JP3782552B2 - 発電設備 - Google Patents
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- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭や重質油等、腐食成分、灰分を多く含む燃料を用いることのできる発電設備に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の発電設備として、石炭や重質油をガス化した燃料をガスタービンで燃焼させるようにした複合発電設備があり、その系統を図3に示してあり、以下それについて説明する。
【0003】
図3において、25はガス化炉、27は熱交換器である。28はフィルタ、31は脱硫装置で、これらはガス化ガスに対するクリーンアップシステムを構成している。29はガスタービン30の燃焼器、13は排熱回収ボイラを示し、5は発電機、15は蒸気タービンを示している。
【0004】
このような構成を有する図3の発電設備において、燃料10が空気23と共にガス化炉25に投入される。ガス化炉25で生成されたガス化ガス26は熱交換器27に導かれて冷却されたのち、フィルタ28、脱硫装置31で除塵と脱硫が行われてクリーンガスとなってガスタービン30の燃焼器29へ供給される。
【0005】
燃焼器29では、別途供給される空気24によって上記ガス化ガスが燃焼し、ガスタービン30が駆動される。ガスタービン30は発電機5を駆動し、ガスタービン30の燃焼ガス32は排熱回収ボイラ13へ導入される。
【0006】
排熱回収ボイラ13で発生する蒸気により蒸気タービン15が駆動され、発電機5を駆動して発電を行い、排熱回収ボイラ13の燃焼ガス32は煙突17から放出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
石炭や重質油は腐食成分と灰分を多く含む燃料であり、ガスタービンに直接導いて燃焼することができないため、前記したように従来のガス化複合発電設備では、それらの燃料をガス化し、ガス化ガスをフィルタ28と脱硫装置31を有するクリーンアップシステムに通してガスタービンに導く構成としており、システムが複雑となっていた。
【0008】
本発明は、石炭や重質油等の腐食成分、灰分を多く含む燃料を用いながらも、生成ガスのクリーンアップシステムを必要とせずに発電可能な発電設備を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の構成をもつ発電設備を提供する。すなわち、本発明による発電設備は空気圧縮機と、同空気圧縮機と同軸で回転する空気膨張機および発電機と、燃焼炉と、熱交換器とを備える。
【0010】
そして前記空気圧縮機の出口空気を前記熱交換器で加熱して前記空気膨張機へ送給するとともに、同空気膨張機の出口空気と燃料とを前記燃焼炉に送給して燃焼させる。同燃焼炉の排ガスは前記熱交換器へ送給して前記空気圧縮機の出口空気と熱交換させ、同熱交換器の出口排ガスを排熱回収ボイラに送給して生成蒸気により発電する蒸気発電サイクルを併設し、かつ、前記空気膨張機の出口空気の一部を前記燃焼炉をバイパスさせて前記排熱回収ボイラに送給するように構成する。
【0011】
本発明による発電設備は前記した構成を有しており、石炭や重質油などの腐食成分、灰分を多く含む燃料は独立した燃焼炉で燃焼させ、その燃焼生成ガスを熱交換器に導いて空気と熱交換させその高温化した空気を空気膨張機に導いて仕事をさせる。
【0012】
その熱交換器を、セラミックス管製としたり、或いは、例えばメタル温度650〜700℃以上の領域部分をセラミックス管、600〜700℃以下はステンレス鋼、炭素鋼管を用いて構成し、高温腐食に強い構造とすることによって、腐食成分、灰分を多く含む石炭や重質油を用いても何らの問題を生じない発電設備となる。
【0013】
このように、本発明の発電設備では、例えば1300〜1600℃の高温燃焼ガスを用いて1000℃以上の高温空気を生成させ、効率の良い発電を行わせることができる。
【0014】
本発明による発電設備では、熱交換器で空気を加熱したあとの熱交換器出口排ガスを排熱回収ボイラに導いて蒸気を発生させ蒸気発電サイクルを併設した構成とすることにより更に高効率の発電設備とする。
【0015】
更にまた、本発明による発電設備では、空気膨張機を出た空気のうち、燃焼炉に導かれる空気以外の余剰分を、燃焼炉をバイパスさせて排熱回収ボイラや燃料を燃焼させるボイラへ燃焼用空気として導いて有効に活用する。
【0016】
以上のように、本発明によれば、石炭や重質油等の腐食成分、灰分を多く含む燃料を用いながらも、生成ガスのクリーンアップシステムを必要とせずに発電可能な発電設備が提供される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の発電設備を図1〜図2に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一部分には同じ符号を付し重複する説明は省略する。
【0018】
(実施の第1形態)
まず、図1に示した実施の第1形態による発電設備について説明する。図1において、1はセラミックス熱交換器、2は燃焼炉である。3はガスタービン圧縮機で、4はガスタービン膨張機で、両者は同軸で回転する。
【0019】
ガスタービン圧縮機3は本発明にいう空気圧縮機を構成し、ガスタービン膨張機4は本発明にいう空気膨張機を構成する。5は発電機で、ガスタービン膨張機4と同軸で回転する。
【0020】
このように構成された図1の発電設備において、燃焼炉2には石炭や重質油などの燃料10とガスタービン膨張機4から出る空気が供給されて燃焼し、燃焼炉2よりの排ガス11はセラミックス熱交換器1に至る。
【0021】
