JPH04244504A - 二酸化炭素回収型石炭火力発電システム - Google Patents
二酸化炭素回収型石炭火力発電システムInfo
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- JPH04244504A JPH04244504A JP3029326A JP2932691A JPH04244504A JP H04244504 A JPH04244504 A JP H04244504A JP 3029326 A JP3029326 A JP 3029326A JP 2932691 A JP2932691 A JP 2932691A JP H04244504 A JPH04244504 A JP H04244504A
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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
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
-
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- 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]
-
- 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
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- Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料として石炭を用
いる火力発電所のボイラー又はガスタービンから排出さ
れる燃焼排ガス中の二酸化炭素（以下ＣＯ２と表記する
）を回収する火力発電システムに関する。
いる火力発電所のボイラー又はガスタービンから排出さ
れる燃焼排ガス中の二酸化炭素（以下ＣＯ２と表記する
）を回収する火力発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、増加の一途をたどるＣＯ２ ガス
による地球の温暖化現象が世界的な問題となっており、
全世界的にその削減が求められている。日本において発
生するＣＯ２ の約３割は火力発電所からのもので、電
気事業としても今後ＣＯ２ による地球温暖化問題につ
いては有効な対応が迫られている。
による地球の温暖化現象が世界的な問題となっており、
全世界的にその削減が求められている。日本において発
生するＣＯ２ の約３割は火力発電所からのもので、電
気事業としても今後ＣＯ２ による地球温暖化問題につ
いては有効な対応が迫られている。
【０００３】しかし、火力発電所から排出されるＣＯ２
は膨大な量にのぼり、これを環境保全の点からも効率
的かつ経済的に回収する方式についての報告は従来ほと
んどされていない。従来一般的なＣＯ２ の回収方法と
しては、化学吸収法や物理吸着法、膜分離法、水酸化カ
ルシウムによる沈澱法などが挙げられる。例えば、ゼオ
ライト系吸着剤を用い、その圧力によるガス吸着率の差
異を利用して特定のガスを分離する圧力変動ＣＯ２ 分
離装置の採用よってＣＯ２ を全量回収することが考え
られる。
は膨大な量にのぼり、これを環境保全の点からも効率
的かつ経済的に回収する方式についての報告は従来ほと
んどされていない。従来一般的なＣＯ２ の回収方法と
しては、化学吸収法や物理吸着法、膜分離法、水酸化カ
ルシウムによる沈澱法などが挙げられる。例えば、ゼオ
ライト系吸着剤を用い、その圧力によるガス吸着率の差
異を利用して特定のガスを分離する圧力変動ＣＯ２ 分
離装置の採用よってＣＯ２ を全量回収することが考え
られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は比較的小規模の装置においてＣＯ２ を取除く
場合のもので、火力発電所から排出される膨大な燃焼ガ
ス中の数％のＣＯ２ を回収し、固定化するには技術的
、経済的観点から必ずしも現実的でない。
の方法は比較的小規模の装置においてＣＯ２ を取除く
場合のもので、火力発電所から排出される膨大な燃焼ガ
ス中の数％のＣＯ２ を回収し、固定化するには技術的
、経済的観点から必ずしも現実的でない。
