JPH05524B2 - - Google Patents

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JPH05524B2
JPH05524B2 JP60084372A JP8437285A JPH05524B2 JP H05524 B2 JPH05524 B2 JP H05524B2 JP 60084372 A JP60084372 A JP 60084372A JP 8437285 A JP8437285 A JP 8437285A JP H05524 B2 JPH05524 B2 JP H05524B2
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turbine
power plant
pipe
plant
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Fureueeru Hansu
Myuraa Rainaa
Shifuaasu Ururitsuhi
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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Publication date
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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、空気分解装置を介して酸素が供給さ
れる一体化された石炭ガス発生プラント、石炭ガ
ス発生プラントに接続されたメタノール合成プラ
ント、ガスタービンの廃熱ボイラに接続された蒸
気タービン発電所部分、および空気分解装置から
ガスタービンの燃焼器に通じている窒素配管を有
しているガスタービン−蒸気タービン複合発電所
に関する。
〔従来の技術〕
かかるガスタービン−蒸気タービン複合発電所
は既に提案されているドイツ連邦共和国特許出願
公開第3319736号又は時開昭59−231140号公報参
照）。これは電気エネルギーを発生する際の特別
な柔軟性に特徴がある。低負荷運転時においてメ
タノールの発生量が増加するために、このガスタ
ービン−蒸気タービン複合発電所における石炭ガ
ス発生器は常にその最適な効率に適合された一定
の出力で運転される。この既に提案されている発
電所構想の場合、硫黄を除去するために硫化水素
吸収設備およびクラウス設備が必要とされてい
る。
〔発明が解決すべき問題点〕
本発明の目的は、経済的に製造でき、廃ガスの
硫黄が良好に除去できるような発電所を提供する
ことにある。
〔問題点の解決手段〕
この目的は本発明によれば、特許請求の範囲第
１項の特徴部分に記載した手段によつて達成でき
る。本発明の実施態様は特許請求の範囲第２項以
下に記載してある。
〔発明の効果〕
水素添加による石炭ガス発生およびそれに続く
鉄溶解ガス発生器における硫黄を含む残留コーク
スのガス化によつて、化石燃料の中に存在するす
べての硫黄は、別の構造的な処置を溝ずることな
しに、石灰を添加するたけで鉄溶解物の上に浮遊
するスラツジに結合できる。このスラツジは適時
に排出できる。同時に水素添加による石炭ガスの
発生によつて、多量のメタンおよび少量の高価な
炭化水素物質が発生できる。
鉄溶解ガス発生器は硫黄を結合するほかに、水
素発生にとつて必要な一酸化炭素ガスを多量に製
造する目的をも満足する。この一酸化炭素からガ
ス側に後置接続された転換装置において水素ガス
および炭酸ガスが製造できる。炭酸ガスは接続さ
れた炭酸ガス洗浄装置において洗浄される。しか
しメタノール合成のために１：２の一酸化炭素と
水素との比率が必要とされるので、転換装置およ
び炭酸ガス洗浄装置は、鉄溶解ガス発生器の全廃
ガス量の一部に対し設計するだけでよい。これは
転換装置および炭酸ガス洗浄装置を小形にする。
メタノール合成の際に炭酸ガスも水素でメタノー
ルに転換できるので、炭酸ガス洗浄装置で洗浄さ
