JPH0481526A - ガス化発電プラント - 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】 産業上の利用分野 本発明は、石炭、油又はその他の化石燃料を理論当量以
下の酸素又は空気で高温部分燃焼させ、ガス化して得た
燃焼ガスをガスタービン燃焼器の燃料とするガスタービ
ン発電プラントに関する。

従来の技術 このようなガス化発電プラントの従来例として、第５図
に示すようなものかある。

第５図において、１か一般にガス化炉と称されているガ
ス化燃焼器であり、このガス化燃焼器１て石炭、油又は
その他の化石燃料を理論当量以下の酸素又は空気で高温
部分燃焼させるものである。

しかして、ここに例示した従来例によれば、微粉炭貯槽
２に貯槽された微粉炭かロータリフィーダの如き給炭機
３を介してガス化燃焼器１に供給される。また、空気か
押込通風機４により空気分離装置５に供給されて、酸素
と窒素ガスとか製造され、その酸素が圧縮機（昇圧通風
機）６で所要圧に加圧されてガス化燃焼器１に供給され
る。この供給酸素量は石炭をガス化するのに必要な温度
条件となるように理論燃焼酸素量の約４０％に制御され
、これにより微粉炭か高温で部分燃焼してガス化する。

一方、窒素ガスは、空気分離装置５からポンプ７によっ
て微粉炭貯槽２に供給され、これにより微粉炭貯槽２は
窒素ガスで加圧されてシールされる。

前述したガス化燃焼器１で生成した燃焼ガスは、それか
ら、クエンチ炉８に供給され、スプレィ水管９により投
入されるスプレィ水にてガス化燃焼器圧力の飽和温度ま
で冷却され、これにより生成ガス中に含まれている溶融
スラグの大部分はスラグホッパｌＯへ落下除去される。

一方、このようにして溶融スラブが除去された生成ガス
は、クエンチ炉８から高温ガスダクト１１を経てガスス
クラバー１２に導入されて除塵された後、湿式脱硫装置
１３にてＨ２Ｓ等の硫化物が除去され、クリーンなガス
となってガスタービン燃焼器１４に供給される。

ここで、生成ガスは空気圧縮機１５で加圧されて供給さ
れる空気と燃焼して高圧高温の燃焼ガスとなり、ガスタ
ービン１６を駆動し、前記空気圧縮機１５とそれに連結
されている発電機１７とか駆動される。ガスタービン１
６の排ガスは、排気ダクト１８を経て排ガスボイラ１９
にて供給されて熱回収された後、排気ダクト２０を経て
図示していない煙突から大気中へ放出される。

一方、排ガスボイラ１９で発生した蒸気は、蒸気タービ
ン２１を駆動し、これにより発電機２２が駆動される。

そして、蒸気タービン２１の排気は復水器２３で凝縮し
、その水か給水ポンプ２４て昇圧され給水管２５を経て
排ガスボイラ１９へ供給される。

以上述べたように、従来のガス化発電プラントでは、湿
式又は低温作動の脱硫装置又は湿式脱塵装置を設備した
システム構成となっている。

発明か解決しようとする課題 以上述べたようなガス化発電プラントにおいて、ガス化
燃焼器１で生成した燃焼ガスのクリーンアップに関し、
クリーンアップには生成ガスの除塵、脱硫、アルカリ金
属、重金属の除去が含まれるか、前述した従来例ではこ
れらの処理を湿式即ち水を使用して略常温又は比較的低
温で行っており、先づ生成ガスの粗脱塵をスプレィ水に
より行い、それからスクラバーにて水洗してガス状でな
い不純物を除去している。更に、脱硫装置も従来例では
湿式法である。即ち、ガス化燃焼器で生成した燃焼ガス
は高温（通常１３００℃以上）から略常温迄減温される
が、これは投入水の蒸発によって行われる。

このため、生成ガスは略常温で飽和水分を含むガスとな
る。そして、ガスタービン燃焼器ではこの飽和水蒸気を
含む低温（常温）の生成ガスを燃焼し、ガスタービン駆
動流体としているので、次のような問題を伴う。

（１）多量の水を消費する 第５図に示した例の如く酸化剤に酸素を使用する場合が
所要水量は最も少なくなるが、この場合でもガス化燃焼
器温度から常温迄スプレィ水で温度を下げると、略燃料
量相当のスプレィ水が必要となる。

（２）　ガスタービンでは、この生成ガスを燃焼してタ
ービン作動流体とするが、蒸気のエンタルピがガスのエ
ンタルピに比し大きいため、圧力比が充分高くない従来
のガスタービンでは排気温度が上昇し、プラント熱効率
が低下する。

