JPH0571362A - Coal gasifying plant and operation method thereof - Google Patents
Coal gasifying plant and operation method thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は石炭ガス化プラントに係
り、特に起動時に窒素酸化物(以下NOxという)の発
生量の少ない石炭ガス化プラントとその運転方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coal gasification plant, and more particularly to a coal gasification plant which produces a small amount of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) at the time of start-up and a method of operating the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】化石燃料として最大規模の埋蔵量を有す
る石炭を効率よく発電に利用できることから石炭ガス化
プラントが注目されている。このプラントは、石炭をガ
ス化して脱硫処理を行うためクリーンであり、ガス化燃
料をガスタービンで利用するため発電プラントとして高
効率であり、さらにガス化燃料が低カロリーであるため
ガスタービンでの燃焼時にNOxの発生が少ないという
優れた効果が有る。2. Description of the Related Art A coal gasification plant is drawing attention because it can efficiently use coal having the largest reserves as fossil fuel for power generation. This plant is clean because it gasifies coal and performs desulfurization treatment, and it is highly efficient as a power plant because it uses gasified fuel in a gas turbine. It has an excellent effect that the generation of NOx during combustion is small.
【0003】この石炭ガス化プラントについては、すで
に多くの提案が成されており、例えば特開平3−43608号
では石炭ガス化炉に補助燃焼装置を設け、その起動の際
に補助燃焼装置を用いて石炭ガス化炉を石炭ガス化反応
に許容される温度まで昇温加熱し、石炭ガス化炉自体で
運転できるところまで立ち上げることが知られている。Many proposals have already been made for this coal gasification plant. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-43608, an auxiliary combustion device is provided in a coal gasification furnace, and the auxiliary combustion device is used when starting the coal gasification plant. It is known that the coal gasification furnace is heated up to a temperature allowed for the coal gasification reaction and started up to a position where the coal gasification furnace itself can be operated.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】石炭ガス化プラント
は、その通常運転状態においては前記のように石炭ガス
化炉で発生したガス化燃料をガスタ−ビン燃料として用
いており、このガス化燃料が低カロリーであるためガス
タービンでの燃焼時にNOxの発生が少ないという優れ
た効果を有する。In the normal operation state of the coal gasification plant, the gasification fuel generated in the coal gasification furnace as described above is used as the gas turbine fuel, and this gasification fuel is used. Since it has a low calorie, it has an excellent effect that generation of NOx is small at the time of combustion in a gas turbine.
【0005】これに対し、前記の特開平3−43608号では
起動時に補助燃焼器を用いているが、この起動時のNO
xの発生についても十分に低レベルのものとする必要が
有る。On the other hand, in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-43608, the auxiliary combustor is used at the time of starting.
The generation of x also needs to be at a sufficiently low level.
【0006】ここで、燃料の燃焼とNOxの関係、並び
にNOxの外部放出量を少なくする対策について検討す
ると、NOxには燃料中に含まれる窒素分が酸素と反応
してできるフューエルNOxと、空気中の窒素が酸素と
反応してできるサーマルNOxに分けられる。またNOx
の外部放出量を少なくする対策には、NOxの発生を抑
える方式と、発生したNOxを窒素と酸素に分離してし
まう方式とがある。Now, considering the relationship between the combustion of fuel and NOx, and the measures for reducing the amount of NOx released to the outside, NOx includes fuel NOx formed by the reaction of nitrogen contained in the fuel with oxygen, and air. Nitrogen is divided into thermal NOx formed by reaction with oxygen. Also NOx
As a measure for reducing the amount of NOx released to the outside, there are a method of suppressing the generation of NOx and a method of separating the generated NOx into nitrogen and oxygen.
【0007】このうち、発生したNOxを窒素と酸素に
分離してしまう後者の方式について、まず検討してみる
と、起動時に補助燃焼器を用いる石炭ガス化プラントに
は適用しにくい方式である。その理由は、補助燃焼器で
の燃焼により得られた高温のガスは石炭ガス化プラント
各部の加温に利用されることを第一目的としており、加
温後のガス温度はNOxを窒素と酸素に分離する脱硝触
媒の反応温度よりも低いものとなってしまう。脱硝触媒
反応器入口に第2の補助燃焼器を設けて、脱硝触媒の反
応温度までガスを加熱する方式もあるが得策ではない。
このために、NOxの発生を抑える方式で対策するのが
有効である。Of these, the latter method of separating the generated NOx into nitrogen and oxygen is first examined, and it is a method that is difficult to apply to a coal gasification plant using an auxiliary combustor at the time of start-up. The reason is that the high temperature gas obtained by combustion in the auxiliary combustor is used for heating each part of the coal gasification plant, and the gas temperature after heating is NOx, nitrogen and oxygen. The temperature will be lower than the reaction temperature of the denitration catalyst that separates. There is also a system in which a second auxiliary combustor is provided at the entrance of the denitration catalyst reactor to heat the gas to the reaction temperature of the denitration catalyst, but this is not a good idea.
For this reason, it is effective to take measures against the generation of NOx.
【0008】NOxの発生を抑える方式について検討す
ると、フューエルNOxの発生は燃料として窒素分をで
きるだけ含まない燃料を利用することによって、その発
生を防止することができる。これに対し、サーマルNO
xは、一般には燃焼温度が高く、圧力が高いほどその発
生量が増加することが知られている。When a method for suppressing the generation of NOx is examined, the generation of fuel NOx can be prevented by using a fuel containing as little nitrogen as possible as the fuel. On the other hand, thermal NO
It is known that x generally has a high combustion temperature, and the higher the pressure, the more the amount of x generated.
【0009】ところで、石炭ガス化炉では石炭と酸化剤
とを用いて石炭をガス化燃料にするわけであるが、この
場合に酸化剤として空気を利用するものと、酸素を利用
するものとが有る。前者の場合石炭ガス化炉には、ガス
化のための空気供給設備が当然に必要な設備として設置
されているため、この設備を利用して空気を補助燃料の
酸化剤として利用することができる。この反面、起動時
間の短縮のためには補助燃料燃焼温度を高くしなければ
ならず、燃焼温度を高めるとサーマルNOxの発生量が
増加するという別の問題が発生する。By the way, in a coal gasification furnace, coal is used as a gasification fuel by using coal and an oxidant. In this case, one that uses air as an oxidant and one that uses oxygen as an oxidant. There is. In the former case, an air supply facility for gasification is naturally installed in the coal gasifier, so this facility can be used to use air as an oxidant for auxiliary fuel. .. On the other hand, in order to shorten the starting time, the auxiliary fuel combustion temperature must be raised, and raising the combustion temperature causes another problem that the amount of thermal NOx generated increases.
【0010】これに対し酸素を酸化剤とする石炭ガス化
炉においてはサーマルNOxの発生はない。しかしなが
ら、補助燃焼器にも酸素を供給して燃焼させる場合に
は、燃焼速度が速く燃料を供給する燃料ノズルに火炎が
近づき燃料ノズルを焼損させる恐れがあり、何らかの原
因によって酸素が石炭ガス化炉に漏れた場合には、ガス
化炉内部を焼損させる恐れがある。そのうえ、ガス化剤
として酸素を利用する石炭ガス化炉では、補助燃料の酸
化剤として空気を利用するためには空気供給設備の新た
な設置が必要となる。On the other hand, thermal NOx is not generated in the coal gasification furnace using oxygen as an oxidant. However, when oxygen is also supplied to the auxiliary combustor for combustion, there is a risk that the flame may approach the fuel nozzle that supplies fuel at a high combustion speed and burn the fuel nozzle. If it leaks into the gasification furnace, it may burn the inside of the gasification furnace. Moreover, in a coal gasification furnace that uses oxygen as a gasifying agent, a new installation of air supply equipment is required to use air as an oxidant for auxiliary fuel.
【0011】以上のことから本発明の目的は、補助燃料
利用時に低NOx化を行うことのできる石炭ガス化プラ
ントとその運転方法を提供することにある。In view of the above, an object of the present invention is to provide a coal gasification plant capable of reducing NOx when using auxiliary fuel and an operating method thereof.
【0012】本発明の他の目的は、補助燃料利用時の燃
焼排ガスを有効に利用することのできる石炭ガス化プラ
ントとその運転方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a coal gasification plant which can effectively utilize combustion exhaust gas when an auxiliary fuel is used, and an operating method thereof.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的は、石炭ガス化
炉におけるガス化燃料はその起動時には使用されないこ
とに着目し、このガス化燃料に含まれる窒素以外の不活
性ガス、例えば二酸化炭素を抽出して補助燃焼器に酸素
と混合して供給することによって達成される。また、上
記目的は、石炭ガス化炉における補助燃料燃焼時の燃焼
排ガスから分離した二酸化炭素を貯蔵し用いることによ
って達成される。The above-mentioned object is to pay attention to the fact that the gasification fuel in the coal gasification furnace is not used at the time of its startup, and the inert gas other than nitrogen contained in this gasification fuel, such as carbon dioxide, is used. It is achieved by extracting and mixing with oxygen and feeding it to the auxiliary combustor. Further, the above object is achieved by storing and using carbon dioxide separated from the combustion exhaust gas at the time of combustion of the auxiliary fuel in the coal gasification furnace.
