JP4209058B2 - Power generation system - Google Patents
Power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4209058B2 JP4209058B2 JP35943599A JP35943599A JP4209058B2 JP 4209058 B2 JP4209058 B2 JP 4209058B2 JP 35943599 A JP35943599 A JP 35943599A JP 35943599 A JP35943599 A JP 35943599A JP 4209058 B2 JP4209058 B2 JP 4209058B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- gas
- nozzle
- sub
- supplied
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭、石油等の有機物をガス化し、これを主要な燃料ガスとする発電する発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から石炭または石油をガス化して燃料ガスを生成し、この燃料ガスをガスタービン発電装置を駆動する燃料とするガス化発電システムが提案されている。このガス化発電システムでは、酸素、酸素富化空気または空気を酸化剤として石炭、石油コークス、重質油等の化石燃料をガス化炉でガス化し、一酸化炭素および水素等を主燃焼ガス成分とする燃料ガスを生成し、この生成された燃料ガスからチャーや硫黄成分等を除去するガス精製工程を経て、浄化された燃料ガスをガスタービン発電装置の燃料として用いている。
【0003】
酸化剤として酸素または酸素富化空気を用いる場合、空気分離装置にて空気から窒素を分離することにより高純度の酸素ガスまたは体積比で約40%以上の酸素を含む酸素富化空気が酸化剤として生成される。この空気分離装置における酸化剤生成プロセスでは副生成物として窒素ガスが生成される。空気分離装置により生成された酸化剤は酸化剤昇圧機により昇圧されガス化炉に供給される。副生成物である窒素ガスは窒素ガス昇圧機により加圧され、ガス化炉へ供給されて微粉炭等の固体燃料の搬送媒体、または、ガス精製設備に供給されてチャー搬送媒体等に使用される。
【0004】
また、ガス化発電システムを起動する際、ガス化炉等の暖機を十分に行うため、或いは、ガス化炉への酸化剤供給のために、ガスタービンは起動用液体燃料(例えば軽油および灯油)にて先行して立ち上げる必要がある。よって、ガスタービンは、主燃料である燃料ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用燃料である液体燃料を燃焼させる副ノズルとを有するデユアル燃焼器を具備している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ガスタービンのデュアル燃焼器の副ノズルにおいては、起動時の液体燃料霧化を目的とした噴霧媒体が、起動用液体燃料を消火した後には副ノズルにおいて副ノズルに残留する液体燃料が炭化することを防止するためのパージ媒体が、通常運転中は、使用していない副ノズルのノズルを主ノズルにおける燃焼ガスの輻射熱から保護するために冷却を目的としたスイープ媒体が必要である。こうした噴霧媒体、パージ媒体、スイープ媒体を副ノズルへ供給するために、周期空気を加圧する副ノズル空気昇圧機を含む副ノズル空気供給系統が従来から設けられている。
【0006】
ガス化発電システムが起動プロセスから通常運転に移行したときに、副ノズル空気供給系統の特に副ノズル空気昇圧機に故障が生じ、副ノズル空気昇圧機が停止すると、副ノズルが過熱、損傷するために、ガスタービン発電装置それ自体を停止しなければならなくなる。これを防止するためには副ノズル空気昇圧機はバックアップとして2機の圧縮機により構成される必要がある。然しながら、頻繁に発生することのない副ノズル空気昇圧機の故障のために、2機の圧縮機を準備することは、期待される効果に対して経済的負担が大きい。
【0007】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、コストを増加することなくガスタービンのデュアル燃焼器の副ノズルへ加圧空気を供給する副ノズル空気供給系統の信頼性を高めることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明は、固体または液体の有機物を酸化剤にてガス化して燃料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した燃料ガスを浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料ガスを主要な燃料とするガスタービン発電装置と、空気から酸化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置と、前記酸化剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉またはガス精製設備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記ガス精製設備からの前記燃料ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノズルを有する燃焼器を含んで成り、