【０００５】また、排ガス中の低濃度のＣＯ２ を圧力
変動二酸化炭素分離装置（ＰＳＯ ＣＯ２ ）を用い
て回収する場合、吸着作業を繰返して濃度を高めなけれ
ばならないことから、設備費が増大し、経済的に見てか
なり難しいものと思われる。
変動二酸化炭素分離装置（ＰＳＯ ＣＯ２ ）を用い
て回収する場合、吸着作業を繰返して濃度を高めなけれ
ばならないことから、設備費が増大し、経済的に見てか
なり難しいものと思われる。
【０００６】本発明は、石炭を燃料とする火力発電所か
ら排出される膨大な量のＣＯ２ を効率良く、かつ経済
的に回収する火力発電システムを提供することを目的と
する。
ら排出される膨大な量のＣＯ２ を効率良く、かつ経済
的に回収する火力発電システムを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の二酸化炭素回収型石炭火力発電システムは
、石炭を純酸素と二酸化炭素の混合ガスで燃焼させると
共に該燃焼によって発生した分の二酸化炭素と水分とを
除去した後残存する二酸化炭素を還流して前記石炭の燃
焼に使用する閉サイクルを構成するようにしている。
め、本発明の二酸化炭素回収型石炭火力発電システムは
、石炭を純酸素と二酸化炭素の混合ガスで燃焼させると
共に該燃焼によって発生した分の二酸化炭素と水分とを
除去した後残存する二酸化炭素を還流して前記石炭の燃
焼に使用する閉サイクルを構成するようにしている。
【０００８】また、本発明の二酸化炭素回収型石炭火力
発電システムは、ガス化炉において純酸素だけで石炭を
ガス化し、このガスから一酸化炭素と水素を分離すると
共に水素をガスタービン用燃料として空気で燃焼させる
一方、一酸化炭素を二酸化炭素タービンに供給して純酸
素で燃焼させ、二酸化炭素タービンの排ガスからそのま
ま二酸化炭素を回収するようにしている。
発電システムは、ガス化炉において純酸素だけで石炭を
ガス化し、このガスから一酸化炭素と水素を分離すると
共に水素をガスタービン用燃料として空気で燃焼させる
一方、一酸化炭素を二酸化炭素タービンに供給して純酸
素で燃焼させ、二酸化炭素タービンの排ガスからそのま
ま二酸化炭素を回収するようにしている。
【０００９】
【作用】石炭を純酸素とＣＯ２ の混合ガスで燃焼させ
る場合、燃焼の結果生成されるものはほぼＣＯ２ だけ
となる。このＣＯ２ は閉ループヒートサイクルの作業
流体として使用され純酸素の酸素濃度を空気のそれと近
似させて燃焼条件を維持する一方、燃焼で生成された分
だけが系外に抽出されてＣＯ２ 分離装置なしにそのま
ま回収される。また、ガス化によって石炭をＨ２ ガス
とＣＯガス等のその他のガスとに分離して夫々燃焼させ
る場合、ＣＯガス等のその他のガスの燃焼ガス中のＣＯ
２ 濃度はあらかじめ生成ガスの容積の大半を占めるＨ
２ を分離しているため高い。
る場合、燃焼の結果生成されるものはほぼＣＯ２ だけ
となる。このＣＯ２ は閉ループヒートサイクルの作業
流体として使用され純酸素の酸素濃度を空気のそれと近
似させて燃焼条件を維持する一方、燃焼で生成された分
だけが系外に抽出されてＣＯ２ 分離装置なしにそのま
ま回収される。また、ガス化によって石炭をＨ２ ガス
とＣＯガス等のその他のガスとに分離して夫々燃焼させ
る場合、ＣＯガス等のその他のガスの燃焼ガス中のＣＯ
２ 濃度はあらかじめ生成ガスの容積の大半を占めるＨ
２ を分離しているため高い。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。
づいて詳細に説明する。
【００１１】図１に本発明のＣＯ２ 回収型火力発電シ
ステムの一実施例を原理図で示す。この実施例の発電シ
ステムは、石炭例えば微粉炭を純酸素と二酸化炭素の混
合ガスで燃焼させると共に該燃焼によって発生した分の
二酸化炭素と水分とを除去した後残存する二酸化炭素を
還流して前記微粉炭の燃焼に使用する閉サイクルを構成
するようにしたものである。例えば、微粉炭燃料を純酸
素（Ｏ２ ）とＣＯ２ ガスとの混合ガスで燃焼させる
微粉炭ボイラ１と、このボイラ１で発生した水蒸気で駆
動される蒸気タービン２と、微粉炭ボイラ１から排出さ
れる燃焼ガスの排熱を回収する熱交換器３と、大気中等
からＯ２ を分離して微粉炭ボイラ１に供給するＯ２
分離装置４と、燃焼ガスから燃焼によって生成された分
のＣＯ２ を系外に排出した残りのＣＯ２ を微粉炭ボ