【0014】[0014]
【作用】石炭ガス化炉の補助燃料の酸化剤として酸素及
び窒素以外の不活性ガス例えば二酸化炭素を用いると、
酸化剤として純粋な酸素を使う場合に比べて燃焼速度が
低下する。例えば、二酸化炭素により希釈された50%
酸素濃度の酸素を使うと燃焼速度は1/4以下になり燃
料ノズルの焼損を防止することができる。かつ酸化剤が
ガス化炉内部に漏洩した場合においても焼損の恐れはな
い。また、酸素濃度の高い燃焼を提供できるためたとえ
窒素が含まれていても、地球温暖化の要因とされる一酸
化窒素の発生をなくすこともできる。[Operation] When an inert gas other than oxygen and nitrogen, such as carbon dioxide, is used as an oxidant for the auxiliary fuel of the coal gasifier,
The burning rate is lower than when pure oxygen is used as the oxidant. For example, 50% diluted with carbon dioxide
When oxygen having an oxygen concentration is used, the burning rate becomes 1/4 or less, and burning of the fuel nozzle can be prevented. Moreover, even if the oxidizer leaks into the gasifier, there is no risk of burning. Further, since it is possible to provide combustion with high oxygen concentration, it is possible to eliminate the generation of nitric oxide, which is a cause of global warming, even if nitrogen is contained.
【0015】酸素をガス化剤とする石炭ガス化プラント
では、補助燃料として軽油等の炭化水素系の燃料を用い
ることによって、補助燃料の排ガス成分は、二酸化炭素
と水蒸気及び余剰酸素になる。この補助燃料燃焼ガスは
冷却によって水蒸気を分離することができ、二酸化炭素
ガスを得られ、これを酸化剤である酸素の希釈用として
用いることができるばかりでなく、臨界圧力約76気圧
以上に加圧することによって液化二酸化炭素として圧力
容器に保存しておくことができ、必要な場合に使用する
ことができる。In a coal gasification plant using oxygen as a gasifying agent, a hydrocarbon-based fuel such as light oil is used as an auxiliary fuel, so that exhaust gas components of the auxiliary fuel are carbon dioxide, water vapor and excess oxygen. By cooling this auxiliary fuel combustion gas, steam can be separated and carbon dioxide gas can be obtained, which can be used not only for dilution of oxygen as an oxidant but also for application of a critical pressure of about 76 atm or more. It can be stored in a pressure vessel as liquefied carbon dioxide by pressing and can be used when necessary.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の第1の一実施例を図1により
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【0017】石炭ガス化発電装置は、石炭ガス化系統A
と,ガスタービン装置Bと,ガスタービン排熱利用系統
Cとから構成されている。本発明は主として、このうち
の石炭ガス化系統に関する。The coal gasification power generator is a coal gasification system A.
, A gas turbine device B, and a gas turbine exhaust heat utilization system C. The present invention mainly relates to the coal gasification system.
【0018】まず、石炭ガス化系統Aについて説明す
る。石炭ガス化系統Aの石炭ガス化炉5には、石炭供給
配管52と補助燃料供給配管51から燃料が供給され、
空気分離装置10から酸化剤が供給される。空気分離装
置10の入力側には、空気圧縮機12が接続され、空気
分離装置10の出口側には酸素圧縮機11,酸素混合装
置13が設置されて、酸化剤として後述するように酸素
と窒素以外の不活性ガスの混合気体が石炭ガス化炉5に
供給される。ガス化炉5出口には、粗製燃料ガス配管5
3が粗製燃料ガス熱回収ボイラー6に接続され、ガス化
炉5内には蒸発器38が、また粗製燃料ガス熱回収ボイ
ラー6には蒸発器39、さらにエコノマイザー36,過
熱器40が設置される。これらのエコノマイザー36,
蒸発器38,39,過熱器40にはこの順序で流通する
給水が後述するガスタービン排熱利用系統Cから供給さ
れており、ガス化炉5並びに粗製燃料ガス配管53中の
粗製燃料ガスの冷却を行う。なお、37は蒸発器38,
39の一部をなすドラムであり、この熱交換により発生
した蒸気はガスタービン排熱利用系統Cにおいて利用さ
れる。粗製燃料ガス熱回収ボイラー40出口からの配管
は、ガス=ガス熱交換器7を通りガス精製装置8へ接続
される。粗製燃料ガス熱回収ボイラー6における熱交換
により、ガス精製装置8へ供給される粗製燃料ガスの温
度はガス精製装置8での処理に適した温度とされる。ガ
ス精製装置8からの配管は、再びガス=ガス熱交換器7
を通り、燃料ガス供給管111,燃料ガス制御弁113
を経由してガスタービン装置Bの燃焼器2に接続され
る。ガス精製装置8からは硫黄回収装置9への配管も接
続される。First, the coal gasification system A will be described. Fuel is supplied to the coal gasification furnace 5 of the coal gasification system A from a coal supply pipe 52 and an auxiliary fuel supply pipe 51,
An oxidizing agent is supplied from the air separation device 10. An air compressor 12 is connected to the input side of the air separation device 10, and an oxygen compressor 11 and an oxygen mixing device 13 are installed on the outlet side of the air separation device 10 to serve as an oxidant and oxygen as described later. A mixed gas of an inert gas other than nitrogen is supplied to the coal gasifier 5. At the exit of the gasification furnace 5, the crude fuel gas pipe 5
3 is connected to the crude fuel gas heat recovery boiler 6, an evaporator 38 is installed in the gasification furnace 5, an evaporator 39 is installed in the crude fuel gas heat recovery boiler 6, an economizer 36, and a superheater 40. It These economizers 36,
The water supplied to the evaporators 38, 39 and the superheater 40 in this order is supplied from a gas turbine exhaust heat utilization system C, which will be described later, to cool the crude fuel gas in the gasification furnace 5 and the crude fuel gas pipe 53. I do. In addition, 37 is an evaporator 38,
This is a drum forming a part of 39, and the steam generated by this heat exchange is used in the gas turbine exhaust heat utilization system C. The pipe from the outlet of the crude fuel gas heat recovery boiler 40 is connected to the gas purification device 8 through the gas = gas heat exchanger 7. Due to heat exchange in the crude fuel gas heat recovery boiler 6, the temperature of the crude fuel gas supplied to the gas purification device 8 is set to a temperature suitable for processing in the gas purification device 8. The piping from the gas purifier 8 is again gas = gas heat exchanger 7
Through the fuel gas supply pipe 111, the fuel gas control valve 113
And is connected to the combustor 2 of the gas turbine device B via. A pipe from the gas purification device 8 to the sulfur recovery device 9 is also connected.
【0019】ガスタービン装置Bは、空気50を圧縮す
るコンプレッサ1、圧縮空気と石炭ガス化系統Aからの
精製ガスとを供給されて燃焼を行う燃焼器2、燃焼器2
での燃焼ガスにより駆動されるガスタ−ビン3、ガスタ
−ビン3により駆動される発電機4で構成される。The gas turbine apparatus B includes a compressor 1 for compressing the air 50, a combustor 2 for supplying the compressed air and the purified gas from the coal gasification system A for combustion, and a combustor 2
It is composed of a gas turbine 3 driven by the combustion gas in (1) and a generator 4 driven by the gas turbine 3.
