JPH0535241B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は燃料ガス製造プロセスにおける高温ガ
スによる動力回収方法に関する。

従来技術 高圧あるいは中圧の高温連続式ガス化プラント
においてはプラントの規模が大きくなると多量の
蒸気を発生するが、これらの蒸気は充分な需要先
のない場合余剰蒸気として大気中に放出廃気され
ていた。

発明が解決しようとする問題点 この余剰蒸気の利用方法として蒸気タービンを
設置して、動力あるいは電力として取出し、エネ
ルギに利用する回収方法があるが、回収される動
力あるいは電力の量的面で経済性がない場合が多
いため、特にガス化プラントの稼動初期において
ガス化プラントと一体化した回収法として軌道に
のせることができなかつた。

本発明は上記問題点を解決し、余剰蒸気を利用
してタービンを駆動し、また、発電機を作動させ
てその電力を取り出し、これをガス化プロセスに
利用することによつて商用電力量の節約を計るよ
うにした動力回収方法を提供することを目的とす
る。

問題を解決するための手段 本発明は、ガス流路３の上流において、ボイラ
２からの蒸気流路４を接続し、その接続点より下
流に作動流体蒸発器１１を設け、蒸気の潜熱と高
温ガスの顕熱とを利用して作動流体ガスを加熱蒸
発させて第１タービン１２を駆動し、蒸発した作
動流体ガスを再使用する冷却サイクル５を設け、
さらにガス流路３の下流にバイパス路８を有する
第２タービン１６を設けて、ガス中の蒸気の潜熱
およびガスの顕熱ならびにガスの圧力エネルギー
を電力または動力として回収すると同時に第２タ
ービン１６のガス膨張によりガスの冷却脱水を行
うようにした高温ガスによる動力回収方法であ
る。

また本発明は、ガス流路３の下流において、第
２タービン１６よりも上流側で前記作動流体蒸発
器１１よりも下流側に第１給水冷却器１５が設け
られ、第２タービン１６より下流側のガス温度を
前記第１給水冷却器１５の冷却媒体の量で調節す
るようにした高温ガスによる動力回収方法であ
る。

作 用 本発明は、ガス化プラント始動時において、ボ
イラから発生する蒸気を作動流体蒸発器に送つて
該蒸気の潜熱を利用し、冷却サイクル中において
第１タービンを動かして発電する。またこの電気
を用いてガス化プラントを徐々に稼動する。ガス
化プラントの稼動初期のプロセスガス発生量の少
ないときは、蒸気の潜熱とプロセスガスとの顕熱
とによつて、第１タービンを駆動して、プロセス
ガスは第２タービンをバイパスして外部へ供給す
る。プロセスガスの量が徐々に増加すれば、ボイ
ラからの蒸気の供給を徐々に減らす。さらにプロ
セスガスの発生量が増加すれば、蒸気の供給を停
止するとともに、プロセスガスを第２タービンに
導き、ガスを膨張させることによつて、ガス中の
蒸気の潜熱およびガスの顕熱ならびにガスの圧力
エネルギを電力として回収して回収電力量を増加
し、増加した電力によつてガス化プラントの稼動
率を上げ、定常運転に移行する。これら回収電力
は、ガス化プラントの駆動に使用され、余剰の電
力は他にも利用する。プロセスガスは前記第２タ
ービンのガス膨張によつて冷却脱水される。

なお蒸気は、作動流体蒸発器で潜熱を失つて凝
縮水となり、作動流体蒸発器と第１給水冷却器間
のガス流路に溜まるが、その量は始動時の短時間
に溜まる極く僅かの量であるので、その後のプロ
セスガスのガス圧力によつて第１給水冷却器に移
動されて分離される。またガス流路の凹所に残つ
た水は、定常運転時のプロセスガス中に再蒸発す
る。