イラ１に還流する還流管５とから構成されている。
ステムの一実施例を原理図で示す。この実施例の発電シ
ステムは、石炭例えば微粉炭を純酸素と二酸化炭素の混
合ガスで燃焼させると共に該燃焼によって発生した分の
二酸化炭素と水分とを除去した後残存する二酸化炭素を
還流して前記微粉炭の燃焼に使用する閉サイクルを構成
するようにしたものである。例えば、微粉炭燃料を純酸
素（Ｏ２ ）とＣＯ２ ガスとの混合ガスで燃焼させる
微粉炭ボイラ１と、このボイラ１で発生した水蒸気で駆
動される蒸気タービン２と、微粉炭ボイラ１から排出さ
れる燃焼ガスの排熱を回収する熱交換器３と、大気中等
からＯ２ を分離して微粉炭ボイラ１に供給するＯ２
分離装置４と、燃焼ガスから燃焼によって生成された分
のＣＯ２ を系外に排出した残りのＣＯ２ を微粉炭ボ
イラ１に還流する還流管５とから構成されている。
【００１２】酸素供給手段４としては、例えば酸素分離
器が好適なものの１つとして挙げられる。この酸素分離
器４は大気中のＯ２ またはＮ２ を吸着剤で選択的に
吸着し、Ｏ２ の濃度を上げて供給するものである。例
えば、ゼオライト系吸着剤の圧力変動によって生ずる吸
着率の差異によって特定ガスを吸着しかつ放出する圧力
変動Ｏ２ 分離装置（ＰＳＯ Ｏ２ ）のようなもの
がある。吸着剤で空気中のＯ２ あるいはＮ２ を吸着
して純Ｏ２ を得る。
器が好適なものの１つとして挙げられる。この酸素分離
器４は大気中のＯ２ またはＮ２ を吸着剤で選択的に
吸着し、Ｏ２ の濃度を上げて供給するものである。例
えば、ゼオライト系吸着剤の圧力変動によって生ずる吸
着率の差異によって特定ガスを吸着しかつ放出する圧力
変動Ｏ２ 分離装置（ＰＳＯ Ｏ２ ）のようなもの
がある。吸着剤で空気中のＯ２ あるいはＮ２ を吸着
して純Ｏ２ を得る。
【００１３】この発電システムにおいては、微粉炭を燃
料とし、これに適宜空気比に相当する純Ｏ２ とＣＯ２
ガスの混合ガスを供給して微粉炭ボイラ１で燃焼させ
る。 微粉炭と純Ｏ２ との燃焼によってＣＯ２ とＨ２ Ｏ
が発生する。ここで、本システムは既設火力発電システ
ムからの改造が可能なことを前提にボイラ燃焼条件を極
力変化させないようにするため、ボイラ１へ供給する酸
素濃度が空気と同じく２１ＶＯＬ％となるようにＣＯ２
で希釈するようにしている。微粉炭と純Ｏ２ とＣＯ
２ の混合ガスとの燃焼反応によって、ＣＯ２ とＨ２
Ｏと僅かの不純物及び所定の発熱反応が得られる。そ
こで、ＣＯ２ 閉サイクル５内には燃焼によって生成さ
れたＣＯ２ とＨ２ Ｏとが増加することとなる。Ｈ２
Ｏは例えば凝縮器等によって系外に排出され、燃焼に
よって増えた分のＣＯ２ も閉ループ系外へ抽出される
。Ｈ２ Ｏを凝縮除去した後の燃焼ガスはほとんどＣＯ
２ のみとなることから、ＣＯ２ 分離装置なしにＣＯ
２ が回収できる。ここで、図示していないが、ＣＯ２
固定手段例えば微粉炭の気化冷熱等を用いて液化され
て回収される。液化ＣＯ２ は更に容器に密閉されて投
棄されたり、工業的な使用等に供される。 燃焼によって生成された分を除いて残りのＣＯ２ は熱
交換器３において燃焼ガスから排熱を回収して温められ
た後再び還流管５を経て微粉炭ボイラ１に還流され、Ｏ
２ の濃度を調整するガスとして利用される。尚、回収
ＣＯ２ には極めて僅かの不純物が混入することとなる
が、その量が極めて僅かであるため問題とならない。
料とし、これに適宜空気比に相当する純Ｏ２ とＣＯ２
ガスの混合ガスを供給して微粉炭ボイラ１で燃焼させ
る。 微粉炭と純Ｏ２ との燃焼によってＣＯ２ とＨ２ Ｏ
が発生する。ここで、本システムは既設火力発電システ
ムからの改造が可能なことを前提にボイラ燃焼条件を極
力変化させないようにするため、ボイラ１へ供給する酸
素濃度が空気と同じく２１ＶＯＬ％となるようにＣＯ２
で希釈するようにしている。微粉炭と純Ｏ２ とＣＯ
２ の混合ガスとの燃焼反応によって、ＣＯ２ とＨ２
Ｏと僅かの不純物及び所定の発熱反応が得られる。そ
こで、ＣＯ２ 閉サイクル５内には燃焼によって生成さ
れたＣＯ２ とＨ２ Ｏとが増加することとなる。Ｈ２
Ｏは例えば凝縮器等によって系外に排出され、燃焼に
よって増えた分のＣＯ２ も閉ループ系外へ抽出される
。Ｈ２ Ｏを凝縮除去した後の燃焼ガスはほとんどＣＯ
２ のみとなることから、ＣＯ２ 分離装置なしにＣＯ
２ が回収できる。ここで、図示していないが、ＣＯ２
