JPH05340266A

JPH05340266A - 発電方法

Info

Publication number: JPH05340266A
Application number: JP14945992A
Authority: JP
Inventors: Mutsunori Karasaki; 睦範唐崎; Masaki Iijima; 正樹飯島
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス化炉内で石炭にスチームと酸素を作用さ
せてＣＯとＨ₂を主成分とする燃料ガスを製造し、これ
をコンバインド・サイクル発電装置に供給する発電方法
において、電力需要が大きい時に酸素の製造のために発
電された電力の一部を割くことがないようにする。【構成】ガス化炉１内で石炭にスチームと酸素を作用
させてＣＯとＨ₂を主成分とする燃料ガスを製造し、こ
れをコンバインド・サイクル発電装置に供給する発電方
法において、電力需要の小さい時間帯に空気を圧縮貯蔵
し、この圧縮貯蔵空気から空気深冷分離装置８で製造さ
れた酸素をスチームと共にガス化炉１内で石炭に作用さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭をガス化して燃料ガ
スを生産し、この燃料ガスをコンバインド・サイクル発
電装置に供給して発電する発電方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭は世界的に広く分布し、埋蔵量が豊
富で、価格も安定したエネルギー源である。そして石油
危機を契機に見直され、さらにその効率的利用方法とし
て石炭のガス化方法が研究され、既に実用化もされてい
る。石炭のガス化には種々の方法が知られているが、最
も一般的な方法として、高温高圧下で石炭にスチーム
（水蒸気）と酸素を作用させ、主成分が一酸化炭素およ
び水素からなるガスを得る方法が挙げられる。

【０００３】また石炭のガス化装置と発電装置を一体化
し、ガス化により得られる高温高圧のガスをコンバイン
ド・サイクル発電の燃料とする試みもなされている。

【０００４】ところで電力業界では、電力需要増大とと
もに、電力需要の変動、特に昼夜間需要格差の増大が大
きな問題となっている。特に午前１０時頃から午後５時
頃までの昼間の需要が大きく、反対に夜間の需要は小さ
くなっている。このため夜間の安価な余剰電力を用いて
海水などを高所のダムに揚水し、昼間の電力需要の大き
い時間帯に落水させて発電するいわゆる揚水発電が行な
われている。しかし、揚水ダムの立地問題、遠隔送電に
よる電力損失の点等から問題も多く、現状以上には揚水
発電に期待できないのが実状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】今後の電力需要の増大
に対処する電源として、石炭のガス化・コンバインド・
サイクル発電にも期待がかけられているが、石炭のガス
化による発電燃料を生産する場合、ガス化装置は、高温
高圧で稼働されるため、また安定品質の燃料ガスを低コ
ストで生産するため、できる限り稼働率を上げ、生産量
を一定にして安定稼働することが好ましい。従って現状
においては、ガス化装置の能力を電力需要の変動に応じ
て変化させることは困難である。

【０００６】また、前記のような石炭のガス化により得
られる燃料を用いてコンバインド・サイクル発電を行な
う際には、常にガス化に必要な酸素をガス化炉に供給す
る必要がある。この酸素の製造には、通常、空気深冷分
離装置が用いられるが、空気の深冷分離には特に空気圧
縮用コンプレッサーの駆動に非常に大きな電力を必要と
する。空気圧縮用コンプレッサーを含む空気深冷分離装
置はガス化炉やコンバインド・サイクル発電装置に併設
されるので、その必要電力は、通常コンバインド・サイ
クル発電装置自体から賄われるが、昼夜を問わずその発
電量の約１０％に達している。従って、電力需要の大き
い昼間においても、酸素の製造のために発電した電力の
一部を割かなければならず、この解消が切望されてい
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、石炭のガ
ス化により得られる燃料ガスをコンバインド・サイクル
発電に用いて発電する際の前記課題について鋭意検討を
重ねた結果、石炭のガス化に必要な酸素の原料として、
圧縮空気を専ら電力需要の小さい時間帯に製造して圧縮
空気として貯蔵しておき、これに深冷分離方法等を用い
て酸素を製造することにより、前記課題を解決できるこ
とを見出し、本発明を完成させることができた。

【０００８】（１）すなわち、本発明は高温高圧のガス
化炉内で石炭にスチームおよび酸素を作用させて一酸化
炭素および水素を主成分とする高温高圧の燃料ガスを製
造し、この燃料ガスをコンバインド・サイクル発電装置
に供給して発電する発電方法において、電力需要の小さ
い時間帯に空気を圧縮して貯蔵した貯蔵圧縮空気から製
造された酸素をスチームと共に前記ガス化炉で石炭に作
用させることを特徴とする。

