JPH03145523A - 火力発電プラントおよび火力発電方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は火力発電プラントおよび火力発電方法に係り、
特に二酸化炭素回収プロセスを組み込んだ閉鎖サイクル
型の火力発電プラントおよび火力発電方法に関する。

（従来の技術） 従来の発電プラント、特に火力発電プラントにおいて蒸
気タービンまたはガスタービンまたはその両者は、燃焼
器中において燃料と空気を燃焼させることにより発生さ
れる燃焼ガスエネルギによって駆動されている。また空
気は圧縮機において圧縮され作動流体ガスとして利用さ
れている。

このような火力発電プラントにおいては天然ガス、石油
燃料ガスまたは石炭ガスが燃料ガスとして用いられてお
り、それらのガスは通常−酸化炭素、炭素または他の水
素炭化物から成っている。

したがって、空気の存在下で燃料を燃焼した後の燃焼ガ
スは窒素ガスおよび酸素ガスに加えて二酸化炭素、酸化
窒素および、燃料例えば重油等に含まれる硫黄の酸化に
よる酸化硫黄等を含んでいる。

炭酸ガス、酸化窒素または酸化硫黄のような有害なガス
を大気中に排出することは環境汚染上、重要な問題とな
っている。燃焼器内において空気の存在下で燃料を燃焼
させる限り、その燃焼ガス中の酸化窒素発生を抑制する
ことは容易なことではない。そして、従来の発電プラン
トにおいては、このような酸化窒素および酸化硫黄を除
去するために余分な設備を組み込むことによりそれらを
除去するようにしている。

一方、燃焼後に大気中に排出されるガス中から二酸化炭
素を除去するためには大気中に二酸化炭素を放出する以
前に排気ガス中から二酸化炭素を回収することが必要で
ある。排気ガス中から二酸化炭素を回収する方法として
従来一般に行なわれている方法では、排気ガスから二酸
化炭素を選択的に吸収する能力を有する溶剤を利用する
ことによって行なわれている。高度に濃縮された二酸化
炭素を含む溶剤は加熱することより容易に二酸化炭素を
放出する性質を有している。したがって、高度に濃縮さ
れた二酸化炭素を含む溶剤を熱することにより炭酸ガス
は回収することができる。

（発明が解決しようとする課題） 燃焼器内で空気の存在下において燃料を燃焼すると、そ
の燃焼ガス中には、Ｃ０２の他にＮＯ□および燃料中に
含まれる硫黄の酸化によるＳＯＩ等の有毒ガス成分を含
み、この排気ガスをそのまま大気中に放出することは重
大な環境汚染の問題となる。また、これらＮｏ、Ｓｏ　
　を除去するＩ　　　　　　　　　ま ために別個の除去装置を設けることは、発電プラントの
運転効率上およびそのためのコストの点からも好ましく
ない。一方、溶剤を利用することにより二酸化炭素を回
収する方法においては、以下のような問題点を有してい
る。

まず第１に、二酸化炭素は溶剤に接触させることにより
吸収されるが、接触時間は無限にとることができないた
め火力発電プラントの稼動中宮に排気ガスと溶剤とを接
触しておくことは不可能である。したがって、炭酸ガス
の幾分かは■気ガス中に回収されないまま残って大気中
に放出される可能性がある。

第２に、火力発電プラントにおいては通常極端に大量の
二酸化炭素が発生される。したがって、それを回収する
ために使用される溶剤の量も膨大なものとなり、その溶
剤を加熱するための多大の熱エネルギが必要とされる。

。 したがって、従来の方法においては二酸化炭素回収シス
テムそのものが非常にコスト高のものとなり、それを駆
動するための費用も買入なもので°ある。

また、別の観点において、従来の火力発電プラントにお
いては、約８０％の窒素を有する空気が燃料を燃焼する
ために用いられており、したがって、排気ガス中には濃
縮された窒素ガスが多量に含まれることになる。したが
って、排気ガス総量も非常に多いものとなり、炭酸ガス
を吸収するための溶剤の量も非常に大きいものとなる。

したがって、本発明の目的は上述のような従来技術にお
ける欠点を除去するものであり、酸化窒素、酸化硫黄お
よび二酸化炭素を殆ど放出することなく炭酸ガス回収シ
ステムを組み込んだ閉鎖サイクル型の発電プラントを提
供することである。

本発明の他の目的はタービン動作のために過熱蒸気およ
び二酸化炭素を作動流体として利用し、二酸化炭素を殆
ど大気中に放出しないようにした閉鎖２重流体ガスター
ビン火力発電プラントを提供するものである。