固定手段例えば微粉炭の気化冷熱等を用いて液化され
て回収される。液化ＣＯ２ は更に容器に密閉されて投
棄されたり、工業的な使用等に供される。 燃焼によって生成された分を除いて残りのＣＯ２ は熱
交換器３において燃焼ガスから排熱を回収して温められ
た後再び還流管５を経て微粉炭ボイラ１に還流され、Ｏ
２ の濃度を調整するガスとして利用される。尚、回収
ＣＯ２ には極めて僅かの不純物が混入することとなる
が、その量が極めて僅かであるため問題とならない。
【００１４】図１の発電システムの更に詳細な具体例を
図３に示す。
図３に示す。
【００１５】本システムは、微粉炭ボイラ１において微
粉炭を純酸素及びＣＯ２ で燃焼することにより、燃焼
ガス中に窒素の混じるのを防ぐものである。これにより
、燃焼ガスは、ＣＯ２ と水とダスト、硫黄化合物等の
不純物のみになる。そこで、燃焼ガス中のＮＯｘを脱硝
装置６で除去した後、集塵装置７で脱塵すると共に脱硫
装置８で脱硫し、更にその後凝縮器９で水分を凝縮除去
する。これによって一部残存Ｏ２ は含まれるがほとん
どＣＯ２ のみのガスとなり、ＣＯ２ 分離装置なしに
ＣＯ２ を回収することができる。また、残りのＣＯ２
は燃焼用酸素を希釈するために再度ボイラに戻す。こ
のシステムによると、酸素分離装置４と水凝縮器９を追
加すること、空気予熱器に代えて循環ＣＯ２ の予熱器
３が必要となる他は、全て既設ボイラ蒸気タービンの設
備を転用できる。
粉炭を純酸素及びＣＯ２ で燃焼することにより、燃焼
ガス中に窒素の混じるのを防ぐものである。これにより
、燃焼ガスは、ＣＯ２ と水とダスト、硫黄化合物等の
不純物のみになる。そこで、燃焼ガス中のＮＯｘを脱硝
装置６で除去した後、集塵装置７で脱塵すると共に脱硫
装置８で脱硫し、更にその後凝縮器９で水分を凝縮除去
する。これによって一部残存Ｏ２ は含まれるがほとん
どＣＯ２ のみのガスとなり、ＣＯ２ 分離装置なしに
ＣＯ２ を回収することができる。また、残りのＣＯ２
は燃焼用酸素を希釈するために再度ボイラに戻す。こ
のシステムによると、酸素分離装置４と水凝縮器９を追
加すること、空気予熱器に代えて循環ＣＯ２ の予熱器
３が必要となる他は、全て既設ボイラ蒸気タービンの設
備を転用できる。
【００１６】以上のように構成された発電システムの熱
収支を発電端出力１０００ＭＷベースに換算して試算す
ると、入熱が２３７５ＭＷ（５６７，４５０ｋｃａｌ／
ｓｅｃ）であり、石炭消費量が２７３ｍｏｌ／ｓｅｃ＝
３０３．５ｔｏｎ／ｈであると、回収するＣＯ２ は燃
焼ガスの２０％にあたる３９．６万Ｎｍ３ ／ｈ（７７
８．４ｔｏｎ／ｈ）となる。即ち、本システムによると
、ＣＯ２ 分離装置なしに高濃度（９６％）のＣＯ２
を回収することができる。しかも、微粉炭火力の排ガス
よりＣＯ２ を分離回収する場合と比べて送電端効率は
同等であるが、燃焼に必要な酸素のみ分離すればよく、
排ガスのＣＯ２ 分離装置に比べて装置が大幅に小規模
で済むと思われる。更に、比較的容易に従来火力発電シ
ステムから改造でき、既存設備へのＣＯ２ 排出量抑制
対策として効果的である。
収支を発電端出力１０００ＭＷベースに換算して試算す
ると、入熱が２３７５ＭＷ（５６７，４５０ｋｃａｌ／
ｓｅｃ）であり、石炭消費量が２７３ｍｏｌ／ｓｅｃ＝
３０３．５ｔｏｎ／ｈであると、回収するＣＯ２ は燃
焼ガスの２０％にあたる３９．６万Ｎｍ３ ／ｈ（７７
８．４ｔｏｎ／ｈ）となる。即ち、本システムによると
、ＣＯ２ 分離装置なしに高濃度（９６％）のＣＯ２
を回収することができる。しかも、微粉炭火力の排ガス
よりＣＯ２ を分離回収する場合と比べて送電端効率は
同等であるが、燃焼に必要な酸素のみ分離すればよく、
排ガスのＣＯ２ 分離装置に比べて装置が大幅に小規模
で済むと思われる。更に、比較的容易に従来火力発電シ
ステムから改造でき、既存設備へのＣＯ２ 排出量抑制
対策として効果的である。
【００１７】他の発電システムを示す。このシステムは
、ガス化炉において石炭例えば微粉炭をガス化し水素ガ
スと一酸化炭素ガスとに分離して夫々別々に燃焼させる
ようにしたものである。例えば、図２に示すように、ガ
ス化炉１１において純酸素だけで石炭水スラリーをガス
化し、このガスから一酸化炭素と水素をＨ２ 分離装置
１３で分離し、Ｈ２ 燃焼器２３で水素をガスタービン
用燃料として空気で燃焼させる一方、ＣＯ燃焼器２４で
