JP6556639B2 - ガス化システム及びガス化システムの運転方法 - Google Patents

ガス化システム及びガス化システムの運転方法 Download PDF

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Description

本発明は、ガス化システム及びガス化システムの運転方法に関するものである。
ガス化システムは、ガス化炉を用いて石炭等の固体炭素質燃料をガス化処理して、一酸化炭素や水素等の生成ガスを生成する。ガス化システムは、複合発電システムや、化学製品の原料用ガスの製造に適用される。
従来のガス化システムでは、石炭を微粉砕した微粉炭等の燃料をガス化炉へ搬送する搬送ガスとして、窒素が用いられている。この場合、ガス化炉で生じた生成ガス中に非凝縮成分である窒素が混入すると、生成ガスの純度向上を図りにくい。そのため、ガス化システムの高効率化には、ガス化炉からの生成ガス中に含まれる窒素濃度の低減化が有効である。
特開２０１３−６９９０号公報 特開２００８−２９１０８１号公報
上記の特許文献１でも記載されているとおり、ガス化システムの生成ガス中の二酸化炭素（ＣＯ２）を回収し、回収されたＣＯ２が、微粉炭及びチャーの搬送ガスとして使用される場合がある。搬送ガスとして使用されたＣＯ２は、微粉炭等の燃料と共にガス化炉へ送られる。これにより、窒素を用いることなく、微粉炭等の燃料をガス化炉へ搬送でき、ガス化炉からの生成ガス中に含まれる窒素濃度の低減化を図ることができる。しかし、プラント起動直後は、ガス化炉で生成される生成ガス量が少ないことから、シフト反応器で生成されるＣＯ２量が少ない。
一方、上記特許文献２で記載のとおり、ガスタービンシステムからの排ガスを回収し、回収されたＣＯ２が、微粉炭及びチャーの搬送ガスとして使用される場合がある。搬送ガスとして使用されたＣＯ２は、微粉炭等の燃料と共にガス化炉へ送られる。これにより、窒素を用いることなく、微粉炭等の燃料をガス化炉へ搬送でき、ガス化炉からの生成ガス中に含まれる窒素濃度の低減化を図ることができる。しかし、プラント起動直後は、ガスタービンが定格運転に到達するまでは、排ガスに含まれるＣＯ２が少ない。
いずれの場合も、プラント起動直後において、微粉炭等の燃料の搬送ガスとしてＣＯ２を用いるためには、不足するＣＯ２量を補うため、別途、液体ＣＯ２と気化器を組み合わせた設備や、高圧のＣＯ２バッファタンクなどのＣＯ２供給設備を設置する必要がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、プラントの起動時などのＣＯ２量が少ない場合において、コンパクトな構成で、ガス化部までの燃料の搬送ガスとしてＣＯ２を用いることが可能なガス化システム及びガス化システムの運転方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のガス化システム及びガス化システムの運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るガス化システムは、固体炭素質燃料をガス化処理して、可燃性ガスを生成するガス化部と、前記固体炭素質燃料を前記ガス化部へ供給する燃料供給部と、前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスに基づいてＣＯ２を生成するＣＯ２生成部と、前記ＣＯ２生成部で生成されたＣＯ２を回収するＣＯ２回収部と、燃料を燃焼して、ＣＯ２を生成する燃焼部と、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第１ＣＯ２供給路と、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第２ＣＯ２供給路と、を備え、前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記燃料供給部へ供給する。
この構成によれば、ガス化部で固体炭素質燃料がガス化処理されて可燃性ガスが生成され、その後、ＣＯ２生成部で可燃性ガスに基づいてＣＯ２が生成される。ＣＯ２生成部は、例えば、ガス化システムが、ガス化複合発電システムの場合、ガスタービンを駆動させる燃焼器であり、燃焼器は、可燃性ガスを燃焼してＣＯ２を生成する。化学製品の原料用ガスを製造するガス化システムの場合、ＣＯ２生成部は、可燃性ガスのＣＯを水蒸気で改質してＣＯ２とＨ２に変換するシフト反応器である。
生成されたＣＯ２は、ＣＯ２回収部で回収される。ＣＯ２回収部は、例えば、ガス化システムが、ガス化複合発電システムの場合、排熱回収ボイラに設けられた凝縮器であり、凝縮器は、排ガスからＣＯ２を分離する。化学製品の原料用ガスを製造するガス化システムの場合、ＣＯ２回収部は、ＣＯ２分離回収装置や凝縮器である。