【0020】最後にガスタービン排熱利用系統Cについ
て説明する。ガスタービン3から燃焼排ガス管55が、
排熱回収ボイラー14に接続される。排熱回収ボイラー
14は、低圧エコノマイザー30,低圧ドラム31,低
圧蒸発器32,高圧エコノマイザー33,高圧ドラム3
4,高圧蒸発器35,過熱器45,再熱器46,加圧ポ
ンプ23等から構成される。蒸気タービン系は、高圧蒸
気タービン15,再熱蒸気タービン16,低圧タービン
17,蒸気タービン発電機18,復水器19,給水ポン
プ20で構成されている。復水器19からの給水管路5
7は、給水ポンプ20を通り排熱回収ボイラー14内の
低圧エコノマイザー30に接続される。低圧エコノマイ
ザー30の出口は低圧ドラム31に接続されると同時
に、加圧ポンプ23へ接続される。加圧ポンプ23出口
の配管は、高圧エコノマイザー33につながり高圧ドラ
ム34へ接続される。さらに、加圧ポンプ23出口から
粗製燃料ガス熱回収ボイラー6のエコノマイザー36に
接続する配管が設けられる。低圧ドラム31は低圧蒸発
器32を備え、高圧ドラム34は高圧蒸発器35を備え
ている。高圧ドラム34は過熱器45に接続され、過熱
器の途中には、粗製燃料ガス熱回収ボイラー6の過熱器
40からの配管が接続される。排熱回収ボイラー14内
の過熱器45からの配管は高圧蒸気タービン15に接続
され、高圧蒸気タービン15出口からは排熱回収ボイラ
ー14内の再熱器46へ配管が接続される。また、同配
管には低圧ドラム31からの配管も接続される。再熱器
46出口からは再熱蒸気タービン16へ配管が接続さ
れ、再熱蒸気タービン16出口からは低圧タービン17
へ管路が接続され低圧蒸気タービン17出口からは、復
水器19に管路が接続される。蒸気タービン発電機18
は、高圧蒸気タービン15,再熱蒸気タービン16,低
圧蒸気タービン17に接続されている。Finally, the gas turbine exhaust heat utilization system C will be described. The combustion exhaust gas pipe 55 from the gas turbine 3
It is connected to the exhaust heat recovery boiler 14. The exhaust heat recovery boiler 14 includes a low pressure economizer 30, a low pressure drum 31, a low pressure evaporator 32, a high pressure economizer 33, and a high pressure drum 3.
4, the high pressure evaporator 35, the superheater 45, the reheater 46, the pressurizing pump 23 and the like. The steam turbine system includes a high pressure steam turbine 15, a reheat steam turbine 16, a low pressure turbine 17, a steam turbine generator 18, a condenser 19, and a feed water pump 20. Water supply line 5 from the condenser 19
7 is connected to the low pressure economizer 30 in the exhaust heat recovery boiler 14 through the water supply pump 20. The outlet of the low pressure economizer 30 is connected to the low pressure drum 31 and at the same time connected to the pressurizing pump 23. The pipe at the outlet of the pressure pump 23 is connected to the high pressure economizer 33 and connected to the high pressure drum 34. Further, a pipe is provided which is connected from the outlet of the pressurizing pump 23 to the economizer 36 of the crude fuel gas heat recovery boiler 6. The low-pressure drum 31 has a low-pressure evaporator 32, and the high-pressure drum 34 has a high-pressure evaporator 35. The high-pressure drum 34 is connected to the superheater 45, and a pipe from the superheater 40 of the crude fuel gas heat recovery boiler 6 is connected in the middle of the superheater 45. The pipe from the superheater 45 in the exhaust heat recovery boiler 14 is connected to the high-pressure steam turbine 15, and the pipe is connected from the outlet of the high-pressure steam turbine 15 to the reheater 46 in the exhaust heat recovery boiler 14. A pipe from the low-pressure drum 31 is also connected to the pipe. A pipe is connected from the outlet of the reheater 46 to the reheat steam turbine 16, and the low pressure turbine 17 is fed from the outlet of the reheat steam turbine 16.
The pipeline is connected to the condenser 19, and the pipeline is connected to the condenser 19 from the outlet of the low-pressure steam turbine 17. Steam turbine generator 18
Is connected to the high-pressure steam turbine 15, the reheat steam turbine 16, and the low-pressure steam turbine 17.
【0021】従来より知られた石炭ガス化発電装置は、
概略以上のように構成されており、本発明の装置では、
燃料ガス供給管111の途中から燃焼ガスリサイクル制
御弁112,燃焼ガス分離装置116,燃焼ガスリサイ
クル圧縮機115を経由して酸素混合装置13へ燃焼ガ
スリサイクル管114が設置され、燃焼ガス分離装置1
16には排出ガス管119及び排水管118さらに冷却
水管117が設置されている点に特徴を有する。The conventionally known coal gasification power generator is
The apparatus of the present invention is configured as described above,
A combustion gas recycle pipe 114 is installed from the middle of the fuel gas supply pipe 111 to the oxygen mixing device 13 via the combustion gas recycle control valve 112, the combustion gas separation device 116, and the combustion gas recycle compressor 115.
16 is characterized in that an exhaust gas pipe 119, a drain pipe 118, and a cooling water pipe 117 are installed.
【0022】以下、図1の実施例の特に石炭ガス化系統
Aの定常運転時における動作を説明する。The operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described below, particularly during the steady operation of the coal gasification system A.
【0023】空気分離装置10へは空気圧縮機12によ
って6気圧程度に圧縮された空気が供給される。空気圧
縮機12は一般には中間冷却器付きの圧縮機で圧縮動力
の低減を図っている。この高圧空気は空気分離装置10
内で酸素と窒素に分離され、空気分離装置10出口では
常圧の酸素と窒素が得られる。該酸素は酸素圧縮機11
によって35ata 程度に昇圧された後にガス化剤として
石炭ガス化炉5に供給され酸素によって石炭供給配管5
2から供給された石炭がガス化され粗製ガスがつくられ
る。Air compressed to about 6 atm by the air compressor 12 is supplied to the air separation device 10. The air compressor 12 is generally a compressor with an intercooler to reduce the compression power. This high-pressure air is the air separation device 10
It is separated into oxygen and nitrogen inside, and atmospheric pressure oxygen and nitrogen are obtained at the outlet of the air separation device 10. The oxygen is an oxygen compressor 11
After being pressurized to about 35ata by the coal supply pipe 5 with oxygen supplied to the coal gasification furnace 5 as a gasifying agent.
The coal supplied from 2 is gasified to produce a crude gas.
【0024】定常運転時は、燃焼ガスリサイクル制御弁
112は閉じており燃焼ガスリサイクル管114へは燃
料ガスは流れず、石炭ガス化炉5へは酸化剤として空気
分離装置10で製造した酸素が酸素圧縮機11で昇圧さ
れて供給される。During steady operation, the combustion gas recycle control valve 112 is closed, the fuel gas does not flow to the combustion gas recycle pipe 114, and the oxygen produced by the air separation device 10 is supplied to the coal gasification furnace 5 as an oxidant. It is supplied after being pressurized by the oxygen compressor 11.
【0025】つぎに起動時の動作について説明すると、
石炭ガス化炉5の起動時には石炭ガス化系はほぼ常温に
なっており、石炭ガス化炉5においてガス化反応が可能
な温度まで昇温する必要がある。Next, the operation at startup will be described.
At the time of starting the coal gasification furnace 5, the coal gasification system is almost at room temperature, and it is necessary to raise the temperature in the coal gasification furnace 5 to a temperature at which the gasification reaction is possible.
【0026】本実施例では、空気分離装置10を最初に
起動し、石炭ガス化系を昇圧した後に空気分離装置10
で発生した酸素を石炭ガス化炉5に供給し、補助燃料供
給配管51から供給される軽油等の炭化水素系補助燃料
を燃焼させる。補助燃料を燃焼させた燃焼ガスは燃料ガ
ス供給管111を通って流れる。この時燃料ガス制御弁
113を閉じておき、燃焼ガスリサイクル制御弁112
を開いておくと、燃焼ガスは燃焼ガスリサイクル制御弁
112を通って燃焼ガス分離装置116に流れ込む。燃
焼ガス分離装置116では冷却水管117に低温の冷却
水を流し、燃焼ガス温度を低下させ燃焼ガス中の水蒸気
を凝縮させ水分として、排水管118から外部に排出す
る。In this embodiment, the air separation device 10 is first activated to boost the pressure of the coal gasification system, and then the air separation device 10 is activated.
The oxygen generated in 1 is supplied to the coal gasification furnace 5, and the hydrocarbon-based auxiliary fuel such as light oil supplied from the auxiliary fuel supply pipe 51 is burned. The combustion gas obtained by burning the auxiliary fuel flows through the fuel gas supply pipe 111. At this time, the fuel gas control valve 113 is closed and the combustion gas recycle control valve 112 is
When is open, the combustion gas flows into the combustion gas separation device 116 through the combustion gas recycle control valve 112. In the combustion gas separation device 116, low-temperature cooling water is caused to flow through the cooling water pipe 117 to lower the temperature of the combustion gas and to condense the water vapor in the combustion gas into moisture, which is then discharged from the drain pipe 118 to the outside.
