には、ガス化炉１及びガスタービン５の起動シ
ーケンスを示す。ガス化炉１とガスタービン５の起動
は、図２のように、ガス化炉１を起動し、ガスタービン
５を起動する。従来は、図３に説明したように、ガスタ
ービン５の起動後、排ガスがＨＲＳＧ４を熱して高圧蒸
気を発生させ、高圧ＳＴ１９から蒸気冷却に必要な蒸気
（例えば、摂氏３００度毎秒５００Ｋｇの蒸気）を確保
する。この場合、蒸気冷却が可能になるまで時間がかか
るため、その間にガスタービン５で得られるエネルギー
が無駄にならないように、先にガスタービン５の負荷運
転を開始し、充分な量の高圧ＳＴ１９からの排気蒸気が
確保できるようになったタイミングにおいて、冷媒切替
装置２５によつてガスタービン５を空気冷却から蒸気冷
却に切り替える。本実施形態では、ガスタービン５の冷
却用蒸気として、ガス化炉１本体の冷却時またはガス化
炉１で発生したガスの幅射熱の除去時に発生する蒸気
と、ＳＧＣ２によって発生する蒸気の一方または両方を
用いることにする。つまり、ガス化炉１とＳＧＣ２でガ
スタービン５の蒸気冷却に適した圧力にして発生させた
蒸気をガス化炉用ドラム１４に集めた後、分岐して用い
る。ここで、ガスタービン５の蒸気冷却に適した圧力
は、高圧ＳＴ１９の出口圧力以下、中圧ＳＴ２０の入口
圧力以上である。具体的には、従来よりガス化炉用ドラ
ム１４から導出される飽和蒸気の圧力を低く抑える（例
えば、従来は１００ａｔａ程度であった圧力を本実施形
態では４０ａｔａ程度に抑える。）。この蒸気を蒸気流
量調節弁３１によってガスタービン５の状態に応じて蒸
気冷却に必要な蒸気量（例えば、摂氏２５０度毎秒５０
０Ｋｇの蒸気）に調整し、ＳＧＣ２内に設けた熱交換器
（過熱器）１８に供給し、加熱してから（例えば、摂氏
３００度に加熱）、ガスタービン５の冷却蒸気配管系６
に導入し、ガスタービン５を冷却する。残りの蒸気は蒸
気流量調節弁３２で調節して、ＨＲＳＧ４の高圧蒸気系
に合流させる。このように配管系を構成すると、ガスタ
ービン５の冷却用に、従来のようにスプレイ装置２６で
減温した蒸気を用いなくてよく、乾いた蒸気によってガ
スタービン５を冷却できる。また、ガス化炉１が起動し
た後、直ちにガスタービン５の蒸気冷却に必要な蒸気量
が確保できることになり、空気冷却から蒸気冷却への切
り替えが早期に行えるようになる。また、ガス化炉用ド
ラム１４から排出される飽和蒸気は、冷却蒸気配管系６
へ導入される前に過熱される必要があるが、この蒸気を
ＳＧＣ２内に設けた熱交換器（過熱器）１８で過熱する
ことにより、起動時に過熱するための補器が不要にな
る。もしくは、ＨＲＳＧ４などの他の過熱源が熱せられ
るまでの時間が省けることになる。したがって、本実施
形態では、図２に示すように、ガス化炉１の起動に続い
てガスタービン５が起動して負荷運転を開始する前に蒸
気冷却への切り換えが可能となる。これにより、空気冷
却から蒸気冷却への切り換えに必要な制御システムが不
要となり、また、早期に空気冷却から蒸気冷却への切り
換えが行えるので、空気冷却中の負荷運転時などに必要
な量の空気を供給するための補機なども不要になる。
【００１１】以上より、本実施形態では、プラントの起
動時間の短縮、起動操作および制御の簡単化、ガス化複
合発電プラントの簡素化が図れ、プラントの運転効率向
上、コスト低減が可能となる。
動時間の短縮、起動操作および制御の簡単化、ガス化複
合発電プラントの簡素化が図れ、プラントの運転効率向
上、コスト低減が可能となる。
【００１２】図４は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態では、第１の実施形態と以下の点が異なる。
第１の実施形態では、ガス化炉１とＳＧＣ２でガスター
ビン５の蒸気冷却に適した圧力にして発生させた蒸気を
ガス化炉用ドラム１４に集めた後、分岐させて、一方は
ガスタービン５の蒸気冷却配管系６に蒸気を供給し、他
方をＨＲＳＧ４へ供給した。本実施形態では、ガス化炉
用ドラム１４をガス化炉専用ドラム２２とＳＧＣ専用ド
ラム２３に分ける。つまり、ガス化炉１でガスタービン
５の蒸気冷却に適した温度、圧力（例えば、摂氏２５０
度４０ａｔａ程度の蒸気）にして発生させた蒸気をガス
化炉専用ドラム２２に集めて、ガスタービン５の蒸気冷