一酸化炭素を純酸素で燃焼させ、二酸化炭素タービン１
５の排ガスからそのまま二酸化炭素を回収するようにし
ている。即ち、本システムは基本的には、石炭水スラリ
ー（Ｃｏａｌ Ｗａｔｅｒ Ｍｉｘｔｕｒｅ略して
ＣＷＭという）を酸素でガス化する石炭ガス化複合発電
システムである。ここでＣＷＭ供給としたのは、生成ガ
ス中の水素濃度を高くするためであり、酸素吹きとした
のは生成ガス中に窒素の混入を避けるためである。ＣＯ
２ タービン１５及びガス化炉１１には酸素供給手段例
えば前述の酸素分離器１９によって大気中から得られた
Ｏ２ が供給される。ＣＯ２ 排ガスボイラ１８に導入
され、ＣＯ２ タービン１５から排出される燃焼ガスか
ら排熱を回収して蒸気タービン１７を駆動させるための
蒸気を得る。水蒸気タービン１４ではＨ２ と空気の燃
焼によってＨ２ Ｏ、Ｎ２ ，Ｏ２ が発生する。尚、
符号１２はガス冷却器であり、生成ガスをガス分離装置
１３に通し得る程度にまで冷却する。
、ガス化炉において石炭例えば微粉炭をガス化し水素ガ
スと一酸化炭素ガスとに分離して夫々別々に燃焼させる
ようにしたものである。例えば、図２に示すように、ガ
ス化炉１１において純酸素だけで石炭水スラリーをガス
化し、このガスから一酸化炭素と水素をＨ２ 分離装置
１３で分離し、Ｈ２ 燃焼器２３で水素をガスタービン
用燃料として空気で燃焼させる一方、ＣＯ燃焼器２４で
一酸化炭素を純酸素で燃焼させ、二酸化炭素タービン１
５の排ガスからそのまま二酸化炭素を回収するようにし
ている。即ち、本システムは基本的には、石炭水スラリ
ー（Ｃｏａｌ Ｗａｔｅｒ Ｍｉｘｔｕｒｅ略して
ＣＷＭという）を酸素でガス化する石炭ガス化複合発電
システムである。ここでＣＷＭ供給としたのは、生成ガ
ス中の水素濃度を高くするためであり、酸素吹きとした
のは生成ガス中に窒素の混入を避けるためである。ＣＯ
２ タービン１５及びガス化炉１１には酸素供給手段例
えば前述の酸素分離器１９によって大気中から得られた
Ｏ２ が供給される。ＣＯ２ 排ガスボイラ１８に導入
され、ＣＯ２ タービン１５から排出される燃焼ガスか
ら排熱を回収して蒸気タービン１７を駆動させるための
蒸気を得る。水蒸気タービン１４ではＨ２ と空気の燃
焼によってＨ２ Ｏ、Ｎ２ ，Ｏ２ が発生する。尚、
符号１２はガス冷却器であり、生成ガスをガス分離装置
１３に通し得る程度にまで冷却する。
【００１８】発電システムの更に詳細な具体例を図４に
示す。このシステムは、ガス化炉１１においてＣＷＭを
Ｏ２ でガス化し、Ｈ２ とＣＯから成る生成ガスを得
る。 生成ガスは、チャー回収装置２０及びガス精製装置２１
で煤塵、硫黄化合物を除去した上で、シフト転換器２２
に導入されて更に水素濃度を高めてから、水素分離膜１
３に通して水素を分離する。水素分離手段２２において
分離されるＨ２ を燃料としてガスタービン１４を駆動
する一方、残余のガス即ちＣＯを主成分としその他にＣ
Ｏ２ や僅かのＨ２ を含むガスを燃料としてＣＯ２
タービン１５を駆動するようにしている。Ｈ２ は分離
前にガス冷却器３０で冷却されているので水素予熱器２
９で予熱されてからＨ２ 燃焼器２３に供給される。Ｈ
２ 燃焼器２３では空気圧縮機２５で圧縮された空気と
共にＨ２ が燃焼され、その燃焼ガスで水蒸気タービン
２６を駆動するようにしている。タービン２０を駆動し
た後のガス（Ｈ２ Ｏ、Ｎ２ 、Ｏ２ ）は水蒸気排熱
回収ボイラ１６と排熱を回収し、蒸気タービン１７を駆
動するための蒸気を得る。水素が除かれた残りのガス（
主にＣＯ）は、別置のＣＯ２ タービン１５の燃焼器２
４に供給し、酸素分離装置１９から供給される酸素で燃
焼させられる。燃焼ガスはＣＯ２ タービン１５を駆動
し発電機２８を回転させてからＣＯ２ 排熱回収ボイラ
１８に導入される。そして、蒸気タービン１７を駆動す
る蒸気の熱源として利用される。その後、凝縮器３１に
おいて水分を除去した後ＣＯ２ ガスのみをＣＯ２ 分
離装置を通さずに回収する。また、図中の符号２７，２
８は発電機、３１は凝縮器、３２は復水器である。
示す。このシステムは、ガス化炉１１においてＣＷＭを
Ｏ２ でガス化し、Ｈ２ とＣＯから成る生成ガスを得
る。 生成ガスは、チャー回収装置２０及びガス精製装置２１
で煤塵、硫黄化合物を除去した上で、シフト転換器２２
に導入されて更に水素濃度を高めてから、水素分離膜１
３に通して水素を分離する。水素分離手段２２において