回収されたＣＯ２は、第１ＣＯ２供給路を介して、ＣＯ２回収部から燃料供給部へ供給されて、固体炭素質燃料が、ＣＯ２によって、燃料供給部からガス化部へ搬送される。また、燃焼部で燃料が燃焼されてＣＯ２が生成される。燃焼部で生成されたＣＯ２は、第２ＣＯ２供給路を介して、燃焼部から燃料供給部へ供給されて、固体炭素質燃料が、ＣＯ２によって、燃料供給部からガス化部へ搬送される。
第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、例えば、ガス化部を起動した後、定格運転に至るまで、ガス化部で生成される可燃性ガスが少なく、ＣＯ２生成部で生成されるＣＯ２量が少ないとき、第２ＣＯ２供給路を介して、燃焼部で生成されたＣＯ２が、燃料供給部へ供給される。これにより、第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないときであっても、ＣＯ２によって、固体炭素質燃料を燃料供給部からガス化部へ搬送できる。
上記発明において、前記ガス化部から排出された未燃粒子を回収する未燃粒子回収部と、前記未燃粒子回収部で回収された前記未燃粒子を前記ガス化部へ供給する未燃粒子搬送路と、を更に備え、前記第１ＣＯ２供給路は、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記未燃粒子搬送路へ供給し、前記第２ＣＯ２供給路は、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記未燃粒子搬送路へ供給し、前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記未燃粒子搬送路へ供給してもよい。
この構成によれば、第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、例えば、ガス化部を起動した後、定格運転に至るまで、ガス化部で生成される可燃性ガスが少なく、ＣＯ２生成部で生成されるＣＯ２量が少ないとき、第２ＣＯ２供給路を介して、燃焼部で生成されたＣＯ２が、未燃粒子搬送路へ供給される。これにより、第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないときであっても、ＣＯ２によって、未燃粒子回収部で回収された未燃粒子を未燃粒子搬送路からガス化部へ搬送できる。
上記発明において、前記ガス化部から供給された前記可燃性ガスを燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から供給される燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの駆動により回転駆動するガスタービン圧縮機とを更に備え、前記第１ＣＯ２供給路は、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記ガスタービン圧縮機へ供給し、前記第２ＣＯ２供給路は、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記ガスタービン圧縮機へ供給し、前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記ガスタービン圧縮機へ供給してもよい。
この構成によれば、第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、例えば、ガス化部を起動した後、定格運転に至るまで、ガス化部で生成される可燃性ガスが少なく、ＣＯ２生成部で生成されるＣＯ２量が少ないとき、第２ＣＯ２供給路を介して、燃焼部で生成されたＣＯ２が、圧縮機へ供給される。これにより、第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないときであっても、ＣＯ２を圧縮機へ供給でき、ＣＯ２に適した圧縮機を選定できる。
上記発明において、前記燃焼部は、内筒と、前記内筒の外側に設けられる外筒とを有してもよい。
この構成によれば、燃焼部は、内筒と外筒によって、二重管構造となり、メンテナンス性が向上する。
上記発明において、前記内筒と前記外筒の間には、冷却媒体が流通してもよい。
この構成によれば、内筒と外筒の間に冷却媒体が供給され、冷却媒体が内筒と外筒の間を流れることから、内筒が冷却され、かつ、内筒内の燃焼温度の上昇を防止できる。
上記発明において、前記燃焼部は、壁部を有し、前記壁部の内壁面に耐火材が施されてもよい。
