JPH0472045B2 - - Google Patents
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- JPH0472045B2 JPH0472045B2 JP59109315A JP10931584A JPH0472045B2 JP H0472045 B2 JPH0472045 B2 JP H0472045B2 JP 59109315 A JP59109315 A JP 59109315A JP 10931584 A JP10931584 A JP 10931584A JP H0472045 B2 JPH0472045 B2 JP H0472045B2
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- gas
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
- F01K23/068—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
- F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
- F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
-
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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
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- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、石炭ガス化設備、空気分解設備、石
炭ガス発生器、石炭ガス発生器に接続された熱交
換設備とガス集塵設備および熱交換設備とガス集
塵設備に接続されたガスタービン発電所部分と蒸
気タービン発電所部分を有する火力発電所に関す
る。
炭ガス発生器、石炭ガス発生器に接続された熱交
換設備とガス集塵設備および熱交換設備とガス集
塵設備に接続されたガスタービン発電所部分と蒸
気タービン発電所部分を有する火力発電所に関す
る。
ガスタービンが石炭ガス化設備から一酸化炭素
および水素を含む合成ガスの供給を受けるように
した火力発電所は、西ドイツ特許出願公開第
3114984号公報で知られている。この種のガスタ
ービンは発電機を駆動する。ガスタービンの高温
廃ガスはこの発電所の場合蒸気発生に用いられ
る。その蒸気によつて蒸気タービンおよび別の発
電機が駆動される。合成ガスの一部はこの発電所
の場合メタノール合成設備に供給される。発生さ
れたメタノールは蓄えられ、尖頭負荷を補償する
ため混合ガスに加えてガスタービンで燃焼され
る。この発電所は低負荷時において多量のメタノ
ールを発生でき、その発生メタノールは尖頭負荷
を補償する必要がない場合に化学原料として販売
できる。尖頭負荷運転をしばしば行う場合には発
生したメタノールが少量しか自由に使用できない
ことを別にしても、この場合のメタノールの生産
費は発電所とは無関係に作られる通常のメタノー
ルの生産費を大幅に下廻るものではない。
および水素を含む合成ガスの供給を受けるように
した火力発電所は、西ドイツ特許出願公開第
3114984号公報で知られている。この種のガスタ
ービンは発電機を駆動する。ガスタービンの高温
廃ガスはこの発電所の場合蒸気発生に用いられ
る。その蒸気によつて蒸気タービンおよび別の発
電機が駆動される。合成ガスの一部はこの発電所
の場合メタノール合成設備に供給される。発生さ
れたメタノールは蓄えられ、尖頭負荷を補償する
ため混合ガスに加えてガスタービンで燃焼され
る。この発電所は低負荷時において多量のメタノ
ールを発生でき、その発生メタノールは尖頭負荷
を補償する必要がない場合に化学原料として販売
できる。尖頭負荷運転をしばしば行う場合には発
生したメタノールが少量しか自由に使用できない
ことを別にしても、この場合のメタノールの生産
費は発電所とは無関係に作られる通常のメタノー
ルの生産費を大幅に下廻るものではない。
本発明の目的は、かかる火力発電所の経済性を
