JP5900972B2 - Ｎｈ３併産型の発電プラント - Google Patents

Description

本発明は、ＮＨ_３併産型の発電プラントに関する。

従来、燃料の燃焼によりガスタービンの動力を得る発電プラントが知られている。例えば、石炭をガス化炉によって石炭ガス化ガスに変換し、これを燃料として発電に用いる石炭ガス化発電がある（例えば、特許文献１参照）。

上記の発電プラントでは、石炭のガス化や燃料の燃焼のため、ガス化炉や燃焼器にＯ_２含有ガスが供給される。Ｏ_２含有ガスは、種々の効果を期待して、空気よりもＯ_２濃度を高めたＯ_２富化ガスや、さらにＯ_２濃度を高めた純Ｏ_２ガスが用いられる。

一方、Ｏ_２含有ガスは、例えば空気からＮ_２が分離されて製造されるため、Ｏ_２含有ガスの製造に伴い、余剰Ｎ_２が副生することがある。余剰Ｎ_２は、Ｏ_２含有ガスのＯ_２濃度が高いほど、また、Ｏ_２含有ガスの量が多いほど多量に副生されるため、ＣＯ_２等と比べて環境への負荷が小さいことも相まって大気中に排出される状況がある。すなわち、上記の発電プラントでは、Ｏ_２含有ガスを製造する際に余剰Ｎ_２が副生し、かかる余剰Ｎ_２が有効に利用されず、結局は大気中に排出される現状があった。

特開２００５−１７１１４８号公報

ところで、Ｎ_２を原料として製造されるＮＨ_３の需要は多く、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られるＮ_２を用いてＮＨ_３を製造できれば、産業的に有利となる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られるＮ_２を用いてＮＨ_３を製造するＮＨ_３併産型の発電プラントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、燃料をＯ_２含有ガスにより燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、燃焼器で得られた燃焼ガスを膨張させて動力を得るガスタービンと、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られるＮ_２を用いてＮＨ_３を製造するＮＨ_３製造装置と、を備え、燃焼器は、ＮＨ _３ をＯ _２ 含有ガスにより燃焼させるものを含むことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、燃焼器に供給するＯ_２含有ガスを製造する過程で、ＮＨ_３の原料となるＮ_２を得ることができる。このため、ＮＨ_３併産型の発電プラントを構築でき、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を有効に利用して、発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる。
そして、Ｏ _２ 含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ _２ を利用して製造したＮＨ _３ を、発電プラント系内で燃料として用いることができる。よって、Ｏ _２ 含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ _２ の利用性が向上される。

そして、請求項２に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項１に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、Ｏ_２含有ガスは、空気からＮ_２が分離されて製造されるＯ_２であることを特徴とする。

請求項２に係る本発明では、Ｏ_２含有ガスが、空気からＮ_２が分離されて製造されるＯ_２であるので、Ｏ_２含有ガスのＯ_２濃度が高いほど、また、Ｏ_２含有ガス量が多いほど多量に得られる余剰Ｎ_２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる。

また、請求項３に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項１もしくは請求項２に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、燃料は、石炭をＯ_２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含むことを特徴とする。

請求項３に係る本発明では、燃料が、石炭をＯ_２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含むので、石炭ガス化ガスの燃焼に用いられるＯ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２のみならず、石炭のガス化に用いられるＯ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２をも有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる。

また、請求項４に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、燃焼器に供給される燃料中のＣＯをＣＯ_２に変換し、該ＣＯ_２を回収するシフト反応器を備えたことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、燃焼器に供給される燃料中のＣＯをＣＯ_２に変換して回収するシフト反応器を備えるので、燃焼器からの燃焼ガスやガスタービンの排気に、高濃度のＣＯ_２が含まれなくなる。これにより、ＣＯ_２を大気中に排出しないゼロエミッションを実現できる。この場合、発電ガスタービンの排気の一部をそのまま大気中に開放する構成を採用し、余剰Ｎ_２の一部を燃焼器に供給するようにすれば、燃焼器に圧縮ガスを供給する圧縮機の負担を低減できる。よって、余剰Ｎ_２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる上、かかる余剰Ｎ_２の利用性を向上させることができる。

