JPH0586897A - 石炭ガス化複合発電プラント - Google Patents
石炭ガス化複合発電プラントInfo
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- JPH0586897A JPH0586897A JP24167591A JP24167591A JPH0586897A JP H0586897 A JPH0586897 A JP H0586897A JP 24167591 A JP24167591 A JP 24167591A JP 24167591 A JP24167591 A JP 24167591A JP H0586897 A JPH0586897 A JP H0586897A
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- coal gasification
- gas turbine
- separation device
- air
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
- F01K23/068—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ガスタービン装置は、空気圧縮機1,燃焼器
2,ガスタービン3及びガスタービン発電機4で構成さ
れる。空気分離装置10では空気を酸素と窒素に分離し
て酸素を石炭ガス化炉5に供給しガス化を行わせる。空
気分離装置10で分離された窒素は窒素ガス圧縮機11
3で昇圧された後でも圧縮機1出口温度より低温である
ためガスタービン3の冷却用として用いる。この窒素系
統が何らかの原因によって故障した場合に、ガスタービ
ン圧縮機1の出口から窒素冷却系統に設けた管路から、
予め冷却された冷却器を通して、窒素温度に近い冷却空
気を冷却部に流す。 【効果】常時ガスタービン冷却に利用している低温の窒
素温度に近い非常用の冷却空気を供給することができる
ため、ガスタービン高温冷却部損傷を低減することがで
きる。
2,ガスタービン3及びガスタービン発電機4で構成さ
れる。空気分離装置10では空気を酸素と窒素に分離し
て酸素を石炭ガス化炉5に供給しガス化を行わせる。空
気分離装置10で分離された窒素は窒素ガス圧縮機11
3で昇圧された後でも圧縮機1出口温度より低温である
ためガスタービン3の冷却用として用いる。この窒素系
統が何らかの原因によって故障した場合に、ガスタービ
ン圧縮機1の出口から窒素冷却系統に設けた管路から、
予め冷却された冷却器を通して、窒素温度に近い冷却空
気を冷却部に流す。 【効果】常時ガスタービン冷却に利用している低温の窒
素温度に近い非常用の冷却空気を供給することができる
ため、ガスタービン高温冷却部損傷を低減することがで
きる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸素酸化方式の石炭ガス
化炉を用いた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、高
効率化を達成するためのガスタービンを高温化すること
に伴うガスタービン冷却システムに関する。
化炉を用いた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、高
効率化を達成するためのガスタービンを高温化すること
に伴うガスタービン冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の酸素酸化方式の石炭ガス化炉を用
いた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、石炭ガス化
炉に酸素を供給する酸素製造装置から発生する窒素をガ
スタービン高温部の冷却に用いることは、特開昭57−83
636号公報に開示されている。
いた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、石炭ガス化
炉に酸素を供給する酸素製造装置から発生する窒素をガ
スタービン高温部の冷却に用いることは、特開昭57−83
636号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】他の発電プラントと同
様に酸素酸化方式の石炭ガス化複合発電プラントにおい
ても、より高効率化することが要求されており、例え
ば、特開昭59−229005号公報では、ボトミングプラント
である蒸気タービン系の改良によってプラントの効率向
上を図る方法が提案されている。しかし、ボトミング系
の改良は限度があり、本質的にはトッピング系であるガ