実施例 以下、本発明を図面に示す一実施例にもとづい
て説明する。

本発明の燃料ガス製造プロセスは、図に示すよ
うな高圧、中圧の高温連続式ガス化プラントにお
いて、ボイラ２からの蒸気と原料ガスが反応して
ガス発生炉１から発生した高温ガスがガス流路３
を経て最終的に温度約０℃まで冷却されて製造ガ
スとなる。しかして、前記ガス流路３の上流にお
いて、冷却用のフロン蒸発器１１と、該フロン蒸
発器１１に接続されて冷却サイクル５が設けられ
る。冷却サイクル５は前記フロン蒸発器１１を含
み、フロン蒸気流路５ａ、蒸気圧により動力が付
与される第１タービン１２、フロン排気流路５
ｂ、水冷によりフロンを液化させるためのフロン
凝縮器１４、フロンポンプ２２、を経てフロンは
再び前記フロン蒸発器１１に還元される。そし
て、前記第１タービン１２は第１発電器１３を駆
動する。

ガス流路３の前記フロン蒸発器１１よりも下流
には、第１給水冷却器１５が設けられ、更にその
下流側に弁３５を経て第２発電機１７を持つ第２
タービン１６が設けられる。また、該第２タービ
ン１６の下流側ガス流路３の途中に第２気水分離
ドラム１９ｂが設けられる。

前記第１給水冷却器１５には三方弁４５を介し
て純水冷却水路６から冷却水が導入される。ま
た、第１給水冷却器１５にはガス凝縮水路７が分
岐形成される。該ガス凝縮水路７は第１気水分離
ドラム１９ａ、凝縮水冷却器１８を経て凝縮分離
された水を排出するよう構成されている。凝縮水
冷却器１８には前記三方弁４５を介して冷却水が
導入可能となつている。また、前記第２タービン
１６を出たガス分離水も第２気水分離ドラム１９
ｂを経て前記凝縮水路７から排出可能となつてい
る。

なお、フロン蒸気流路５ａとフロン排気流路５
ｂ間には弁４３を持つ第１バイパス流路５ｄが設
けられ、また、第１給水冷却器１５の下流側と第
２気水分離ドラム１９ｂの下流側との間にも弁３
６を持つ第２バイパス流路８が設けられている。
これらバイパス流路５ｄ，８の設置によつて第１
または第２タービン１２，１６が停止してもガス
の製造には何ら支障を来たすことがない。

さて、本発明によると、ガス流路３の上流にお
いて、前記フロン蒸発器１１よりも上流側に蒸気
流路４が接続開口される。該流路４は、弁３３，
４１を介して前記ボイラ２と接続され、該ボイラ
２で製造された蒸気が通気される。そして、前記
蒸気流路４は基部に設けられた弁３１を経てガス
発生炉１とも連通可能となつている。

以下において、本ガス化プラントの作動状態を
説明する。プラント始動時は、ボイラ２から発生
する蒸気は、ガス化プラントへ送られて、ガス発
生の準備をするとともに、蒸気流路４を経てガス
流路３へ導入する。この蒸気はフロン蒸発器１１
へ流入して、フロンを蒸発させ、冷却サイクル５
を稼動し、第１タービン１２を回転させ、発電機
１３から電力を得る。この電力はガス化プラント
の最低の稼動単位を運転するのに充分な量で、こ
の電力によつてガス化プラントは最低稼動単位の
運転を開始する。前記作動中、ノズル２１によつ
てフロン凝縮器１４のフロン圧力が制御される。

ガス化プラントが稼動を開始すると、ボイラ２
の蒸気が発生炉１に供給され、ガス流路３に供給
される蒸気量は減少するが、ガス化プラントから
高温の圧力ガスが発生し、これによつて、フロン
蒸発器１１でフロンが蒸発し、冷却サイクル５は
運転を持続し、発電機１３の発電量は徐々に増加
する。発電量の増加に伴つて、ガス化プラントの
稼動率を上げ、またガス流路３に供給される蒸気
を絞り、ある一定量以上のプロセスガスが発生す
れば、蒸気吹込流路４の弁３３を閉じる。