分離されるＨ２ を燃料としてガスタービン１４を駆動
する一方、残余のガス即ちＣＯを主成分としその他にＣ
Ｏ２ や僅かのＨ２ を含むガスを燃料としてＣＯ２
タービン１５を駆動するようにしている。Ｈ２ は分離
前にガス冷却器３０で冷却されているので水素予熱器２
９で予熱されてからＨ２ 燃焼器２３に供給される。Ｈ
２ 燃焼器２３では空気圧縮機２５で圧縮された空気と
共にＨ２ が燃焼され、その燃焼ガスで水蒸気タービン
２６を駆動するようにしている。タービン２０を駆動し
た後のガス（Ｈ２ Ｏ、Ｎ２ 、Ｏ２ ）は水蒸気排熱
回収ボイラ１６と排熱を回収し、蒸気タービン１７を駆
動するための蒸気を得る。水素が除かれた残りのガス（
主にＣＯ）は、別置のＣＯ２ タービン１５の燃焼器２
４に供給し、酸素分離装置１９から供給される酸素で燃
焼させられる。燃焼ガスはＣＯ２ タービン１５を駆動
し発電機２８を回転させてからＣＯ２ 排熱回収ボイラ
１８に導入される。そして、蒸気タービン１７を駆動す
る蒸気の熱源として利用される。その後、凝縮器３１に
おいて水分を除去した後ＣＯ２ ガスのみをＣＯ２ 分
離装置を通さずに回収する。また、図中の符号２７，２
８は発電機、３１は凝縮器、３２は復水器である。
【００１９】以上の構成によると、水素のＣＯを分離し
て別々に燃焼させることにより、必要な酸素量を減らし
、後者側の燃焼ガスよりＣＯ２ を直接回収することが
できる。この場合、発電システムから完全に炭素分を取
除くことができる。尚、ここでは分離した水素をガスタ
ービン複合発電システムで使用するシステムについての
み言及したが、水素はリン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型
燃料電池等の更に効率の高い発電システムにも使用可能
である。
て別々に燃焼させることにより、必要な酸素量を減らし
、後者側の燃焼ガスよりＣＯ２ を直接回収することが
できる。この場合、発電システムから完全に炭素分を取
除くことができる。尚、ここでは分離した水素をガスタ
ービン複合発電システムで使用するシステムについての
み言及したが、水素はリン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型
燃料電池等の更に効率の高い発電システムにも使用可能
である。
【００２０】本システムの熱収支は、本発明者の試算に
よると、発電端出力１０００ＭＷベース換算すると、入
熱は２２６７ＭＷ（５４１，５００ｋｃａｌ／ｓｅｃ）
であり、石炭消費量は、２６０ｍｏｌ／ｓｅｃ＝２８９
ｔｏｎ／ｈ、回収ＣＯ２ は３７．６万Ｎｍ３ ／ｈ（
７３８ｔｏｎ／ｈ）となる。本システムは、基本的には
石炭ガス化複合発電システムであるため、従来の微粉炭
火力に比べて高効率であり、ＣＯ２ 回収を行っても、
送電端効率で従来の微粉炭火力に匹敵する効率が期待で
きる。
よると、発電端出力１０００ＭＷベース換算すると、入
熱は２２６７ＭＷ（５４１，５００ｋｃａｌ／ｓｅｃ）
であり、石炭消費量は、２６０ｍｏｌ／ｓｅｃ＝２８９
ｔｏｎ／ｈ、回収ＣＯ２ は３７．６万Ｎｍ３ ／ｈ（
７３８ｔｏｎ／ｈ）となる。本システムは、基本的には
石炭ガス化複合発電システムであるため、従来の微粉炭
火力に比べて高効率であり、ＣＯ２ 回収を行っても、
送電端効率で従来の微粉炭火力に匹敵する効率が期待で
きる。
【００２１】更に、図５に本発明の他の実施例を示す。
このシステムは図４のシステムのＣＯ燃焼系及びＣＯ２
回収系を変更したものである。このシステムにおいて
は水素分離膜１３で得られた残余のガス（ＣＯ，ＣＯ２
、Ｈ２ ）をＣＯ燃焼器２４において空気で燃焼させ
るようにしている。燃焼用空気は空気圧縮機２５で圧縮
されたものを一部分岐させて使用する。また、ＣＯを空
気で燃焼させるため、酸素分離装置１９の負荷即ち能力
は低減できるが、燃焼ガス中にＣＯ２ 以外の成分特に
Ｎ２ が増大する。そこで、凝縮器３１の後にＣＯ２
分離装置例えば圧力変動ＣＯ２ 分離装置３３を設け、
ＣＯ２ あるいはＮ２ を選択的に吸着分離するように
している。このとき、ＣＯ２ 濃度は通常の燃焼ガスよ
りも非常に高いため効率的に回収される。
回収系を変更したものである。このシステムにおいて
は水素分離膜１３で得られた残余のガス（ＣＯ，ＣＯ２
、Ｈ２ ）をＣＯ燃焼器２４において空気で燃焼させ
るようにしている。燃焼用空気は空気圧縮機２５で圧縮