また、請求項５に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、ガスタービンの排気を圧縮して燃焼器に導入する循環系を備えたことを特徴とする。

請求項５に係る本発明では、ガスタービンの排気を圧縮して燃焼器に導入する循環系を備えるので、Ｏ_２含有ガスとして例えば純Ｏ_２ガスを用い、またＨ_２及びＣＯを含む燃料の燃焼によってガスタービンの排気に高濃度のＣＯ_２が含まれる場合であっても、かかる排気の一部を、再び燃焼系に供給することができる。よって、高濃度のＣＯ_２を大気中に排出することなく、発電プラントを運転させることができる。そして、上記の純Ｏ_２ガスを製造する際に得られる多量の余剰Ｎ_２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる。

また、請求項６に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項５に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、循環系は、ガスタービンの排気からＣＯ_２を回収するＣＯ_２分離装置を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る本発明では、ＣＯ_２分離装置を備えるので、ガスタービンの排気からＣＯ_２を回収するＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築することが可能になる。よって、ＣＯ_２を大気中に排出しないゼロエミッションを実現する発電プラント系内で、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を有効に利用し、ＮＨ_３を製造することができる。

また、請求項７に係る本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、ガスタービンの排気により蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで発生した蒸気を膨張させて動力を得る蒸気タービンと、を備えたことを特徴とする。

請求項７に係る本発明では、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を有用に利用し、タービン複合発電プラント系内でＮＨ_３を製造することができる。

本発明のＮＨ_３併産型の発電プラントは、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られるＮ_２を原料として、ＮＨ_３を製造することができる発電プラントとすることができる。

本発明の第１実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略図である。 本発明の第２実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略図である。 本発明の第３実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略図である。 本発明の第４実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略図である。 本発明の第５実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略図である。

図１から図５に基づいて本発明の第１実施例から第５実施例を説明する。図１から図５には、本発明の第１実施例から第５実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラントの概略系統を示してある。

（第１実施例）
まず、図１に基づいて、本発明の第１実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラント（以下「発電プラント」と略記することがある。）を説明する。図１に示すように、発電プラント１は、ガス化炉２と、燃焼器３と、圧縮機４と、ガスタービン５と、排熱回収ボイラ（以下、ＨＲＳＧ）６と、蒸気タービン７とを備えている。

ガス化炉２は、供給される石炭（図１ではＦｕｅｌと表記）をＯ_２含有ガスによって熱分解し、燃料としての石炭ガス化ガスを発生させる。ガス化炉２で得られた石炭ガス化ガスには、可燃成分であるＨ_２やＣＯが含まれており、ガス供給路８を通じて、燃焼器３に供給される。

燃焼器３は、ガス化炉２から供給された石炭ガス化ガスを、Ｏ_２含有ガスにより燃焼し、燃焼ガスを発生させる。燃焼器３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられており、圧縮機４からの圧縮ガスが燃焼器３内に供給され、燃焼器３で得られた燃焼ガスと共に、ガスタービン５に供給される。

ガスタービン５は、燃焼器３から供給された燃焼ガスを膨張させる。ガスタービン５は、排気通路９、ＨＲＳＧ６及び排気路１０を介して圧縮機４に接続されている。よって、ガスタービン５での膨張により発電動力とされ、仕事を終えた排気は、ＨＲＳＧ６で熱回収された後、再び圧縮機４に戻される（循環系）。

ＨＲＳＧ６は、排気通路９を流れる排気の熱を回収する。ＨＲＳＧ６は蒸気タービン７に接続されており、熱回収によりＨＲＳＧ６で発生する蒸気は、蒸気タービン７に送られ、蒸気タービン７での膨張により発電動力とされる。蒸気タービン７で仕事を終えた排気は、図示しない復水器で復水されて給水ポンプによりＨＲＳＧ６に給水され、蒸気タービン７の駆動用の蒸気とされる。

また、ＨＲＳＧ６にて熱回収された排気が流れる排気路１０は、その一部が分岐して、環境への負荷が大きいＣＯ_２を回収する分離装置１１に接続されている。分離装置１１は、例えば汽水分離により排気中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を分離して、高濃度のＣＯ_２を回収する装置である。このような分離装置１１が設けられることで、ＣＯ_２回収型の発電プラントが構築され、ＣＯ_２を大気中に排出しないゼロエミッション発電が実現される。