前記発電システムが、前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧され前記空気分離装置で生成された前記酸化剤と窒素ガスを前記ガス化炉に供給する酸化剤昇圧機出口管路及び窒素ガス昇圧機出口管路と、空気を大気中から吸引して副ノズル空気昇圧機により加圧して前記副ノズルへ供給する副ノズル空気供給系統を具備しており、
前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧された空気をその淵源とする気体を前記副ノズル空気供給系統に供給可能にしたことを特徴とする発電システムを要旨とする。
また、請求項2に記載の本発明は、固体または液体の有機物を酸化剤にてガス化して燃料ガスを生成するガス化炉と、前記生成した燃料ガスを浄化するガス精製設備と、前記浄化した燃料ガスを主要な燃料とするガスタービン発電装置と、空気から酸化剤と窒素ガスとを生成する空気分離装置と、前記酸化剤を昇圧して前記ガス化炉へ供給する酸化剤昇圧機と、前記窒素ガスを昇圧して前記ガス化炉またはガス精製設備に供給する窒素ガス昇圧機とを具備する発電システムにおいて、
前記ガスタービン発電装置は、前記ガス精製設備からの前記生成ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノズルと、空気を供給するスイープノズルとを有する燃焼器を含んで成り、
前記発電システムが、前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧され前記空気分離装置で生成された前記酸化剤と窒素ガスを前記ガス化炉に供給する酸化剤昇圧機出口管路及び窒素ガス昇圧機出口管路と、空気を大気中から吸引して副ノズル空気昇圧機により加圧して前記スイープノズルへ供給する副ノズル空気供給系統を具備しており、
前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧された空気をその淵源とする気体を前記副ノズル空気供給系統に供給可能にしたことを特徴とする発電システムを要旨とする。
【0009】
本発明によれば、前記副ノズル空気昇圧機が故障した場合でも、前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧された空気をその淵源とする気体を副ノズル空気供給系統に供給することにより、発電システム全体を停止することなく、前記副ノズル空気昇圧機のみを停止させてその修理が可能となる。
従って、本発明によれば、コストを増加することなくガスタービンのデュアル燃焼器の副ノズルあるいはスイープノズルへ加圧空気を供給する副ノズル空気供給系統の信頼性を高めることが可能となる。
【0010】
本発明の1つの特徴によれば、前記ガスタービン発電機のコンプレッサにより昇圧された空気を昇圧して前記空気分離装置への原料空気として供給する場合には、前記コンプレッサと前記空気分離装置との間に原料空気昇圧機を設け、前記原料空気昇圧機により昇圧された空気の一部を前記副ノズル空気供給系統へ供給するように構成可能である。
【0011】
本発明の他の特徴によれば、前記ガスタービン発電機のコンプレッサにて昇圧された空気の一部を原料空気として前記空気分離装置へ直接供給する場合には、前記空気分離装置において前記原料空気から分離、生成される窒素ガスを前記副ノズル空気供給系統に供給することができる。
【0012】
更に本発明の他の特徴によれば、前記ガスタービン発電機のコンプレッサにより昇圧された空気を更に昇圧して、前記空気分離装置にて生成した酸化剤と共に前記ガス化炉に供給する場合には、前記コンプレッサと前記ガス化炉との間に補助コンプレッサを設け、前記補助コンプレッサにより昇圧された空気の一部を前記副ノズル空気供給系統へ供給することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図1を参照すると、本発明の第1の実施形態による発電システム10は、石炭、石油コークス等の固体化石燃料または重質油等の液体化石燃料その他の有機物をガス化し燃料ガスを生成するガス化炉12と、ガス化炉12において生成した燃料ガスからチャー、硫黄成分等を除去、浄化するガス精製設備14と、コンプレッサ16a、タービン16b、発電機16c、および、燃焼器16dを具備するガスタービン発電装置16と、空気から窒素を分離して酸化剤を生成しガス化炉12へ供給する空気分離装置18とを主要な構成要素として含んでいる。
【0014】
空気分離装置18で生成される酸化剤としての高純度の酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸素富化空気は、酸化剤供給管路18eを介して酸化剤昇圧機22へ供給され所定圧力に昇圧された後にガス化炉12へ供給される。一方、空気分離装置18で生成される窒素ガスは、窒素ガス供給管路18bを介して窒素ガス昇圧機24へ供給され所定圧力に昇圧された後にガス化炉12、特に、その微粉炭バーナを含む微粉炭搬送経路28へ供給される。
【0015】