スタービンの効率向上が最も効果的であることは周知の
事実である。
様に酸素酸化方式の石炭ガス化複合発電プラントにおい
ても、より高効率化することが要求されており、例え
ば、特開昭59−229005号公報では、ボトミングプラント
である蒸気タービン系の改良によってプラントの効率向
上を図る方法が提案されている。しかし、ボトミング系
の改良は限度があり、本質的にはトッピング系であるガ
スタービンの効率向上が最も効果的であることは周知の
事実である。
【0004】一方、高効率化のため従来系外に放出され
ていた石炭ガス化炉に酸素を供給する空気分離装置より
得られる低温(常温)の窒素をプラント系内で有効に利
用とすることも特開昭60−178909号公報で提案されてい
る。
ていた石炭ガス化炉に酸素を供給する空気分離装置より
得られる低温(常温)の窒素をプラント系内で有効に利
用とすることも特開昭60−178909号公報で提案されてい
る。
【0005】ガスタービンの高効率化手段の中で最も効
果的なのはタービン入口温度を高温化することである
が、高温化に伴いタービンの冷却に必要とされる冷却空
気の量が増加するため、タービン翼冷却構造やタービン
翼材料の改良なしには高温化による高効率化の効果が得
られなくなっている。
果的なのはタービン入口温度を高温化することである
が、高温化に伴いタービンの冷却に必要とされる冷却空
気の量が増加するため、タービン翼冷却構造やタービン
翼材料の改良なしには高温化による高効率化の効果が得
られなくなっている。
【0006】このため冷却空気の量を減少する手段とし
て、酸素酸化石炭ガス化炉を用いた石炭ガス化複合発電
プラントで、石炭ガス化炉に酸素を供給する空気分離装
置より得られる低温(常温)の窒素をガスタービンの冷
却空気として用いることが特開昭57−83636 号公報に記
載されている。余剰で従来系外に放出されていた低温の
窒素をガスタービンの冷却に用いることによって発電プ
ラントの効率は増加するため、窒素のプラント内での有
効利用が重要課題となっている。
て、酸素酸化石炭ガス化炉を用いた石炭ガス化複合発電
プラントで、石炭ガス化炉に酸素を供給する空気分離装
置より得られる低温(常温)の窒素をガスタービンの冷
却空気として用いることが特開昭57−83636 号公報に記
載されている。余剰で従来系外に放出されていた低温の
窒素をガスタービンの冷却に用いることによって発電プ
ラントの効率は増加するため、窒素のプラント内での有
効利用が重要課題となっている。
【0007】しかし、ガスタービンの冷却翼は冷却空気
によって材料の許容温度以上になることを防止してお
り、冷却空気供給の停止や減少はタービン翼の損傷を招
くため、信頼性の高い冷却空気供給システムが必要とさ
れ、ガスタービン本体以外の系統からタービン高温部に
対して冷却媒体を供給することは行われていない。特開
昭57−83636 号公報に記載されている従来例を実現する
には、石炭ガス化系統の故障等によってガスタービン冷
却に用いている窒素が停止または減少した場合の保護系
統を備えることが必須課題であるが、この従来例では保
護系統に関して開示されていない。
によって材料の許容温度以上になることを防止してお
り、冷却空気供給の停止や減少はタービン翼の損傷を招
くため、信頼性の高い冷却空気供給システムが必要とさ
れ、ガスタービン本体以外の系統からタービン高温部に
対して冷却媒体を供給することは行われていない。特開
昭57−83636 号公報に記載されている従来例を実現する
には、石炭ガス化系統の故障等によってガスタービン冷
却に用いている窒素が停止または減少した場合の保護系
統を備えることが必須課題であるが、この従来例では保
護系統に関して開示されていない。
【0008】本発明の目的は、酸素酸化方式石炭ガス化
炉を備え、空気分離装置より得られる窒素をガスタービ
ンの冷却に用いる石炭ガス化複合発電プラントにおいて
高効率で信頼性の高いガスタービンの冷却方法を提供す
ることにある。
炉を備え、空気分離装置より得られる窒素をガスタービ
ンの冷却に用いる石炭ガス化複合発電プラントにおいて
高効率で信頼性の高いガスタービンの冷却方法を提供す
ることにある。
【0009】本発明の第二の目的は、酸素酸化方式石炭
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
信頼性の高い燃料供給系統を提供することにある。
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
信頼性の高い燃料供給系統を提供することにある。
【0010】本発明の第三の目的は、酸素酸化方式石炭