却配管系６に蒸気を供給する一方、ＳＧＣ２で発生させ
た蒸気はＳＧＣ専用ドラム２３に集めた後、ＨＲＳＧ４
へ供給する。このように、ガス化炉１とＳＧＣ２によっ
て発生する蒸気を圧力の異なる２系統以上の複数系統に
分けることにより、一方を蒸気冷却に適した蒸気条件の
蒸気供給源とし、他方をＨＲＳＧ４の高圧系と合流さ
せ、ＨＰ１９が使用する主蒸気とするのに適した蒸気条
件（例えば、摂氏３００度１００ａｔａ程度の蒸気）の
蒸気供給源とすることが可能となる。
本実施形態では、第１の実施形態と以下の点が異なる。
第１の実施形態では、ガス化炉１とＳＧＣ２でガスター
ビン５の蒸気冷却に適した圧力にして発生させた蒸気を
ガス化炉用ドラム１４に集めた後、分岐させて、一方は
ガスタービン５の蒸気冷却配管系６に蒸気を供給し、他
方をＨＲＳＧ４へ供給した。本実施形態では、ガス化炉
用ドラム１４をガス化炉専用ドラム２２とＳＧＣ専用ド
ラム２３に分ける。つまり、ガス化炉１でガスタービン
５の蒸気冷却に適した温度、圧力（例えば、摂氏２５０
度４０ａｔａ程度の蒸気）にして発生させた蒸気をガス
化炉専用ドラム２２に集めて、ガスタービン５の蒸気冷
却配管系６に蒸気を供給する一方、ＳＧＣ２で発生させ
た蒸気はＳＧＣ専用ドラム２３に集めた後、ＨＲＳＧ４
へ供給する。このように、ガス化炉１とＳＧＣ２によっ
て発生する蒸気を圧力の異なる２系統以上の複数系統に
分けることにより、一方を蒸気冷却に適した蒸気条件の
蒸気供給源とし、他方をＨＲＳＧ４の高圧系と合流さ
せ、ＨＰ１９が使用する主蒸気とするのに適した蒸気条
件（例えば、摂氏３００度１００ａｔａ程度の蒸気）の
蒸気供給源とすることが可能となる。
【００１３】これにより、本実施形態は、第１の実施形
態と同様に、起動時間の短縮、起動操作および制御の簡
単化、ガス化複合発電プラントの簡単化が図れ、プラン
トの運転効率向上、コスト低減が可能となる。さらに、
蒸気冷却に適した蒸気条件の蒸気を供給するとともに、
ＨＰ１９が使用する主蒸気とするのに適した蒸気条件の
蒸気をも同時に供給できるので、蒸気タービンの発電効
率を第１の実施形態より上げることが可能である。
態と同様に、起動時間の短縮、起動操作および制御の簡
単化、ガス化複合発電プラントの簡単化が図れ、プラン
トの運転効率向上、コスト低減が可能となる。さらに、
蒸気冷却に適した蒸気条件の蒸気を供給するとともに、
ＨＰ１９が使用する主蒸気とするのに適した蒸気条件の
蒸気をも同時に供給できるので、蒸気タービンの発電効
率を第１の実施形態より上げることが可能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラント起動時、ガス化炉の作動開始に伴って蒸気が発
生し、ガスタービンの蒸気冷却に必要な蒸気が確保でき
るようになるので、空気冷却から蒸気冷却への切り替え
が早期に行え、蒸気冷却で負荷運転を開始でき、負荷運
転中の切り替え制御が不要になり、起動時のＧＴ乾燥冷
却用空気やＧＴ冷却用補助蒸気を生成する補機が不要又
は負荷の軽減が可能となる。したがって、ガスタービン
の負荷運転開始を早めることができるとともに、プラン
トの運転も簡素化される。また、ガスタービンの蒸気冷
却には、飽和蒸気に近い蒸気条件が望ましいので、ガス
化炉で発生した蒸気を過熱して用いるのは、ガスタービ
ンの蒸気冷却にとって好ましく、効果的である。また、
過熱にＳＧＣ内に設けた過熱器（熱交換器）を用いる
と、ガス化炉の作動開始とともに過熱が可能となるの
で、ガスタービンの蒸気冷却に必要な蒸気の確保が早期
に行える。これにより、スプレイ装置が不要となり、水
滴が混合している恐れのない乾いた蒸気でガスタービン
の蒸気冷却が可能となる。ガスタービンの蒸気冷却に用
いるのに適した条件の蒸気を、ガス化炉またはＳＧＣで
発生させることにすると、従来より圧力の低い蒸気で良
いので、蒸気温度が下がり、同じ熱量を吸収させる場合
でも従来よりも伝熱面積を小さくでき、ガス化炉または
ＳＧＣのコンパクト化が可能となり、コスト低減に寄与
できる。
プラント起動時、ガス化炉の作動開始に伴って蒸気が発
生し、ガスタービンの蒸気冷却に必要な蒸気が確保でき
るようになるので、空気冷却から蒸気冷却への切り替え