空気分離装置18は、酸素と窒素の沸点の差を利用して空気から酸素と窒素とを分離する所謂深冷分離方式の空気分離装置とすることができ、精留塔、熱交換器、大気中の二酸化炭素や水分を除去するモレキュラーシーブを収容した吸着塔を主要な構成要素として含んで成る。本実施形態において原料となる空気は、ガスタービン発電装置16のコンプレッサ16aにより昇圧された空気の一部を利用するように構成されている。すなわち、図1において、コンプレッサ16aの出口または抽気ポートに原料空気昇圧機26が接続されており、コンプレッサ16aにより昇圧された空気、または、コンプレッサ16aからの抽気が原料空気昇圧機26により更に昇圧され、原料空気管路26aを介して空気分離装置18へ供給される。空気分離装置18では、供給された圧縮空気を熱交換器により冷却した後に膨張タービン(図示せず)により寒冷を発生させ、精留塔内に液体空気を生成するようになっている。精留塔では、液体空気は精留により酸素ガスまたは高濃度の酸素ガスを含む酸素富化空気と窒素ガスが生成され、各々が酸化剤供給管路18a、窒素ガス供給管路18bを介して酸化剤昇圧機22、窒素ガス昇圧機24へ供給される。
【0016】
従来技術の説明において既述したように、ガス化発電システムでは、その起動に際してガス化炉等の暖機を十分に行うため、或いは、ガス化炉への酸化剤供給のために、ガスタービンは起動用液体燃料、例えば軽油や灯油にて先行して立ち上げる必要がある。図2を参照すると、本実施形態において、ガスタービン発電装置16の燃焼器16dは、主燃料である燃料ガスを燃焼させるための主ノズル34と、起動用燃料である液体燃料を燃焼させる副ノズル36とを有するデユアル燃焼器となっており、主ノズル34は副ノズル36を中心とする円周上に配置されている。また、主ノズル34と副ノズル36との間には、通常運転中において使用していない副ノズルを主ノズルにおける燃焼ガスの輻射熱から保護するスイープ媒体を噴出させるためのスイープノズル38が配設されている。
【0017】
主ノズル34には、燃料ガス供給管路14aを介してガス精製設備14から燃料ガスが供給され、副ノズルには液体燃料供給管路32を介して、燃料タンク、燃料ポンプ等を含む液体燃料源(図示せず)から軽油や灯油等の液体燃料が供給される。また、スイープノズル38には、詳細に後述するように副ノズル空気供給管路20gを介して副ノズル空気供給系統20(図1参照)から空気が供給され、該空気は、起動時の液体燃料霧化を目的とした噴霧媒体として、副ノズル消火後には副ノズルでの液体燃料の炭化防止を目的としたパージ媒体として、そして、通常運転中のスイープ媒体として用いられる。
【0018】
図1を再び参照すると、副ノズル空気供給系統20は、空気を大気中から吸引して所定圧力に昇圧する副ノズル空気昇圧機20a、該副ノズル空気昇圧機20aの出口をスイープノズル38に接続する副ノズル空気供給管路20g、副ノズル空気供給管路20gにおいて副ノズル空気昇圧機20aの下流に配設されたバッファタンク20b、バッファタンク20bの下流に順次配設された遮断弁20c、逆止弁20d、オリフィス20f、流調弁20eを含んで成る。
【0019】
また、本実施形態において、発電システム10は、副ノズル空気供給系統20に対するバックアップとして機能する補助空気供給系統30が設けられている。補助空気供給系統30は、原料空気昇圧機26の出口と、副ノズル空気供給系統20の副ノズル空気供給管路20gにおいて逆止弁20dとオリフィス20fとの間とに接続された補助空気供給管路30a、該補助空気供給管路30aにおいて原料空気昇圧機26の出口から順次に配設された遮断弁30b、逆止弁30c、圧力スイッチ30dを含んで成る。副ノズル空気供給管路30aは、原料空気管路26aに接続してもよい。
【0020】
以下、発電システム10が固体燃料、特に石炭を使用するガス化発電プラントである場合を一例にて、発電システム10が完全に冷却された所謂コールド状態からのシステムの起動手順に従い本実施形態の作用を説明する。
【0021】
先ず、副ノズル空気昇圧機20aが起動され、所定圧力の空気が副ノズル空気供給管路20gを介して、燃焼器16dの副ノズル36およびスイープノズル38が通気される。その後、不図示の起動装置によりコンプレッサ16aおよびタービン16bの点火速度への昇圧が行われる。コンプレッサ16aの回転に伴い燃焼器16dへの空気供給が開始する。次いで、起動用液体燃料が前記液体燃料源から液体燃料供給管路32を介して副ノズル36に供給される。この起動用液体燃料は、副ノズル空気供給管路20gを介して供給されている空気が噴霧媒体として噴霧され、該噴霧された液体燃料に点火される。
【0022】
起動用液体燃料に点火されると、ガスタービン発電機16の回転は更に上昇して、定格速度となり暖機運転が開始される。この間、コンプレッサ16aの回転により昇圧された空気の一部が原料空気昇圧機26により更に昇圧されて空気分離装置18へ供給され、空気分離装置18において酸化剤と窒素ガスが生成される。空気分離装置18で生成された窒素ガスが、窒素ガス昇圧機24により昇圧され窒素ガス昇圧機出口管路24aを介してガス化炉12へ供給されガス化炉12の起動プロセスが開始される。
【0023】
空気分離装置18において酸化剤および窒素ガスが生成されると、コールミル(図示せず)を含む微粉炭供給源から、ガス化炉12の微粉炭バーナを含む微粉炭搬送経路28を介して微粉炭がガス化炉12へ供給される。その際、上述のように空気分離装置18で生成され窒素ガス昇圧機24により昇圧された窒素ガスが、窒素ガス昇圧機出口管路24aを介して微粉炭搬送経路28に供給される。窒素ガス昇圧機24にて昇圧された窒素ガスは、また、ガス化炉12のシールガスとして用いてもよい。更に、窒素ガス昇圧機24で昇圧された窒素ガスはガス精製設備14へ供給され、ガス精製設備14のチャー搬送媒体等に用いられる。
