JP5040489B2 - Online cleaning method for gas compressor for gas turbine - Google Patents
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Description
本発明は、製鉄プロセスで生成される副生ガス(例えば、高炉ガス)を燃料として燃焼させて副生ガスの保有エネルギーを回収するガスタービン(副生ガスタービン)において、副生ガスタービンの入側に設けられて副生ガスを圧縮する圧縮機(副生ガスタービン用ガス圧縮機、副生ガス圧縮機)をオンラインにて洗浄する方法に関するものである。 The present invention relates to a gas turbine (by-product gas turbine) in which by-product gas (for example, blast furnace gas) generated in an iron making process is burned as fuel to recover the energy stored in the by-product gas. The present invention relates to a method for online cleaning of a compressor (gas compressor for by-product gas turbine, by-product gas compressor) that is provided on the side and compresses by-product gas.
製鉄プロセスにおいては、コークス炉、高炉、転炉等より様々な副生ガスが生成されるが、それらの副生ガスの有効利用として、副生ガスを燃料としたガスタービン(副生ガスタービン)の運転によって発電を行い、副生ガスが保有するエネルギーを回収している。 In the steelmaking process, various by-product gases are generated from coke ovens, blast furnaces, converters, etc. As an effective use of these by-product gases, gas turbines using by-product gas as fuel (by-product gas turbine) It generates electricity by operating and recovers energy held by by-product gas.
このような副生ガスタービンでは、供給された副生ガスを集塵機で除塵した後、副生ガス圧縮機で圧縮してから、燃焼器で燃焼させることによって、副生ガスタービンを駆動している。 In such a by-product gas turbine, after the supplied by-product gas is removed by a dust collector, the by-product gas turbine is driven by compressing it by a by-product gas compressor and then burning it by a combustor. .
その際、副生ガスには除塵後でもかなりのダストや水分が含まれているために、副生ガス圧縮機の静翼および動翼や内壁にダストが付着して、副生ガス圧縮機の断熱効率を低下させている。そのため、定期的に副生ガスタービンを停止して、副生ガス圧縮機の静翼等に付着したダストを加熱流体や高圧水を用いて清掃除去しなければならなかった。 At that time, since the by-product gas contains a considerable amount of dust and moisture even after dust removal, dust adheres to the stationary and moving blades and the inner wall of the by-product gas compressor, and the by-product gas compressor The insulation efficiency is reduced. For this reason, the by-product gas turbine must be stopped periodically, and dust adhering to the stationary blades of the by-product gas compressor must be cleaned and removed using a heated fluid or high-pressure water.
これに対して、特許文献1、2には、ガスタービンの運転中に、ガス圧縮機にドライアイス粒を注入することによって、ガス圧縮機の静翼等に付着したダストを除去することが提案されている。この方法によって、ガスタービンを停止することなく、ガス圧縮機の静翼等に付着したダストの除去が可能になっている。
特許文献1、2に記載されているように、ガス圧縮機にドライアイス粒を注入する方法は、ガスタービンを停止することなく、ガス圧縮機の静翼等に付着したダストを除去することができるという大きなメリットがあるが、その際に、別途ドライアイスを購入する必要があり、そのためのコストが掛かるという問題がある。 As described in Patent Documents 1 and 2, the method of injecting dry ice particles into the gas compressor can remove dust adhering to the stationary blades of the gas compressor without stopping the gas turbine. Although there is a great merit that it can be done, it is necessary to purchase dry ice separately at that time, and there is a problem that costs are increased.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、製鉄プロセスで生成される副生ガスを燃料とするガスタービンにおいて、ガスタービンの入側で副生ガスを圧縮するガス圧縮機の洗浄をより効率的に行うことができるガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a gas turbine using as a by-product gas generated in an iron-making process as a fuel, a gas compressor that compresses the by-product gas on the inlet side of the gas turbine. It is an object of the present invention to provide an on-line cleaning method for a gas turbine gas compressor that can perform cleaning of the gas turbine more efficiently.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]製鉄プロセスで生成される副生ガスを燃料とするガスタービンの運転中に、該タービンの入側に設けた副生ガスの圧縮機にドライアイス粒を注入し、前記圧縮機の翼および/または内壁に付着したダストを除去するガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法であって、
製鉄プロセスで生成される副生ガスおよび製鉄プロセスで発生する排ガスから回収したエネルギーと、前記副生ガスから直接回収した二酸化炭素、および、前記排ガスから回収した二酸化炭素を用いて、前記ドライアイス粒を製造することを特徴とするガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。
[1] During operation of a gas turbine that uses by-product gas generated in an iron-making process as fuel, dry ice particles are injected into a by-product gas compressor provided on the inlet side of the turbine, and the compressor blades And / or an on-line cleaning method for a gas turbine gas compressor for removing dust adhering to an inner wall,
And energy recovered from the product gas Oyo exhaust gas generated by the beauty steelmaking processes generated in steelmaking process, carbon dioxide the recovered directly from the by-product gas, and, using carbon dioxide recovered from the exhaust gas, the An on-line cleaning method for a gas turbine gas compressor, characterized by producing dry ice grains.