本発明のさらに他の目的は、大気中に二酸化炭素を放出
することなく二酸化炭素を循環させタービンの作動流体
として利用するようにした閉鎖コンバインドサイクル型
の火力発電プラントを提供することである。

さらに本発明の目的は水を作動流体として利用し、大気
中に二酸化炭素を放出しないようにした閉鎖水分ガスタ
ービン発電プラントを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上述および他の目的を達成するために、本発明により提
供される火力発電プラントは、その１観点においては、
酸素の存在下において燃料を燃焼させるようにした燃焼
器と、燃焼器に燃料を供給するよう接続した燃料供給装
置と、燃焼器に酸素を供給するよう接続した酸素供給装
置と、燃焼器に接続され燃焼器からの燃焼ガスにより駆
動されるタービンと、前記タービンに接続されたジェネ
レータと、主に二酸化炭素および水分ガスから成る排気
ガスを排出するタービンに接続された排熱ボイラと、前
記排熱ボイラに接続され排熱ボイラからの冷却された排
気ガス中の水分を凝縮するコンデンサと、コンデンサに
接続され凝縮水と主に二酸化炭素から成るガス要素を分
離するよう接続された水分分離装置と、水分分離装置に
接続され主に二酸化炭素から成るガス要素を圧縮する圧
縮機とから成り、水分分離装置は凝縮水を供給するよう
排熱ボイラに接続され、排熱ボイラは排熱ボイラ内にお
いて凝縮水とタービン排気ガスとの間の熱交換作用によ
り発生される過熱蒸気を供給するよう前記燃焼器に接続
されていることをさらに有する。

本発明の他の観点において、本発明は、閉鎖コンバイン
ドサイクル型の火力発電プラントを提供するものであり
、前述の第１観点における火力発電プラントに比べて、
火力発電プラントにおいては排熱ボイラに水分分離装置
を接続する代りに蒸気タービンをジェネレータに接続さ
せ、その蒸気タービンは排熱ボイラにコンデンサを介し
て接続することにより別の閉鎖サイクルを構成するよう
にしている。

さらに本発明の他の観点において上記第１観点における
圧縮機が除去されており、主に二酸化炭素を含むガス要
素は水分分離器により分離され、そこから発電プラント
外へ回収除去されるようにされている。

（作用） 本発明によれば、燃焼器に供給される燃料は空気ではな
く酸素の存在下において燃焼器内で燃焼され、主に水分
ガスおよび二酸化炭素を含む燃焼ガスが燃焼器からター
ビンへ供給されている。

ジェネレータはタービンの駆動により駆動され、その際
燃焼ガスはタービンの作動流体として作用する。タービ
ンからの排気ガスは排熱ボイラに送られ排熱ボイラ内に
おいて熱交換作用を行なう。

そして、主に水分および二酸化炭素を含む排熱ボイラか
らの冷却された排気ガスはコンデンサに送られる。この
途上にＳＯ除去装置を組み込んで！ ＳＯを除去することもできる。主に二酸化炭素から成る
ガス要素は水分分離装置内において凝縮水と分離され大
気中に放出されることなく回収される。

主に二酸化炭素を含む分離されたガス要素は圧縮機に供
給されてもよく、また大気中に放出することなくプラン
ト外に回収してもよい。

分離された凝縮水は熱効果作用を行なうために排熱ボイ
ラに供給されることなく、発電プラント外に回収しても
よい。

（実施例） 以下本発明の実施例について添付図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の火力発電プラントの第１実施例を示す
ブロック図である。第１図の火力発電プラントは一般に
燃焼器１、タービン２、ジェネレタ３、排熱ボイラ４、
圧縮機５、コンデンサ６、および水分分離装置７から成
るものであり、これらは管路を介して作動的に接続され
閉鎖サイクル型発電プラントを構成するようになってい
る。

さらに詳細には第１図において、燃料ガス供給装置Ｆか
ら供給された例えば石炭ガス等の燃料は、燃焼器１内に
おいて酸素の供給装置Ｏから供給された酸素の存在下に
おいて燃焼される。燃焼器１は管路８を介してタービン
２に接続され、燃焼器１からの燃焼ガスにより駆動され
るタービン２は駆動軸９を介してジェネレータ３に接続
されている。また、タービン２は排熱ボイラ４に接続さ
れており、管路１０を介してタービンを駆動した後、冷
却された排気ガスを排熱ボイラに供給するようにしてい
る。