以上説明した発電プラント１でのガスの流れは、基本的には以下のとおりである。すなわち、ガス化炉２で石炭がＯ_２含有ガスによってガス化され、得られた石炭ガス化ガスが、Ｏ_２含有ガスと共に燃焼器３に供給される。燃焼器３での石炭ガス化ガスの燃焼によって得られた燃焼ガスが、ガスタービン５及び蒸気タービン７の複合発電に用いられた後、再び圧縮機４に戻されて、燃焼器３に循環させられる。

このような発電プラント１のうち、ガス化炉２及び燃焼器３は、Ｏ_２供給路１２を介して、Ｏ_２製造設備１３に接続されている。これにより、Ｏ_２製造設備１３で製造されたＯ_２含有ガスが、ガス化炉２及び燃焼器３に供給され、石炭をガス化する際のガス化剤として、また、石炭ガス化ガスを燃焼させる際の酸化剤として用いられる。

Ｏ_２製造設備１３は、例えば空気からＮ_２を分離してＯ_２含有ガスを製造する。Ｏ_２含有ガスは、一例として、Ｏ_２濃度が高い純Ｏ_２ガス（Ｏ_２濃度９０〜１００％）である。すなわち、発電プラント１は、Ｏ_２含有ガスとして純Ｏ_２ガスを用いるよう構成されている。

尚、Ｏ_２含有ガスはＯ_２富化ガス（Ｏ_２濃度２５〜３０％）であってもよい。すなわち発電プラントは、Ｏ_２含有ガスとしてＯ_２富化ガスを用いる構成であってもよい。

上述の酸素吹き方式が採用される発電プラントでは、特に空気から多量のＮ_２を分離する必要があるため、Ｏ_２製造設備１３で得られる余剰Ｎ_２も多くなる。余剰Ｎ_２を有効に利用するため、この余剰Ｎ_２を原料としＮＨ_３を製造することが考えられる。

そこで、発電プラント１は、ＮＨ_３製造装置１４を備えている。ＮＨ_３製造装置１４は、Ｎ_２供給路１５及びＨ_２Ｏ供給路１６を介し、それぞれ、Ｏ_２製造設備１３及びＣＯ_２分離装置１１に接続されている。また、ＮＨ_３製造装置１４には、ガス供給路８が分岐して接続されている。上記配管を通じて、ＮＨ_３製造装置１４に、余剰Ｎ_２に加え、Ｈ_２やＨ_２Ｏが供給される。

このうち、Ｈ_２Ｏは、分離装置１１で分離された水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を用いることができる。分離装置１１で分離された水蒸気に限られず、発電プラント１系内で水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が発生する場合には、この水蒸気（Ｈ_２Ｏ）をＮＨ_３製造装置１４に供給するようにしてもよい。

ＮＨ_３は、例えばハーバー・ボッシュ法（Ｎ_２＋３Ｈ_２→２ＮＨ_３）によって製造することができる。この場合、ＮＨ_３製造装置１４には、余剰Ｎ_２及びＨ_２が供給される。また、ＮＨ_３は、電解合成法（６Ｈ_２Ｏ＋２Ｎ_２→３Ｏ_２＋４ＮＨ_３）によっても製造することができる。この場合、ＮＨ_３製造装置１４には、余剰Ｎ_２及びＨ_２Ｏが供給される。このように、ＮＨ_３製造装置１４では、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２からＮＨ_３が製造される。

ＮＨ_３は、ＬＰＧのインフラ（タンカーやパイプライン等）を用いて取り扱うことができるためにハンドリング性に優れ、農業用肥料や工業用材料の原料として需要がある。発電プラント１は、発電プラント系で得られる余剰Ｎ_２を原料とし、発電プラント系内でＮＨ_３を製造できるため、上記需要にも応えることができる。

ＮＨ_３製造装置１４は、製造されたＮＨ_３を貯留する貯留槽１７に接続されている。これにより、余剰Ｎ_２を原料として製造したＮＨ_３の保存、管理及び輸送等が容易になる。貯留槽１７は、ＮＨ_３供給路１８を介して燃焼器３に接続されており、ＮＨ_３製造装置１４で製造したＮＨ_３を供給可能に構成されている。