この構成によれば、耐火材によって壁部が断熱され、壁部が加熱されることを防止できかつ、燃焼部内の燃焼温度の上昇を防止できる。
本発明に係るガス化システムの運転方法は、固体炭素質燃料をガス化処理して、可燃性ガスを生成するガス化部と、前記固体炭素質燃料を前記ガス化部へ供給する燃料供給部と、前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスに基づいてＣＯ２を生成するＣＯ２生成部と、前記ＣＯ２生成部で生成されたＣＯ２を回収するＣＯ２回収部と、燃料を燃焼して、ＣＯ２を生成する燃焼部と、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第１ＣＯ２供給路と、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第２ＣＯ２供給路と、を備えるガス化システムの運転方法であって、前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記燃料供給部へ供給するステップを有する。
本発明によれば、プラントの起動時などのＣＯ２量が少ない場合において、コンパクトな構成で、ガス化部までの燃料の搬送ガスとしてＣＯ２を用いることができる。
本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電システムを示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電システムに用いられる加圧燃焼炉を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電システムに用いられる加圧燃焼炉の第１変形例を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電システムに用いられる加圧燃焼炉の第２変形例を示す縦断面図である。
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１を図１に基づいて説明する。
石炭ガス化複合発電システム１は、ビン２と、供給ホッパ３と、石炭ガス化炉４と、サイクロン５と、ガス精製装置６と、燃焼器７と、ガスタービン８と、圧縮機９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１０と、蒸気タービン１１と、復水器１２と、発電機１３と、ガス浄化装置１４と、煙突１５と、ＣＯ２循環ブロワ１６と、空気分離装置１７と、チャービン１８と、チャー供給ホッパ１９と、加圧燃焼炉２０と、循環ブロワ２１と、フィルタ２２などを備える。
本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１は、石炭ガス化炉４で可燃性ガス（水素（Ｈ２）や一酸化炭素（ＣＯ））を生成し、ガスタービン８を駆動する燃焼器７へ、生成された可燃性ガスを供給する。石炭ガス化炉４は、固体炭素質燃料として例えば石炭を用い、酸化剤として空気分離装置１７で生成された酸素を用いる。また、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１は、酸素とＣＯ２で微粉炭をガス化するＣＯ２回収型である。以下では、固体炭素質燃料として石炭を用いる場合について説明するが、固体炭素質燃料は、石炭以外に、バイオマスなどでもよい。
排熱回収ボイラ１０から排出された排ガスに含まれるＣＯ２は、ＣＯ２循環ブロワ１６で圧送されて、供給ホッパ３から供給される微粉炭の搬送用ガスとして用いられたり、石炭ガス化炉４の出口から排出される可燃性ガスの冷却用ガス（クエンチガス）として用いられる。
微粉炭は、微粉炭機（図示せず。）で乾燥用ガスによって供給された石炭を加熱し、石炭中の水分を除去しながら細かい粒子状に粉砕して製造されたものである。こうして製造された微粉炭は、ビン２に一時的に貯留され、ビン２に貯留された微粉炭は、重力により落下して供給ホッパ３に回収される。
供給ホッパ３内に回収された微粉炭は、排熱回収ボイラ１０から排出されたＣＯ２や、加圧燃焼炉２０によって生成されたＣＯ２によって、石炭ガス化炉４内へ搬送される。排熱回収ボイラ１０から排出されたＣＯ２や、加圧燃焼炉２０によって生成されたＣＯ２は、チャーの搬送ガスとしても使用される。ここでいうチャーとは、石炭ガス化炉４中において、微粉炭から揮発分や水分が除去された未燃粒子で主に灰分と固定炭素から成る。
空気分離装置１７は、大気から空気を導入して窒素及び酸素のガスに分離する装置であり、例えば、ＡＳＵ（Air Separation Unit：深冷空気分離装置）である。また、空気分離装置１７は、ＰＳＡ（圧力変動吸着）方式でもよい。空気分離装置１７で生成された酸素は、圧縮機（図示せず。）によって昇圧されて石炭ガス化炉４又は加圧燃焼炉２０へ供給される。