【0027】石炭ガス化系Aの圧力は、ガス化燃料をガ
スタービンに供給する為の約25気圧になっており、燃
料ガス供給管111等の圧力損失を考慮して燃焼ガス分
離装置116の圧力を20気圧と仮定すると、燃焼ガス
分離装置116の温度を冷却水管117を流れる冷却水
により100℃以下にすることによって、燃焼ガス中の
水蒸気分圧は1気圧以下になり、95%濃度以上の二酸
化炭素ガスを得ることができる。この二酸化炭素ガスを
燃焼ガスリサイクル管114を通して燃焼ガスリサイク
ル圧縮機115によって昇圧後、酸素混合装置13に供
給し、補助燃料の酸化剤として供給される酸素の濃度を
希釈する。The pressure of the coal gasification system A is about 25 atm for supplying the gasified fuel to the gas turbine. Considering the pressure loss of the fuel gas supply pipe 111 and the like, the combustion gas separation device 116 is operated. Assuming that the pressure is 20 atm, the partial pressure of water vapor in the combustion gas becomes 1 atm or less and the concentration of 95% or more is obtained by setting the temperature of the combustion gas separation device 116 to 100 ° C. or less by the cooling water flowing through the cooling water pipe 117. Carbon dioxide gas can be obtained. This carbon dioxide gas is pressurized by the combustion gas recycle compressor 115 through the combustion gas recycle pipe 114 and then supplied to the oxygen mixing device 13 to dilute the concentration of oxygen supplied as the oxidant of the auxiliary fuel.
【0028】ここで、補助燃料の酸化剤としての酸素に
二酸化炭素ガスを混合し、希釈して用いる理由について
説明する。まず、前述したように補助燃焼器に酸素を供
給して燃焼させる場合には、燃焼速度が速く燃料を供給
する燃料ノズルに火炎が近づき燃料ノズルを焼損させる
恐れがある。これに対し、酸素を酸化剤とした場合、燃
焼速度を低下させるには、ベルナードとギュンサー(Ber
nard Lewis, Guenthervon Elbe)のコンバッション、フ
レーム アンド エクスプロージョン オブガスイズ(C
OMBUSTION, FLAMES and EXPLOSIONS of GASES, ACADEMI
C PRESS INC., p388, 1961)に示されているように酸素
に不活性ガスを混合させることが有効である。図8は前
記文献より引用したもので、横軸に燃料であるメタンの
容積比を示し、酸素と二酸化炭素の混合比をパラメター
として燃焼速度を縦軸に示したものであり、図8より明
らかなように酸化剤として純粋な酸素を使うものに対し
て、二酸化炭素により希釈し50%酸素濃度の酸素を使
うと燃焼速度は1/4以下になり燃料ノズルの焼損を防
止することができ、かつ酸化剤がガス化炉内部に漏洩し
た場合においても焼損の恐れはない。Here, the reason why carbon dioxide gas is mixed with oxygen as an oxidant of the auxiliary fuel and diluted before use will be described. First, when oxygen is supplied to the auxiliary combustor for combustion as described above, there is a risk that the flame approaches the fuel nozzle that supplies fuel at a high combustion speed and the fuel nozzle burns out. On the other hand, when oxygen is used as an oxidant, in order to reduce the burning rate, Bernard and Gunther (Ber
nard Lewis, Guenthervon Elbe) 's Combattion, Frame and Explosion of Gas
OMBUSTION, FLAMES and EXPLOSIONS of GASES, ACADEMI
It is effective to mix oxygen with an inert gas as shown in C PRESS INC., P388, 1961). FIG. 8 is quoted from the above-mentioned document, in which the horizontal axis shows the volume ratio of methane which is a fuel, and the vertical axis shows the combustion rate with the mixing ratio of oxygen and carbon dioxide as a parameter. When pure oxygen is used as the oxidizer, the combustion rate becomes 1/4 or less when oxygen is diluted with carbon dioxide and 50% oxygen concentration can be used to prevent burnout of the fuel nozzle. Moreover, even if the oxidizer leaks into the gasifier, there is no risk of burning.
【0029】燃焼ガス分離装置116における余剰な二
酸化炭素等は排出ガス管119から外部に放出される。
100℃程度の冷却水は復水器19の冷却水またはボイ
ラー給水等を用いれば容易に得られる。Excessive carbon dioxide and the like in the combustion gas separation device 116 is discharged to the outside from the exhaust gas pipe 119.
Cooling water of about 100 ° C. can be easily obtained by using cooling water of the condenser 19 or boiler feed water.
【0030】これらの動作は、石炭ガス化炉の起動時の
みでなく、発電プラントを夜間に停止させ石炭ガス化炉
を高温な状態で保温するために補助燃料を燃焼させるよ
うな場合においても可能なことは、明らかである。本実
施例によれば、特別な不活性ガスの設備を発電プラント
内に設置することなく酸素を希釈する不活性ガスを得ら
れる効果がある。These operations are possible not only when the coal gasifier is started, but also when the power plant is stopped at night and the auxiliary fuel is burned to keep the coal gasifier at a high temperature. That is clear. According to the present embodiment, there is an effect that an inert gas that dilutes oxygen can be obtained without installing a special inert gas facility in the power generation plant.
【0031】本発明の第2の実施例では、不活性ガスと
して水蒸気を使用することである。水蒸気を発生させる
装置をプラント内部に持たなければならない場合は、本
発明の効果はないが、プラント外に蒸気の発生源、例え
ば石炭ガス化プラントが複数の系列存在し、他系列から
蒸気を得ることができる場合などでは、補助燃料の酸化
剤として酸素と水蒸気が利用できる。本実施例によれ
ば、酸素の希釈剤として比熱の高い水蒸気を利用でき、
局所的な燃焼温度の上昇を抑えるため、よりNOxの発生
を抑制する効果がある。A second embodiment of the invention is to use water vapor as the inert gas. If a device for generating steam must be provided inside the plant, the effect of the present invention is not obtained, but a steam generation source outside the plant, for example, a coal gasification plant exists in a plurality of series and obtains steam from other series. In such cases, oxygen and water vapor can be used as oxidants for the auxiliary fuel. According to this embodiment, it is possible to use steam having a high specific heat as a diluent for oxygen,
Since the local rise in the combustion temperature is suppressed, it is more effective in suppressing the generation of NOx.
【0032】本発明の第3の実施例を図2により説明す
る。図2は石炭ガス化発電プラントにおけるガス化設備
中本発明に関係する部分のみを表したもので、この図に
かかれていない発電プラント部分は、図1の実施例と同
様である。以下図1に示した実施例と異なる部分につい
て説明する。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows only the part of the gasification equipment in the coal gasification power plant related to the present invention. The power plant part not shown in this figure is the same as that of the embodiment of FIG. The parts different from the embodiment shown in FIG. 1 will be described below.
【0033】燃焼ガス分離装置116から燃焼ガスリサ
イクル圧縮機115を経由して酸素混合装置13に接続
される燃焼ガスリサイクル管114以外に、二酸化炭素
制御弁126,二酸化炭素圧縮機121,二酸化炭素液
化装置122,液化二酸化炭素貯蔵装置123,液化二
酸化炭素供給弁124及び液化二酸化炭素蒸発装置12
5を経由して酸素混合装置13に接続される管路が設置
されている。定常運転時には図1に示す実施例と同様に
燃焼ガスリサイクル制御弁112は閉じられ、燃料ガス
制御弁113を通って燃料ガスが燃焼器2に供給され
る。In addition to the combustion gas recycle pipe 114 connected from the combustion gas separation device 116 to the oxygen mixing device 13 via the combustion gas recycle compressor 115, a carbon dioxide control valve 126, a carbon dioxide compressor 121, and carbon dioxide liquefaction. Device 122, liquefied carbon dioxide storage device 123, liquefied carbon dioxide supply valve 124 and liquefied carbon dioxide evaporation device 12
A pipe line connected to the oxygen mixing device 13 via 5 is installed. During steady operation, the combustion gas recycle control valve 112 is closed and the fuel gas is supplied to the combustor 2 through the fuel gas control valve 113, as in the embodiment shown in FIG.
【0034】起動時には図1の実施例と同様に燃料ガス
制御弁113は閉じられ、燃焼ガスリサイクル制御弁1
12が開放され燃焼ガスは燃焼ガスリサイクル制御弁1
12を通って燃焼ガス分離装置116に流れ込む。燃焼
ガス分離装置116では冷却水管117に低温の冷却水
を流し、燃焼ガス温度を低下させ燃焼ガス中の水蒸気を
凝縮させ水分として、排水管118から外部に排出す
る。ここで得られた二酸化炭素ガスは燃焼ガスリサイク
ル管114を通して燃焼ガスリサイクル圧縮機115に
よって昇圧後酸素混合装置13に供給し、補助燃料の酸
化剤として供給される酸素濃度を希釈に用いられる。At startup, the fuel gas control valve 113 is closed as in the embodiment of FIG. 1, and the combustion gas recycle control valve 1
12 is opened and the combustion gas recycle control valve 1
Through 12 into the combustion gas separator 116. In the combustion gas separation device 116, low-temperature cooling water is caused to flow through the cooling water pipe 117 to lower the temperature of the combustion gas and to condense the water vapor in the combustion gas into moisture, which is then discharged from the drain pipe 118 to the outside. The carbon dioxide gas obtained here is pressurized through the combustion gas recycle pipe 114 by the combustion gas recycle compressor 115 and then supplied to the oxygen mixing device 13, and the oxygen concentration supplied as the oxidant of the auxiliary fuel is used for dilution.