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
空気分離装置より得られる窒素の冷熱を有効に利用する
ことにある。
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
空気分離装置より得られる窒素の冷熱を有効に利用する
ことにある。
【0011】本発明の第四の目的は、酸素酸化方式石炭
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
空気分離装置より得られる窒素を石炭ガス化複合発電プ
ラント内で有効に利用し高効率を達成することにある。
ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて
空気分離装置より得られる窒素を石炭ガス化複合発電プ
ラント内で有効に利用し高効率を達成することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は、石炭ガス化
炉に酸素を供給する空気分離装置より得られる低温(常
温)の窒素をガスタービンの冷却空気として用いる従来
の酸素酸化方式の石炭ガス化複合発電プラントでは、空
気分離装置から冷却用の窒素配管がガスタービンに接続
されているのみであるのに対して、冷却器を備えた空気
管路を圧縮機出口より該窒素配管に接続し、冷却に用い
られている窒素の温度に近い温度の空気を常に供給可能
な状態に保つことによって達成される。
炉に酸素を供給する空気分離装置より得られる低温(常
温)の窒素をガスタービンの冷却空気として用いる従来
の酸素酸化方式の石炭ガス化複合発電プラントでは、空
気分離装置から冷却用の窒素配管がガスタービンに接続
されているのみであるのに対して、冷却器を備えた空気
管路を圧縮機出口より該窒素配管に接続し、冷却に用い
られている窒素の温度に近い温度の空気を常に供給可能
な状態に保つことによって達成される。
【0013】また、上記目的は、空気分離装置からの冷
却用窒素温度に近い温度の蒸気を常に供給可能な状態に
保つことによって達成される。
却用窒素温度に近い温度の蒸気を常に供給可能な状態に
保つことによって達成される。
【0014】また、上記目的は、空気分離装置からの冷
却用窒素温度に近い温度の高圧空気を常に供給可能な状
態に保つことによって達成される。
却用窒素温度に近い温度の高圧空気を常に供給可能な状
態に保つことによって達成される。
【0015】上記目的は、空気分離装置より得られる不
活性ガスである窒素を酸素圧縮機のシール用媒体として
用いることによって達成される。
活性ガスである窒素を酸素圧縮機のシール用媒体として
用いることによって達成される。
【0016】また、上記目的は、空気分離装置より得ら
れる不活性ガスである窒素を燃料制御弁のシール用媒体
として用いることによって達成される。
れる不活性ガスである窒素を燃料制御弁のシール用媒体
として用いることによって達成される。
【0017】上記目的は、空気分離装置で製造された窒
素温度が低温であり、これを石炭ガス化炉で発生した燃
料から硫黄を除去する低温ガス精製装置の冷却媒体とし
て用いることにより達成される。
素温度が低温であり、これを石炭ガス化炉で発生した燃
料から硫黄を除去する低温ガス精製装置の冷却媒体とし
て用いることにより達成される。
【0018】上記目的は、該空気分離装置内の精留塔下
塔高圧部から窒素を抽気し石炭ガス化複合発電プラント
内部で利用することにより達成される。
塔高圧部から窒素を抽気し石炭ガス化複合発電プラント
内部で利用することにより達成される。
【0019】
【作用】酸素酸化石炭ガス化炉を用いた石炭ガス化複合
発電プラントでは、石炭ガス化炉で酸素をガス化するた
めに酸素を必要とし、酸素を製造する設備として空気分
離装置をプラント内に設置している。空気分離装置で
は、外部より空気を装置内に取入れ、低温化し空気の成
分である窒素と酸素の液化温度差によって窒素と酸素を
分離する。従って、空気分離装置出口におけ窒素及び酸
素はプロセスの違いによって異なるが、本質的には低温
(常温)となって出てくる。
発電プラントでは、石炭ガス化炉で酸素をガス化するた
めに酸素を必要とし、酸素を製造する設備として空気分
離装置をプラント内に設置している。空気分離装置で
は、外部より空気を装置内に取入れ、低温化し空気の成
分である窒素と酸素の液化温度差によって窒素と酸素を
分離する。従って、空気分離装置出口におけ窒素及び酸
素はプロセスの違いによって異なるが、本質的には低温
(常温)となって出てくる。
【0020】また、空気分離装置内の精留塔では圧力に
よる液化温度の差を利用するため、高圧な下塔と低圧な