一方、排熱ボイラ４はコンデンサ６に管路１１を介して
接続され、排熱ボイラからの冷却された排気ガスをコン
デンサ６に供給する。水分分離装置７はコンデンサ６に
接続され、コンデンサ６からの流体をガスおよび凝縮水
に分離する。水分分離装置７は圧縮機５に管路上２を介
して接続され、また圧縮機５は管路１６を介して燃焼器
１に接続されている。

水分分離装置７は圧縮機５に管路１２を介して接続され
、圧縮機５は管路１６を介し燃焼器および軸１７を介し
てタービン２に接続されている。

上述したように、第１図に示される発電プラントは閉鎖
サイクルを構成するものである。

上述の第１実施例において水分分離装置７はまた排熱ボ
イラ４に管路１３を介して接続され、管路１３の途上に
は水供給ポンプ１４が組み込まれている。さらに水分分
離装置７および圧縮機を接続する管路１２の途上には余
剰の二酸化炭素を除去し回収する二酸化炭素回収除去装
置が接続されており、この回収除去装置は吸引ポンプＰ
およびリザボイヤＲ等を有する。

また、燃料中に含まれるかもしれない硫黄を酸化するこ
とにより生ずる酸化硫黄ガス（ＳＯ）は、管路１１に例
えば湿式洗浄装置Ｓを組み混み、除去するようにすれば
、より効果的にＳＯを除！ 去することができる。

本実施例における酸素供給装置Ｏとしては公知の酸素発
生装置を利用することができる。この酸素発生装置は例
えば特別の技術を有することなく空気から酸素を取り出
すタイプのものであってもよい。

本実施例の動作を以下に述べる。

例えば石炭ガス等の燃料は燃焼器１内に供給され、空気
ではなく酸素の存在下において燃焼させる。このような
燃焼過程において圧縮されたＣ０２および過熱蒸気は作
動流体として利用され、ＣＯ□はさらに燃焼器１内での
過度の燃焼を抑制するよう作用する。燃焼ガスを構成す
る主成分ガスはＣＯおよびＨ２Ｏである。すなわち燃焼
ガスの主な構成要素はＣ，Ｃｏ、Ｈ、Ｃｏ２．およびＣ
ｍＨｎであり、それらは以下のように反応する。

Ｃ＋０２　→　Ｃ０２・・・・・・（１）ＣＯ＋　　　
Ｏ＋　ＣＯ２・・・・・・（２）２ Ｈ＋　　　　０　　　→　Ｈ２Ｏ・・・・・・（３）２ ＣｍＨｎ十（ｍ＋　　　　） 上述の反応式から分かるように燃焼ガスは実質的にＣＯ
２およびＨ２Ｏから成る。したがって、燃焼ガスがター
ビン２を駆動するために利用された後の排気ガスは、排
気ガスおよびこのタービン排気ガスが排熱ボイラ４内に
おいてさらに利用された後の排気ガスは実質的にはＣＯ
２およびＨ２Ｏから成るものである。タービン２の駆動
はジェネレータ３に駆動軸９を介して伝達され動力を発
生する。タービン２からの高温に加熱された排気ガスは
排熱ボイラ４に送られ、いわゆる熱交換作用により凝縮
水を加熱するために利用される。加熱された凝縮水すな
わち水は燃焼器１に加熱蒸気の形態として供給される。

冷却された排熱ボイラ４からの冷却された排気ガスは主
にＣＯ２およびＨ２０ガスを含み、その後コンデンサ６
に供給されコンデンサ６内において排気ガス中の水分は
凝縮されて凝縮水となる。燃料中に硫黄成分が含まれる
場合には、その途上にＳＯ除去装置を設け！ て除去することができる。凝縮水および主にＣＯ２から
成るガス成分は水分分離装置７に送られ、水分分離装置
７内において凝縮水すなわち水はガス要素から分離され
る。分離された凝縮水は排熱ボイラ４に管路１３を介し
て供給され、一方分離されたガス要素は管路１２を介し
て圧縮機５に送られる。圧縮機５に供給されたＣＯ２は
その内部において圧縮され、タービン２の作動流体とし
て燃焼器１に送られる。水分分離装置７からのＣＯ２の
大部分はこの目的のために利用されるが、燃料の燃焼に
より生ずる過剰のＣＯ２は管路１２の途上に接続された
吸引ポンプＰおよびリザボイヤＲ等から成るＣ　Ｏ２除
去回収装置Ｒを介して回収される。