れた炭酸ガスは、メタノール合成装置に流入する
一酸化炭素ガスに混合される。このようにして一
酸化炭素の需要は減少されるので、多量の一酸化
炭素が水素発生に役立てられる。本発明に基づく
発電所においては、一般に必要とされる水素添加
による低温ガス分解装置付石炭ガス発生器におけ
る水素ガスの循環、水素ガスの再加熱および水素
ガス用の圧縮機が省略できる。
かかる合成ガスの循環に代わる連続メタノール
合成装置の使用によつて、一酸化炭素ガスと水素
ガスとの化学量論比の正確な保持は不要となる。
このことによつてさもなければ必要な測定および
調整装置は簡単になるかないしは安価に構成でき
る。また循環する合成ガスに対する圧縮機が省略
でき、一酸化炭素ガスは従来の必要量で転換する
必要はなくなる。更に石炭ガス発生器および鉄溶
解ガス発生器における原料の利用率および使用さ
れる化石燃料の種類に関して運転の柔軟性が増大
される。
鉄溶解ガス発生器の高温の廃ガスは、この発生
器に後置接続された高圧蒸気発生器および過熱器
において冷却される。この際に生ずる高圧蒸気は
直接蒸気タービンに導かれる。この高圧蒸気はガ
スタービンの廃熱ボイラにおいて生ずる蒸気と同
じ圧力および温度レベルにあるので、この廃熱ボ
イラの蒸気に混合できる。
本発明に基づく発電所の運転における柔軟性
は、高圧蒸気発生器から出てくる鉄溶解ガス発生
器の廃ガスの一部が別個の配管を介して連続メタ
ノール合成装置の転換されていない合成ガスと一
緒にガスタービンの燃焼器に導かれることによつ
て高められる。この結果ガスタービンはピーク負
荷運転時において一時的に多量の燃料が供給さ
れ、その場合同時に転換装置に供給される少量の
一酸化炭素を含むガスに対して蒸気消費量が少な
くなる。
またこの本発明に基づく発電所において、窒素
酸化物の発生は、鉄溶解ガス発生器に後置接続さ
れた空気分解装置において酸素から分離された窒
素がガスタービンの燃焼器に負荷に応じた量で供
給されることによつて低減される。それによつて
燃焼温度が窒素酸化物の形成に必要な温度レベル
以下に保たれる。
〔実施例〕
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。
図面に示されているように、本発明に基づくガ
スタービン−蒸気タービン複合発電所１は、ガス
タービン発電所部分２、蒸気タービン発電所部分
３、およびガスタービン発電所部分２に前置接続
された石炭ガス発生プラント４から構成され、こ
の石炭ガス発生プラント４には化学原料製造プラ
ント５、すなわちこの実施例の場合連続メタノー
ル合成装置が接続されている。ガス化すべき化石
燃料、すなわちこの実施例の場合石炭は、水素を
添加して石炭ガスを発生するために水素供給配管
を介して水素が供給される石炭ガス発生器８の中
に、石炭供給配管６を介して供給される。石炭ガ
ス発生器８の中で転換されない残留コークスはコ
ークス配管９を介して鉄溶解ガス発生器１０に導
かれる。このコークス配管９には別の石炭配管１
１が開口し、この石炭配管１１を介して補助的な
化石燃料が導入される。更に鉄溶解ガス発生器１
０には石灰を供給するための配量装置１２が設け
られている。鉄溶解ガス発生器１０は空気分解装
置１３に接続された酸素配管１４に接続されてい
る。この酸素配管１４には差圧を克服するために
圧縮機１５が組み込まれている。
鉄溶解ガス発生器１０において燃料は、主に一
酸化炭素を含むガスに転換される。鉄溶解ガス発
生器１０の廃ガス配管１６には高圧蒸気発生器を
持つた熱交換器１７が接続されている。熱交換器
１７から出た鉄溶解ガス発生器１０の廃ガス配管
１６において、転換装置１８との接続部の手前に
中圧蒸気配管１９が開口している。転換装置１８
において一酸化炭素は混合された水蒸気と共同し
て水素および炭酸ガスに転換され、転換装置１８
にガス側には別の熱交換器２０およびそれに続い
て炭酸ガス洗浄装置２１が後置接続され、その炭
酸ガス洗浄装置２１において炭酸ガスが洗浄され
る。炭酸ガス洗浄装置２１が出てくる主に水素を