石炭ガス化炉４では、供給ホッパ３からの微粉炭と、空気分離装置１７からの酸素によって、微粉炭がガス化処理されて、可燃性ガス（Ｈ２，ＣＯ）を含む生成ガスが生成される。生成ガスには、Ｈ２，ＣＯのほかに、ＣＯ２、水蒸気（Ｈ２Ｏ）が含まれる。
また、石炭ガス化炉４は、約3MPaに維持されており、石炭ガス化炉４は、外側の圧力容器と内側のガス化炉部の二重構造になっている。内側のガス化炉部内部は、約1000℃から約2000℃に保たれている。
石炭ガス化炉４で生成された生成ガスは、冷却された後に、サイクロン５へ供給される。サイクロン５では、石炭ガス化炉４において生成ガスと共に生成されたチャーが分離される。サイクロン５において分離されたチャーは、チャービン１８で回収され、チャービン１８に回収されたチャーはチャー供給ホッパ１９に供給される。チャー供給ホッパ１９は、サイクロンで生成ガスから分離されたチャーを貯留する。
チャーは、チャー供給路Ｌ１を介して、チャー供給ホッパ１９から石炭ガス化炉４へ搬送される。チャー供給路Ｌ１には、搬送ガスとして、排熱回収ボイラ１０から排出されたＣＯ２や、加圧燃焼炉２０によって生成されたＣＯ２が供給される。
サイクロン５で分離された生成ガスは、ガス精製装置６へ供給される。
ガス精製装置６は、例えば、脱硫装置などから構成され、生成ガスから硫黄又は硫黄化合物や二酸化炭素等を除去する。
ガス精製装置６において精製された可燃性ガスは、燃焼器７の燃料ガスとして使用される。この燃料ガスを燃焼器７に供給して燃焼させることによって、高温高圧の燃焼排ガスが生成される。可燃性ガスは、圧力調整弁及び燃料流量調整弁によって、圧力及び流量が調整されて、燃焼器７へ供給される。燃焼器７には、圧縮機９から酸素及びＣＯ２が供給される。
燃焼器７で生成された燃焼排ガスは、ガスタービン８を駆動した後、高温の排ガスとして排出される。こうして駆動されたガスタービン８は、回転する主軸が発電機１３と連結されているので、発電機１３を駆動して発電を行うことができる。
ガスタービン８から排出された高温の排ガスは、排熱回収ボイラ１０に供給されて蒸気を生成する熱源として使用される。排熱回収ボイラ１０から排出される排ガスは、ガス浄化装置１４において、排ガス中のＮＯｘ及びＳＯｘを除去する必要な処理が施された後に煙突１５から大気へ排気される。また、排熱回収ボイラ１０には、凝縮器３６が設置され、凝縮器３６には、復水器１２からの凝縮水が冷却媒体（給水加熱用）として送られる。排熱回収ボイラ１０において、凝縮器３６よりも上流側で熱回収された排ガスは、凝縮器３６で凝縮されて水（Ｈ２Ｏ）と非凝縮ガス（ＣＯ２）に分離される。分離されたＣＯ２は、第１ＣＯ２供給路Ｌ２を介して、供給ホッパ３、石炭ガス化炉４、チャー供給路Ｌ１、及び、圧縮機９へ供給される。
排熱回収ボイラ１０で生成された蒸気は、蒸気タービン１１に供給される。蒸気タービン１１は、ガスタービン８と連結され、発電機１３を駆動して発電を行う。蒸気タービン１１から排出された水蒸気は、復水器１２で凝縮されて、排熱回収ボイラ１０へ戻される。
加圧燃焼炉２０は、補助燃料を、空気分離装置１７から供給される酸素を用いて燃焼して、ＣＯ２を含む燃焼排ガスを生成する。加圧燃焼炉２０で生成された燃焼排ガスは、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を介して、供給ホッパ３、石炭ガス化炉４、チャー供給路Ｌ１、及び、圧縮機９へ供給される。
補助燃料は、例えば、ガスタービン８や石炭ガス化炉４の起動用燃料として使用されている灯油や天然ガス（メタン）、ＬＰＧのほかに、微粉炭やチャーなどの固体燃料を用いてもよい。なお、補助燃料が固体燃料の場合、加圧燃焼炉２０と圧縮機９を結ぶ燃焼排ガス供給路において、フィルタ２２が設置される。これにより、フィルタ２２によって、加圧燃焼炉２０の燃焼排ガスに含まれる微粒子が除去されて、圧縮機９等の回転機械の損傷を防止できる。
加圧燃焼炉２０は、例えば、内筒３１と、内筒３１の外側に設けられる外筒３２を有する二重管構造であり、外筒３２によって圧力が保持される。加圧燃焼炉２０は、二重管構造であることから、メンテナンス性の向上を図ることができる。また、内筒３１と外筒３２の間で断熱構造が設けられ、断熱構造によって、内筒３１の過剰な昇温を防止する。また、加圧燃焼炉２０の内筒３１内における燃焼温度の上昇を抑制できることから、燃焼時に発生するＮＯｘを低減でき、加圧燃焼炉２０からの燃焼排ガス中に含まれるＮＯｘを減らすことができる。断熱構造は、図２に示す壁面空冷方式、図３に示す壁面水冷方式、図４に示す耐火壁構造などがある。