【0024】
一方、空気分離装置18で生成され酸化剤昇圧機22で昇圧された酸化剤は、酸化剤昇圧機出口管路22aを介してガス化炉12へ供給され、ガス化炉12に供給された微粉炭とガス化反応を経て、一酸化炭素および水素を主成分とする燃料ガスが生成される。ガス化炉12において生成された燃料ガスは、上記の一酸化炭素および水素の他、多量のチャー、硫黄成分等の不純物を含んでいる。そこで、ガス化炉12で生成された燃料ガスは、ガスタービン発電装置16へ供給するに先立ってガス精製設備14においてこうした不純物が除去される。ガス精製設備14は、従来公知となっているように、チャー分離装置、脱硫装置等を含んでいる。
【0025】
ガス精製設備14で浄化された燃料ガスは、燃料ガス供給管路14aを介して燃焼器16dの主ノズル34へ供給される。この燃料ガスは、燃焼器16dにおいてコンプレッサ16aからの空気と混合、燃焼し、燃焼ガスがタービン16bへ供給される。この際、副ノズル空気供給管路20gから管路14bを介して燃料ガス供給管路14aに空気を供給して、主ノズル34における燃焼を予混合火炎または部分予混合火炎としてもよい。
【0026】
このようにしてガス化炉12内において微粉炭に点火されるとガス化炉12内の温度が上昇し、ガス化炉12内温度が所定温度になるとガス化プロセスが安定し起動プロセスが終了する。起動プロセスの終了に伴い起動用液体燃料の供給が遮断される。起動用液体燃料が遮断されると、主ノズル34で生成される燃焼ガスからの輻射熱により副ノズル36が加熱される。副ノズル36に起動用液体燃料が残留していると、この起動用液体燃料は炭化され副ノズル36に焼き付く。これを防止するために、起動プロセス終了後においても副ノズル36には引き続き副ノズル空気供給系統20から空気が供給され、副ノズル36のパージ媒体として用いられる。これにより、副ノズル36に残留する起動用液体燃料が除去され、その炭化が防止される。更に、起動プロセス終了後はスイープノズル38に引き続き副ノズル空気供給系統20から空気が供給され、副ノズル36が冷却される。副ノズル36のパージが終了した後は副ノズル36へパージ媒体として供給されていた空気は停止しても、引き続き供給してもよい。また、起動プロセス中は、スイープノズル38へのスイープ媒体としての空気供給は停止していてもよい。
【0027】
上述のように起動プロセスが終了すると、ガスタービン発電機16は状態通常負荷運転状態へ移行する。通常運転の間、タービン16bからの排気ガスは、例えば、図1に示すように、排ガスボイラ102、蒸気タービン発電装置104、コンデンサ106等を主要な構成要素として含む蒸気タービン発電システム100の熱源として用い、コンバインドサイクルを形成することができる。
【0028】
このように、発電システム10の通常運転の間は、副ノズル空気供給系統20から燃焼器16aの副ノズル36およびスイープノズル32への空気供給を継続することにより、副ノズル36が主ノズル34での燃焼ガスの輻射熱による過熱が防止される。然しながら、副ノズル空気供給系統20の副ノズル空気昇圧機20aは回転機械であることから、長期間の連続運転中に故障を生じ副ノズル空気供給系統20が停止することが危惧される。副ノズル空気昇圧機20aが停止すると、副ノズル36が過熱、損傷されるために発電システム10を停止しなければならない事態に陥る。
【0029】
本実施形態によれば、こうした副ノズル空気昇圧機20aの停止時にも、補助空気供給系統30により、副ノズル空気供給系統20への空気供給が可能となっている。すなわち、副ノズル空気昇圧機20aが停止すると、副ノズル空気供給管路20g内の圧力が低下する。この圧力低下は圧力スイッチ30dにより検知され、副ノズル空気供給管路20g内の圧力が所定の圧力値まで低下すると遮断弁30bが開かれ、コンプレッサ16a、原料空気昇圧機26、補助空気供給管路30aを介して、副ノズル空気供給管路20gへ空気が供給される。バッファタンク20bを副ノズル空気供給管路20gに配設することにより、副ノズル空気昇圧機20aが停止したときに、副ノズル空気供給管路20g内の急激な圧力低下が防止され、補助空気供給系統30からの空気供給に円滑に移行することが可能となる。
【0030】
本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明がこれに限定されず、種々の変形、修正が可能であることは当業者の当然とするところである。
例えば、図1の実施形態による発電システム10では、空気分離装置18へ供給する酸化剤原料としての空気を供給するために、ガスタービン発電機16のコンプレッサ16aにより昇圧された空気の一部またはコンプレッサ16aの抽気を更に昇圧するための原料空気昇圧機26を具備していた。然しながら、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明では、ガスタービン発電装置16のコンプレッサ16aにより昇圧された空気をその淵源とする気体を補助空気供給系統30に供給可能にしたことを主眼としており、副ノズル空気供給系統へ供給する気体としては、コンプレッサ16aにより昇圧された空気の一部またはコンプレッサ16aの抽気を更に昇圧した空気に限定されない。
【0031】