（３）処理を要する排水量が増加し、環境問題や運転経
費の増加の問題を惹起する。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するだめに
なされたもので、ガス化燃焼器で生成した燃焼ガスのク
リーンアップと発電プラントのプラント熱効率の改善を
図ることを目的とする。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、本発明によるガスタービ
ン発電プラントは、石炭等の燃料を理論当量以下の酸素
又は空気で高温部分燃焼させるガス化燃焼器と、このガ
ス化燃焼器で生成した燃焼ガスを減温する減温装置と、
この減温装置で減温した生成ガスか導入され石灰石を脱
硫剤として高温脱硫する流動層式の脱硫装置と、この脱
硫装置で脱硫した生成ガスを除塵する乾式除塵装置とを
包含し、この除塵装置で除塵した生成ガスをガスタービ
ン燃焼器の燃料としたものである。

作用 上記の手段によれば、ガス化燃焼器で生成された燃焼ガ
スは、減温装置にて高温脱硫するのに必要な温度（１１
００’Ｃ〜９００°Ｃ）にまで減温され、それから流動
層式の石灰石脱硫装置にて高い効率で高温脱硫され、そ
の後乾式除塵装置にて高温除塵され、これにより生成ガ
スは高温で増湿しない状態でガスタービン燃焼器に供給
される。

実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。

第１図は本発明の第１実施例を示し、第５図に示したも
のと同一の要素には同一の符号を付して、重複する説明
は省略する。

第１図において、３１は減温装置としてのガスクーラ、
３２は石灰石を脱硫剤として高温（９００℃〜１１００
℃）で作動する流動層式の脱硫装置、３３はサイクロン
セパレータ、３４はポーラスフィルタであり、これらの
要素が本実施例にしたがってガス化発電プラントに組み
込まれている。

すなわち、ガスクーラ３１は、ガス化燃焼器１で生成さ
れ高温ガスダクト１１を経て送られてきた燃焼ガスを排
ガスボイラ１９で発生しダクト３５を経て送られてきた
蒸気と熱交換させて、高温脱硫に必要な温度（１１００
℃〜９００°Ｃ）にまで減温させるものである。そして
、この約１０００℃に減温された生成ガスは、高温石灰
石脱硫装置３２に到る。この脱硫装置３２にはライン３
６によって投入される石灰石か一段または二段の流動層
状に装填されており、生成ガスと脱硫剤である石灰石と
の接触時間か長くなるように工夫されているため、９５
％以上の高い脱硫効率が得られる。また、石灰石は■や
Ｎａ等のアルカリ金属の吸着性も高いため、これらの有
害物質も同時に除去することかできる。

生成ガス中には燃料中の硫黄かＨ２Ｓ、　ＣＯ３の形で
含有されているが、以下の化学反応により固定化される
。

先つ、石灰石は約１０００℃の温度下でカルンネトし、
活性及びポロシティの高い生石灰（Ｃ，ａＯ）となる（
ＣａＣＯＢ−”Ｃａ５＋Ｃ０ｚ）。

そして、Ｈ，Ｓ及びＣＯＳはこのＣａＯと反応する（Ｈ
２Ｓ＋ＣａＯ→ＣａＳ＋Ｈ２０，ＣＯ３＋ＣａＯ−Ｃａ
５＋Ｃ０ｚ）。

このように、８分はＣａＳの形で固定化除去される。ま
た、バナジウムやＮａ等のアルカリ金属もＣａＯに吸着
され易く、同時に除去することができる。

このようにして８分及び大部分のＶ、Ｎａ等を除去され
た生成ガスは、それから、サイクロンセパレータ３３及
びポーラスフィルタ３４の乾式除塵装置で精密クリーニ
ングされた後、ガスタービン燃焼器１４へ供給され燃焼
される。

一方、ガスクーラ３１で生成ガスと熱交換して高温とな
った蒸気は、ダクト３７を経て蒸気タービン２１に供給
され、蒸気タービン２１を駆動する。

以上述べたように、本実施例では、高温石灰石脱硫の適
正温度の約１０００℃へガス化燃焼器発生ガス温度１３
００〜１４００℃から減温するが、これをガスクーラ３
１で排ガスボイラ発生蒸気を加熱することによって行っ
ており、第２図に示すように、ボトミングの蒸気プラン
トの出力増加、効率向上が図られる。

即ち、第２図において、Ａか排ガスボイラのみの場合の
蒸気プラントサイクルのＴ−Ｓ線図、Ｂが排ガスボイラ
とガスクーラとを組合せた蒸気プラントサイクルのＴ−
８線図であり、斜線で示す部分だけ出力増加、効率向上
につながる。

第３図は本発明の第２実施例を示し、減温装置として第
１図に示した第１実施例におけるガスクーラ３１に代え
て水噴霧装置４１を設置したものである。

即ち、第３図において、給水管２５を流れる給水の一部
が、水管４２を経てこの水噴霧装置４１に供給され、そ
の複数のノズルから高温の生成ガス中にスプレーされる
ことにより、生成ガスの温度か高温石灰石脱硫装置３２
の適正温度レベルまで減温されるようになっている。