さらに詳細に述べると、高温の燃焼ガスは最初にタービ
ン２を駆動し電力を発生するために用いられる。排気ガ
スは、なおかなりの高温エネルギを有しているので、排
熱ボイラ中において過熱蒸気を発生するために利用され
る。このようにして発電効率をさらに高めることができ
る。排熱ボイラ４からの低温の排気ガスはその後コンデ
ンサ６に送られ、コンデンサ６内において排気ガス中に
含まれる水分はほぼ完全に水に凝縮され、その後排熱ボ
イラ４に供給水として供給される。

コンデンサ６からのガスの殆どの成分はＣ０２であるが
、僅かに酸素および窒素を含んでいる。

酸素ガスの存在は燃料ガスを完全に燃焼させるために過
剰に酸素を供給することによって発生するものであり、
一方窒素ガスの存在は一般には石炭ガス等の燃料ガス中
には無視できる程度ではあるが、極く少量の窒素ガスが
含まれているからである。水分分離装置７からのガス要
素は主作動流体として再循環される。過剰のＣＯ２は別
途設けた回収装置により回収される。したがって第１図
に示される本発明の実施例における火力発電プラントか
ら殆どＣＯ２は大気中に放出されることがない。

上述したように本発明の第１実施例における火力発電プ
ラントは、いわゆる閉鎖型２重流体ガスタービンプラン
トであり、燃料ガスは酸素の存在下において燃焼器中で
燃焼され、この際一般に窒素、酸素または他の要素等を
含む空気を用いて燃焼することがないので、酸化窒素（
Ｎｏ　　＞等の！ 有害なガスの発生を実質的に防ぐことができる。

そして、これらの反応工程においては殆ど水が残るのみ
であり、これらの水は供給水として排熱ボイラ４へ送ら
れ排熱ボイラ４内での熱交換作用により加熱蒸気として
燃焼器１へ供給される。一方、ＣＯ２は再循環させるこ
とにより作動流体として効果的に利用され、燃料の燃焼
により生じた余剰のＣＯ２は大気中に放出することなく
回収される。

したがって、環境汚染等の問題は例えばＮＯ８およびＣ
Ｏ２等の有害なガスを除去するために特別の装置を用い
ることなくほぼ実質的に解決することができる。

本発明の第１実施例に基づき構築されたシミュレーショ
ンモデルを用いた実験結果において、数々のパラメータ
（特にここでは述べない）を用いて行なった実験結果に
おいても効率の良い結果が得られている。

これらのシュミレーションモデルを用いた結果および上
述の記載からも明らかなように、本発明の実施例によれ
ば、大気中に殆どＣ０２を排出することなくさらに発電
効率４３．７％の効率で火力発電プラントを作動するこ
とが可能になることがわかった。

また本実施例においては回収されたＣＯ２を液化する装
置および酸素を発生する装置等の装置を設けることが必
要であるが、これらは環境汚染等の問題および有害なガ
ス等を大気中に発生することがないという点および将来
的における火力発電プラントへの利用を考えると大した
問題ではない。

第２図は本発明の火力発電プラントの第２実施例を示す
ブロック図であり、この第２実施例はいわゆる閉鎖２重
流体再生ガスタービンプラントと呼ばれるものである。

第２図に示される火力発電プラントは第１図に示される
第１実施例と比較した場合、符号２０で示される再生器
を含んでいる点においてのみ異なるものであり、他の構
成要素はほぼ第１図に示される実施例と同じものである
。したがってこれら共通の構成要素に関しては、第１図
と同様の参照符号を付すことによりその詳細な説明はこ
こでは省略する。

再生器２０は一種の熱交換器であり、タービン２と排熱
ボイラ４を接続する管路を通る排気ガスと、圧縮機５お
よび燃焼器１を接続する管路を通る圧縮二酸化炭素との
間で熱交換動作を行なわせる。

再生器２０はタービン排気ガスからの熱エネルギを回収
し、回収した熱エネルギを主作動流体すなわちＣＯ２の
温度を上げるために用いている。

このように再生器２０を組み込むことにより火力発電プ
ラントの熱発生効率を多大に改善している。

また、再生器２０を設けることにより圧縮機５からの炭
酸ガスはタービン２からの排気ガスにより再生器２０内
の熱交換作用により加熱され、高温に加熱された二酸化
炭素は燃焼器１に供給され、タービンの主作動流体とし
て作動する。再生器２０を通った排気ガスは管路２２を
介して排熱ボイラ４に供給される。