改善するとともにできるだけ安価な化学原料を作
ることにある。
改善するとともにできるだけ安価な化学原料を作
ることにある。
本発明によればこの目的は、冒頭に述べた形式
の火力発電所において、アンモニア合成設備が石
炭ガス化設備にガス浄化設備およびガス分解設備
を中間接続した状態で接続され、アンモニア合成
の際に生ずる廃ガスの一部がいわゆるパージガス
としてガス浄化設備およびガス分解設備において
分離されたガスおよび石炭ガス発生器の集塵済の
生ガスの一部と共にガスタービン発電所部分の燃
焼室に供給されることによつて達せられる。
の火力発電所において、アンモニア合成設備が石
炭ガス化設備にガス浄化設備およびガス分解設備
を中間接続した状態で接続され、アンモニア合成
の際に生ずる廃ガスの一部がいわゆるパージガス
としてガス浄化設備およびガス分解設備において
分離されたガスおよび石炭ガス発生器の集塵済の
生ガスの一部と共にガスタービン発電所部分の燃
焼室に供給されることによつて達せられる。
このことによつて従来普通の発電所および化学
工場において別々にプロセス蒸気および電力を発
生したことが回避され、ガス発生器が低負荷運転
時においても経済的な範囲で運転できるという利
点を生ずる。さらに種々の転換段からの残管ガス
の化学的および熱的エネルギーはガスタービンに
おいて熱力学的に有利に利用することができる。
工場において別々にプロセス蒸気および電力を発
生したことが回避され、ガス発生器が低負荷運転
時においても経済的な範囲で運転できるという利
点を生ずる。さらに種々の転換段からの残管ガス
の化学的および熱的エネルギーはガスタービンに
おいて熱力学的に有利に利用することができる。
以下図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
図面はガスタービン発電所部分1、蒸気タービ
ン発電所部分2および化学原料製造設備3から構
成された火力発電所を概略的に示している。化学
原料製造設備3は石炭ガス化設備4を有し、この
石炭ガス化設備4は空気分解設備5、石炭ガス発
生器6に接続された熱交換設備7およびガス集塵
設備8を有している。化学原料製造設備3にはさ
らに転換設備9、ガス浄化設備10およびアンモ
ニア合成設備12が接続されているガス分解設備
11が付属されている。アンモニア合成設備12
はガス圧縮機13、アンモニア合成反応炉14、
アンモニア冷却および分離器15、および圧縮機
17が中間接続された転換されてない合成廃ガス
に対する再循環配管16を有している。
ン発電所部分2および化学原料製造設備3から構
成された火力発電所を概略的に示している。化学
原料製造設備3は石炭ガス化設備4を有し、この
石炭ガス化設備4は空気分解設備5、石炭ガス発
生器6に接続された熱交換設備7およびガス集塵
設備8を有している。化学原料製造設備3にはさ
らに転換設備9、ガス浄化設備10およびアンモ
ニア合成設備12が接続されているガス分解設備
11が付属されている。アンモニア合成設備12
はガス圧縮機13、アンモニア合成反応炉14、
アンモニア冷却および分離器15、および圧縮機
17が中間接続された転換されてない合成廃ガス
に対する再循環配管16を有している。
ガスタービン発電所部分1には圧縮機19およ
び発電機20を駆動するガスタービン18があ
る。ガスタービン18には燃焼室21が前置接続
され、燃焼室21には一方では燃料ガス配管22
を介して化学原料製造設備4から燃料ガスが供給
され、他方では圧縮機19から空気が供給され
る。燃料ガス配管22はこの実施例の場合ガス洗
浄設備23を介して石炭ガス化設備4を転換設備
9に連結している生ガス配管24および空気分解
設備5の窒素配管にそれぞれ接続されている。
び発電機20を駆動するガスタービン18があ
る。ガスタービン18には燃焼室21が前置接続
され、燃焼室21には一方では燃料ガス配管22
を介して化学原料製造設備4から燃料ガスが供給
され、他方では圧縮機19から空気が供給され
る。燃料ガス配管22はこの実施例の場合ガス洗
浄設備23を介して石炭ガス化設備4を転換設備
9に連結している生ガス配管24および空気分解
設備5の窒素配管にそれぞれ接続されている。
ガスタービン18の廃ガス配管25には廃熱ボ
イラ26が接続されている。廃熱ボイラ26の蒸