含むガスは水素供給配管７に供給される。この水
素供給配管７には特に水素添加による石炭ガス発
生器８が接続され、この石炭ガス発生器８におい
て投入された化石燃料はメタン含有ガスに転換さ
れる。
水素添加による石炭ガス発生器８の廃ガス配管
２２は熱交換器２３を介して集塵装置と一酸化炭
素および硫化水素洗浄装置とから成るガス浄化装
置２４に接続されている。その合成ガス配管２５
は連続メタノール合成装置５に接続されている。
ここには水素供給配管７も開口している。連続メ
タノール合成装置５のガス側はガスタービン２８
の燃焼器２７に通じている燃料配管２９に接続さ
れている。ガスタービン発電所部分２のガスター
ビン２８は、燃焼用空気の圧縮機３０およ発電機
３１を駆動する。ガスタービン２８の廃ガス配管
３２には廃熱ボイラ３３が接続されている。廃熱
ボイラ３３の高圧蒸気配管３４には蒸気タービン
発電所部分３の蒸気タービン３５が接続されてい
る。蒸気タービン３５は発電機３６に連結されて
いる。蒸気タービン３５の蒸気排出側には、復水
器３７、復水ポンプ（図示せず）、給水タンク
（図示せず）および廃熱ボイラ３３に接続された
少なくとも１つの給水ポンプ３８が接続されてい
る。
空気圧縮機３０の圧縮空気配管３９は一方では
ガスタービン２８の燃焼器２７に接続され、他方
では空気分解装置１３に接続されている。空気分
解装置１３の酸素配管１４は圧縮機１５を介して
鉄溶解ガス発生器１０に接続され、空気分解装置
１３の窒素配管４０は別の圧縮機４１を介して燃
料器２７に通じている燃料配管２９に接続されて
いる。廃熱ボイラ３３から蒸気タービン３５に通
じている高圧蒸気配管３４には、鉄溶解ガス発生
器１０のガス側に後置接続された熱交換器１７の
高圧蒸気配管４２が開口している。連続メタノー
ル合成装置５に通じている合成ガス配管２５に
は、水素供給配管７だけでなく、鉄溶解ガス発生
器１０に後置接続された熱交換器１７の後方で廃
ガス配管１６から分岐している鉄溶解ガス発生器
１０の一酸化炭素を含む廃ガスの第２の廃ガス配
管４３も開口している。更に廃ガス配管１６から
第３の廃ガス配管４４も分岐し、この廃ガス配管
４４はガスタービンの燃焼器２７に通じている燃
料配管２９に直接開口している。炭酸ガス洗浄装
置２１において分離された炭酸ガスの廃ガス配管
４５は、メタノール合成装置５に通じている一酸
化炭素ガスを含む廃ガスの廃ガス配管４３に接続
されている。
石炭ガス発生器８に投入される化石燃料は、水
素供給配管７から供給される水素ガスによつて、
主に水素およびメタンを含むガスにガス化され
る。存在する残留コークスはコークス配管９を介
して場合によつては別の燃料を添加して鉄溶解ガ
ス発生器１０に供給され、そこで空気分解装置１
３から供給される酸素によつて主に一酸化炭素を
含むガスにガス化される。残留コークスおよび場
合によつては補助的に供給される燃料の中に存在
している硫黄を結合するために、鉄溶解ガス発生
器１０に別個の配量配管１２を介して石灰が添加
される。そのようにして鉄溶解物の上に生ずるス
ラツジにおいて燃料内のすべての硫黄が結合さ
れ、適時に排出できる。
鉄溶解ガス発生器１０から出てくる非常に高温
で主に一酸化炭素を含む廃ガスは、熱交換器１７
において冷却され、廃ガス配管１６を通して転換
装置１８に導かれる。この一酸化炭素を含むガス
が転換装置１８に入る前に、このガスに中圧蒸気
配管１９から蒸気が供給されるので、一酸化炭素
は転換装置１８において水蒸気と共同して水素お
よび炭酸ガスに転換される。転換装置１８から出
てくるガスは熱交換器２０において冷却した後で
炭酸ガス洗浄装置２１に導かれ、そこで炭酸ガス
が除去される。炭酸ガス洗浄装置２１から出てく
る主に水素を含むガスは水素供給配管７に供給さ
れる。
石炭ガス発生器８から出てくる主にメタンおよ
び水素を含む廃ガスは、熱交換器２３において冷
却され、ガス浄化装置２４においてダスト粒子並
びに硫化水素および一酸化炭素残留物が除去され
る。それから合成ガス配管２５を介して連続メタ
ノール合成装置２５に導かれる。この合成ガス配