【0035】一方、燃焼ガス分離装置116で得られた
余剰の二酸化炭素は、二酸化炭素制御弁126を通り二
酸化炭素圧縮機121によって昇圧され、二酸化炭素液
化装置122に入り冷却水B127によって液化温度以
下に冷却される。二酸化炭素圧縮機121出口が二酸化
炭素の臨界圧力約76気圧以上であれば、二酸化炭素液
化装置122の温度は常温であっても問題ないし、30
気圧では、45℃以下にすれば液化二酸化炭素を得るこ
とができる。図1の実施例で説明したように燃料ガス供
給管111における燃焼ガスの圧力は約20気圧である
から、二酸化炭素圧縮機121では、この圧力から所定
の圧力まで昇圧すればよいことになる。二酸化炭素液化
装置122で液化された二酸化炭素は、液化二酸化炭素
貯蔵装置123に送られ貯蔵される。排出ガス管119
は、燃焼ガスリサイクル管114を通って酸素混合装置
13に送られ、二酸化炭素,二酸化炭素液化装置122
で液化される二酸化炭素以外の余剰の二酸化炭素及びそ
の他補助燃料燃焼ガスに含まれるガスを排出するのに使
用される。On the other hand, the surplus carbon dioxide obtained in the combustion gas separation device 116 passes through the carbon dioxide control valve 126 and is pressurized by the carbon dioxide compressor 121, enters the carbon dioxide liquefaction device 122, and is cooled to below the liquefaction temperature by the cooling water B127. Is cooled to. If the carbon dioxide compressor 121 outlet has a carbon dioxide critical pressure of about 76 atm or higher, there is no problem even if the temperature of the carbon dioxide liquefier 122 is room temperature.
At atmospheric pressure, liquefied carbon dioxide can be obtained at 45 ° C. or lower. Since the pressure of the combustion gas in the fuel gas supply pipe 111 is about 20 atm as described in the embodiment of FIG. 1, the carbon dioxide compressor 121 has only to increase the pressure to a predetermined pressure. The carbon dioxide liquefied by the carbon dioxide liquefying device 122 is sent to and stored in the liquefied carbon dioxide storage device 123. Exhaust gas pipe 119
Is sent to the oxygen mixing device 13 through the combustion gas recycling pipe 114, and the carbon dioxide, carbon dioxide liquefying device 122
It is used to discharge excess carbon dioxide other than carbon dioxide liquefied in and other gases contained in auxiliary fuel combustion gas.
【0036】液化二酸化炭素貯蔵装置123に貯蔵され
た液化二酸化炭素は、石炭ガス化プラント起動初期に補
助燃料を燃焼させる時、液化二酸化炭素供給弁124を
開放し液化二酸化炭素貯蔵装置123から液化二酸化炭
素を液化二酸化炭素供給弁124を通して液化二酸化炭
素蒸発装置125に送り、液化二酸化炭素蒸発装置12
5で熱を加えることによって液化二酸化炭素を二酸化炭
素にして酸素混合装置13に送って、酸素圧縮機11か
ら送られる酸素を希釈して、補助燃料の酸化剤として使
うことができる。The liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage device 123 is opened from the liquefied carbon dioxide storage device 123 by opening the liquefied carbon dioxide supply valve 124 when the auxiliary fuel is burned in the initial stage of starting the coal gasification plant. The carbon is sent to the liquefied carbon dioxide vaporizer 125 through the liquefied carbon dioxide supply valve 124,
By applying heat at 5, liquefied carbon dioxide is converted into carbon dioxide and sent to the oxygen mixing device 13, and the oxygen sent from the oxygen compressor 11 can be diluted and used as an oxidant for the auxiliary fuel.
【0037】また、石炭ガス化プラントを停止させる
時、液化二酸化炭素貯蔵装置123に貯蔵された液化二
酸化炭素は高圧であるので、液化二酸化炭素蒸発装置1
25で二酸化炭素にして石炭ガス化系統に供給すること
ができるので、石炭ガス化炉5を急速に停止させたり、
二酸化炭素を石炭ガス化プラントのパージガスとして使
用できる効果がある。When the coal gasification plant is stopped, the liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage device 123 has a high pressure.
Since it can be converted into carbon dioxide at 25 and supplied to the coal gasification system, the coal gasification furnace 5 can be rapidly stopped,
There is an effect that carbon dioxide can be used as a purge gas in a coal gasification plant.
【0038】本発明の第4の実施例を図3により説明す
る。図3は図2と同様に石炭ガス化発電プラントにおけ
るガス化設備中本発明に関係する部分のみを表したもの
で、以下図2に示した実施例と異なる部分について説明
する。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Similar to FIG. 2, FIG. 3 shows only a portion related to the present invention in a gasification facility in a coal gasification power plant, and a portion different from the embodiment shown in FIG. 2 will be described below.
【0039】燃焼ガス分離装置116から二酸化炭素液
化装置122への配管上には二酸化炭素制御弁126が
設置され、二酸化炭素液化装置122から液化二酸化炭
素低温貯蔵装置130,液化二酸化炭素供給弁124,
液化二酸化炭素ポンプ131,液化二酸化炭素蒸発装置
125を経由して酸素混合装置13へ配管が接続され
る。また、空気分離装置10から低温窒素配管132が
液化二酸化炭素低温貯蔵装置130と二酸化炭素液化装
置122へ接続される。A carbon dioxide control valve 126 is installed on a pipe from the combustion gas separating device 116 to the carbon dioxide liquefying device 122, and the carbon dioxide liquefying device 122 is provided with a liquefied carbon dioxide low temperature storage device 130, a liquefied carbon dioxide supply valve 124,
A pipe is connected to the oxygen mixing device 13 via the liquefied carbon dioxide pump 131 and the liquefied carbon dioxide evaporator 125. Further, the low temperature nitrogen pipe 132 is connected from the air separation device 10 to the liquefied carbon dioxide low temperature storage device 130 and the carbon dioxide liquefaction device 122.
【0040】起動時に図1の実施例と同様に燃料ガス制
御弁113は閉じられ、燃焼ガスリサイクル制御弁11
2が開放され燃焼ガスは燃焼ガスリサイクル制御弁11
2を通って燃焼ガス分離装置116に流れ込む。燃焼ガ
ス分離装置116では冷却水管117に低温の冷却水を
流し、燃焼ガス温度を低下させ燃焼ガス中の水蒸気を凝
縮させ水分として、排水管118から外部に排出する。
ここで得られた二酸化炭素ガスは燃焼ガスリサイクル管
114を通して燃焼ガスリサイクル圧縮機115によって
昇圧後酸素混合装置13に供給し、補助燃料の酸化剤と
して供給される酸素濃度を希釈に用いられる。At the time of start-up, the fuel gas control valve 113 is closed as in the embodiment of FIG.
2 is opened and the combustion gas recycles the combustion gas recycle control valve 11
2 and flows into the combustion gas separation device 116. In the combustion gas separation device 116, low-temperature cooling water is caused to flow through the cooling water pipe 117 to lower the temperature of the combustion gas and to condense the water vapor in the combustion gas into moisture, which is then discharged from the drain pipe 118 to the outside.
The carbon dioxide gas obtained here is pressurized through the combustion gas recycle pipe 114 by the combustion gas recycle compressor 115 and then supplied to the oxygen mixing device 13, and the oxygen concentration supplied as the oxidant of the auxiliary fuel is used for dilution.
【0041】一方、燃焼ガス分離装置116で得られた
余剰の二酸化炭素は、二酸化炭素制御弁126を通り二
酸化炭素液化装置122に入り空気分離装置10から低
温窒素配管132を通って供給される低温の窒素ガスに
よって冷却される。On the other hand, the surplus carbon dioxide obtained in the combustion gas separation device 116 enters the carbon dioxide liquefaction device 122 through the carbon dioxide control valve 126 and enters the low temperature supplied from the air separation device 10 through the low temperature nitrogen pipe 132. It is cooled by nitrogen gas.