気配管27は蒸気タービン発電所部分2の蒸気タ
ービン28に接続されている。蒸気タービン28
はこの実施例の場合高圧タービン部29および低
圧タービン部30からなつている。蒸気タービン
28は発電機31に連結されている。蒸気タービ
ン28の低圧タービン部30には復水器32、復
水ポンプ33、給水タンク34および種々の給水
ポンプ35,36が続いている。
イラ26が接続されている。廃熱ボイラ26の蒸
気配管27は蒸気タービン発電所部分2の蒸気タ
ービン28に接続されている。蒸気タービン28
はこの実施例の場合高圧タービン部29および低
圧タービン部30からなつている。蒸気タービン
28は発電機31に連結されている。蒸気タービ
ン28の低圧タービン部30には復水器32、復
水ポンプ33、給水タンク34および種々の給水
ポンプ35,36が続いている。
石炭ガス発生器6には石炭が、および前置接続
された空気分解設備5から酸素がそれぞれ供給さ
れる。さらに石炭ガス発生器6にはプロセス蒸気
が供給される。石炭は酸素およびプロセス蒸気に
よつて主に一酸化炭素および水素を含む生ガスに
転換される。この生ガスは石炭ガス発生器6に接
続された熱交換設備7において冷却される。熱交
換設備7において取り出される熱は蒸気の発生に
用いられる。それから生ガスはガス集塵設備8に
おいて水によつて連行されてきた塵粒子が分離さ
れる。その場合生ガスに水蒸気が加えられる。そ
のようにして浄化された生ガスは発電所の運転方
式に応じてガスタービン18の燃焼室21の色々
な部分および化学原料製造設備3の内部における
別の工程段階に供給される。
された空気分解設備5から酸素がそれぞれ供給さ
れる。さらに石炭ガス発生器6にはプロセス蒸気
が供給される。石炭は酸素およびプロセス蒸気に
よつて主に一酸化炭素および水素を含む生ガスに
転換される。この生ガスは石炭ガス発生器6に接
続された熱交換設備7において冷却される。熱交
換設備7において取り出される熱は蒸気の発生に
用いられる。それから生ガスはガス集塵設備8に
おいて水によつて連行されてきた塵粒子が分離さ
れる。その場合生ガスに水蒸気が加えられる。そ
のようにして浄化された生ガスは発電所の運転方
式に応じてガスタービン18の燃焼室21の色々
な部分および化学原料製造設備3の内部における
別の工程段階に供給される。
化学原料製造設備3において、生ガスはまず転
換設備9を通して導かれる。転換設備9において
生ガス内に含まれる一酸化炭素は水で水素と二酸
化炭素に転換される。二酸化炭素および連行され
てきた硫化水素は後置接続されたガス浄化設備1
0において周知の方式で取り除かれる。そのよう
にして浄化され主に水素と転換度合に応じて多少
の一酸化炭素とを含むガスは、ガス分解設備11
において空気分解設備6から供給される液体窒素
によつて水素を除くすべての別のガスが浄化さ
れ、その場合同時に窒素で富化される。この場合
ガス分解設備11の出口には水素と窒素の3:1
の比率が生じなければならない。この合成ガスは
アンモニア合成設備12に供給される。そこで合
成ガスはまずガス圧縮機13を介してプロセス圧
力で圧縮され、それからアンモニア合成反応炉1
4の中に供給される。アンモニア合成反応炉14
から出る完全に転換されてないアンモニアを含む
ガスは、後置接続されたガス分離器15において
冷却される。その場合アンモニアが凝縮される。
廃ガスは再循環配管16を介して再びアンモニア
合成反応炉14に戻される。再循環された廃ガス
の一部はいわゆるパージガスとして転換不能なガ
ス成分と共に燃料ガス配管22に排出され、生ガ
スと一緒にガスタービン18の燃焼室21の中で
燃焼される。ガス分解設備11およびガス浄化設
備10の残留ガスも燃料ガス配管22に排出さ
れ、生ガスと一緒に燃焼される。ガスタービン1
8の高温廃ガスは廃熱ボイラ26を通つて導か
れ、そこで大部分の熱が放出される。廃熱ボイラ
26において給水ポンプ35から供給される水で
主蒸気が発生される。この蒸気は熱交換設備7に
おいて発生される蒸気と一緒に蒸気タービン28
に供給される。蒸気タービン28の相応した圧力
段から、石炭ガス発生器6の運転および種々の転
換段に対し必要とされるプロセス蒸気が抽出され
る。蒸気タービン28において膨張した蒸気は復
水器32において復水され、給水として復水ポン
プ33を介して給水タンク34に供給される。