上塔で構成される精留塔を備えており、通常空気を約6
気圧(ata )まで加圧し空気分離装置へ供給し、熱交換器
で液体空気を発生させ精留塔下塔に供給し、酸素濃度の
高い液体空気と酸素を含む不純窒素に粗分離を行い、両
者を低圧な上塔に供給し、さらに精留を行い常圧(1ata)
の酸素及び窒素を得ている。
よる液化温度の差を利用するため、高圧な下塔と低圧な
上塔で構成される精留塔を備えており、通常空気を約6
気圧(ata )まで加圧し空気分離装置へ供給し、熱交換器
で液体空気を発生させ精留塔下塔に供給し、酸素濃度の
高い液体空気と酸素を含む不純窒素に粗分離を行い、両
者を低圧な上塔に供給し、さらに精留を行い常圧(1ata)
の酸素及び窒素を得ている。
【0021】石炭のガス化には約95%以上の純度の酸
素で十分であり、高純度の酸素は、不必要であること、
また、窒素の純度も高濃度である必要がないため、下塔
から不純窒素(99.8%程度 )を空気分離装置外部に
取り出すことが可能である。従って、空気分離装置から
は、常温で約5気圧(ata)の窒素が得られ、これをガス
タービンの冷却用として用いることができる。
素で十分であり、高純度の酸素は、不必要であること、
また、窒素の純度も高濃度である必要がないため、下塔
から不純窒素(99.8%程度 )を空気分離装置外部に
取り出すことが可能である。従って、空気分離装置から
は、常温で約5気圧(ata)の窒素が得られ、これをガス
タービンの冷却用として用いることができる。
【0022】ガスタービンの冷却媒体は、温度が低けれ
ば冷却媒体としての供給量を少なくすることができる
し、圧力が高ければ複雑な冷却構造を採用し、冷却媒体
としての供給量を少なくすることができる。また、冷却
媒体に不純物を含むとタービン冷却翼の内部に不純物が
蓄積し冷却性能を悪化させるし、冷却媒体に腐食性の成
分を含むと管路等で腐食生成物を発生させることとな
る。
ば冷却媒体としての供給量を少なくすることができる
し、圧力が高ければ複雑な冷却構造を採用し、冷却媒体
としての供給量を少なくすることができる。また、冷却
媒体に不純物を含むとタービン冷却翼の内部に不純物が
蓄積し冷却性能を悪化させるし、冷却媒体に腐食性の成
分を含むと管路等で腐食生成物を発生させることとな
る。
【0023】ガスタービンの冷却媒体は、温度が低けれ
ば冷却媒体としての供給量を少なくすることができる
し、圧力が高ければ複雑な冷却構造を採用し、冷却媒体
としての供給量を少なくすることができる。また、冷却
媒体に不純物を含むとタービン冷却翼の内部に不純物が
蓄積し冷却性能を悪化させるし、冷却媒体に腐食性の成
分を含むと管路等で腐食生成物を発生させることにな
る。
ば冷却媒体としての供給量を少なくすることができる
し、圧力が高ければ複雑な冷却構造を採用し、冷却媒体
としての供給量を少なくすることができる。また、冷却
媒体に不純物を含むとタービン冷却翼の内部に不純物が
蓄積し冷却性能を悪化させるし、冷却媒体に腐食性の成
分を含むと管路等で腐食生成物を発生させることにな
る。
【0024】空気分離装置から得られた窒素は、温度が
低く圧力も約6気圧あるので、ガスタービンに供給可能
な圧力約13気圧程度に窒素圧縮機で昇圧しても約10
0℃程度しかならなく、窒素圧縮機の圧力調整によって
供給に必要な圧力を得ることもでき、空気分離装置にお
ける処理の過程で不純物も除去され、不活性であり、腐
食性成分も含まないためガスタービンの冷却媒体として
は最適である。
低く圧力も約6気圧あるので、ガスタービンに供給可能
な圧力約13気圧程度に窒素圧縮機で昇圧しても約10
0℃程度しかならなく、窒素圧縮機の圧力調整によって
供給に必要な圧力を得ることもでき、空気分離装置にお
ける処理の過程で不純物も除去され、不活性であり、腐
食性成分も含まないためガスタービンの冷却媒体として
は最適である。
【0025】しかし、窒素供給系統は複雑であるため故
障により窒素の供給量が少なくなったり、停止したりす
ることが十分考えられる。本発明では、窒素供給管路に
ガスタービン圧縮機出口より空気配管を接続し、空気配
管上に冷却器を備えておき、冷却器は常時冷却してお
き、何らかの原因によって窒素の供給量が少なくなった
り、停止した場合、速やかにガスタービン圧縮機出口よ
り空気配管を通り冷却器を通過させた空気を流す。ガス
タービン圧縮機出口の空気は、定格点では、約400℃
に達しているため冷却器がなければ、ガスタービン冷却
部には約100℃の窒素に代わり約400℃の空気が供
給されることになり、熱応力が発生し冷却部のみならず
冷却配管の破損を生じさせる。また、冷却媒体の温度が
上昇したぶん冷却流量を増加しなければならないが、配