上述のように第２図に示される本発明の火力発電プラン
トによれば、例えば石炭ガス等の燃料ガスは燃焼器１内
において主に窒素、酸素または他のガス要素から成る空
気を用いる代りに酸素の存在下において燃焼されるので
、排気ガス中には実質的にはＮｏ　　等は含まれること
がない。そして、排気ガスは主にＨ２Ｏを含んでおり、
このＨ２Ｏは供給水として排熱ボイラに送られ排熱ボイ
ラ中で加熱された加熱蒸気は主作動流体として作動し、
一方圧縮機５からの二酸化炭素は熱交換作用により再熱
器２０内においてタービン２からの排気ガスにより高度
に加熱される。これら反応において燃料の燃焼により生
じた余剰の二酸化炭素は大気中に放出されることなく回
収される。

また、燃料中に含まれるかもしれない硫黄を酸化するこ
とにより生ずる酸化硫黄ガス（ＳＯ）は、管路１１に例
えば湿式洗浄装置Ｓを組み混み、除去するようにすれば
、より効果的にＳＯを除去することができる。

したがって本実施例においても、例えばＮＯ。

■ ＳＯおよびＣ０２等の有害なガスを大気中に放！ 出するのを防ぐための除去装置を特別に設けることなく
、環境汚染等の問題を解決することが可能となる。

本発明の他の観点においては、第１図および第２図に示
される火力発電プラントの原理は、コンバインドサイク
ル型の火力発電プラントにおいても積極的に利用される
ものである。

第３図はコンバインドサイクル型の火力発電プラントを
示す本発明の第３実施例のブロック図である。

第３図において燃焼器１内で例えば石炭ガス等の燃料は
酸素の存在下において燃焼される。燃焼器１は管路８を
介してタービン２に接続され、燃焼器１からの燃焼ガス
により駆動されるタービン２は駆動軸９を介してジェネ
レータ３に接続されている。また、タービン２はタービ
ン作動後の排気ガスを管路１０を介して排熱ボイラ４に
供給するよう接続されている。排熱ボイラ４は管路１１
を介してコンデンサ６に接続され、排熱ボイラ４゜内で
冷却された排気ガスをコンデンサ６に供給している。水
分分離装置７はコンデンサ６に接続され、コンデンサ６
からの流体を主にＣＯ２から成るガス成分と凝縮水とに
分離している。水分分離装置７は圧縮機５に管路１２を
介して接続され、圧縮機５は管路１６を介して燃焼器ｌ
に、また軸１７を介してタービン２に接続されている。

上述のように、第３図に示される発電プラントは閉鎖サ
イクルを構成している。

本実施例において蒸気タービン３０がさらに設けられ、
蒸気タービン３０は駆動軸９ａを介してジェネレータ３
に接続されている。蒸気タービン３０は管路３２を介し
コンデンサ３１に接続され、コンデンサ３１は管路３２
を介して排熱ボイラ４に接続されている。また管路３２
には水供給ポンプ３３が組み込まれている。排熱ボイラ
４は蒸気タービン３０に接続されている。したがって、
タービン３０、コンデンサ３１および排熱ボイラ４は管
路３２を介して閉鎖サイクを形成している。

したがって、第３図に発明される火力発電プラントはフ
ンバインド閉鎖型の発電プラントということができる。

第３図に示さ°れるコンバインドサイクル型の発電プラ
ントによれば、コンデンサ３１で凝縮され蓄えられた水
は排熱ボイラに送られ、排熱ボイラ中においてタービン
からの高温の排気ガスにより加熱され熱交換作用により
水蒸気を発生する。過熱蒸気は蒸気タービン３０に送ら
れ蒸気タービンを駆動し、次いで駆動軸９ａを介してジ
ェネレータ３を駆動する。蒸気タービン３０を駆動する
ために利用された後の蒸気は、コンデンサ３１に送られ
凝縮され凝縮水として再利用される。

本実施例においては、水分分離装置７で分離された凝縮
水は水分回収装置Ｗにより回収され、主にＣＯ２から成
るガス要素は圧縮機５へ管路１２を介して供給される。

管路１２の途上には余剰のＣ０２を回収するための吸引
ポンプＰおよびリザボイヤＲ等を含むＣＯ２回収除去装
置を設けることができる。

また、燃料中に含まれるかもしれない硫黄を酸化するこ
とにより生ずる酸化硫黄ガス（ＳＯ）は、管路１１に例
えば湿式洗浄装置Ｓを組み混み、除去するようにすれば
、より効果的にＳＯＸを除去することができる。