管２５には、水素供給配管７および鉄溶解ガス発
生器１０の転換されてない一酸化炭素を含む廃ガ
スの第２の廃ガス配管４３が接続されている。こ
の第２の廃ガス配管４３および転換装置１８を通
してそれだれ導かれる鉄溶解ガス発生器の一酸化
炭素を含む廃ガスについての分量の比率に相応し
て、後置接続された連続メタノール合成装置５に
対する水素と一酸化炭素の化学量論比が２：１で
あるように調整される。連続メタノール合成装置
５から出てくるメタノールに転換されていない合
成廃ガスはガス浄化装置を通過するメタンをも含
めて、燃料配管２９を通してガスタービン発電所
部分の燃焼器２７に送られる。
転換されていない合成残留ガスを燃焼する結
果、水素添加による石炭ガス発生器の廃ガスから
メタンを除去する装置は省略することができ、合
成ガスにおける水素と一酸化炭素との化学量論比
の維持についての条件がかなり緩和される。この
化学量論比の調整は更に鉄溶解ガス発生器１０の
第２の廃ガス配管４３におけるガス流の調整によ
つて容易になる。
このガスタービン−蒸気タービン複合発電所１
は、起動時および負荷急変時においても、鉄溶解
ガス発生器１０の転換されていない一酸化炭素を
含む廃ガスを、ガスタービン２８の燃焼器２７に
通じている燃料配管２９に第３の廃ガス配管４４
を介して供給することができる。このことによつ
てガスタービンの出力は一時的に変動され、僅か
な遅れで廃熱ボイラで発生される蒸気タービン用
の蒸気量も増加される。同時に少なくされた転換
すべき廃ガス量によつて、転換用の中圧蒸気も僅
かに分岐するだけでよい。このことによつて水素
添加による石炭ガス発生器あるいは鉄溶解ガス発
生器の出力が大きく変動することなしに、系統の
需要に電気出力を合わせる際の発電所の柔軟性が
高められる。
更に燃焼器２７の燃料配管２９に窒素を補助的
に供給することによつて、所定の出力において窒
素酸化物の発生が最少になるように、燃焼温度を
低下することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に基づくガスタービン−蒸気ター
ビン複合発電所の概略系統図である。 １……ガスタービン−蒸気タービン複合発電
所、２……ガスタービン発電所部分、３……蒸気
タービン発電所部分、４……石炭ガス発生プラン
ト、５……化学原料製造プラント（メタノール合
成装置）、６……石炭供給配管、７……水素供給
配管、８……石炭ガス発生器、９……コークス配
管、１０……鉄溶解ガス発生器、１１……石炭供
給配管、１２……石灰の配量装置、１３……空気
分解装置、１４……酸素配管、１５……圧縮機、
１６……廃ガス配管、１７……熱交換器、１８…
…転換装置、１９……中圧蒸気配管、２０……熱
交換器、２１……炭酸ガス洗浄装置、２２……廃
ガス配管、２３……熱交換器、２４……ガス浄化
装置、２５……合成ガス配管、２７……燃焼器、
２８……ガスタービン、２９……燃料配管、３０
……空気圧縮機、３１……発電機、３２……廃ガ
ス配管、３３……廃熱ボイラ、３４……高圧蒸気
配管、３５……蒸気タービン、３６……発電機、
３７……復水器、３８……給水ポンプ、３９……
圧縮空気配管、４０……窒素配管、４１……圧縮
機、４２……高圧蒸気配管、４３……第２の廃ガ
ス配管、４４……第３の廃ガス配管、４５……炭
酸ガス配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 空気分解装置を介して酸素が供給される一体
    化された石炭ガス発生プラント、石炭ガス発生プ
    ラントに接続されたメタノール合成プラント、ガ
    スタービンの廃熱ボイラに接続された蒸気タービ
    ン発電所部分、および空気分解装置からガスター
    ビンの燃焼器に通じている窒素配管を有している
    ガスタービン−蒸気タービン複合発電所におい
    て、水素添加によつて石炭ガスを発生する石炭ガ
    ス発生器８が水素供給配管７に接続され、石炭ガ
    ス発生器８に残留コークスを利用するために鉄溶
    解ガス発生器１０が後置接続され、鉄溶解ガス発