管面積,ガスタービン冷却翼冷却媒体放出部の面積が固
定されているため、温度が上昇したぶん容積流量が増加
し、重量流量としては流れなくなり、十分にタービン冷
却部を冷却することはできないこととなる。冷却器に常
時低温の給水等を流しておけば、異常時に高温の抽気空
気が通過した場合、その温度を低下させることができ
る。
障により窒素の供給量が少なくなったり、停止したりす
ることが十分考えられる。本発明では、窒素供給管路に
ガスタービン圧縮機出口より空気配管を接続し、空気配
管上に冷却器を備えておき、冷却器は常時冷却してお
き、何らかの原因によって窒素の供給量が少なくなった
り、停止した場合、速やかにガスタービン圧縮機出口よ
り空気配管を通り冷却器を通過させた空気を流す。ガス
タービン圧縮機出口の空気は、定格点では、約400℃
に達しているため冷却器がなければ、ガスタービン冷却
部には約100℃の窒素に代わり約400℃の空気が供
給されることになり、熱応力が発生し冷却部のみならず
冷却配管の破損を生じさせる。また、冷却媒体の温度が
上昇したぶん冷却流量を増加しなければならないが、配
管面積,ガスタービン冷却翼冷却媒体放出部の面積が固
定されているため、温度が上昇したぶん容積流量が増加
し、重量流量としては流れなくなり、十分にタービン冷
却部を冷却することはできないこととなる。冷却器に常
時低温の給水等を流しておけば、異常時に高温の抽気空
気が通過した場合、その温度を低下させることができ
る。
【0026】また、他の方法では、窒素配管に外部より
蒸気管路を接続し窒素の供給量が少なくなったり、停止
した場合、速やかに外部から低温の蒸気を供給すること
によってタービン冷却部を冷却する能力を保つことを可
能にすることができる。
蒸気管路を接続し窒素の供給量が少なくなったり、停止
した場合、速やかに外部から低温の蒸気を供給すること
によってタービン冷却部を冷却する能力を保つことを可
能にすることができる。
【0027】また、他の方法では、窒素配管に外部から
該ガスタービン圧縮機以外の低温空気源からの空気を常
時供給しておき窒素の供給量が少なくなったり、停止し
た場合、速やかに低温空気源からの低温空気流量を増加
させることによってタービン冷却部を冷却する能力を保
つことを可能にすることができる。
該ガスタービン圧縮機以外の低温空気源からの空気を常
時供給しておき窒素の供給量が少なくなったり、停止し
た場合、速やかに低温空気源からの低温空気流量を増加
させることによってタービン冷却部を冷却する能力を保
つことを可能にすることができる。
【0028】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。ガスタービン装置は、空気圧縮機1,燃焼器2,ガ
スタービン3及びガスタービン発電機4で構成される。
空気圧縮機1の出口からは、ガスタービン高温部にター
ビン冷却管路110が設けてあり、タービン冷却管路1
11はガスタービン圧縮機1出口からガスタービン3の
冷却部に接続され、冷却空気予冷器99,冷却空気逆止
弁116,冷却空気混合器115が設置されている。
る。ガスタービン装置は、空気圧縮機1,燃焼器2,ガ
スタービン3及びガスタービン発電機4で構成される。
空気圧縮機1の出口からは、ガスタービン高温部にター
ビン冷却管路110が設けてあり、タービン冷却管路1
11はガスタービン圧縮機1出口からガスタービン3の
冷却部に接続され、冷却空気予冷器99,冷却空気逆止
弁116,冷却空気混合器115が設置されている。
【0029】石炭ガス化炉5には石炭供給系統52の他
に、空気分離装置10から酸素配管系統が接続されこの
系統には酸素圧縮機11が設置されている。
に、空気分離装置10から酸素配管系統が接続されこの
系統には酸素圧縮機11が設置されている。
【0030】空気分離装置10には、空気圧縮機12か
らの空気配管が接続されている。また、空気分離装置1
0からの窒素配管は窒素ガス圧縮機113,窒素ガス逆
止弁117を経由してタービン冷却管路111の冷却空
気混合器115に接続される。
らの空気配管が接続されている。また、空気分離装置1
0からの窒素配管は窒素ガス圧縮機113,窒素ガス逆
止弁117を経由してタービン冷却管路111の冷却空
気混合器115に接続される。
【0031】ガス化炉5出口からは、粗製燃料ガス配管
53が粗製燃料ガス熱回収ボイラ6に接続され、ガス化
炉5内には、蒸発器38が設置され、粗製燃料ガス熱回
収ボイラ6にも蒸発器39、さらにエコノマイザ36,
過熱器40が設置される。粗製燃料ガス熱回収ボイラ4
0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。ガス精製装置8からの配管は