上述のように第３図に示される本発明の火力発電プラン
トによれば、例えば石炭ガス等の燃料ガスは空気ではな
く酸素の存在下において燃焼されるので、配設される排
気ガス中には実質的にＮＯｘを含むことがなく、またＣ
Ｏ２は主作動流体として再循環される。余剰のＣＯ２は
大気中に放出されることなく回収される。高温の排気ガ
スはジェネレータ３に接続された蒸気タービンを作動す
るための過熱蒸気を発生するために排熱ボイラ４内にお
いで熱交換を行なうために利用される。

したがって本実施例によれば、例えばＮＯのような有害
なガスを除去するための特別の装置を設けることなく、
環境汚染問題を実質的解消することができる。

さらに本実施例によれば、従来の開放型発電プラントと
異なり、排気ガス中の水分が凝縮されるので、排気ガス
圧は大気圧以下に減少され、したがってタービンの膨張
比を大きくすることができる。その結果、タービンの出
力効率を大幅に上げることができる。

第４図は本発明の第４実施例を示すブロック図である。

第４図に示される発電プラントは以下に述べる性質上閉
鎖型Ｈ２０ガス流体発電プラントと言えるだろう。第４
図において第１図と同等の部材を示すものには同じ番号
を付してその説明を省略する。

本実施例は基本的にはＣＯ２を回収除去して圧縮機に送
る管路が水分分離装置に接続されていない点が第１図に
示される実施例とは異なるものである。この意味におい
て、本実施例は本発明の上位概念的実施例と言えるかも
しれない。

すなわち例えば石炭ガスのような燃料は燃料供給装置Ｆ
から燃焼器１に供給され、酸素供給装置０から供給され
た酸素の存在下において燃焼される。燃焼器１からの燃
焼ガスはタービン２に送られタービンを駆動し、次いで
駆動軸９を介してジェネレータ３を駆動する。タービン
２からの排気ガスは管路１０を介して排熱ボイラ４に送
られ、排熱ボイラ４内において排気ガスとコンデンサ６
からの凝縮水との間で熱交換作用が行なわれる。

排熱ボイラ４からの排気ガスは主にＮ２０およびＣＯ２
を含み、コンデンサ６に送られる。コンデンサ６内にお
いて排気ガス中の水分は凝縮され凝縮水となる。凝縮水
は水分分離装置より主にＣ０２から成るガス要素から分
離される。凝縮水は次いでポンプ手段１４を介して排熱
ボイラ４に送られ、一方Ｃ０２は発電プラント外に設け
られたＣＯ２回収除去システムに回収される。排熱ボイ
ラ４中の凝縮水は加熱され過熱蒸気となりタービンの作
動流体として燃焼器１に供給される。

したがって本実施例によれば、排気ガス中の水分は発電
プラント外に排出されることなく凝縮水として効果的に
再利用される。そして、過熱蒸気は従来の発電プラント
におけるように空気を用いる代りにタービンの主作動流
体として利用される。

さらに、例えばＮｏ、Ｓｏ　　およびＣＯ２のよｘ うな有害なガスの放出に関しては先に述べた実施例と同
様の効果を達成することができ、大気中に殆ど排出され
ることがない。

本実施例において燃料供給装置Ｆおよび酸素供給装置Ｏ
は第４図に点線で示されるように排熱ボイラ４に接続さ
せ、排熱ボイラ４内での熱交換作用を補助するようにし
てもよい。

上述の本発明の実施例によれば、排気ガス中に含まれる
Ｃ　Ｏ２は、ＣＯ２を吸収するための特別の溶剤等を用
いることなく、発電に利用された後の排気ガスを冷却す
ることによりタービン作動流体として再利用することが
できる。燃料は空気ではなく酸素の存在下において燃焼
器１内で燃焼されるので、例えば空気中のＮ２の酸化に
′よるＮＯｘのような有害なガスを放出することがない
。また燃料としては液状天然ガスおよびオイル等の水素
炭化物燃料を用いてもよい。したがって本発明による火
力発電プラントは燃料に関しての種々の可変的な要因に
殆ど関係なく、長期に亘ってのエネルギ源として確保す
ることができる。Ｎ２０ガスを作動流体として利用した
実施例においては作動流体の温度を蒸気タービン発電プ
ラントに比べて高くすることができ、したがって高能率
の発電が可能となる。一方、回収されたＣＯ２が作動流
体として利用される実施例においては排気ガス中の水分
は排気ガスを冷却することにより凝縮されるので、ター
ビンの排圧は大気圧より低くすることができ、従来のガ
スタービン発電プラントに比べ発電効率を非常に高める
ことができる。