図3に示す本発明の変形実施形態では、図1の実施形態の原料空気昇圧機26が設けられておらず、コンプレッサ16aの出口の空気の一部またはコンプレッサ16aの抽気が、空気分離装置18への原料空気として、管路42を介して直接に空気分離装置18へ供給される。この構成では、管路42内の空気の圧力が副ノズル空気供給管路20gへ供給するのに不十分であるので、空気分離装置18からの副生成物である窒素ガスを昇圧する窒素ガス昇圧機24の出口管路24aからの窒素ガスが副ノズル空気供給系統20に供給可能となっている。すなわち、本実施形態では、補助空気供給系統30の補助空気供給管路30aの上流側の一端が窒素ガス昇圧機出口管路24aに接続され、下流側の他端が副ノズル空気供給管路20gにおいて逆止弁20dとオリフィス20fとの間に接続されている。
なお、図3の実施形態において、その他の構成は図1の実施形態と同様であり、図1の実施形態に対応する各構成要素には同じ参照符号が付されている。
【0032】
更に、図1の実施形態では、酸化剤として空気分離装置18にて生成された高純度の酸素ガスまたは酸素富化空気が用いられていたが、本発明はこれに限定されない。図4に示すように、コンプレッサ16aの出口の空気の一部またはコンプレッサ16aの抽気をブースタコンプレッサまたは補助コンプレッサ52により昇圧し、補助コンプレッサ出口管路52aを介して酸化剤昇圧機出口管路22aへ供給し、空気分離装置18にて生成された高純度の酸素ガスまたは酸素富化空気に混合し、これを酸化剤として用いることもできる。この構成では、補助空気供給系統30の補助空気供給管路30aの上流側の一端が補助コンプレッサ出口管路52aに接続されており、補助コンプレッサ52aにより昇圧された空気が、補助空気供給系統30に供給可能とすべきガスタービン発電装置16のコンプレッサ16aにより昇圧された空気をその淵源とする気体として用いられている。
なお、図4の実施形態において、その他の構成は図1の実施形態と同様であり、図1の実施形態に対応する各構成要素には同じ参照符号が付されている。
【0033】
更に、既述の実施形態では、ガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルの複合サイクルを採用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、ガスタービンサイクルのみを含む発電システムであってもよい。
【0034】
更に、既述の実施形態では、石炭ガス化の場合を一例として説明したが、本発明はこれに限定されず、ガス化の原料としては、石炭以外の固体化石燃料である石油コークスや、重質油等の液体化石燃料を含む有機物とすることができる。特に、液体有機物を用いる場合には、窒素ガス昇圧機24により昇圧された窒素ガスは、微粉炭搬送媒体に代えて液体燃料の噴霧に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の概略図である。
【図2】デュアル燃焼器の一例を示す略図である。
【図3】本発明の他の実施形態の概略図である。
【図4】本発明の更に他の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
10…発電システム
12…ガス化炉
14…ガス精製設備
16…ガスタービン発電装置
16a…デュアル燃焼器
18…空気分離装置
20…副ノズル空気供給系統
22…酸化剤昇圧機
24…窒素ガス昇圧機
30…補助空気供給系統[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power generation system for generating electricity using gasification of organic substances such as coal and petroleum and using this as a main fuel gas.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, gasification power generation systems have been proposed in which coal or petroleum is gasified to generate fuel gas, and this fuel gas is used as fuel for driving a gas turbine power generation device. In this gasification power generation system, fossil fuels such as coal, petroleum coke, and heavy oil are gasified in a gasifier using oxygen, oxygen-enriched air or air as an oxidant, and carbon monoxide and hydrogen are the main combustion gas components. The purified fuel gas is used as the fuel for the gas turbine power generation device through a gas purification process that removes char and sulfur components from the produced fuel gas.