換設備9を通して導かれる。転換設備9において
生ガス内に含まれる一酸化炭素は水で水素と二酸
化炭素に転換される。二酸化炭素および連行され
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0において周知の方式で取り除かれる。そのよう
にして浄化され主に水素と転換度合に応じて多少
の一酸化炭素とを含むガスは、ガス分解設備11
において空気分解設備6から供給される液体窒素
によつて水素を除くすべての別のガスが浄化さ
れ、その場合同時に窒素で富化される。この場合
ガス分解設備11の出口には水素と窒素の3:1
の比率が生じなければならない。この合成ガスは
アンモニア合成設備12に供給される。そこで合
成ガスはまずガス圧縮機13を介してプロセス圧
力で圧縮され、それからアンモニア合成反応炉1
4の中に供給される。アンモニア合成反応炉14
から出る完全に転換されてないアンモニアを含む
ガスは、後置接続されたガス分離器15において
冷却される。その場合アンモニアが凝縮される。
廃ガスは再循環配管16を介して再びアンモニア
合成反応炉14に戻される。再循環された廃ガス
の一部はいわゆるパージガスとして転換不能なガ
ス成分と共に燃料ガス配管22に排出され、生ガ
スと一緒にガスタービン18の燃焼室21の中で
燃焼される。ガス分解設備11およびガス浄化設
備10の残留ガスも燃料ガス配管22に排出さ
れ、生ガスと一緒に燃焼される。ガスタービン1
8の高温廃ガスは廃熱ボイラ26を通つて導か
れ、そこで大部分の熱が放出される。廃熱ボイラ
26において給水ポンプ35から供給される水で
主蒸気が発生される。この蒸気は熱交換設備7に
おいて発生される蒸気と一緒に蒸気タービン28
に供給される。蒸気タービン28の相応した圧力
段から、石炭ガス発生器6の運転および種々の転
換段に対し必要とされるプロセス蒸気が抽出され
る。蒸気タービン28において膨張した蒸気は復
水器32において復水され、給水として復水ポン
プ33を介して給水タンク34に供給される。
多量の硫黄を含む石炭を用いる場合、ガスター
ビン18の廃ガス内における硫黄を許容発生値以
下におさえるために、ガス集塵設備8からガスタ
ービン28の燃焼室21に通じる燃料ガス配管2
2にガス洗浄設備23を組み込むことを推奨す
る。そのためには硫化水素が適当な溶剤によつて
洗浄されるような単純な設備で十分である。
ビン18の廃ガス内における硫黄を許容発生値以
下におさえるために、ガス集塵設備8からガスタ
ービン28の燃焼室21に通じる燃料ガス配管2
2にガス洗浄設備23を組み込むことを推奨す
る。そのためには硫化水素が適当な溶剤によつて
洗浄されるような単純な設備で十分である。
多量の硫黄を含む石炭の場合、ガス集塵設備8
から出る冷却された生ガスの一部を、転換設備9
を迂回してガス浄化設備10およびガス分解設備
11に導くことも有利である。これはガス分解設
備11において非常に多量の一酸化炭素および少
量の水素を生ずる結果となる。それによつて燃焼
室21には硫黄分のない一酸化炭素を含む多量の
ガスが供給される。そのためアンモニア合成設備
12には少量の合成ガスが供給される。その場合
転換に要する経費は化学工場におけるアンモニア
製造費に比べて僅かであるか、あるいは全く省略
できるという利点を生ずる。それによつて可熱性
ガスの損失も僅かとなる。さらにアンモニア合成
設備12が一体化されたこの火力発電所の場合、
CO2ガスがアンモニア合成廃ガスと共にガスター
ビン18の燃焼室21に供給され、それによつて
その内部エネルギーが失なわれないので、さもな
ければ実施すべきCO2除去およびガス分解に要す
る経費も安くなる。この火力発電所の場合、空気
分解設備5から窒素を燃焼ガス配管22における
燃焼ガスに混合することによつてNOX発生を低
下することもできる。
から出る冷却された生ガスの一部を、転換設備9
を迂回してガス浄化設備10およびガス分解設備
11に導くことも有利である。これはガス分解設
備11において非常に多量の一酸化炭素および少
量の水素を生ずる結果となる。それによつて燃焼
室21には硫黄分のない一酸化炭素を含む多量の
ガスが供給される。そのためアンモニア合成設備
12には少量の合成ガスが供給される。その場合
転換に要する経費は化学工場におけるアンモニア