[2]前記ガスタービンに供給される副生ガスおよびその排ガスから回収したエネルギーを用いて、前記ドライアイス粒を製造することを特徴とする前記[1]に記載のガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 [2] using the energy recovered from the product gas Oyo originator of the exhaust gas supplied to the gas turbine, gas turbine gas according to [1], characterized in that to produce the dry ice grain Online cleaning method for compressors.
[3]副生ガスを燃料にしてガスタービンで発電する発電工程と、副生ガスから二酸化炭素を直接回収するとともに、発電工程で発生した排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、二酸化炭素回収工程で回収した二酸化炭素を用いてドライアイス粒を製造するドライアイス製造工程と、ドライアイス製造工程で製造したドライアイス粒を副生ガスの圧縮機に注入するドライアイス粒注入工程とを備えていることを特徴とする前記[1]または[2]に記載のガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 [3] A power generation process using a by-product gas as a fuel to generate power with a gas turbine, a carbon dioxide recovery process for directly recovering carbon dioxide from the by-product gas and recovering carbon dioxide from exhaust gas generated in the power generation process, A dry ice production process for producing dry ice grains using carbon dioxide collected in the carbon recovery process, and a dry ice grain injection process for injecting dry ice grains produced in the dry ice production process into a by-product gas compressor The on-line cleaning method for a gas compressor for a gas turbine according to the above [1] or [2], comprising:
[4]二酸化炭素回収工程およびドライアイス製造工程では、前記発電工程で発電した電力を用いることを特徴とする前記[3]に記載のガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 [4] The gas turbine gas compressor online cleaning method according to [3], wherein the power generated in the power generation step is used in the carbon dioxide recovery step and the dry ice production step.
[5]副生ガスを燃料にしてガスタービンで発電する第1の発電工程と、第1の発電工程で発生した排ガスを利用して発電する第2の発電工程と、副生ガスから二酸化炭素を直接回収するとともに、第2の発電工程で利用した後の排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、二酸化炭素回収工程で回収した二酸化炭素を用いてドライアイス粒を製造するドライアイス製造工程と、ドライアイス製造工程で製造したドライアイス粒を副生ガスの圧縮機に注入するドライアイス粒注入工程とを備えていることを特徴とする前記[1]または[2]に記載のガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 [5] A first power generation process for generating power with a gas turbine using by-product gas as a fuel, a second power generation process for generating power using the exhaust gas generated in the first power generation process, and carbon dioxide from the by-product gas Of carbon dioxide from the exhaust gas after being used in the second power generation process, and dry ice manufacturing that produces dry ice grains using the carbon dioxide recovered in the carbon dioxide recovery process The gas according to [1] or [2], further comprising: a step of injecting dry ice particles produced in the dry ice production step into a by-product gas compressor Online cleaning method for turbine gas compressors.
[6]二酸化炭素回収工程およびドライアイス製造工程では、前記第1の発電工程で発電した電力および/または前記第2の発電工程で発電した電力を用いることを特徴とする前記[5]に記載のガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 [6] The carbon dioxide recovery step and the dry ice production step use the power generated in the first power generation step and / or the power generated in the second power generation step. Online cleaning method for gas compressors for gas turbines.
本発明においては、製鉄プロセスで発生する副生ガスおよび/または排ガスを利用してドライアイスを製造するようにしているので、別途にドライアイスを購入する必要がなくなり、ガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄を効率的に行うことができる。また、それにより、大気中に放散される二酸化炭素の量を削減することができる。 In the present invention, since dry ice is produced using by-product gas and / or exhaust gas generated in the iron making process, there is no need to purchase dry ice separately. Online cleaning can be performed efficiently. Thereby, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere can be reduced.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態において用いるガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄システムの構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of an online cleaning system for a gas turbine gas compressor used in an embodiment of the present invention.
この実施形態において用いるガス圧縮機のオンライン洗浄システムは、製鉄プロセスで生成される副生ガス(コークス炉ガス、高炉ガス、転炉ガス等)の保有エネルギーを回収するための副生ガスタービン設備に関して、その副生ガスタービン設備に配置されている副生ガス圧縮機をオンラインで洗浄するためのものである。 The online cleaning system for a gas compressor used in this embodiment relates to a by-product gas turbine facility for recovering retained energy of a by-product gas (coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, etc.) generated in an iron making process. The by-product gas compressor disposed in the by-product gas turbine equipment is cleaned online.