本発明による火力発電プラントは現存のプラントに適用
することも可能である。また、公知の酸素製造装置を酸
素供給装置Ｏとして利用することができる。またＣ　Ｏ
２回収除去装置に関しても公知のものを利用することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃焼器内においては燃料は空気ではな
く酸素の存在下において燃焼されるので、その燃焼ガス
中およびタービンからの排気ガス中には殆ど窒素酸化物
ガスを含むことがない。

したがってＮｏ　　等の有害なガスを大気中に放出する
ことがない。排気ガス中に含まれる二酸化炭素および水
分は水分分離装置で分離され、作動流体として回収再利
用されるので、大気中に放出されることがない。また燃
料の燃焼により生ずる余剰のＣＯ２回収装置を設けて容
易に回収することもできる。したがって環境汚染の問題
は例えば酸化窒素、および燃料中の硫黄の酸化により酸
化硫黄、二酸化炭素等の有害なガスを除去する。またシ
ミュレーションモデルを用いた実験結果においても高効
率の発電を行ない得ることが示されており、その利用範
囲と併せて将来性が豊かなものであると言える。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の火力発電プラントの第１実施
例〜第４実施例を示すブロック図である。 １・・・燃焼器、２・・・タービン、３・・・ジェネレ
ータ、４・・・排熱ボイラ、５・・・圧縮機、６・・・
コンデンサ、７・・・水分分離装置、２０・・・再熱器
、３０・・・蒸気タービン、３１・・・コンデンサ、Ｆ
・・・燃料供給装置、０・・・酸素供給装置、Ｒ・・・
ＣＯ２リザボイヤ、Ｗ・・・凝縮水回収装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸素の存在下において燃料を燃焼させるようにした
   燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するよう接続した燃
   料供給装置と、前記燃焼器に酸素を供給するよう接続し
   た酸素供給装置と、前記燃焼器に接続され前記燃焼器か
   らの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービ
   ンに接続されたジェネレータと、主に二酸化炭素および
   水分ガスから成る排気ガスを排出するタービンに接続さ
   れた排熱ボイラと、前記排熱ボイラに接続され前記排熱
   ボイラからの冷却された排気ガス中の水分ガスを凝縮す
   るコンデンサと、前記コンデンサに接続され凝縮水と主
   に二酸化炭素から成るガス要素を分離するよう接続され
   た水分分離装置と、前記水分分離装置に接続され主に二
   酸化炭素から成るガス要素を圧縮する圧縮機とから成り
   、前記水分分離装置は凝縮水を供給するよう前記排熱ボ
   イラに接続され、前記排熱ボイラは前記排熱ボイラ内に
   おいて凝縮水とタービン排気ガスとの間の熱交換作用に
   より発生される過熱蒸気を供給するよう前記燃焼器に接
   続されたことを特徴とする閉鎖２重流体ガスタービン出
   力発生構造の火力発電プラント。 ２、前記水分分離装置および前記圧縮機を接続する管路
   に接続された過剰の二酸化炭素回収除去手段をさらに有
   することを特徴とする請求項１記載の火力発電プラント
   。 ３、再生器をさらに設け、前記タービンと前記排熱ボイ
   ラを接続する管路および前記圧縮機と前記燃焼器を接続
   する管路の一部を前記再生器内に組み込み、再生器内で
   熱交換作用を行なわせるようにした請求項１記載の火力
   発電プラント。 ４、前記排熱ボイラと前記コンデンサを接続する管路に
   酸化硫黄除去装置を組み込んだ請求項１記載の火力発電
   プラント。 ５、酸素の存在下において燃料を燃焼するようにした燃
   焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するよう接続された燃
   料供給装置と、前記燃焼器に酸素を供給するよう接続し
   た酸素供給装置と、前記燃焼器に接続され前記燃焼器か
   らの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービ
   ンに接続されたジェネレータと、主に二酸化炭素から成
   るガスおよび水分ガスを含むタービン排気ガスを回収す