されたものを一部分岐させて使用する。また、ＣＯを空
気で燃焼させるため、酸素分離装置１９の負荷即ち能力
は低減できるが、燃焼ガス中にＣＯ２ 以外の成分特に
Ｎ２ が増大する。そこで、凝縮器３１の後にＣＯ２
分離装置例えば圧力変動ＣＯ２ 分離装置３３を設け、
ＣＯ２ あるいはＮ２ を選択的に吸着分離するように
している。このとき、ＣＯ２ 濃度は通常の燃焼ガスよ
りも非常に高いため効率的に回収される。
【００２２】更に、図６に他のシステムを示す。このシ
ステムは、図５のシステムを更に変更したもので、ＣＷ
Ｍに代えて微粉炭を使用し、更に酸素に代えて空気を使
用し、微粉炭をガス化炉１１で空気で燃焼させるように
したものである。この場合、生成ガスに当初からＮ２
が混入するが、これはＣＯ２分離装置３３で分離される
。 また、空気はコンプレッサ３４によって所定圧に昇圧さ
れてからガス化炉１１及びＣＯ燃焼器２４に供給される
。尚、シフト転換器２２に蒸気を供給することにより生
成ガス中の水素濃度を高くして、より多くの水素を分離
する。シフト転換器２２は生成ガスに蒸気を入れて水素
が増えるように反応させる装置である。
ステムは、図５のシステムを更に変更したもので、ＣＷ
Ｍに代えて微粉炭を使用し、更に酸素に代えて空気を使
用し、微粉炭をガス化炉１１で空気で燃焼させるように
したものである。この場合、生成ガスに当初からＮ２
が混入するが、これはＣＯ２分離装置３３で分離される
。 また、空気はコンプレッサ３４によって所定圧に昇圧さ
れてからガス化炉１１及びＣＯ燃焼器２４に供給される
。尚、シフト転換器２２に蒸気を供給することにより生
成ガス中の水素濃度を高くして、より多くの水素を分離
する。シフト転換器２２は生成ガスに蒸気を入れて水素
が増えるように反応させる装置である。
【００２３】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である
。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である
。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の火力発電システムは、微粉炭の燃焼によって発生する
ガスをＣＯ２ のみとするか、燃料をガス化してＣＯ２
が発生するものと発生しないものとに分離して夫々燃
焼させることにより、燃焼ガス中におけるＣＯ２ 濃度
を高めるようにしているので、ＣＯ２ 分離装置を用い
ることなく、あるいは比較的小規模のＣＯ２ 分離装置
を用いてＣＯ２ を回収できる。しかも、いずれのシス
テムも排ガス量を減少できると共に燃焼ガス中のＮＯｘ
の発生がなくなるか、あるいは減少するので、脱硝装置
が不要となる。更に、本発明の火力発電システムの送電
端効率は、いずれも現行のボイラ焚火力と同様若しくは
より高くなる。
の火力発電システムは、微粉炭の燃焼によって発生する
ガスをＣＯ２ のみとするか、燃料をガス化してＣＯ２
が発生するものと発生しないものとに分離して夫々燃
焼させることにより、燃焼ガス中におけるＣＯ２ 濃度
を高めるようにしているので、ＣＯ２ 分離装置を用い
ることなく、あるいは比較的小規模のＣＯ２ 分離装置
を用いてＣＯ２ を回収できる。しかも、いずれのシス
テムも排ガス量を減少できると共に燃焼ガス中のＮＯｘ
の発生がなくなるか、あるいは減少するので、脱硝装置
が不要となる。更に、本発明の火力発電システムの送電
端効率は、いずれも現行のボイラ焚火力と同様若しくは
より高くなる。
【図１】本発明のＣＯ２ 回収型石炭火力発電システム
の一実施例を示す原理図である。
の一実施例を示す原理図である。
【図２】本発明のＣＯ２ 回収型石炭火力発電システム
の他の実施例を示す原理図である。
の他の実施例を示す原理図である。
【図３】図１に示すＣＯ２ 回収型石炭火力発電システ
ムを更に具体化した発電システム構成図である。
ムを更に具体化した発電システム構成図である。
【図４】図２の発電システムを更に具体化した発電シス
テム構成図である。
テム構成図である。
【図５】図２の発電システムを更に具体化した他の発電
システム構成図である。
システム構成図である。
【図６】図３の発電システムを更に具体化した他の発電
システム構成図である。
システム構成図である。
１ 微粉炭ボイラ
５ ＣＯ２ を還流させる還流管
４ 酸素供給手段
１１ ガス化炉
１３ Ｈ２ 分離装置