図1に示すように、このガス圧縮機のオンライン洗浄システムは、副生ガス圧縮機2と副生ガスタービン3と発電機4からなる副生ガスタービン設備1と、副生ガスタービン3から排出される二酸化炭素含有排ガスとボイラー用純水を熱交換させる熱交換器5と、前記ボイラー用純水の蒸気を用いる蒸気タービン7と発電機8と排ガス圧縮機9からなる蒸気タービン設備6と、排ガス圧縮機9で圧縮された排ガスから二酸化炭素(炭酸ガス)を回収するための二酸化炭素回収設備10と、回収された炭素ガスを液化するための炭酸ガス液化装置11と、液化された炭酸ガスを回収するための液化炭酸ガス回収タンク12と、回収された液化炭酸ガスを用いてドライアイスを製造するためのドライアイス製造装置13と、製造されたドライアイスを回収するためのドライアイス回収タンク14と、不要になった排ガスを大気放散するための放散塔15と、熱交換器5を通過した排ガスを排ガス圧縮機9と放散塔15に振り分けるための流量調整弁21と、二酸化炭素回収設備10から放散塔15に送る排ガスの量を調整するための流量調整弁22とで構成されている。
As shown in FIG. 1, this gas compressor online cleaning system includes a by-product gas turbine facility 1 including a by-product gas compressor 2, a by-product gas turbine 3, and a generator 4, and an exhaust from the by-product gas turbine 3. A heat exchanger 5 that exchanges heat between the carbon dioxide-containing exhaust gas and the boiler pure water, a steam turbine 7 that uses steam of the boiler pure water, a steam turbine facility 6 that includes a
そして、排ガスからドライアイスを製造するために用いる二酸化炭素回収設備10、炭酸ガス液化装置11、ドライアイス製造装置13等は、副生ガスタービン設備1や蒸気タービン設備6において副生ガスやその排ガスの保有エネルギーから回収されたエネルギー(電気エネルギー)の一部によって稼動するようになっている。
The carbon
なお、二酸化炭素回収設備10としては、公知の二酸化炭素回収技術を適宜採用することができる。例えば、PSA法(圧力スイング吸着法)、膜分離法等である。
As the carbon
また、炭酸ガス液化装置11としては、公知の炭酸ガス液化技術を適宜採用することができる。例えば、圧縮された炭酸ガスを断熱膨張させて冷却し液化させる。
Moreover, as the carbon dioxide
また、ドライアイス製造装置13としては、公知のドライアイス製造技術を適宜採用することができる。例えば、液化炭酸ガスを断熱膨張させて雪状のドライアイスを造り、その雪状ドライアイスをプレス成形して、ドライアイス粒を製造する。
Moreover, as the dry
そして、上記のように構成されたガス圧縮機のオンライン洗浄システムにおいては、以下のようにして、副生ガス圧縮機2のオンライン洗浄を行う。 And in the online cleaning system of the gas compressor comprised as mentioned above, online cleaning of the byproduct gas compressor 2 is performed as follows.
まず、製鉄プロセスで生成された副生ガスが副生ガス圧縮機2に供給され、副生ガス圧縮機2で圧縮された後、副生ガスタービン3に供給され、燃焼器で燃焼させて副生ガスタービン3を駆動し、発電機4によって発電が行われる。 First, the by-product gas generated in the iron making process is supplied to the by-product gas compressor 2, compressed by the by-product gas compressor 2, then supplied to the by-product gas turbine 3, and combusted in the combustor for by-product. The raw gas turbine 3 is driven and power is generated by the generator 4.
そして、副生ガスタービン3から排出される燃焼排ガス(二酸化炭素含有排ガス)は、熱交換器5でボイラー用純水と熱交換した後、必要量が排ガス圧縮機9に供給されて、圧縮・昇圧される。 The combustion exhaust gas (carbon dioxide-containing exhaust gas) discharged from the by-product gas turbine 3 is subjected to heat exchange with the boiler pure water in the heat exchanger 5 and then supplied to the exhaust gas compressor 9 for compression and Boosted.