本実施例において、燃焼器３は、石炭ガス化ガス及びＮＨ_３を混焼させるように構成されている。すなわち、燃焼器３は、燃料としての石炭ガス化ガスを燃焼させる機能と、燃料としてのＮＨ_３を燃焼させる機能とを有して構成されている。これにより、製造したＮＨ_３が発電プラント系内で燃料としても用いられ、余剰Ｎ_２の利用性が向上される。

尚、石炭ガス化ガス及びＮＨ_３を混焼させても、相互に燃焼特性が補填されるため、石炭ガス化ガスのみを燃焼させる場合と比べて燃焼効率が低下することはない。

本実施例の発電プラント１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ_３を製造することができる。

このため、昼間等の電力需要が多く発電量が多いときには、発電した電力の一部を利用して余剰Ｎ_２及びＨ_２ＯによりＮＨ_３を製造できる。一方、発電プラントは電力需要が最も多い瞬間にあわせて建設されるため、例えば夜間等の電力需要の少ないときには、余剰となりやすい石炭ガス化ガスを利用して、余剰Ｎ_２及びＨ_２によりＮＨ_３を製造できる。また、製造したＮＨ_３を貯留し、電力需要の多いときに燃料として利用することもできる。

また、発電プラント１によれば、環境に有害なＣＯ_２を大気中に排出せず、発電プラントの運転に伴いＮＨ_３を併産できるＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築でき、負荷平準化、プラント稼働率、発電単価、設備劣化防止等の観点でも有利となる。

以上説明した実施例に本発明は限定されず、例えば、ガス化炉２及び燃焼器３の間に、除塵処理や精製処理等を行うガス精製設備が設けられてもよい。第１実施例では、燃料を得るために石炭を用いる例を説明したが、これに限られず、石油や天然ガス、さらにはバイオマス等により、燃料を得るようにしてもよい。

（第２実施例）
次に、図２に基づいて第２実施例を説明する。
本発明の第２実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）２１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、石炭ガス化ガスを専焼させる燃焼器を具備した発電プラントと、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器を具備した発電プラントと、からなる点が異なる。

発電プラント２１は、石炭ガス化ガスを専焼させる燃焼器２３と、この燃焼器２３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器２３には、ガス供給路８を介してガス化炉２が接続され、Ｏ_２供給路１２を介してＯ_２製造設備１３が接続されている。

燃焼器２３には、ガス化炉２で得られた石炭ガス化ガスが、Ｏ_２含有ガスと共に供給される。燃焼器２３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられ、圧縮機４からの圧縮ガスと共に、燃焼器３で得られた燃焼ガスが、ガスタービン５に供給される。ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ_２が回収され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。

ここで、発電プラント２１は、上記の燃焼器２３を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器３３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられており、ＮＨ_３供給路１８を介して貯留槽１７が接続されている。

燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ_３が、空気と共に供給される。燃焼器３で得られた燃焼ガスは、供給された空気や圧縮機４からの圧縮ガスと共に、ガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路２０に排出される。

一方、排気路２０は、上記の排気路１０とは異なり、分岐して一部が大気中に開放されている。これは、ＮＨ_３を燃料とした燃焼ガスには、高濃度のＣＯ_２が含まれていないためである。よって、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気の一部はそのまま大気中に排出され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。

以上説明した本発明の第２実施例に係る発電プラント２１は、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。例えば、発電プラントの運転状態や燃焼器での燃焼状態によっては、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器３３からの燃焼ガスに、窒素酸化物が含まれる場合がある。この場合、排気中の窒素酸化物をＮＯ_２水溶液として回収する回収装置を備えてもよい。これにより、窒素酸化物を回収し、環境への負荷をより抑えることができる。窒素酸化物をＮＯ_２に変換する手段としては、活性炭を用いる手段、オゾン酸化を用いる手段、酸化触媒を用いる手段、光反応を利用する手段等、種々の手段を適用することができるが、これらに制限されない。

また、Ｏ_２製造設備１３及びＮＨ_３製造装置１４は、複数の発電プラントごとに設ける必要はなく、図に示すように兼用が可能である。

本実施例の発電プラント２１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ_３を製造することができる。このため、ＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ_３を燃料として用いることが可能となる。