図２に示す壁面空冷方式の場合、内筒３１において複数の貫通孔が形成される。そして、内筒３１と外筒３２の間に冷却媒体（例えば酸素及びＣＯ２、又は、ＣＯ２のみ）が供給されて、冷却媒体が内筒３１と外筒３２の間を通気しながら、貫通孔を介して内筒３１内に吹き込まれる。これにより、常時、冷却媒体が内筒３１の貫通孔を通過していることで、内筒３１が冷却される。
図３に示す壁面水冷方式の場合、内筒３１と外筒３２の間に冷却水が供給されて、冷却水が内筒３１と外筒３２の間を一方向から他方向へ流れていく。これにより、常時、冷却水が内筒３１と外筒３２の間を通過していることで、内筒３１が冷却される。
また、加圧燃焼炉２０は、二重管構造でなくてもよく、図４に示す耐火壁構造の場合、壁部３５の内壁面の全面に耐火材３４が施される。耐火材３４は、例えばセラミックファイバーを用いたブロック材などである。これにより、耐火材３４によって壁部３５が断熱され、壁部３５が加熱されることを防止できる。
加圧燃焼炉２０は、バーナ３３を備え、バーナ３３に対して、補助燃料が燃料系統を介して供給され、酸素とＣＯ２が酸化剤系統を介して供給される。加圧燃焼炉２０の出口側と入口側は、循環ブロワ２１が設けられた循環路Ｌ４によって接続されており、加圧燃焼炉２０から排出された燃焼排ガスは、加圧燃焼炉２０に戻される。例えば、供給ホッパ３等に供給されるＣＯ２量が調整されて、余剰の燃焼排ガスが循環路Ｌ４を介して加圧燃焼炉２０へ供給される。
加圧燃焼炉２０のバーナ３３には、送風機（図示せず）が設置され、加圧燃焼炉２０の内部は高圧に維持され、加圧された燃焼排ガスが供給ホッパ３等へ供給される。
加圧燃焼炉２０から供給ホッパ３まで、加圧燃焼炉２０から石炭ガス化炉４まで、及び、加圧燃焼炉２０から圧縮機９までの第２ＣＯ２供給路Ｌ３には、必要に応じて、蒸気トレース管が、第２ＣＯ２供給路Ｌ３に沿って設置される。蒸気トレース管には、蒸気が流通しており、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を加温する。このとき、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を流れる燃焼排ガスの温度が、露点以上（例えば２００℃以上）に維持されるようにする。これにより、補助燃料の種類に応じて燃焼排ガス中の水蒸気濃度が高い場合において、第２ＣＯ２供給路Ｌ３で水蒸気が凝縮することを防止できる。
なお、石炭ガス化炉４から、燃焼器７を通過せずに加圧燃焼炉２０までを結ぶバイパス路Ｌ５を設けてもよい。これにより、石炭ガス化炉４の起動初期において生成される低カロリーの生成ガスを加圧燃焼炉２０で焼却することができる。
次に、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１の運転方法について説明する。
石炭ガス化炉４において生成ガスが生成され、生成ガスは、サイクロン５、ガス精製装置６を経て、燃焼器７で燃焼される。燃焼器７で発生する燃焼排ガスには、ＣＯ２が含まれる。その後、燃焼排ガスは、ガスタービン８を駆動して、排熱回収ボイラ１０へ供給される。そして、燃焼排ガス中のＣＯ２が凝縮器３６で分離されて、ＣＯ２が微粉炭やチャーの搬送ガスとして使用される。
具体的には、凝縮器３６で分離されたＣＯ２は、第１ＣＯ２供給路Ｌ２を介して、排熱回収ボイラ１０の下流側に設けられた凝縮器３６から供給ホッパ３へ供給されて、微粉炭が、ＣＯ２によって、供給ホッパ３から石炭ガス化炉４へ搬送される。
石炭ガス化炉４で所定以上のカロリーを有し、かつ、所定量以上の生成ガスが生成されている場合において、ガスタービン８が定格運転しているときは、上述したとおり、搬送ガスとして、燃焼器７で発生する燃焼排ガスに含まれるＣＯ２を使用する。
一方、プラント起動直後など、石炭ガス化炉４で生成される生成ガス量が少なく、凝縮器３６から供給ホッパ３へ供給されるＣＯ２量が少ない場合、加圧燃焼炉２０で補助燃料が燃焼されてＣＯ２が生成される。加圧燃焼炉２０で生成されたＣＯ２は、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を介して、加圧燃焼炉２０から供給ホッパ３へ供給されて、微粉炭が、ＣＯ２によって、供給ホッパ３から石炭ガス化炉４へ搬送される。
同様に、チャーの搬送に関しても、プラント起動直後など、石炭ガス化炉４で生成される生成ガス量が少なく、凝縮器３６から第１ＣＯ２供給路Ｌ２へ供給されるＣＯ２量が少ない場合、加圧燃焼炉２０で生成されたＣＯ２が、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を介して、加圧燃焼炉２０からチャー供給路Ｌ１へ供給されて、チャーが、ＣＯ２によって、チャー供給路Ｌ１から石炭ガス化炉４へ搬送される。