１５ ＣＯ２ タービン
１４ 水蒸気タービン
１９ Ｏ２ 分離装置
Claims (5)
- 【請求項１】 石炭を純酸素と二酸化炭素の混合ガス
で燃焼させると共に該燃焼によって発生した分の二酸化
炭素と水分とを除去した後残存する二酸化炭素を還流し
て前記石炭の燃焼に使用する閉サイクルを構成すること
を特徴とする二酸化炭素回収型石炭火力発電システム。 - 【請求項２】 石炭をガス化炉においてガス化し、そ
の生成ガスを水素ガスと一酸化炭素等のその他のガスと
に分離して夫々燃料として別々に燃焼させ、一酸化炭素
等のその他のガスの燃焼排ガスからのみ二酸化炭素を回
収することを特徴とする二酸化炭素回収型石炭火力発電
システム。 - 【請求項３】 ガス化炉において純酸素だけで石炭水
スラリーをガス化し、このガスから一酸化炭素と水素を
分離すると共に水素をガスタービン用燃料として空気で
燃焼させる一方、一酸化炭素を純酸素で燃焼させて二酸
化炭素タービンを駆動し、その排ガスからそのまま二酸
化炭素を回収することを特徴とする請求項２記載の二酸
化炭素回収型石炭火力発電システム。 - 【請求項４】 ガス化炉において純酸素だけで石炭水
スラリーをガス化し、このガスから一酸化炭素と水素を
分離すると共に水素をガスタービン用燃料として空気で
燃焼させる一方、一酸化炭素を空気で燃焼させて二酸化
炭素タービンを駆動し、その排ガスから二酸化炭素分離
装置を通して二酸化炭素を回収することを特徴とする請
求項２記載の二酸化炭素回収型石炭火力発電システム。 - 【請求項５】 ガス化炉において空気で石炭をガス化
し、このガスから一酸化炭素と水素を分離すると共に水
素をガスタービン用燃料として空気で燃焼させる一方、
一酸化炭素を空気で燃焼させて二酸化炭素タービンを駆
動し、その排ガスから二酸化炭素分離装置を通して二酸
化炭素を回収することを特徴とする請求項２記載の二酸
化炭素回収型石炭火力発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3029326A JPH04244504A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 二酸化炭素回収型石炭火力発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3029326A JPH04244504A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 二酸化炭素回収型石炭火力発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04244504A true JPH04244504A (ja) | 1992-09-01 |
Family
ID=12273110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3029326A Pending JPH04244504A (ja) | 1991-01-30 | 1991-01-30 | 二酸化炭素回収型石炭火力発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04244504A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008534862A (ja) * | 2005-04-05 | 2008-08-28 | サーガス・エーエス | 低ｃｏ２火力発電プラント |
| WO2009041617A1 (ja) | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | タービン設備及び発電設備 |
| JP2009097507A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 炭酸アルカリ併産タービン設備及び炭酸アルカリ併産発電設備 |
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-
1991
- 1991-01-30 JP JP3029326A patent/JPH04244504A/ja active Pending
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