セラミックス熱交換器1にてガスタービン圧縮機3より供給された高圧の空気7を1000℃以上に加熱し、その熱交換器1出口の空気8をガスタービン膨張機4に供給、駆動する。これにより発電機5で発電が行われる。ガスタービン膨張機4より排出される空気9は余熱を利用し燃焼炉2で燃料10を燃焼する為の燃焼用空気として利用される。
【0022】
13は排熱回収ボイラを示し、セラミックス熱交換器1を出た燃焼炉2の排ガス12が導かれる。
【0023】
15は蒸気タービン、16は排煙処理設備を示している。図1に示した発電設備は、セラミックス熱交換器1から出る燃焼炉排ガス12を用いる排熱回収システムを付設した構成を有している。
【0024】
図1の設備では、セラミックス熱交換器1から出る燃焼炉排ガス12と、ガスタービン膨張機4から出る排気(空気)のうち燃焼炉2に使用されない余剰空気が過剰空気バイパス18を通して排熱回収ボイラ13へ供給される。排熱回収ボイラ13で発生した蒸気14は蒸気タービン15へ供給され発電機5を駆動して電力を発生する。
【0025】
(実施の第2形態)
次に、図2に示した実施の第2形態による発電設備について説明する。図2において、21はダンパ、22は通常のボイラを示している。図2に示す発電設備は、図1における排熱回収ボイラ13に代えてボイラ22を設置したものである。ボイラ22は従来のボイラであってよい。
【0026】
すなわち、この図2に示した発電設備では、セラミックス熱交換器1を出た排ガス12をボイラ22の火炉に投入し熱回収を計るものである。また、ガスタービン膨張機4からの余剰空気が過剰空気バイパス18を経てボイラ22の火炉へバーナ部から排気再熱用の燃焼空気として投入される。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による燃焼設備は独立した燃焼炉で燃料を燃焼し、その燃焼炉で生成した排ガスにより空気を加熱し、その加熱空気を空気膨張機に供給して動力を取り出す。
【0028】
従って、従来の技術である石炭ガス化複合発電あるいは重質油複合発電システムにおいて必要としていたようなガス化ガスからフィルタ及び脱硫装置を用いて腐食成分、灰分を除去する、所謂、クリーンアップシステムを本発明の発電設備では必要としない。
【0029】
本発明では、駆動用の気体は空気を用いており、駆動系統の信頼性に優れる。これはまた、熱源としての燃焼器用の燃料に左右されないため、石炭、重質油をはじめ多様な燃料が可能である。
【0030】
更にまた、本発明の発電設備では、熱交換器を出た燃焼炉排ガスを排熱回収ボイラや通常のボイラに導く構成とすることにより熱効率の高い設備とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の第1態様に係る発電設備の構成を示す系統図。
【図2】 本発明の実施の第2態様に係る発電設備の構成を示す系統図。
【図3】 従来の石炭、重質油ガス化複合発電設備の構成を示す系統図。
【符号の説明】
1 セラミックス熱交換器
2 燃焼炉
3 ガスタービン圧縮機
4 ガスタービン膨張機
5 発電機
6 空気(圧縮機入口)
7 空気(圧縮機出口)
8 空気(熱交出口)
9 空気(膨張機出口)
10 燃料
11 燃焼炉排ガス(熱交換器入口)
12 燃焼炉排ガス(熱交換器出口)
13 排熱回収ボイラ
14 蒸気
15 蒸気タービン
16 排煙処理設備
17 煙突
18 過剰空気バイパス
19 燃料
21 ダンパ
22 ボイラ
Claims (2)
- 空気圧縮機と、同空気圧縮機と同軸で回転する空気膨張機および発電機と、燃焼炉と、熱交換器とを備え、前記空気圧縮機の出口空気を前記熱交換器で加熱して前記空気膨張機へ送給するとともに、同空気膨張機の出口空気と燃料とを前記燃焼炉に送給して燃焼させ、同燃焼炉の排ガスを前記熱交換器へ送給して前記空気圧縮機の出口空気と熱交換させ、同熱交換器の出口排ガスを排熱回収ボイラに送給して生成蒸気により発電する蒸気発電サイクルを併設し、かつ、前記空気膨張機の出口空気の一部を前記燃焼炉をバイパスさせて前記排熱回収ボイラに送給するように構成したことを特徴とする発電設備。
- 前記排熱回収ボイラに替えて燃料を燃焼させるボイラを設置したことを特徴とする請求項1に記載の発電設備。
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JP19113297A JP3782552B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 発電設備 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP19113297A JP3782552B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 発電設備 |
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Family Applications (1)
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JP19113297A Expired - Fee Related JP3782552B2 (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 発電設備 |
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- 1997-07-16 JP JP19113297A patent/JP3782552B2/ja not_active Expired - Fee Related
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