なお、その他の構成は第１図に示したものと同様である
ので、同一の要素には同一の符号を付して、重複する説
明は省略する。また、スプレィ水はボトミングサイクル
の給水を利用しなくても、別の水供給源から供給するこ
ともできる。さらに、水に代えて、蒸気例えば排ガスボ
イラ１９で発生した蒸気をスプレィすることもできる。

次に、第４図は本発明の第３実施例を示し、第３図に示
した第２実施例の構成に硫化カルシウム酸化装置５１を
付加したものである。

即ち、第４図において、高温石灰石脱硫装置３２で生成
されて排出される高温の硫化カルシウム（ＣａＳ）は、
酸化装置５１にてガスタービン空気圧縮機１５の出口か
らダクト５２を経て送られてくる空気によって酸化され
、硫酸カルシウム（石膏Ｃａ５Ｏ４）に転換させられる
。そして、この硫化カルシウム酸化装置５１にて生成さ
れたガスは、併設したポーラスフィルタ５３で除塵され
た後、ガスタービン燃焼器１４に供給される。

なお、その他の構成は第３図に示したものと同様であっ
て、その一部分を省略しているとともに、同一の要素に
は同一の符号を付して重複する説明は省略する。また、
酸化用の空気はガスタービン空気圧縮機１５の出口空気
を利用しなくても、別の空気供給源から供給することが
できる。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、ガス化燃焼器で生
成した燃焼ガスを石灰石脱硫装置で高温脱硫するように
したので、生成ガスの温度を減温装置で約１０００℃程
度に低下すればよく、したかって熱損失か少ない。そし
て、好適には、この温度低下を第１図に示した実施例の
如き排ガスボイラ発生蒸気又は再熱蒸気との熱交換によ
り行わせることにより、排熱回収蒸気タービンサイクル
の熱効率の向上を図ることができる。

また、高温石灰石脱硫装置は従来用いられていた湿式脱
硫装置よりも脱硫設備を大巾に簡素化できて設備費を大
巾に低減できるとともに、石灰石は埋蔵量が豊富で安価
であり、かつ乾式で水を使用しないために排水処理が不
要であることから、運転経費も大巾に低減することがで
きる。

さらに、この高温石灰石脱硫装置を流動層式とすること
により、除塵（煤塵除去、■及びＮａ除去）機能を持た
せることができる。

しかも、この流動層式の高温石灰石脱硫装置によると、
高い脱硫性能が達成できるとともに、反応生成物の処理
が容易であり、硫化カルシウム（ＣａＳ）は安定した固
体であるので、埋立、路盤材等に利用することができる
。そして、好適には、この硫化カルシウムを第４図に示
した実施例の如く硫化カルシウム酸化装置にて酸素雰囲
気下で加熱することにより、容易に硫酸カルシウム（石
膏Ｃａ５Ｏ，）を得て、建材等に利用することができる
。

また、前述した高温石灰石脱硫装置にて脱硫された高温
の生成ガスは、その後乾式除塵装置にて除塵されてガス
タービン燃焼器へ供給されるので、生成ガスは高温で増
湿しない状態でガスタービン燃焼器に供給されることに
なり、したがって湿式除塵装置の場合におけるスプレィ
水等の蒸発に伴う潜熱及び顕熱の損失がないので、高効
率達成に有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例によるガスタービン発電プ
ラントを示す系統図、第２図はこの第１実施例における
ボトミングサイクルのＴ−、、Ｓ線と後述する第５図の
従来例におけるボトミングサイクルのＴ−８線とを比較
して示す図、第３図は本発明の第２実施例によるガスタ
ービン発電プラントを示す系統図、第４図は本発明の第
３実施例によるガスタービン発電プラントの要部を示す
系統図、第５図は従来のガスタービン発電プラントを示
す系統図である。 １・・ガス化燃焼器、２・・微粉炭貯槽、５・・空気分
離装置、１４・・ガスタービン燃焼器、１５・・空気圧
縮機、１６・・ガスタービン、１９・・排カスホイラ、
２１・・蒸気タービン、２５・・給水管、３１・・ガス
クーラ、３２・・高温石灰石脱硫装置、３３・・サイク
ロンセパレータ、３４・・ポーラスフィルタ、４１・・
水噴霧装置、５１・・硫化カルシウム酸化装置、５３・
・ポーラスフィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石炭等の燃料を理論当量以下の酸素又は空気で高温部分
   燃焼させるガス化燃焼器と、このガス化燃焼器で生成し
   た燃焼ガスを減温する減温装置と、この減温装置で減温
   した生成ガスが導入され石灰石を脱硫剤として高温脱硫
   する流動層式の脱硫装置と、この脱硫装置で脱硫した生
   成ガスを除塵する乾式除塵装置とを包含し、この除塵装
   置で除塵した生成ガスをガスタービン燃焼器の燃料とす
   ることを特徴とするガスタービン発電プラント。