[0003]
When oxygen or oxygen-enriched air is used as the oxidant, oxygen is enriched with high-purity oxygen gas or oxygen enriched air containing about 40% or more oxygen by volume by separating nitrogen from air with an air separation device. Is generated as Nitrogen gas is generated as a by-product in the oxidant generation process in the air separation device. The oxidant generated by the air separator is boosted by an oxidizer booster and supplied to the gasifier. Nitrogen gas, which is a by-product, is pressurized by a nitrogen gas booster and supplied to a gasification furnace to be used as a carrier medium for solid fuel such as pulverized coal, or to a gas purification facility and used as a char carrier medium. The
[0004]
Further, when starting the gasification power generation system, the gas turbine is provided with a starting liquid fuel (for example, light oil and kerosene) in order to sufficiently warm up the gasification furnace or the like, or to supply an oxidant to the gasification furnace. ) Must be launched in advance. Therefore, the gas turbine includes a dual combustor having a main nozzle for burning fuel gas as a main fuel and a sub nozzle for burning liquid fuel as a starting fuel.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the sub-nozzle of the dual combustor of the gas turbine, the spray fuel intended for atomizing the liquid fuel at the start-up, and the liquid fuel remaining in the sub-nozzle is carbonized in the sub-nozzle after extinguishing the start-up liquid fuel In order to protect the sub-nozzle nozzle that is not in use from the radiant heat of the combustion gas at the main nozzle during normal operation, a sweep medium for cooling is required. In order to supply such a spray medium, a purge medium, and a sweep medium to the sub nozzle, a sub nozzle air supply system including a sub nozzle air booster that pressurizes periodic air is conventionally provided.
[0006]
When the gasification power generation system transitions from the start-up process to normal operation, the secondary nozzle air booster, especially the secondary nozzle air booster, will fail, and if the secondary nozzle air booster stops, the secondary nozzle will overheat and be damaged. In addition, the gas turbine power generation device itself must be stopped. In order to prevent this, the sub-nozzle air booster needs to be composed of two compressors as a backup. However, preparing two compressors due to the failure of the sub-nozzle air booster that does not occur frequently is an economic burden for the expected effects.
[0007]
The present invention has a technical problem to solve the problems of the prior art, and the reliability of the sub-nozzle air supply system that supplies pressurized air to the sub-nozzles of the dual combustor of the gas turbine without increasing the cost. The purpose is to increase.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to
The gas turbine power generator comprises a combustor having a main nozzle for combusting the fuel gas from the gas purification facility, and a sub nozzle for combusting the starting liquid fuel,
The power generation system is pressurized by a compressor of the gas turbine power generation device and supplied with the oxidant and nitrogen gas generated by the air separation device to the gasification furnace. a conduit, and comprises a secondary nozzle air supply system you supplied to pressurize the auxiliary nozzle by by suction from the air by-nozzle air booster air,
The gist of the present invention is a power generation system characterized in that the sub nozzle air supply system can be supplied with a gas whose source is air pressurized by the compressor of the gas turbine power generator.
The present invention according to
The gas turbine power generator includes a combustor having a main nozzle for combusting the generated gas from the gas purification facility, a sub nozzle for combusting the starting liquid fuel, and a sweep nozzle for supplying air. Comprising
The power generation system is pressurized by a compressor of the gas turbine power generation device and supplied with the oxidant and nitrogen gas generated by the air separation device to the gasification furnace. A sub-nozzle air supply system that sucks air from the atmosphere and pressurizes it with a sub-nozzle air booster and supplies it to the sweep nozzle;
The gist of the present invention is a power generation system characterized in that the sub nozzle air supply system can be supplied with a gas whose source is air pressurized by the compressor of the gas turbine power generator.
[0009]
According to the present invention, even when the sub-nozzle air booster fails, a power generation system is configured by supplying the sub-nozzle air supply system with a gas that uses air boosted by the compressor of the gas turbine power generation apparatus as a source of the air. Without stopping the whole, only the sub-nozzle air booster can be stopped and repaired.
Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the reliability of the sub-nozzle air supply system that supplies the pressurized air to the sub-nozzle or the sweep nozzle of the dual combustor of the gas turbine without increasing the cost.
[0010]
According to one aspect of the present invention, when the air pressurized by the compressor of the gas turbine generator is pressurized and supplied as raw air to the air separation device, the compressor and the air separation device A raw material air booster may be provided in between, and a part of the air pressurized by the raw material air booster may be supplied to the sub nozzle air supply system.
[0011]
According to another aspect of the present invention, when a part of the air pressurized by the compressor of the gas turbine generator is directly supplied to the air separation device as the raw air, the raw air is supplied to the air separation device. The nitrogen gas separated and generated from the sub nozzle can be supplied to the sub nozzle air supply system.
[0012]
According to still another aspect of the present invention, when the pressure of the air increased by the compressor of the gas turbine generator is further increased and supplied to the gasifier together with the oxidant generated by the air separation device. An auxiliary compressor may be provided between the compressor and the gasification furnace, and a part of the air pressurized by the auxiliary compressor may be supplied to the sub-nozzle air supply system.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, referring to FIG. 1, a power generation system 10 according to a first embodiment of the present invention gasifies solid fossil fuel such as coal and petroleum coke or liquid fossil fuel such as heavy oil and other organic substances to generate fuel gas. The
[0014]
Oxygen-enriched air containing high-purity oxygen gas or high-concentration oxygen gas as an oxidant generated in the
[0015]
The
[0016]
As already described in the description of the prior art, in a gasification power generation system, in order to sufficiently warm up the gasification furnace or the like at the start-up, or to supply an oxidant to the gasification furnace, It is necessary to start up with a starting liquid fuel such as light oil or kerosene. Referring to FIG. 2, in this embodiment, the
[0017]
The
[0018]
Referring again to FIG. 1, the sub-nozzle
[0019]
In the present embodiment, the power generation system 10 is provided with an auxiliary
[0020]
Hereinafter, in the case where the power generation system 10 is a gasification power generation plant using solid fuel, particularly coal, the operation of the present embodiment is performed according to the procedure for starting the system from a so-called cold state in which the power generation system 10 is completely cooled. Will be explained.