さらに、発電プラント２１は複数の発電プラントからなるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。

（第３実施例）
次に、図３に基づいて、第３実施例を説明する。
本発明の第３実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）３１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器３３を追加し、これをオープンサイクル式に構成した点が異なる。

発電プラント３１は、燃料である石炭ガス化ガス及びＮＨ_３を混焼させる燃焼器３と、この燃焼器３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。燃焼器３には、石炭ガス化ガス及びＮＨ_３がＯ_２含有ガスと共に供給され、得られた燃焼ガスは、ガスタービン５及び蒸気タービン７で複合発電に用いられる。ＨＲＳＧ６で熱回収された排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ_２が回収され、残りは圧縮機４を介して燃焼器３に戻される（循環系）。これらの構成は、上記の第１実施例と同様である。

また、本実施例の発電プラント３１は、上記の燃焼器３等を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機２４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器３３は、圧縮機２４及びガスタービン５の間に設けられており、Ｎ_２供給路１５を介してＯ_２製造設備１３が接続されている。また、燃焼器３３には、ＮＨ_３供給路１８を介して貯留槽１７が接続されている。

燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ_３が、Ｏ_２製造設備１３で得られた余剰Ｎ_２と共に供給される。燃焼器３３で得られた燃焼ガスは、供給された余剰Ｎ_２や圧縮機２４からの圧縮ガスと共にガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路３０に排出される。

ここで、本実施例の発電プラント３１では、排気路３０は圧縮機２４に接続されておらず、大気中に開放されている。また、圧縮機２４は、空気を圧縮して燃焼器３３に供給するよう構成される。

ＮＨ_３を燃料とした燃焼ガスには、高濃度のＣＯ_２が含まれていない。よって、発電プラント３１では、燃焼器３３に接続するガスタービンからの排気を、そのまま大気中に開放する構成が採用され、燃焼器３３に、Ｎ_２供給路１５を介してＯ_２製造設備１３を接続するよう構成されている。これによれば、余剰Ｎ_２の一部を燃焼器３３に供給させ、燃焼器３３に圧縮ガスを供給する圧縮機２４の負担を低減させることができる。この場合、燃焼器３３に供給された余剰Ｎ_２は、排気路３０を通じ、大気中に排出される。

本実施例の発電プラント３１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ_３を製造することができる。このため、ＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ_３を燃料として用いることが可能となる。

さらに、発電プラント３１は、複数の発電プラントを備えるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。また、ＮＨ_３を専焼させる構成がオープンサイクル式であるため、クローズドサイクル式と比べ、開発要素の増大が防止される。

（第４実施例）
次に、図４に基づいて、第４実施例を説明する。
本発明の第４実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）４１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、ＮＨ_３を専焼させる構成を追加し、これをクローズドサイクル式に構成した点が異なる。

発電プラント４１は、燃料である石炭ガス化ガス及びＮＨ_３を混焼させる燃焼器３と、この燃焼器３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。燃焼器３には、石炭ガス化ガス及びＮＨ_３がＯ_２含有ガスと共に供給され、得られた燃焼ガスは、ガスタービン５及び蒸気タービン７で複合発電に用いられる。ＨＲＳＧ６で熱回収された排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ_２が回収され、残りは圧縮機４を介して燃焼器３に戻される（循環系）。これらの構成は、上記の第１実施例と同様である。

また、本実施例の発電プラント４１は、上記の燃焼器３等を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ_３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。

燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ_３が、空気と共に供給される。燃焼器３３も、上記の燃焼器３と同様に、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられている。燃焼器３３で得られた燃焼ガスは、供給された空気や圧縮機４からの圧縮ガスと共にガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路２０に排出される。

ここで、本実施例の発電プラント４１では、排気路２０は圧縮機４に接続され、循環系が構成されている。よって、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気のうち、一部は大気中に排出され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。

本実施例の発電プラント４１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ_３を製造することができる。このため、ＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ_３を燃料として用いることが可能となる。

さらに、発電プラント４１は、複数の発電プラントを備えるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。また、ＮＨ_３を専焼させる構成がクローズドサイクル式であり、発電プラント系内でガスを循環させることができる。