【0042】二酸化炭素液化装置122で液化された二
酸化炭素は、液化二酸化炭素低温貯蔵装置130に送ら
れ貯蔵される。液化二酸化炭素低温貯蔵装置130で
は、空気分離装置10から低温窒素配管132を通って
供給される低温窒素ガスによって18℃以下に保つてい
る。排出ガス管119は、燃焼ガスリサイクル管114
を通って酸素混合装置13に送られる二酸化炭素,二酸
化炭素液化装置122で液化される二酸化炭素以外の余
剰の二酸化炭素及びその他補助燃料燃焼ガスに含まれる
ガスを排出するのに使用される。The carbon dioxide liquefied by the carbon dioxide liquefying device 122 is sent to and stored in the liquefied carbon dioxide low temperature storage device 130. In the liquefied carbon dioxide low temperature storage device 130, the temperature is kept at 18 ° C. or lower by the low temperature nitrogen gas supplied from the air separation device 10 through the low temperature nitrogen pipe 132. The exhaust gas pipe 119 is the combustion gas recycling pipe 114.
It is used to discharge the carbon dioxide sent to the oxygen mixing device 13 through the exhaust gas, the surplus carbon dioxide other than the carbon dioxide liquefied by the carbon dioxide liquefying device 122, and the gas contained in other auxiliary fuel combustion gas.
【0043】液化二酸化炭素低温貯蔵装置130に貯蔵
された液化二酸化炭素は、石炭ガス化プラント起動初期
に補助燃料を燃焼させる時、液化二酸化炭素供給弁12
4を開放し液化二酸化炭素を液化二酸化炭素ポンプ13
1で昇圧し液化二酸化炭素蒸発装置125に送り、液化
二酸化炭素蒸発装置125で熱を加えることによって液
化二酸化炭素を二酸化炭素にして酸素混合装置13に送
って、酸素圧縮機11から送られる酸素を希釈して、補
助燃料の酸化剤として使うことができる。The liquefied carbon dioxide stored in the low temperature liquefied carbon dioxide storage device 130 is liquefied carbon dioxide supply valve 12 when the auxiliary fuel is burned in the initial stage of starting the coal gasification plant.
4 is opened and liquefied carbon dioxide is liquefied carbon dioxide pump 13
The pressure is increased by 1 and sent to the liquefied carbon dioxide evaporation device 125, and the liquefied carbon dioxide evaporation device 125 heats the liquefied carbon dioxide to carbon dioxide and sends it to the oxygen mixing device 13. It can be diluted and used as an oxidant for auxiliary fuel.
【0044】本実施例によれば、液化二酸化炭素の貯蔵
装置の圧力を低くできると同時に、二酸化炭素系の昇圧
を液化二酸化炭素で行うため、昇圧動力を低減でき、圧
縮機より運用性がよいポンプを使うため系統の運用が容
易になるなどの効果がある。本発明の第5の実施例を図
4に示す。図4に示す実施例は、図2に示す実施例に加
えて燃焼ガス分離装置116に接続される排出ガス管1
19に二酸化炭素液化装置122からの液化装置排出ガ
ス管140を接続したものである。液化装置排出ガス管
140を通って二酸化炭素液化装置122から外部に排
出されるガスは、二酸化炭素液化装置122に供給され
たガス中の液化されなかったガスで、具体的には、燃焼
ガス分離装置116で残った水蒸気と酸素である。石炭
ガス化炉5における燃焼は、補助燃料の燃焼時に未燃分
をださないようにするためと、燃焼温度を低下させるた
めに補助燃料の燃焼に必要以上の酸素を供給しなければ
ならない。したがって、補助燃焼排ガス中には余剰の残
留酸素が含まれる。この酸素は、燃焼ガス分離装置11
6を通過し二酸化炭素液化装置122で、二酸化炭素が
液化二酸化炭素になっても残ることとなり、液化装置排
出ガス管140から外部に排出される。二酸化炭素液化
装置122では、ガスの主成分である二酸化炭素が液化
二酸化炭素となって除去されるため、液化装置排出ガス
管140を通って系外に排出されるガスの酸素の濃度は
高くなる、もし燃焼ガス分離装置116で水蒸気がほと
んど除去されているとすれば、100%に近い濃度の酸
素が得られることとなり、このまま系外に排除するには
危険が伴う、このため、二酸化炭素を主成分とした燃焼
ガス分離装置116の余剰ガスを排出ガス管119か
ら、液化装置排出ガス管140へ供給し混合し系外へ排
出することができる。本実地例によれば、石炭ガス化炉
系から系外に排出されるガスによる爆発等の危険を防止
できる効果がある。According to this embodiment, the pressure of the storage device for liquefied carbon dioxide can be lowered, and at the same time, the pressure of the carbon dioxide system is boosted by the liquefied carbon dioxide, so the boosting power can be reduced and the operability is better than that of the compressor. Since a pump is used, the system can be operated easily. A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. The embodiment shown in FIG. 4 is different from the embodiment shown in FIG. 2 in that the exhaust gas pipe 1 connected to the combustion gas separation device 116.
A liquefaction device exhaust gas pipe 140 from the carbon dioxide liquefaction device 122 is connected to 19. The gas discharged from the carbon dioxide liquefaction device 122 to the outside through the liquefaction device exhaust gas pipe 140 is the gas that has not been liquefied in the gas supplied to the carbon dioxide liquefaction device 122, and specifically, the combustion gas separation Water vapor and oxygen remaining in the device 116. Combustion in the coal gasification furnace 5 must supply more oxygen than necessary for combustion of the auxiliary fuel in order to prevent unburned components from being generated during combustion of the auxiliary fuel and to lower the combustion temperature. Therefore, the auxiliary combustion exhaust gas contains excess residual oxygen. This oxygen is used in the combustion gas separation device 11
Even if the carbon dioxide becomes liquefied carbon dioxide in the carbon dioxide liquefying device 122 after passing through No. 6, it is discharged from the liquefying device exhaust gas pipe 140 to the outside. In the carbon dioxide liquefying device 122, since carbon dioxide, which is the main component of the gas, is removed as liquefied carbon dioxide, the oxygen concentration of the gas discharged through the liquefying device exhaust gas pipe 140 to the outside of the system becomes high. However, if most of the water vapor is removed by the combustion gas separation device 116, oxygen with a concentration close to 100% is obtained, and it is dangerous to remove it outside the system as it is. Excess gas of the combustion gas separation device 116, which is the main component, can be supplied from the exhaust gas pipe 119 to the liquefaction device exhaust gas pipe 140, mixed, and discharged to the outside of the system. According to this practical example, there is an effect that it is possible to prevent a danger such as an explosion due to the gas discharged from the coal gasification furnace system to the outside.
【0045】本発明の第6の実施例を図5に示す。図5
に示す実施例は、図2に示す実施例に加えて二酸化炭素
液化装置122から液化装置排出ガス管140を接続
し、これに空気分離装置10から窒素ガス管150を接
続するようにしたものである。図4の実施例で説明した
ように、液化装置排出ガス管140を通って二酸化炭素
液化装置122から外部に排出されるガスの酸素濃度が
高いので、このまま系外に排除するには危険が伴う。本
実施例では、空気分離装置10で空気分離時に発生する
窒素ガスを窒素ガス管150を通して液化装置排出ガス
管140に供給し混合し系外へ排出することができる。
空気分離装置10で発生する窒素ガスは、空気分離によ
って得られるため、石炭ガス化炉5へ供給される酸素の
約4倍あり液化装置排出ガス管140から外部に排出さ
れる酸素の希釈には十分であり、温度も低いため図4に
実地例より安全性は高くなる。A sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. Figure 5
In addition to the embodiment shown in FIG. 2, the embodiment shown in FIG. 2 is such that the carbon dioxide liquefier 122 is connected to the liquefier exhaust gas pipe 140, and the air separator 10 is connected to the nitrogen gas pipe 150 to this. is there. As described in the embodiment of FIG. 4, since the oxygen concentration of the gas discharged from the carbon dioxide liquefaction device 122 through the liquefaction device exhaust gas pipe 140 to the outside is high, it is dangerous to remove it outside the system as it is. .. In this embodiment, the nitrogen gas generated at the time of air separation in the air separation device 10 can be supplied to the liquefier exhaust gas pipe 140 through the nitrogen gas pipe 150, mixed, and discharged to the outside of the system.
Since the nitrogen gas generated in the air separation device 10 is obtained by air separation, it is about four times as much as the oxygen supplied to the coal gasification furnace 5, and is used for diluting the oxygen discharged from the liquefaction device exhaust gas pipe 140 to the outside. Since the temperature is sufficient and the temperature is low, the safety is higher than that in the practical example shown in FIG.
【0046】本実地例によれば、石炭ガス化炉系から系
外に排出されるガスによる爆発等の危険を防止できる効
果がある。According to this practical example, there is an effect that it is possible to prevent a danger such as an explosion caused by the gas discharged from the coal gasification furnace system to the outside.