【０００９】（２）また、前記（１）の本発明におい
て、電力需要の小さい時間帯に空気を圧縮し貯蔵した前
記貯蔵圧縮空気から酸素を製造するに当って深冷分離方
法を用いることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、電力需要が小さい時間帯に余剰電
力で空気を圧縮し貯蔵した貯蔵圧縮空気から酸素が深冷
分離方法等によって製造され、この酸素がスチームと共
に高温高圧のガス化炉内で石炭に作用して一酸化炭素お
よび水素を主成分とする高温高圧の燃料ガスが製造さ
れ、この燃料ガスによってコンバインド・サイクル発電
装置で発電が行われる。

【００１１】従って、本発明によれば、電力需要の大き
い時間帯において、装置全体で消費される電力を大幅に
削減し、外部に大容量の電力が供給される。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例に使用される装置の系統図
を図１に示す。なお図１では、主要装置や主要生成物の
みを示し、付属装置の多くは省略されている。

【００１３】石炭のガス化は、ガス化炉１に石炭、スチ
ームおよび酸素を供給して行なわれる。ガス化炉１では
温度１３００〜１４００℃、圧力５０〜６０kg／cm²の
高温高圧状態で石炭にスチームおよび酸素を作用させ、
生成物として一酸化炭素が約５０VOL ％、水素が約４０
VOL ％の燃料ガス（水成ガス）が得られる。このような
石炭のガス化方法は既に公知である。

【００１４】ガス化炉１で得られた高温高圧の燃料ガス
は、コンバインド・サイクル発電装置を構成するガスタ
ービン２に導かれ、同ガスタービン２で駆動される発電
機５により発電が行われ、さらに高温の燃焼排ガスでボ
イラ３によりスチーム（水蒸気）を発生させ、このスチ
ームがスチームタービン４に導かれ、同スチームタービ
ン４で駆動される発電機６により発電が行われる。な
お、前記水成ガスからＳＯ₂などの有害不純物ガスを除
いた後、メタノールを合成し、これをガスタービンの燃
料として用いるようにしても良い。

【００１５】本実施例においては、電力需要の小さい時
間帯、特に夜間に空気を圧縮し、圧縮空気として貯蔵す
る。圧縮空気貯蔵法自体は電力貯蔵技術の一方法として
すでに知られている。圧縮空気の貯蔵システムとして
は、電気学会誌１１３巻３号１９８頁（１９９１年）に
記載されているように、定圧式と変圧式がある。定圧式
は地上に貯水池を設け、これと貯蔵施設との落差で圧力
を一定にし、使用した圧縮空気に相当する容量を水で置
換する方式である。変圧式は単に貯蔵容器を設けるだけ
であるが、圧縮空気の使用のみを続けると一定以下の圧
力になり、使用できなくなる。貯蔵施設としては岩盤空
洞、岩塩層の空洞、背斜滞水層、海底タンクなどがあ
る。

【００１６】本実施例では、前記のように電力需要の小
さい時間帯に貯蔵した圧縮空気を冷却し深冷分離し、得
られる酸素ガスを液化して液体酸素として貯蔵し、これ
をガス化炉１に用いる。すなわち、圧縮空気は、電力需
要の小さい時間帯に余剰電力によって空気圧縮貯蔵装置
７の空気圧縮装置、通常はコンプレッサーを間欠的に駆
動することによって製造され、空気圧縮貯蔵装置７に貯
蔵される。また、この空気圧縮貯蔵装置７に貯蔵された
圧縮空気から、空気深冷分離装置８により酸素が製造さ
れ、さらにこの酸素は酸素液化装置９において液体酸素
とされてその体積が減少し、液体酸素の状態で液体酸素
タンク１０に貯蔵される。前記の空気深冷分離装置８と
酸素液化装置９は、間欠的に稼動される。また、深冷分
離装置８と酸素液化装置９による液体酸素の製造は随時
行うことができるが、電力需要の小さい時間帯に行うこ
とが好ましい。

【００１７】液体酸素タンク１０からガス化炉１へ前記
のようにして得られた酸素が供給されるが、ガス化炉１
内は高圧であるので昇圧ポンプ１１で液体酸素を昇圧
し、さらに熱交換器１２で加熱・気化させて高温高圧の
ガス状態として酸素の供給が行われる。熱交換器１２に
よる加熱には通常海水を用いる。