製造費に比べて僅かであるか、あるいは全く省略
できるという利点を生ずる。それによつて可熱性
ガスの損失も僅かとなる。さらにアンモニア合成
設備12が一体化されたこの火力発電所の場合、
CO2ガスがアンモニア合成廃ガスと共にガスター
ビン18の燃焼室21に供給され、それによつて
その内部エネルギーが失なわれないので、さもな
ければ実施すべきCO2除去およびガス分解に要す
る経費も安くなる。この火力発電所の場合、空気
分解設備5から窒素を燃焼ガス配管22における
燃焼ガスに混合することによつてNOX発生を低
下することもできる。
図面は本発明に基づく発電所の概略配管系統で
ある。 1:ガスタービン発電所部分、2:蒸気タービ
ン発電所部分、3:化学原料製造設備、4:石炭
ガス化設備、5:空気分解設備、6:石炭ガス発
生器、7:熱交換設備、8:ガス集塵設備、9:
転換設備、10:ガス浄化設備、11:ガス分解
設備、12:アンモニア合成設備、13:ガス圧
縮機、14:アンモニア合成反応炉、15:ガス
分離器、16:再循環配管、17:圧縮機、1
8:ガスタービン、19:圧縮機、20:発電
機、21:燃焼室、22:燃料ガス配管、23:
ガス洗浄設備、24:生ガス配管、25:廃ガス
配管、26:廃熱ボイラ、27:蒸気配管、2
8:蒸気タービン、29:高圧タービン部、3
0:低圧タービン部、31:発電機、32:復水
器、33:復水ポンプ、34:給水タンク、3
5,36:給水ポンプ。
ある。 1:ガスタービン発電所部分、2:蒸気タービ
ン発電所部分、3:化学原料製造設備、4:石炭
ガス化設備、5:空気分解設備、6:石炭ガス発
生器、7:熱交換設備、8:ガス集塵設備、9:
転換設備、10:ガス浄化設備、11:ガス分解
設備、12:アンモニア合成設備、13:ガス圧
縮機、14:アンモニア合成反応炉、15:ガス
分離器、16:再循環配管、17:圧縮機、1
8:ガスタービン、19:圧縮機、20:発電
機、21:燃焼室、22:燃料ガス配管、23:
ガス洗浄設備、24:生ガス配管、25:廃ガス
配管、26:廃熱ボイラ、27:蒸気配管、2
8:蒸気タービン、29:高圧タービン部、3
0:低圧タービン部、31:発電機、32:復水
器、33:復水ポンプ、34:給水タンク、3
5,36:給水ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 石炭ガス化設備、空気分解設備、石炭ガス発
生器、石炭ガス発生器に接続された熱交換設備と
ガス集塵設備および熱交換設備とガス集塵設備に
接続されたガスタービン発電所部分と蒸気タービ
ン発電所部分を有する火力発電所において、アン
モニア合成設備12が石炭ガス化設備4にガス浄
化設備10およびガス分解設備11を中間接続し
た状態で接続され、アンモニア合成の際に生じた
廃ガスの一部がいわゆるパージガスとしてガス洗
浄設備およびガス分解設備において分離されたガ
スおよび石炭ガス発生器6の集塵済の生ガスの一
部と一緒にガスタービン発電所部分1の燃焼室2
1に供給されることを特徴とする石炭ガス化設備
を備えた火力発電所。 2 石炭ガス化設備4に付属された空気分解設備
5が石炭ガス発生器6に酸素を供給し、ガス分解
設備11に液体窒素を供給することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の火力発電所。 3 空気分解設備5の窒素配管がガスタービン1
8の燃焼室21に通じる燃料ガス配管22に接続
されていることを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の火力発電所。 4 転換設備9がガス浄化設備10に前置接続さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の火力発電所。 5 ガスタービン発電所部分1に流入する生ガス
がガス洗浄設備23を通して案内されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の火力発電
所。 6 ガス洗浄設備として硫化水素に対するガス洗
浄設備23が用いられていることを特徴とする特
許請求の範囲第5項記載の火力発電所。
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