（第５実施例）
次に、図５に基づいて第５実施例を説明する。
本発明の第５実施例に係るＮＨ_３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）５１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、燃料中のＣＯをＣＯ_２に変換し、該ＣＯ_２を回収するシフト反応器１９を備える点が異なる。

発電プラント５１は、ガス化炉２と、燃焼器３と、圧縮機４と、ガスタービン５と、ＨＲＳＧ６と、蒸気タービン７と、を備えている。ガスタービン５は、排気通路９、ＨＲＳＧ６及び排気路２０を介して圧縮機４に接続され循環系が構成されている。

ここで、発電プラント５１は、ガス化炉２及び燃焼器３の間に、シフト反応器１９が設けられている。シフト反応器１９は、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を添加してＣＯをＣＯ_２及びＨ_２に変換させ、ＣＯ_２を回収する装置である。シフト反応器１９としては、例えば公知の触媒を用いて構成することができる。

このようなシフト反応器１９を備えることにより、本実施例の発電プラント５１では、石炭ガス化ガス中のＣＯ成分が、燃焼器３に供給される前に回収される。よって、燃焼器３からの燃焼ガスやガスタービン５からの排気に、高濃度のＣＯ_２成分が含まれなくなるため、ガスタービン５や蒸気タービン７からの排気から、高濃度のＣＯ_２成分を回収するプロセスを省略できる。

シフト反応器１９を通過した石炭ガス化ガスは、Ｈ_２濃度が高められたものとなっている。従って、シフト反応器１９及び燃焼器３の間のガス供給路８を分岐させ、ＮＨ_３製造装置１４に接続させることが好ましい。これにより、ＮＨ_３の原料の１つであるＨ_２を、効率よくＮＨ_３製造装置１４に供給できるようになる。

本実施例の発電プラント５１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ_２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ_３を製造することができる。このため、ＮＨ_３併産／ＣＯ_２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ_３を燃料として用いることが可能となる。

さらに、発電プラント５１は、燃料中のＣＯ成分が燃焼器３に供給される前に回収されるため、燃焼器３からの燃焼ガスやガスタービン５からの排気に、高濃度のＣＯ_２成分が含まれなくなる。このため、ガスタービン５や蒸気タービン７からの排気から、高濃度のＣＯ_２成分を回収するプロセスを省略できる。

本発明は、発電プラントの産業分野で利用することができる。

１,２１,３１,４１,５１ ＮＨ_３併産型の発電プラント（発電プラント）
２ ガス化炉
３,２３,３３ 燃焼器
４,２４ 圧縮機
５ ガスタービン
６ 排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７ 蒸気タービン
８ ガス供給路
９ 排気通路
１０,２０,３０ 排気路
１１ 分離装置
１２ Ｏ_２供給路
１３ Ｏ_２製造設備
１４ ＮＨ_３製造装置
１５ Ｎ_２供給路
１６ Ｈ_２Ｏ供給路
１７ 貯留槽
１８ ＮＨ_３供給路
１９ シフト反応器

Claims (7)

1. 燃料をＯ_２含有ガスにより燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、
   前記燃焼器で得られた前記燃焼ガスを膨張させて動力を得るガスタービンと、
   前記Ｏ_２含有ガスを製造する際に得られるＮ_２を用いてＮＨ_３を製造するＮＨ_３製造装置と、を備え、
   前記燃焼器は、
   前記ＮＨ _３ をＯ _２ 含有ガスにより燃焼させるものを含む
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
2. 請求項１に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記Ｏ_２含有ガスは、
   空気からＮ_２が分離されて製造されるＯ_２である
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
3. 請求項１もしくは請求項２に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記燃料は、
   石炭をＯ_２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含む
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記燃焼器に供給される前記燃料中のＣＯをＣＯ_２に変換し、該ＣＯ_２を回収するシフト反応器を備えた
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記ガスタービンの排気を圧縮して前記燃焼器に導入する循環系を備えた
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
6. 請求項５に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記循環系は、
   前記ガスタービンの前記排気からＣＯ_２を回収する分離装置を備えた
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。
7. 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のＮＨ_３併産型の発電プラントにおいて、
   前記ガスタービンの排気により蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
   前記排熱回収ボイラで発生した前記蒸気を膨張させて動力を得る蒸気タービンと、を備えた
   ことを特徴とするＮＨ_３併産型の発電プラント。

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