【００１８】ガス化炉１の安定稼働時には、液体酸素タ
ンク１０からの液体酸素の供給は常時行う必要がある。
従って、前記の圧縮空気の製造・貯蔵および好ましくは
間欠稼働される空気深冷分離装置８および酸素液化装置
９は、その稼働時に停止時間中に使用される液体酸素量
を確保するようにする必要がある。

【００１９】本実施例では、以上の通り、電力需要の小
さい時間帯において空気を圧縮して貯蔵し、この貯蔵さ
れた圧縮空気より空気深冷分離装置８によって酸素を製
造し、液体酸素として液体酸素タンク１０に貯蔵された
酸素をガス化炉１へ供給してスチームと共に石炭に作用
させるようにしているために、電力需要の小さい時間帯
の余剰電力を有効に利用して電力需要が大きい時間帯に
おいて発電機５，６によって有効な発電を行うことがで
きる。また、電力需要が大きい時間帯においては、空気
圧縮貯蔵装置７、空気深冷分離装置８、及び酸素液化装
置１０は稼動することがなく、該時間帯における消費電
力を大幅に削減することができ、発電機５，６による発
電量の殆どを外部に供給することができる。

【００２０】本実施例において、空気圧縮貯蔵装置７
（コンプレッサーも含む）、空気深冷分離装置８及び酸
素液化装置９の動力として発電機５，６で発電される電
力を用いる場合は、エネルギーバランス上、通常それら
合計発電電力の約１０％程度が用いられることになる。
もちろん間欠的に稼働される空気圧縮貯蔵装置７、空気
深冷分離装置８及び酸素液化装置９の電力として、発電
機５，６で発電される電力以外に外部の電力を用いるこ
ともできる。

【００２１】前記の空気深冷分離装置８及び酸素液化装
置９は間欠稼働となるので、その生産性は若干低下する
が、前記のように、電力需要の大きい時間帯に発電機
５，６で発電される発電量の殆どを外部に供給すること
ができ、電力需要の小さい時間帯には安価な余剰電力を
用いることができるので、総合的にみると、本実施例に
係る発電方法は経済的にも著しく有利である。

【００２２】因みに、本実施例で使用される装置の近く
にＬＮＧ（液化天然ガス）の冷熱が利用できる場合は、
この冷熱を利用して圧縮貯蔵空気を冷却し、深冷分離す
ることにより、酸素の製造に必要な動力を大幅に削減す
ることができるので、さらに有利となる。すなわち単に
捨てられているＬＮＧの冷熱を用いることにより、空気
の冷却に必要な電力を削減しながら空気を深冷分離して
液化酸素を製造し、これをガス化炉１に供給することが
できる。

【００２３】なお、前記実施例では、圧縮貯蔵された空
気から深冷分離装置によって酸素を製造しているが、本
発明における酸素の製造はこれに限られるものではな
く、圧力スイング吸着分離装置等によって圧縮貯蔵され
た空気から酸素を製造するようにすることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る発電方法は、電力需要の小さい時間帯に圧縮貯蔵した
空気から酸素を製造し、これをガス化炉へ供給してスチ
ームと共に石炭に作用させているので、電力需要の大き
い時間帯においてコンバインド・サイクル発電装置にお
いて有効な発電が行われ、かつ、装置全体で消費される
電力を大幅に削減し、外部に大容量の電力を供給するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で使用する装置系統図であ
る。

【符号の説明】

１ガス化炉２ガスタービン３ボイラー４スチームタービン５発電機６発電機７空気圧縮貯蔵装置８空気深冷分離装置９酸素液化装置１０液体酸素タンク１１昇圧ポンプ１２熱交換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温高圧のガス化炉内で石炭にスチーム
および酸素を作用させて一酸化炭素および水素を主成分
とする高温高圧の燃料ガスを製造し、この燃料ガスをコ
ンバインド・サイクル発電装置に供給して発電する発電
方法において、電力需要の小さい時間帯に空気を圧縮し
貯蔵した貯蔵圧縮空気から製造された酸素をスチームと
共に前記ガス化炉内で石炭に作用させることを特徴とす
る発電方法。
【請求項２】電力需要の小さい時間帯に空気を圧縮し
貯蔵した前記貯蔵圧縮空気から酸素を製造するに当って
深冷分離方法を用いることを特徴とする請求項（１）に
記載の発電方法。