これにより、プラント起動直後など、第１ＣＯ２供給路Ｌ２を介して供給されるＣＯ２量が少ないときであっても、ＣＯ２によって、微粉炭又はチャーを供給ホッパ３又はチャー供給路Ｌ１から石炭ガス化炉４へ搬送できる。
また、上述したように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１では、石炭ガス化炉４の後流側でＣＯ２を分離、回収して、圧縮機９を介してＣＯ２を燃焼器７に送りつつ、空気分離装置１７からの酸素と、石炭ガス化炉４からの可燃性ガスに基づいて、燃焼器７で燃焼排ガスを生成する。したがって、定格運転しているとき、圧縮機９が圧縮するガスは、窒素や空気を含まず、酸素とＣＯ２が主とした成分となる。
そして、微粉炭やチャーの搬送と同様に、本実施形態では、プラント起動直後など、石炭ガス化炉４で生成される生成ガス量が少なく、凝縮器３６から第１ＣＯ２供給路Ｌ２へ供給されるＣＯ２量が少ない場合、加圧燃焼炉２０で生成されたＣＯ２が、第２ＣＯ２供給路Ｌ３を介して、圧縮機９へ供給される。
これにより、プラント起動直後など、第１ＣＯ２供給路Ｌ２を介して供給されるＣＯ２量が少ないときであっても、窒素や空気を含まず、酸素とＣＯ２が主とした成分となるガスが、圧縮機９へ供給される。したがって、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電システム１では、圧縮機９として、圧縮するガスに空気や窒素が含有される場合は考慮しなくてよくなり、ＣＯ２に適した圧縮機を選定できる。すなわち、ＣＯ２の分圧が非常に高く、通常の空気に比べて比重が大きいことから、圧縮機９をコンパクト化することができる。
また、従来、プラント起動直後など、石炭ガス化炉４で生成される生成ガス量が少なく、ＣＯ２量も少ない場合、これらの排ガスの適用先がないため、煙突１５を介して大気へ排気していた。一方、本実施形態によれば、プラント起動直後などのＣＯ２量が少ない排ガスを、加圧燃焼炉２０で生成される燃焼排ガスと共に、搬送ガス等に用いることができるため、煙突１５を介して大気へ排気する必要がない。したがって、本実施形態では、煙突１５の設置を不要とすることもできる。
さらに、起動時から定格運転時まで一貫して、酸素とＣＯ２で微粉炭をガス化するＣＯ２回収型を適用した石炭ガス化複合発電システムとすることができるため、従来の空気吹き方式や酸素吹き（酸素と窒素）方式のガス化に比べて、ガス化システム全体をコンパクト化することができる。
またさらに、微粉炭等の燃料の搬送ガスとしてＣＯ２を用いる際、不足するＣＯ２量を補うため、別途、液体ＣＯ２と気化器を組み合わせた設備や、高圧のＣＯ２バッファタンクなどのＣＯ２供給設備を設置する必要もなく、プラントの起動直後などにおいて、石炭ガス化炉４までの燃料の搬送ガスとしてＣＯ２を用いることができる。
上述した本実施形態では、ガス化システムを石炭ガス化複合発電システムに適用する場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、本発明は、化学製品の原料用ガスを製造するためのガス化炉を備えるガス化炉システムにも適用できる。化学用途のガス化システムでは、生成されるガスを、目的とする製品（合成物）に合わせた生成ガス組成（ＣＯ／Ｈ２比）にする必要がある。このため、ガス化炉の下流側に、ＣＯ／Ｈ２比を調整するためのシフト反応器が設けられ、シフト反応器は、生成ガスのＣＯを水蒸気で改質してＣＯ２とＨ２に変換する。また、ＣＯ２分離回収装置も設けられる。そして、上述した実施形態と同様に、プラントの起動直後などにおいて、加圧燃焼炉で生成されたＣＯ２を、石炭ガス化炉までの燃料の搬送ガスとすることができる。
１ ：石炭ガス化複合発電システム
２ ：ビン
３ ：供給ホッパ
４ ：石炭ガス化炉
５ ：サイクロン
６ ：ガス精製装置
７ ：燃焼器
８ ：ガスタービン
９ ：圧縮機
１０ ：排熱回収ボイラ
１１ ：蒸気タービン
１２ ：復水器
１３ ：発電機
１４ ：ガス浄化装置
１５ ：煙突
１６ ：ＣＯ２循環ブロワ
１７ ：空気分離装置
１８ ：チャービン
１９ ：チャー供給ホッパ
２０ ：加圧燃焼炉
２１ ：循環ブロワ
２２ ：フィルタ
３１ ：内筒
３２ ：外筒
３３ ：バーナ
３４ ：耐火材
３５ ：壁部
３６ ：凝縮器
Ｌ１ ：チャー供給路

Claims (7)

  1. 固体炭素質燃料をガス化処理して、可燃性ガスを生成するガス化部と、
    前記固体炭素質燃料を前記ガス化部へ供給する燃料供給部と、