[0021]
First, the
[0022]
When the starting liquid fuel is ignited, the rotation of the
[0023]
When oxidant and nitrogen gas are generated in the
[0024]
On the other hand, the oxidant generated by the
[0025]
The fuel gas purified by the
[0026]
When the pulverized coal is ignited in the
[0027]
When the start-up process ends as described above, the
[0028]
In this way, during the normal operation of the power generation system 10, the
[0029]
According to the present embodiment, the auxiliary
[0030]
Although a preferred embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to this, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible.
For example, in the power generation system 10 according to the embodiment of FIG. 1, a part of the air pressurized by the
[0031]
In the modified embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the raw
In the embodiment of FIG. 3, other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the respective constituent elements corresponding to the embodiment of FIG. 1.
[0032]
Further, in the embodiment of FIG. 1, high-purity oxygen gas or oxygen-enriched air generated in the
In the embodiment of FIG. 4, other configurations are the same as those of the embodiment of FIG. 1, and the same reference numerals are given to the respective components corresponding to the embodiment of FIG. 1.
[0033]
Further, in the above-described embodiment, an example in which a combined cycle of a gas turbine cycle and a steam turbine cycle is adopted has been described. However, the present invention is not limited to this, and a power generation system including only a gas turbine cycle may be used. .
[0034]
Furthermore, in the above-described embodiment, the case of coal gasification has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and as a raw material for gasification, petroleum coke which is a solid fossil fuel other than coal, heavy coal, It can be an organic substance containing liquid fossil fuel such as quality oil. In particular, when a liquid organic material is used, the nitrogen gas boosted by the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a dual combustor.
FIG. 3 is a schematic view of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of yet another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electric
Claims (5)
前記ガスタービン発電装置は、前記ガス精製設備からの前記燃料ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノズルを有する燃焼器を含んで成り、
前記発電システムが、前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧され前記空気分離装置で生成された前記酸化剤と窒素ガスを前記ガス化炉に供給する酸化剤昇圧機出口管路及び窒素ガス昇圧機出口管路と、空気を大気中から吸引して副ノズル空気昇圧機により加圧して前記副ノズルへ供給する副ノズル空気供給系統を具備しており、
前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧された空気をその淵源とする気体を前記副ノズル空気供給系統に供給可能にしたことを特徴とする発電システム。A gasification furnace for generating a fuel gas by gasifying a solid or liquid organic substance with an oxidant, a gas purification facility for purifying the generated fuel gas, and a gas turbine power generation using the purified fuel gas as a main fuel device and an air separation unit for generating and nitrogen gas air or et acid agent, an oxidizing agent booster supplied to the gasification furnace to boost the oxidizing agent, the gas to boost the nitrogen gas In a power generation system comprising a nitrogen gas booster for supplying to a chemical furnace or gas purification equipment,
The gas turbine power generator comprises a combustor having a main nozzle for combusting the fuel gas from the gas purification facility, and a sub nozzle for combusting the starting liquid fuel,
The power generation system is pressurized by a compressor of the gas turbine power generation device and supplied with the oxidant and nitrogen gas generated by the air separation device to the gasification furnace. a conduit, and comprises a secondary nozzle air supply system you supplied to pressurize the auxiliary nozzle by by suction from the air by-nozzle air booster air,
A power generation system characterized in that a gas using as its source the air pressurized by the compressor of the gas turbine power generator can be supplied to the sub-nozzle air supply system.
前記ガスタービン発電装置は、前記ガス精製設備からの前記燃料ガスを燃焼させるための主ノズルと、起動用液体燃料を燃焼させるための副ノズルと、空気を供給するスイープノズルとを有する燃焼器を含んで成り、The gas turbine power generator includes a combustor having a main nozzle for combusting the fuel gas from the gas purification facility, a sub nozzle for combusting the starting liquid fuel, and a sweep nozzle for supplying air. Comprising
前記発電システムが、前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧され前記空気分離装置で生成された前記酸化剤と窒素ガスを前記ガス化炉に供給する酸化剤昇圧機出口管路及び窒素ガス昇圧機出口管路と、空気を大気中から吸引して副ノズル空気昇圧機により加圧して前記スイープノズルへ供給する副ノズル空気供給系統を具備しており、The power generation system is pressurized by a compressor of the gas turbine power generation device and supplied with the oxidant and nitrogen gas generated by the air separation device to the gasification furnace. And a sub-nozzle air supply system that sucks air from the atmosphere and pressurizes the air by a sub-nozzle air booster and supplies the air to the sweep nozzle.