プラント始動時およびそれに続く短時間の間
は、フロン蒸発器１１で蒸気は潜熱を失つて凝縮
して水となり、フロン蒸発器１１と第１冷却器１
５の間のガス流路３に溜まるが、プロセスガスの
圧力によつて第１給水冷却器１５まで移動され、
ここで水を分離する。またこの間のガス流路３の
凹所に溜まつた水は、定常運転後にプロセスガス
中に再蒸発し、第１給水冷却器で水とすて分離さ
れ、ガスは第２タービン１６のバイパス路８から
本プラント外へ弁４７を経て供給される。また第
１給水冷却器１５で分離された水は、第１気水分
離ドラム１９ａを経て排出される。プロセスガス
の発生量がある一定量以上になれば、第１給水冷
却器１５に送る冷却水を止めるとともに、プロセ
スガスを第２タービン１６に導入し、第２タービ
ン１６に接続した発電機１７によつて電力を回収
する。この電力も第１タービンに接続された発電
機１３からの電力とともにガス化プラントの運転
に用い、さらにガス化プラントの稼動率を上昇す
る。ガス化プラントが定常運転になれば、第１タ
ービン１２、第２タービン１６による発電量は、
ガス化プラントを運転して若干余裕を生じる。

このようにガス化プラント稼動初期、定常運転
時を通じて、商用電力の使用量をほとんどなく
し、契約電力を小さくできる。

また定常運転後も第１給水冷却器１５に冷却水
を送水し、その量を制御することによつて第２タ
ービン１６の入口ガス温度を制御し、これによつ
て出口ガス温度が外気温度、たとえば０℃以下と
なるように調整することが好ましい。同時に第２
タービン１６のノズル２３によりプロセスガスの
圧力制御を行なう。第２タービン１６内ではガス
膨張が起り、ガス冷却と脱水が行なわれる。

凝縮水および余剰蒸気はこのシステムで全量回
収され、図示省略の純水タンク或は純水装置へ戻
される。

次に本装置の典型的な発電量および熱計算値を
示す。第１タービン１２の発電量700kw、第２タ
ービン１６の発電量100kwのとき、ガス流路３に
おけるフロン蒸発器１１の入口側温度t₁＝140℃、
出口温度t₂＝100℃、第１給水冷却器１５の出口
温度t₃＝60℃、第２気水分離ドラム１９ｂの出口
温度t₄＝０℃である。また、凝縮フロン液の温度
t₅＝30℃、フロン凝縮器１４の冷却水（実施例で
は海水を使用）の温度t₆＝15℃、第１給水冷却器
１５への冷却用純水温度t₇＝15℃である。

また、フロン凝縮器１４は水冷の代りにエアフ
インクーラでもよい。なお、４２，４４，４６お
よび４８は弁である。なお作動流体としてフロン
以外の流体も用いることができる。

発明の効果 本発明によれば、ガス化プラントの稼動初期お
よび定常運転時にわたつて、プロセスガス中の蒸
気の有する潜熱およびプロセスガスの顕熱と圧力
とのエネルギを電力として回収し、この電力を本
ガス化プラントの稼動に使用するので商用電力の
使用量をほとんどなくし、契約電力を小さくでき
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すフロー図である。 １……ガス発生炉、２……ボイラ、３……ガス
流路、４……蒸気流路、５……冷却サイクル、１
１……作動流体蒸発器、１２……第１タービン、
１４……作動流体凝縮器、１５……第１給水冷却
器、１６……第２タービン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス流路３の上流において、ボイラ２からの
   蒸気流路４を接続し、その接続点より下流に作動
   流体蒸発器１１を設け、蒸気の潜熱と高温ガスの
   顕熱とを利用して作動流体ガスを加熱蒸発させて
   第１タービン１２を駆動し、蒸発した作動流体ガ
   スを再使用する冷却サイクル５を設け、さらにガ
   ス流路３の下流にバイパス路８を有する第２ター
   ビン１６を設けて、ガス中の蒸気の潜熱およびガ
   スの顕熱ならびにガスの圧力エネルギーを電力ま
   たは動力として回収すると同時に第２タービン１
   ６のガス膨張によりガスの冷却脱水を行うように
   した高温ガスによる動力回収方法。 ２ ガス流路３の下流において、第２タービン１
   ６よりも上流側で前記作動流体蒸発器１１よりも
   下流側に第１給水冷却器１５が設けられ、第２タ
   ービン１６より下流側のガス温度を前記第１給水
   冷却器１５の冷却媒体の量で調節するようにした
   特許請求の範囲第１項記載の高温ガスによる動力
   回収方法。