【0047】本発明の第6の実施例では、図5の実施例
における窒素ガス管150に代えて、液化装置排出ガス
管140に液化二酸化炭素貯蔵装置123から配管を接
続するようにしたものである。液化二酸化炭素貯蔵装置
123に貯蔵された液化二酸化炭素は液化装置排出ガス
管140に供給され、減圧され二酸化炭素となり液化装
置排出ガス管140を通るガスの酸素濃度を希釈する。In the sixth embodiment of the present invention, instead of the nitrogen gas pipe 150 in the embodiment of FIG. 5, a pipe from the liquefied carbon dioxide storage device 123 is connected to the liquefier exhaust gas pipe 140. is there. The liquefied carbon dioxide stored in the liquefied carbon dioxide storage device 123 is supplied to the liquefier exhaust gas pipe 140 and is reduced in pressure to become carbon dioxide, which dilutes the oxygen concentration of the gas passing through the liquefier exhaust gas pipe 140.
【0048】本実地例によれば、石炭ガス化炉系から系
外に排出されるガスによる爆発等の危険を防止できる効
果がある。According to this practical example, there is an effect that it is possible to prevent a danger such as an explosion caused by the gas discharged from the coal gasification furnace system to the outside.
【0049】本発明の第7の実施例を図6に示す。この
実施例は、図2に示す実施例に加えて液化二酸化炭素貯
蔵装置123から燃料ガス供給管111のガス=ガス熱
交換器7と燃焼器2間に二酸化炭素バイパス160を接
続して、二酸化炭素バイパス160上には二酸化炭素バ
イパス制御弁162及び二酸化炭素バイパス蒸発装置1
61を設置したものである。The seventh embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, in addition to the embodiment shown in FIG. 2, a carbon dioxide bypass 160 is connected between the liquefied carbon dioxide storage device 123, the gas in the fuel gas supply pipe 111 = the gas heat exchanger 7 and the combustor 2, and A carbon dioxide bypass control valve 162 and a carbon dioxide bypass evaporator 1 are provided on the carbon bypass 160.
61 is installed.
【0050】石炭ガス化プラントの定常運転時には、燃
焼ガスリサイクル制御弁112,液化二酸化炭素供給弁
124及び二酸化炭素バイパス制御弁162は閉じてあ
り、石炭ガス化炉5でガス化された燃料ガスは燃焼ガス
分離装置116を通過せず、燃料ガス制御弁113通過
し燃焼器2に供給される。During steady operation of the coal gasification plant, the combustion gas recycle control valve 112, the liquefied carbon dioxide supply valve 124 and the carbon dioxide bypass control valve 162 are closed, and the fuel gas gasified in the coal gasification furnace 5 is It does not pass through the combustion gas separation device 116, but passes through the fuel gas control valve 113 and is supplied to the combustor 2.
【0051】石炭ガス化炉系で何らかの異状が発生し、
ガス化燃料の発熱量がガスタービンの燃焼器2が許容で
きない状態まで上昇した場合、二酸化炭素バイパス制御
弁162を開き、液化二酸化炭素貯蔵装置123から液
化二酸化炭素を二酸化炭素バイパス蒸発装置161に供
給し、二酸化炭素バイパス蒸発装置161で二酸化炭素
に代えて燃料ガス供給管111に供給することができ、
燃焼器2へ供給されるガス化燃料の発熱量を低下させる
ことができる。Some abnormality occurs in the coal gasifier system,
When the calorific value of the gasified fuel rises to an unacceptable state for the combustor 2 of the gas turbine, the carbon dioxide bypass control valve 162 is opened to supply the liquefied carbon dioxide from the liquefied carbon dioxide storage device 123 to the carbon dioxide bypass evaporator 161. However, in the carbon dioxide bypass evaporator 161, instead of carbon dioxide, it can be supplied to the fuel gas supply pipe 111,
The calorific value of the gasified fuel supplied to the combustor 2 can be reduced.
【0052】また、発電プラント停止時に、二酸化炭素
バイパス制御弁162を開き、液化二酸化炭素貯蔵装置
123から液化二酸化炭素を二酸化炭素バイパス蒸発装
置161に供給し、二酸化炭素バイパス蒸発装置161
で二酸化炭素に代えて燃焼器2に供給し、燃焼器2及び
ガスタービン3,排熱回収ボイラ14系のパージを行う
ことができる。When the power plant is stopped, the carbon dioxide bypass control valve 162 is opened to supply the liquefied carbon dioxide from the liquefied carbon dioxide storage device 123 to the carbon dioxide bypass evaporator 161.
Thus, instead of carbon dioxide, the carbon dioxide is supplied to the combustor 2, and the combustor 2, the gas turbine 3, and the exhaust heat recovery boiler 14 system can be purged.
【0053】本実施例によれば、発電プラントの燃焼器
2の損傷を防止できる効果がある。本発明の第8の実施
例を図7に示す。図7に示す実施例は、図2に示す実施
例に加えてガス=ガス熱交換器7と燃料ガス制御弁11
3の燃料ガス供給管111から起動時燃料バイパス17
0を接続し、起動時燃料バイパス170上に起動時燃料
バイパス弁172及びフレアースタック171を設置
し、液化二酸化炭素貯蔵装置123からフレアースタッ
ク171へ二酸化炭素バイパスB175を設置したもの
である。二酸化炭素バイパスB175上には二酸化炭素
バイパスB制御弁173,二酸化炭素バイパスB蒸発装
置174及び酸素混合器B177が設置されている。ま
た、酸素混合器B177へは、空気分離装置10より酸
素供給管176が設置されている。According to this embodiment, it is possible to prevent damage to the combustor 2 of the power plant. The eighth embodiment of the present invention is shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 7, in addition to the embodiment shown in FIG. 2, gas = gas heat exchanger 7 and fuel gas control valve 11
3 fuel gas supply pipe 111 to start-up fuel bypass 17
0, the startup fuel bypass valve 172 and the flare stack 171 are installed on the startup fuel bypass 170, and the carbon dioxide bypass B175 is installed from the liquefied carbon dioxide storage device 123 to the flare stack 171. A carbon dioxide bypass B control valve 173, a carbon dioxide bypass B evaporator 174, and an oxygen mixer B177 are installed on the carbon dioxide bypass B175. In addition, an oxygen supply pipe 176 is installed from the air separation device 10 to the oxygen mixer B177.
【0054】石炭ガス化炉系の昇温が終了すると、石炭
供給配管52より石炭を供給して酸素圧縮機11より供
給された酸素をガス化剤としてガス化を行うが、ガス化
当初の燃料ガスは燃焼器2の許容する性状ではないため
燃料ガス制御弁113を閉じて燃焼器2には燃料を送ら
ずに起動時燃料バイパス弁172を開けて起動時燃料バ
イパス170を通してフレアースタック171へ不完全
な燃料ガスを送る。一方、空気分離装置10からは、酸
素供給管176を通して酸素が酸素混合器B177へ送られ
る。酸素混合器B177へは、二酸化炭素バイパスB制
御弁173を開き、液化二酸化炭素貯蔵装置123から
液化二酸化炭素を二酸化炭素バイパスB蒸発装置174
供給し、二酸化炭素バイパスB蒸発装置174で二酸化
炭素にして供給し、酸素濃度を調整することができる。
ガス化当初で非常に発熱量の低い不完全な燃料ガスであ
っても、酸素混合器において酸素濃度を高めれば燃焼で
きるし、ガス化初期で発熱量が時間と共に変動するガス
化燃料に対しても液化二酸化炭素貯蔵装置123からの
二酸化炭素供給量の制御によってフレアースタック17
1で燃焼できる。When the temperature rise of the coal gasification furnace system is completed, coal is supplied from the coal supply pipe 52 to perform gasification using oxygen supplied from the oxygen compressor 11 as a gasifying agent. Since the gas is not a property that the combustor 2 allows, the fuel gas control valve 113 is closed, fuel is not sent to the combustor 2, and the startup fuel bypass valve 172 is opened to open the flare stack 171 through the startup fuel bypass 170. Send full fuel gas. On the other hand, from the air separation device 10, oxygen is sent to the oxygen mixer B177 through the oxygen supply pipe 176. To the oxygen mixer B177, the carbon dioxide bypass B control valve 173 is opened, and the liquefied carbon dioxide is stored in the liquefied carbon dioxide storage device 123.
The carbon dioxide is supplied and converted into carbon dioxide by the carbon dioxide bypass B evaporator 174, and the oxygen concentration can be adjusted.