が早期に行え、蒸気冷却で負荷運転を開始でき、負荷運
転中の切り替え制御が不要になり、起動時のＧＴ乾燥冷
却用空気やＧＴ冷却用補助蒸気を生成する補機が不要又
は負荷の軽減が可能となる。したがって、ガスタービン
の負荷運転開始を早めることができるとともに、プラン
トの運転も簡素化される。また、ガスタービンの蒸気冷
却には、飽和蒸気に近い蒸気条件が望ましいので、ガス
化炉で発生した蒸気を過熱して用いるのは、ガスタービ
ンの蒸気冷却にとって好ましく、効果的である。また、
過熱にＳＧＣ内に設けた過熱器（熱交換器）を用いる
と、ガス化炉の作動開始とともに過熱が可能となるの
で、ガスタービンの蒸気冷却に必要な蒸気の確保が早期
に行える。これにより、スプレイ装置が不要となり、水
滴が混合している恐れのない乾いた蒸気でガスタービン
の蒸気冷却が可能となる。ガスタービンの蒸気冷却に用
いるのに適した条件の蒸気を、ガス化炉またはＳＧＣで
発生させることにすると、従来より圧力の低い蒸気で良
いので、蒸気温度が下がり、同じ熱量を吸収させる場合
でも従来よりも伝熱面積を小さくでき、ガス化炉または
ＳＧＣのコンパクト化が可能となり、コスト低減に寄与
できる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示すガス化複合発電
プラントの系統図
プラントの系統図
【図２】ガス化炉及びガスタービンの起動シーケンスダ
イアグラム
イアグラム
【図３】従来例のガスタービン蒸気冷却の系統図
【図４】本発明の第２の実施形態を示す系統図
【符号の説明】 １ ガス化炉 ２ ガス冷却装置（ＳＧＣ） ４ 排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ） ５ ガスタービン（ＧＴ） ６ ＧＴの冷却蒸気配管系 ７ 空気圧縮器 ８ 燃焼器 ９ 蒸気タービン（ＳＴ） １４ ガス化炉用ドラム １６ ＨＲＳＧ用中低圧ドラム １７ ＨＲＳＧ用高圧ドラム １８ 熱交換器 １９ 高圧蒸気タービン（ＨＰ） ２０ 中圧蒸気タービン（ＩＰ） ２１ 低圧蒸気タービン（ＬＰ） ２２ ガス化炉専用ドラム ２３ ＳＧＣ専用ドラム ２４ 空気生成器 ２５ 冷媒切替装置 ３１、３２ 蒸気流量調節弁、
フロントページの続き (72)発明者 池口 隆 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株式会社日立製作所 電力・電機開発本 部内 (56)参考文献 特開 平５−86897（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−148035（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−283728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01K 23/10 F02C 3/28 F02C 6/00 F02C 7/16
Claims (4)
- 【請求項１】 ガスを発生させるガス化炉と、前記ガス
化炉で発生したガスによって蒸気を発生するガス冷却装
置（ＳＧＣ）と、前記ガスを燃焼させた燃焼ガスによっ
て駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガ
スによって発生した蒸気を駆動源とする第一の蒸気ター
ビン（高圧ＳＴ）及び第一の蒸気タービンより低圧の蒸
気タービン（低圧ＳＴ）を有するガス化複合発電プラン
トにおいて、前記ガス化炉と前記ＳＧＣによって発生し
た蒸気をガスタービンの蒸気冷却に適した圧力にして集
めた後、分岐してガスタービンの冷却部に導入すること
を特徴とするガス化複合発電プラント。 - 【請求項２】 ガスを発生させるガス化炉と、前記ガス
化炉で発生したガスによって蒸気を発生するガス冷却装
置（ＳＧＣ）と、前記ガスを燃焼させた燃焼ガスによっ
て駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガ
スによって発生した蒸気を駆動源とする第一の蒸気ター
ビン（高圧ＳＴ）及び第一の蒸気タービンより低圧の蒸
気タービン（低圧ＳＴ）を有するガス化複合発電プラン
トにおいて、前記ガス化炉または前記ＳＧＣによって発