一方、熱交換器5で排ガスと熱交換したボイラー用純水の蒸気は、蒸気タービン7に供給され、蒸気タービン7を駆動し、発電機8によって発電が行われる。
On the other hand, the boiler pure water steam exchanged with the exhaust gas by the heat exchanger 5 is supplied to the steam turbine 7, drives the steam turbine 7, and the
そして、排ガス圧縮機9で圧縮・昇圧された排ガスは二酸化炭素回収設備10に供給され、排ガスから二酸化炭素(炭酸ガス)が回収される。
Then, the exhaust gas compressed and pressurized by the exhaust gas compressor 9 is supplied to the carbon
そして、回収された炭酸ガスは炭酸ガス液化装置11に供給され、炭酸ガス液化装置11によって液化された後、液化炭酸ガス回収タンク12に回収される。
The recovered carbon dioxide gas is supplied to the carbon dioxide gas
そして、液化炭酸ガス回収タンク12に回収された液化炭酸ガスはドライアイス製造装置13に供給され、ドライアイス製造装置13によってドライアイス(ドライアイス粒)が製造される。製造されたドライアイスはドライアイス回収タンク14に回収される。
The liquefied carbon dioxide gas collected in the liquefied carbon dioxide
そして、必要に応じて、副生ガスタービン設備1の運転中に、ドライアイス回収タンク14に回収されているドライアイス粒を副生ガス圧縮機2に注入し、副生ガス圧縮機2の翼および/または内壁に付着したダストを除去する。
Then, if necessary, during operation of the by-product gas turbine equipment 1, dry ice particles recovered in the dry
上記のようにして、この実施形態においては、製鉄プロセスで生成される副生ガスやその燃焼排ガスから回収したエネルギーと、副生ガスの燃焼排ガスから回収した二酸化炭素を用いて、洗浄用のドライアイス粒を製造するようにしているので、別途にドライアイスを購入する必要がなくなり、副生ガス圧縮機2のオンライン洗浄を効率的に行うことができる。また、それにより、大気中に放散される二酸化炭素の量を削減することができる。 As described above, in this embodiment, cleaning energy is recovered from the by-product gas generated in the iron making process and its combustion exhaust gas, and carbon dioxide recovered from the by-product gas combustion exhaust gas. Since the ice grains are manufactured, it is not necessary to purchase dry ice separately, and online cleaning of the byproduct gas compressor 2 can be performed efficiently. Thereby, the amount of carbon dioxide released into the atmosphere can be reduced.
なお、上記の実施形態においては、副生ガスタービン3から排出された排ガスを利用して蒸気タービン7で発電を行い、その発電に利用した後の排ガスから二酸化炭素を回収しているが、副生ガスタービン3から排出された排ガスから直接二酸化炭素を回収するようにしてもよい。 In the above embodiment, the exhaust gas discharged from the by-product gas turbine 3 is used to generate power with the steam turbine 7 and carbon dioxide is recovered from the exhaust gas after being used for the power generation. Carbon dioxide may be directly recovered from the exhaust gas discharged from the raw gas turbine 3.
また、上記では、副生ガスタービン設備1に供給された副生ガス(およびその排ガス)から回収したエネルギーと、その排ガスから回収した二酸化炭素を用いて、ドライアイスを製造しているが、他の製造設備(例えば、製鋼設備、圧延設備)で発生する排ガスからエネルギーと二酸化炭素を回収してドライアイスを製造してもよい。 Further, in the above, dry ice is produced using energy recovered from the byproduct gas (and its exhaust gas) supplied to the byproduct gas turbine facility 1 and carbon dioxide recovered from the exhaust gas. Dry ice may be produced by recovering energy and carbon dioxide from the exhaust gas generated in the production equipment (for example, steelmaking equipment, rolling equipment).
また、場合によっては、副生ガスから直接二酸化炭素を回収するようにしてもよい。 In some cases, carbon dioxide may be directly recovered from the by-product gas.
1 副生ガスタービン設備
2 副生ガス圧縮機
3 副生ガスタービン
4 発電機
5 熱交換器
6 蒸気タービン設備
7 蒸気タービン
8 発電機
9 排ガス圧縮機
10 二酸化炭素回収設備
11 炭酸ガス液化装置
12 液化炭酸ガス回収タンク
13 ドライアイス製造装置
14 ドライアイス回収タンク
15 放散塔
21 流量調整弁
22 流量調整弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 By-product gas turbine equipment 2 By-product gas compressor 3 By-product gas turbine 4 Generator 5 Heat exchanger 6 Steam turbine equipment 7 Steam
Claims (6)
製鉄プロセスで生成される副生ガスおよび製鉄プロセスで発生する排ガスから回収したエネルギーと、前記副生ガスから直接回収した二酸化炭素、および、前記排ガスから回収した二酸化炭素を用いて、前記ドライアイス粒を製造することを特徴とするガスタービン用ガス圧縮機のオンライン洗浄方法。 During operation of a gas turbine that uses by-product gas generated in the iron making process as fuel, dry ice particles are injected into a by-product gas compressor provided on the inlet side of the turbine, and the compressor blades and / or An on-line cleaning method for a gas compressor for a gas turbine that removes dust adhering to an inner wall,
And energy recovered from the product gas Oyo exhaust gas generated by the beauty steelmaking processes generated in steelmaking process, carbon dioxide the recovered directly from the by-product gas, and, using carbon dioxide recovered from the exhaust gas, the An on-line cleaning method for a gas turbine gas compressor, characterized by producing dry ice grains.
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