   るようタービンに接続された排熱ボイラと、前記排熱ボ
   イラに接続され、前記排熱ボイラからの冷却排気ガス中
   の水分を凝縮するコンデンサと、前記コンデンサに接続
   され凝縮水と主に二酸化炭素から成るガス要素を分離す
   る水分分離装置と、前記水分分離装置に接続され主に二
   酸化炭素から成るガス要素を圧縮する圧縮機とから成り
   、前記圧縮機は圧縮された二酸化炭素を前記圧縮機に供
   給するよう接続されており、さらに前記排熱ボイラに接
   続された蒸気タービンと前記蒸気タービンおよび前記排
   熱ボイラに管路を介して接続されたコンデンサから成り
   、前記蒸気タービン、前記コンデンサおよび前記排熱ボ
   イラが閉鎖サイクルを構成するようにしたことを特徴と
   する閉鎖コンバインドサイクル構造の火力発電プラント
   。 ６、前記排熱ボイラと前記圧縮機を結ぶ管路中に過剰の
   二酸化炭素を回収除去する二酸化炭素回収除去装置を組
   み込んだことを特徴とする請求項５記載の火力発電プラ
   ント。 ７、凝縮水回収装置を前記水分分離装置に接続させた請
   求項５記載の火力発電プラント。 ８、前記排熱ボイラと前記コンデンサを接続する管路に
   酸化硫黄除去装置を組み込んだ請求項５記載の火力発電
   プラント。 ９、酸素の存在下で燃料を燃焼するようにした燃焼器と
   前記燃焼器が燃料を供給するよう接続された燃料供給装
   置と、前記燃焼器に酸素を供給するよう接続された酸素
   供給装置と、前記燃焼器が接続され前記燃焼器からの燃
   焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンに接
   続されたジェネレータと、主に二酸化炭素および水分ガ
   スから成るタービン排気ガスを排出する前記タービンに
   接続された排熱ボイラと、前記排熱ボイラに接続され前
   記排熱ボイラからの冷却された排気ガス中の水分を凝縮
   するコンデンサと、前記コンデンサに接続され凝縮水と
   主に二酸化炭素から成るガス要素を分離する水分分離装
   置とから成り、前記水分分離装置は前記排熱ボイラに凝
   縮水を供給するよう接続され、前記排熱ボイラは凝縮水
   とタービン排気ガスとの間で熱交換作用により発生する
   過熱蒸気を供給するよう前記燃焼器に接続されているこ
   とを特徴とする水分ガスタービン構造の火力発電プラン
   ト。 １０、前記水分分離装置に接続された二酸化炭素回収除
   去装置をさらに有する請求項９記載の火力発電プラント
   。 １１、前記燃料供給装置および前記酸素供給装置が前記
   排熱ボイラに接続され、排熱ボイラ内での熱交換作用を
   補助するようにした請求項９記載の火力発電プラント。 １２、前記排熱ボイラと前記コンデンサを接続する管路
   に酸化硫黄除去装置を組み込んだ請求項９記載の火力発
   電プラント。 １３、燃焼器、タービン、ジェネレータ、排熱ボイラ、
   コンデンサおよび水分分離装置を管路を介して接続する
   ようにした火力発電プラントを利用することにより熱エ
   ネルギを発生する方法において、酸素の存在下で燃焼室
   内に燃料を供給し、主に二酸化炭素および水分ガスから
   成る燃焼ガスをタービンに供給し、タービン作動流体と
   しての燃焼ガスでタービンを駆動することによりジェネ
   レータを駆動し、熱交換作用を行なわせるよう排熱ボイ
   ラ中にタービン排気ガスを供給し、排熱ボイラからコン
   デンサに送られた水分ガスおよび二酸化炭素から成る排
   熱ガスを凝縮し、コンデンサ内で凝縮された凝縮水およ
   び主に二酸化炭素から成るガス要素とを分離し、前記ガ
   ス要素を大気中に放出することなく回収するようにした
   ことを特徴とする火力発電方法。 １４、主に二酸化炭素を含む分離されたガス要素が圧縮
   機に供給され圧縮される請求項１３記載の火力発電方法
   。 １５、分離されたガス要素が大気中に放出されることな
   く発電プラントの外部に回収される請求項１３記載の火
   力発電方法。 １６、分離された凝縮水が熱交換作用を行なわせるよう
   排熱ボイラに供給され、燃焼器に供給される過熱蒸気を
   発生するようにした請求項１３記載の火力発電方法。 １７、分離された凝縮水が発電プラントの外部に回収さ
   れるようにした請求項１３記載の火力発電方法。