前記ガスタービン発電装置のコンプレッサにより昇圧された空気をその淵源とする気体を前記副ノズル空気供給系統に供給可能にしたことを特徴とする発電システム。A power generation system characterized in that a gas using as its source the air pressurized by the compressor of the gas turbine power generator can be supplied to the sub-nozzle air supply system.
前記原料空気昇圧機により昇圧された空気の一部を前記副ノズル空気供給系統へ供給可能とした請求項1または2に記載の発電システム。Further comprising a raw air booster for boosting the air pressurized by the compressor of the gas turbine generator and supplying it as raw air to the air separator;
The power generation system according to claim 1 or 2 , wherein a part of the air boosted by the raw material air booster can be supplied to the sub-nozzle air supply system.
前記補助コンプレッサにより昇圧された空気の一部を前記副ノズル空気供給系統へ供給可能とした請求項1または2に記載の発電システム。Further comprising an auxiliary compressor for further boosting the air pressurized by the compressor of the gas turbine generator and supplying it to the gasifier together with the oxidant generated by the air separator;
The power generation system according to claim 1 or 2 , wherein a part of the air pressurized by the auxiliary compressor can be supplied to the sub-nozzle air supply system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35943599A JP4209058B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35943599A JP4209058B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001173461A JP2001173461A (en) | 2001-06-26 |
JP4209058B2 true JP4209058B2 (en) | 2009-01-14 |
Family
ID=18464493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35943599A Expired - Fee Related JP4209058B2 (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4209058B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4728176B2 (en) * | 2005-06-24 | 2011-07-20 | 株式会社日立製作所 | Burner, gas turbine combustor and burner cooling method |
US9027321B2 (en) * | 2008-03-28 | 2015-05-12 | Exxonmobil Upstream Research Company | Low emission power generation and hydrocarbon recovery systems and methods |
US8069672B2 (en) * | 2008-12-22 | 2011-12-06 | General Electric Company | Method and systems for operating a combined cycle power plant |
JP2014101838A (en) * | 2012-11-21 | 2014-06-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Coal gasification combined generation facility |
JP2014124624A (en) * | 2012-12-27 | 2014-07-07 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Method for treating low concentration pcb and contaminated soil |
JP6033380B2 (en) * | 2015-09-24 | 2016-11-30 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Coal gasification combined power generation facility |
JP6181138B2 (en) * | 2015-11-18 | 2017-08-16 | 8 リバーズ キャピタル,エルエルシー | Shaft seal device and power generation system |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP35943599A patent/JP4209058B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001173461A (en) | 2001-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5075900B2 (en) | Hydrogen-containing fuel compatible combustor and its low NOx operation method | |
JP5314938B2 (en) | Power generation system and method with exhaust gas recirculation | |
EP1547971B1 (en) | System and method for cogeneration of hydrogen and electricity | |
JP5473934B2 (en) | Apparatus and method for operating gas turbine equipment using second hydrogen-rich fuel | |
US9273607B2 (en) | Generating power using an ion transport membrane | |
JP5130459B2 (en) | Operation method of coal pyrolysis gasifier | |
JP4963406B2 (en) | Gas turbine combustor and operation method thereof | |
US9719038B2 (en) | Gasifier start-up method, gasifier, and integrated gasification combined cycle facility | |
JP4209058B2 (en) | Power generation system | |
JP4146052B2 (en) | Power generation system | |
JP2008014203A (en) | Gas turbine engine | |
US8850825B2 (en) | Generating power using an ion transport membrane | |
JP3977890B2 (en) | Gasification power generation system | |
WO2016006534A1 (en) | Gasifier equipment, integrated gasification combined cycle facility, and method for starting gasifier equipment | |
JP2870243B2 (en) | Coal gasification plant and its operation method | |
JPH11166424A (en) | Gas turbine system for gasified fuel | |
JP3807273B2 (en) | Power plant equipped with heavy oil reformer and operation method thereof | |
Nelson et al. | Syngas production and combustion turbine operation with hydrogen-rich fuel at the Kemper county IGCC | |
JP2802504B2 (en) | Coal gasifier startup or hot banking system | |
JP2010230287A (en) | Coal gasification power-generating plant and combustion method for coal gasification power-generating plant | |
JP3686158B2 (en) | Gasifier solid fuel burner | |
KR0160005B1 (en) | A gas igniter of a complex generation of electric power system in coal gas | |
AU2012221495B2 (en) | Combustion apparatus | |
JP3692206B2 (en) | Exhaust gas recombination combined cycle plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060315 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061218 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20061219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080508 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080603 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080801 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080930 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081022 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |