JP3776497B2 - 石炭ガス化発電プラント - Google Patents
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- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は石炭ガス化炉で発生したガスを用いてガスタービンを作動するようにした石炭ガス化発電プラントに関する。
【0002】
【従来の技術】
図3及び図4に基づいて従来のものを説明する。図3はこの種石炭ガス化発電プラントの系統図であり、起動用空気圧縮機9、ガス化炉4、ガス精製設備10、ガス処理炉11、燃焼器1、ガスタービン5、圧縮機6、発電機20、空気昇圧機7、排ガスボイラ12等によって構成されている。
【0003】
起動時にはガス化炉4を窒素パージしたあと、起動用圧縮機9を起動し、ガス化炉4に空気を送り、ガス化炉4を軽油等(図示省略)にて運転する。その後、ガス化炉4に石炭を投入し、ガス化を行っていく。その際、ガス化炉4からは軽油等の燃焼時には窒素、二酸化炭素水蒸気を主成分とするイナートガスが発生し、石炭投入後は二酸化炭素に変わり一酸化炭素が増加し、それと共にガス化ガスの発熱量も増加していく。
【0004】
一方、ガスタービン5は供給系統を図示省略した軽油等を燃焼器1で燃焼することによって起動され、低負荷状態にて運転を行い、圧縮機6、発電機20を駆動している。ガスタービン5の排ガスは排ガスボイラ12に導かれ熱回収されている。
【0005】
その後、ガスタービン5の圧縮機6からの空気の一部を抜き取り、その空気を空気昇圧機7によって昇圧してガス化炉4に供給する。ガス化炉4はその分起動用空気圧縮機9からの空気量を減少させ、最終的にはガスタービン5で駆動される圧縮機6から抜き取った空気のみによって運転される。
【0006】
また、燃焼器1は、軽油等の燃料を徐々に減少させ、その分石炭ガス化ガスを導入していく。最終的には、軽油等の燃料の供給を止め、石炭ガス化ガスのみを燃焼させガスタービン5を運転する。
【0007】
停止時には、ガスタービン5で駆動される圧縮機6から抜き取る空気流量を減少する。それによって結果的に石炭ガス化ガスの供給量が減少するが、その分軽油等の燃料を投入し、ガスタービン5の運転を維持する。最終的にガス化炉4の運転に必要最低限の空気をガスタービン5で駆動される圧縮機6から抜取っている状態に移行し、ガスタービン5自体は軽油等のみの燃焼によって運転される。
【0008】
このような一連の作動において、ガス化炉起動時、石炭投入直後、またガス化炉停止時では、ガス化炉4からでてくるガスは既燃ガスであるかあるいは発熱量が非常に低いガス(これらのガスを含み石炭ガス化ガスを総称して本明細書ではイナートガスという)であるためガスタービン5の作動用として使用することができない。
【0009】
しかし、低発熱量ガスとはいえ、そのまま大気解放することはできないため、ガス処理炉11で軽油を用いて燃焼させている。ガス処理設備は図4に示すように、軽油などの主燃料に図に示していない点火装置によって点火し、この主燃料を燃焼させ、イナートガスは発熱量によって、主燃料供給部周囲あるいは主燃料による火炎の下流に投入して可燃分を燃焼させている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
従来稼働中の石炭ガス化発電プラントでは前記のような構成となっているが、起動用空気圧縮機9およびガス処理設備11は、石炭ガス化発電プラントの建設面積、建設コストのかなりの部分を占める結果となっている。ほかの方式による発電設備と比較して建設面積、建設費が莫大である石炭ガス化発電プラントにおいては、設備の簡略化による施設面積の縮小、建設費の低下を図ることが課題となっている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、ガスタービン燃焼器内へガス化炉で生成されたイナートガスを投入する第1の経路と第2の経路を有し、前記第1の経路は、通常燃焼器の上流側に流入する空気量を調整すべく設けられているバイパス弁を介して前記燃焼器の胴部途中に連通し、前記第2の経路は前記燃焼器の頭部に連通して設けると共に、軽油等の助燃燃料を供給する燃料ノズルを前記燃焼器の頭部に設けてなり、前記イナートガスの発熱量を指針として前記第1、第2の経路及び燃料ノズルを選択的に作動させるようにした石炭ガス化発電プラントを提供し、ガスタービン燃焼器にガス化炉で生成されたイナートガスを導き、同イナートガスの発熱量に応じて別途設けられているバイパス弁を介して連通した燃焼器の胴部途中の第1経路と燃焼器頭部に連通した第2経路を選択してイナートガスを投入し、更に燃焼器頭部からの軽油等の助燃燃料を選択的に供給して燃焼させることにより、起動用空気圧縮機及びガス処理設備の省略を図るようにしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図1、図2に基づいて説明する。なお、先に従来の技術として説明したものと同一の部位については図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【0013】
プラント起動前にガス化炉4を窒素パージしたあと、軽油等8を燃焼器1に供給し燃焼させることによってガスタービン5を起動し、圧縮機6からの空気を一部抜取り、これを空気昇圧機7にて更に昇圧し、ガス化炉4に空気を送る。その空気を使い図示省略の系路から供給した軽油等の燃料を燃焼させガス化炉4を運転する。
【0014】
その後、ガス化炉4に石炭を投入し、ガス化を行っていく。その際、ガス化炉4からは軽油燃焼時には窒素、二酸化炭素、水蒸気を主成分とするイナートガスが発生し、石炭投入後は二酸化炭素に変わり一酸化炭素が増加し、それと共に同イナートガスの発熱量も増加していく。
【0015】
これらイナートガスをガス精製設備10を経てガスタービン5の燃焼器1に導き、イナートガスの発熱量に応じて燃焼器頭部あるいは途中より投入し燃焼させる。即ち、イナートガスの発熱量が低く、燃焼しがたい時には、燃焼器1の途中にあるバイパス弁3のすぐ上流に設けた第1の経路1Aからイナートガスを燃焼器内1に投入して燃焼させる。
【0016】
このバイパス弁3は、通常燃焼器1の上流側に流入する空気流量を調整することを目的に設けられているもので、弁3を開けることにより燃焼器1の頭部をバイパスし、燃焼器1の途中から空気を合流させる目的で設けられているものである。
【0017】
一方、イナートガスの発熱量が上昇してくると、図示省略したイナートガス成分分析をする装置によって計算される発熱量を指針に、軽油等の燃料8を供給したまま、ガスタービン燃焼器1の頭部にある燃料スワラ2等よりなる第2の経路1Bからイナートガスを投入して燃焼させる。このとき、燃焼器1の出口(タービン5の第1段静翼13の入口)の温度が一定になるように図示省略した適宜の制御装置で軽油等の燃料流量を調整する。
【0018】
イナートガスの発熱量が更に上昇し、単独で燃焼するようになると、軽油等燃料の供給を止め、石炭ガス化ガスであるイナートガスのみを燃焼させてガスタービン5を運転する通常の運転方式となる。
【0019】
なお、停止する時には、ガス化炉4への石炭投入を停止する。それによって結果的に石炭ガス化ガスの発熱量が減少するが、その分軽油等の助燃燃料を燃焼器1に投入燃焼しガスタービン5の運転を維持する。
【0020】
イナートガス成分分析によって計算される発熱量を指針に、途中からガス供給をバイパス弁3の上流の第1の経路1Aからの供給に切り替え、最終的にガス化炉4の運転に必要最低限の空気をガスタービン5から抜きとる形態に移行し、ガスタービン5自体は軽油のみの燃焼によって運転される。
【0021】
このように本実施の形態によれば、従来のもののように起動用空気圧縮機もガス処理炉も不要としてプラントの運転を行うことができるものである。そして、このガスタービン5が運転される結果、発電機20が駆動されて所定の電力が得られ、これにより、発電プラントということになる。
【0022】
なお、ガスタービン5の排気は排ガスボイラ12に導入されており、それ以降については図面では省略しているが、この排ガスボイラ12で発生した蒸気で蒸気タービンを作動して別途発電を行えば、前記発電機20と併せて、ここに複合発電プラントを完成できることは、改めて言うまでもないことである。
【0023】
従って、その場合には本明細書において石炭ガス化発電プラントと言うのは、石炭ガス化複合発電プラントと適宜読み替えてもよいものである。
【0024】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ガスタービン燃焼器にイナートガスを導き、イナートガスの発熱量に応じて燃焼器頭部あるいは通常燃焼器の上流側に流入する空気量を調整すべく設けられているバイパス弁を経由した胴部の途中を選択してこれを投入し燃焼させることにより、起動用空気圧縮機及びガス処理炉を不要とし、簡便な構成の下、建設面積、コストの縮小を可能とした発電プラントを得ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る石炭ガス化発電プラントに用いる燃焼器の概略図。
【図2】図1の燃焼器を組入れた石炭ガス化発電プラントの系統図。
【図3】従来の石炭ガス化発電プラントの系統図。
【図4】図3のものに組入れられるガス処理炉の概略図。
【符号の説明】
1 燃焼器
3 バイパス弁
4 ガス化炉
5 ガスタービン
6 圧縮機
12 排ガスボイラ
20 発電機
1A 第1の経路
1B 第2の経路
Claims (1)
- ガスタービン燃焼器内へガス化炉で生成されたイナートガスを投入する第1の経路と第2の経路を有し、前記第1の経路は、通常燃焼器の上流側に流入する空気量を調整すべく設けられているバイパス弁を介して前記燃焼器の胴部途中に連通し、前記第2の経路は前記燃焼器の頭部に連通して設けると共に、軽油等の助燃燃料を供給する燃料ノズルを前記燃焼器の頭部に設けてなり、前記イナートガスの発熱量を指針として前記第1、第2の経路及び燃料ノズルを選択的に作動させるようにしたことを特徴とする石炭ガス化発電プラント。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP02656396A JP3776497B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 石炭ガス化発電プラント |
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JP02656396A JP3776497B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 石炭ガス化発電プラント |
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ID=12197014
Family Applications (1)
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JP02656396A Expired - Lifetime JP3776497B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 石炭ガス化発電プラント |
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-
1996
- 1996-02-14 JP JP02656396A patent/JP3776497B2/ja not_active Expired - Lifetime
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