    前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスに基づいてＣＯ２を生成するＣＯ２生成部と、
    前記ＣＯ２生成部で生成されたＣＯ２を回収するＣＯ２回収部と、
    燃料を燃焼して、ＣＯ２を生成する燃焼部と、
    前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第１ＣＯ２供給路と、
    前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第２ＣＯ２供給路と、
    を備え、
    前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記燃料供給部へ供給するガス化システム。
  2. 前記ガス化部から排出された未燃粒子を回収する未燃粒子回収部と、
    前記未燃粒子回収部で回収された前記未燃粒子を前記ガス化部へ供給する未燃粒子搬送路と、
    を更に備え、
    前記第１ＣＯ２供給路は、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記未燃粒子搬送路へ供給し、
    前記第２ＣＯ２供給路は、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記未燃粒子搬送路へ供給し、
    前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記未燃粒子搬送路へ供給する請求項１に記載のガス化システム。
  3. 前記ガス化部から供給された前記可燃性ガスを燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から供給される燃焼ガスによって駆動するガスタービンと、前記ガスタービンの駆動により回転駆動するガスタービン圧縮機とを更に備え、
    前記第１ＣＯ２供給路は、前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記ガスタービン圧縮機へ供給し、
    前記第２ＣＯ２供給路は、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記ガスタービン圧縮機へ供給し、
    前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記ガスタービン圧縮機へ供給する請求項１又は２に記載のガス化システム。
  4. 前記燃焼部は、内筒と、前記内筒の外側に設けられる外筒とを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化システム。
  5. 前記内筒と前記外筒の間には、冷却媒体が流通する請求項４に記載のガス化システム。
  6. 前記燃焼部は、壁部を有し、前記壁部の内壁面に耐火材が施されている請求項１から３のいずれか１項に記載のガス化システム。
  7. 固体炭素質燃料をガス化処理して、可燃性ガスを生成するガス化部と、
    前記固体炭素質燃料を前記ガス化部へ供給する燃料供給部と、
    前記ガス化部で生成された前記可燃性ガスに基づいてＣＯ２を生成するＣＯ２生成部と、
    前記ＣＯ２生成部で生成されたＣＯ２を回収するＣＯ２回収部と、
    燃料を燃焼して、ＣＯ２を生成する燃焼部と、
    前記ＣＯ２回収部で回収されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第１ＣＯ２供給路と、
    前記燃焼部で生成されたＣＯ２を前記燃料供給部へ供給する第２ＣＯ２供給路と、
    を備えるガス化システムの運転方法であって、
    前記第１ＣＯ２供給路を介して供給されるＣＯ２量が少ないとき、前記燃焼部で生成されたＣＯ２を、前記第２ＣＯ２供給路を介して、前記燃料供給部へ供給するステップを有するガス化システムの運転方法。
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JP2000355693A (ja) * 1999-06-14 2000-12-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 石炭ガス化設備
JP5578907B2 (ja) * 2010-03-29 2014-08-27 三菱重工業株式会社 石炭ガス化複合発電プラント
JP5653794B2 (ja) * 2011-02-28 2015-01-14 三菱重工業株式会社 石炭ガス化複合発電設備および石炭ガス化複合発電方法
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