    生器１０の廃ガス側に転換装置１８および水素供
    給配管７に接続された炭酸ガス洗浄装置２１が後
    置接続され、石炭ガス発生器８の廃ガス配管２２
    がガス浄化装置２４を介してメタノール合成プラ
    ント５に接続され、メタノール合成プラント５の
    廃ガス配管がガスタービン２８の燃焼器２７に接
    続されていることを特徴とするガスタービン−蒸
    気タービン複合発電所。 ２ 鉄溶解ガス発生器１０に石炭ガス発生器８の
    残留コークスのほかに補助的に化石燃料が供給で
    きることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のガスタービン−蒸気タービン複合発電所。 ３ 鉄溶解ガス発生器１０の廃ガス配管１６が蒸
    気タービン発電所部分３の蒸気タービン３５に接
    続された熱交換器１７のガス側を通して導かれて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    のガスタービン−蒸気タービン複合発電所。 ４ 水素供給配管７が石炭ガス発生器８のほかに
    メタノール合成プラント５にも接続されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス
    タービン−蒸気タービン複合発電所。 ５ 熱交換器１７から出てくる鉄溶解ガス発生器
    １０の廃ガスの一部が、第２の廃ガス配管４３を
    介して直接メタノール合成プラント５に導入でき
    ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
    ガスタービン−蒸気タービン複合発電所。 ６ 転換装置１８に通じている鉄溶解ガス発生器
    １０の廃ガス配管１６に、中圧蒸気配管１９が開
    口していることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のガスタービン−蒸気タービン複合発電
    所。 ７ 熱交換器１７から出てくる鉄溶解ガス発生器
    １０の廃ガスの一部が、第３の廃ガス配管４４を
    介して直接ガスタービン２８の燃料器２７に通じ
    ている燃料配管２９に導入できることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のガスタービン−蒸
    気タービン複合発電所。 ８ メタノール合成プラントが連続メタノール合
    成装置５として形成されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載のガスタービン−蒸気
    タービン複合発電所。 ９ 転換装置１８に後置接続された炭酸ガス洗浄
    装置２１において分離された炭酸ガスが、別個の
    配管４５を介してメタノール合成プラントに供給
    できることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のガスタービン−蒸気タービン複合発電所。 １０ 鉄溶解ガス発生器１０が、高発熱量の残留
    コークスのために、例えば褐炭、オイルシエー
    ル、重油残留物、オイルサンドなどおよび十分な
    発熱性熱勘定を示すその混合物のような低発熱量
    の燃料で運転できることを特徴とする特許請求の
    範囲第２項記載のガスタービン−蒸気タービン複
    合発電所。 １１ 鉄溶解ガス発生器１０が空気分解装置１３
    の酸素配管１４に接続されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のガスタービン−蒸
    気タービン複合発電所。
JP60084372A 1984-04-21 1985-04-19 ガスタービン‐蒸気タービン複合発電所 Granted JPS60243305A (ja)

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