生した蒸気を圧力の異なる２系統以上の複数系統に分
け、前記ガスタービンの蒸気冷却に適した圧力の系統の
蒸気を前記ガスタービンの冷却部に導入することを特徴
とするガス化複合発電プラント。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
ガスタービンの蒸気冷却に適した蒸気の圧力は、前記高
圧ＳＴの出口圧力以下、前記低圧ＳＴの入口圧力以上で
あることを特徴とするガス化複合発電プラント。 - 【請求項４】 ガスを発生させるガス化炉と、前記ガス
化炉で発生したガスによって蒸気を発生するガス冷却装
置（ＳＧＣ）と、前記ガスを燃焼させた燃焼ガスによっ
て駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの排気ガ
スによって発生した蒸気を駆動源とする第一の蒸気ター
ビン（高圧ＳＴ）及び第一の蒸気タービンより低圧の蒸
気タービン（低圧ＳＴ）を有するガス化複合発電プラン
トにおいて、前記ガス化炉によって発生する蒸気と前記
ＳＧＣによって発生する蒸気のうち、少なくとも一つの
系統の蒸気をガス化炉用ドラムに集め、前記ガス化炉用
ドラムから導出される飽和蒸気の圧力を低く抑え、前記
ガスタービンの状態に応じて蒸気冷却に必要な蒸気量を
流量調節し、前記ガス冷却装置内に設けた過熱器によっ
て加熱した後、ガスタービンの冷却蒸気配管系に分岐、
導入し、ガスタービンを冷却することを特徴とするガス
化複合発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17306096A JP3194079B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ガス化複合発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17306096A JP3194079B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ガス化複合発電プラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329004A JPH09329004A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3194079B2 true JP3194079B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=15953480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17306096A Expired - Lifetime JP3194079B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | ガス化複合発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194079B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL2748436T3 (pl) * | 2011-09-20 | 2017-11-30 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Reaktor zgazowywania |
| JP6389613B2 (ja) * | 2014-01-27 | 2018-09-12 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン発電設備およびガスタービン冷却空気系統乾燥方法 |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP17306096A patent/JP3194079B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09329004A (ja) | 1997-12-22 |
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