Even an incomplete fuel gas with a very low calorific value at the beginning of gasification can be burned by increasing the oxygen concentration in the oxygen mixer, and for a gasified fuel whose calorific value fluctuates with time at the initial stage of gasification. The flare stack 17 is also controlled by controlling the amount of carbon dioxide supplied from the liquefied carbon dioxide storage device 123.
Can burn in 1.
【0055】本実地例によれば、ガス化初期の不完全な
ガス化燃料を燃焼によって安全なガスに代え系外へ排出
でき効果がある。According to this practical example, there is an effect that incomplete gasified fuel at the initial stage of gasification can be replaced with a safe gas by combustion and discharged to the outside of the system.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、石炭ガス化発電プラン
トにおいて補助燃料利用時に低NOx化を行う運転方法
とその系統を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide an operating method and system for reducing NOx when using auxiliary fuel in a coal gasification power plant.
【0057】本発明によれば、石炭ガス化炉において補
助燃料利用時の燃焼排ガス中の二酸化炭素を石炭ガス化
発電プラントにおいて有効に利用する運転方法とその系
統を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide an operating method and system for effectively using carbon dioxide in combustion exhaust gas when an auxiliary fuel is used in a coal gasification furnace in a coal gasification power plant.
【図1】本発明の一実施例。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例。FIG. 2 is an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例。FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例。FIG. 4 is an example of the present invention.
【図5】本発明の一実施例。FIG. 5 shows an embodiment of the present invention.
【図6】本発明の一実施例。FIG. 6 is an embodiment of the present invention.
【図7】本発明の一実施例。FIG. 7 shows an embodiment of the present invention.
【図8】本発明の効果を示す参考図。FIG. 8 is a reference diagram showing the effect of the present invention.
2…燃焼器、5…石炭ガス化炉、10…空気分離装置、
11…酸素圧縮機、112…燃焼ガスリサイクル制御
弁、114…燃焼ガスリサイクル管、115…燃焼ガス
リサイクル圧縮機、116…燃焼ガス分離装置、119
…排出ガス管、121…二酸化炭素圧縮機、122…二
酸化炭素液化装置、123…液化二酸化炭素貯蔵装置、
130…液化二酸化炭素低温貯蔵装置、131…液化二
酸化炭素ポンプ、132…低温窒素配管、140…液化
装置排出ガス管、150…窒素ガス管、160…二酸化
炭素バイパス、162…二酸化炭素バイパス制御弁、1
70…起動時燃料バイパス、171…フレアースタッ
ク、175…二酸化炭素バイパスB、176…酸素供給
管、177…酸素混合器B。2 ... Combustor, 5 ... Coal gasifier, 10 ... Air separation device,
11 ... Oxygen compressor, 112 ... Combustion gas recycle control valve, 114 ... Combustion gas recycle pipe, 115 ... Combustion gas recycle compressor, 116 ... Combustion gas separation device, 119
... Exhaust gas pipe, 121 ... Carbon dioxide compressor, 122 ... Carbon dioxide liquefier, 123 ... Liquefied carbon dioxide storage device,
130 ... Liquefied carbon dioxide low temperature storage device, 131 ... Liquefied carbon dioxide pump, 132 ... Low temperature nitrogen piping, 140 ... Liquefaction device exhaust gas pipe, 150 ... Nitrogen gas pipe, 160 ... Carbon dioxide bypass, 162 ... Carbon dioxide bypass control valve, 1
70 ... Fuel bypass at startup, 171 ... Flare stack, 175 ... Carbon dioxide bypass B, 176 ... Oxygen supply pipe, 177 ... Oxygen mixer B.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02C 6/00 E 7910−3G B 7910−3G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location F02C 6/00 E 7910-3G B 7910-3G
Claims (6)
酸素を分離する酸素分離系統と、補助燃料を供給する補
助燃料供給系統と、その起動時に補助燃料の燃焼により
加温され、通常運転時に石炭と酸素を供給されてガス化
石炭を得る石炭ガス化炉と、ガス化石炭を精製する精製
手段とから構成される石炭ガス化プラントにおいて、 精製されたガス化石炭から窒素以外の不活性ガスを分離
する不活性ガス分離手段と、分離された不活性ガスと酸
素分離系統からの酸素とを混合する混合手段と、不活性
ガスと酸素の混合気体を補助燃料とともに石炭ガス化炉
に供給する手段とを備えた石炭ガス化プラント。1. A coal supply system for supplying coal, an oxygen separation system for separating oxygen from air, an auxiliary fuel supply system for supplying auxiliary fuel, and the auxiliary fuel is warmed by the combustion of the auxiliary fuel at the time of start-up to perform normal operation. In a coal gasification plant consisting of a coal gasification furnace, which is sometimes supplied with coal and oxygen to obtain gasified coal, and a refining means for refining the gasified coal, an inert gas other than nitrogen is produced from the refined gasified coal. Inert gas separation means for separating the gas, mixing means for mixing the separated inert gas and oxygen from the oxygen separation system, and a mixed gas of the inert gas and oxygen together with auxiliary fuel to the coal gasifier And a coal gasification plant.
補助燃料は炭化水素系燃料とされ窒素以外の不活性ガス
として二酸化炭素を分離することを特徴とする石炭ガス
化プラント。2. The coal gasification plant according to claim 1,
A coal gasification plant characterized in that the auxiliary fuel is a hydrocarbon fuel and carbon dioxide is separated as an inert gas other than nitrogen.
補助燃料は炭化水素系燃料とされ窒素以外の不活性ガス
として水蒸気を分離することを特徴とする石炭ガス化プ
ラント。3. The coal gasification plant according to claim 1,
A coal gasification plant characterized in that the auxiliary fuel is a hydrocarbon fuel and steam is separated as an inert gas other than nitrogen.
酸素を分離する酸素分離系統と、炭化水素系の補助燃料
を供給する補助燃料供給系統と、その起動時に補助燃料
の燃焼により加温され、通常運転時に石炭と酸素を供給
されてガス化石炭を得る石炭ガス化炉と、ガス化石炭を
精製する精製手段とから構成される石炭ガス化プラント
において、 精製されたガス化石炭から二酸化炭素を分離する二酸化
炭素分離手段と、分離された二酸化炭素と酸素分離系統
からの酸素とを混合する混合手段と、二酸化炭素と酸素
の混合気体を補助燃料とともに石炭ガス化炉に供給する
手段と、二酸化炭素の液化手段と、液化二酸化炭素の貯
蔵手段とを備えた石炭ガス化プラント。4. A coal supply system for supplying coal, an oxygen separation system for separating oxygen from air, an auxiliary fuel supply system for supplying hydrocarbon type auxiliary fuel, and heating by combustion of the auxiliary fuel at the time of startup thereof. In a coal gasification plant, which comprises a coal gasification furnace that is supplied with coal and oxygen during normal operation to obtain gasified coal, and a refining means for refining the gasified coal, Carbon dioxide separation means for separating carbon, mixing means for mixing the separated carbon dioxide and oxygen from the oxygen separation system, and means for supplying a mixed gas of carbon dioxide and oxygen to the coal gasification furnace together with auxiliary fuel A coal gasification plant comprising a carbon dioxide liquefaction means and a liquefied carbon dioxide storage means.
れ、通常運転時に石炭と酸素を供給されてガス化石炭を
得る石炭ガス化炉の運転方法であって、 ガス化石炭に含まれる窒素以外の不活性ガスを分離し、
この不活性ガスと酸素の混合気体によって補助燃料の燃
焼を行わしめる石炭ガス化炉の運転方法。5. A method of operating a coal gasification furnace, which is heated by combustion of auxiliary fuel at startup and is supplied with coal and oxygen during normal operation to obtain gasified coal, other than nitrogen contained in gasified coal. The inert gas of
A method of operating a coal gasifier in which an auxiliary fuel is burned by a mixed gas of this inert gas and oxygen.
て加温され、通常運転時に石炭と酸素を供給されてガス
化石炭を得る石炭ガス化炉の運転方法であって、 ガス化石炭に含まれる二酸化炭素を分離し、この二酸化
炭素と酸素の混合気体によって補助燃料の燃焼を行わし
めるとともに、二酸化炭素を液化保存する石炭ガス化炉
の運転方法。6. A method of operating a coal gasification furnace, which is heated by combustion of a hydrocarbon-based auxiliary fuel at the time of start-up and is supplied with coal and oxygen during normal operation to obtain gasified coal, which is included in gasified coal. A method of operating a coal gasification furnace that separates the carbon dioxide that is generated, burns the auxiliary fuel with this mixed gas of carbon dioxide and oxygen, and liquefies and stores the carbon dioxide.
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---|---|---|---|
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1991
- 1991-09-11 JP JP23150091A patent/JP2870243B2/en not_active Expired - Fee Related
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