再びガス=ガス熱交換器7及び燃料ガス供給管112を
通りガスタービン装置の燃焼器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。
53が粗製燃料ガス熱回収ボイラ6に接続され、ガス化
炉5内には、蒸発器38が設置され、粗製燃料ガス熱回
収ボイラ6にも蒸発器39、さらにエコノマイザ36,
過熱器40が設置される。粗製燃料ガス熱回収ボイラ4
0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。ガス精製装置8からの配管は
再びガス=ガス熱交換器7及び燃料ガス供給管112を
通りガスタービン装置の燃焼器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。
【0032】ガスタービン3の排気ダクトは、排熱回収
ボイラ14に接続される。排熱回収ボイラ14内では、
低圧エコノマイザ30,低圧ドラム31,低圧蒸発器3
2,高圧エコノマイザ33,高圧ドラム34,高圧蒸発
器35,過熱器45,再熱器46,加圧ポンプ23が設
置されている。
ボイラ14に接続される。排熱回収ボイラ14内では、
低圧エコノマイザ30,低圧ドラム31,低圧蒸発器3
2,高圧エコノマイザ33,高圧ドラム34,高圧蒸発
器35,過熱器45,再熱器46,加圧ポンプ23が設
置されている。
【0033】蒸気タービン系は、高圧蒸気タービン1
5,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57は、給水ポ
ンプ20を通り排熱回収ボイラ14内の低圧エコノマイ
ザ30に接続される。低圧エコノマイザ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33につながり高圧ドラム34へ接続さられる。
さらに、加圧ポンプ23出口から冷却空気予冷器99を
経由して、粗製燃料ガス熱回収ボイラ6のエコノマイザ
36にも接続され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、該過熱器の途中には、粗製燃料ガス熱回収ボイラ
6の過熱器40からの配管が接続される。
5,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57は、給水ポ
ンプ20を通り排熱回収ボイラ14内の低圧エコノマイ
ザ30に接続される。低圧エコノマイザ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33につながり高圧ドラム34へ接続さられる。
さらに、加圧ポンプ23出口から冷却空気予冷器99を
経由して、粗製燃料ガス熱回収ボイラ6のエコノマイザ
36にも接続され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、該過熱器の途中には、粗製燃料ガス熱回収ボイラ
6の過熱器40からの配管が接続される。
【0034】粗製燃料ガス熱回収ボイラ6のエコノマイ
ザ36の出口は高圧ドラム37につながり、ドラムから
はガス化炉5内の蒸発器38及び、粗製燃料ガス熱回収
ボイラ6の蒸発器39に接続されると同時に、過熱器4
0に接続される。
ザ36の出口は高圧ドラム37につながり、ドラムから
はガス化炉5内の蒸発器38及び、粗製燃料ガス熱回収
ボイラ6の蒸発器39に接続されると同時に、過熱器4
0に接続される。
【0035】排熱回収ボイラ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14内の再熱器46
へ配管が接続される。また、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1
5,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。ガスタービン圧縮機1出口には圧力検出
器118が設置され、信号が窒素ガス圧縮機制御装置1
19に送られている、また、冷却空気混合器115には
圧力検出器70が設置され、信号が窒素ガス圧縮機制御
装置119に送られる。
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14内の再熱器46
へ配管が接続される。また、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1
5,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。ガスタービン圧縮機1出口には圧力検出
器118が設置され、信号が窒素ガス圧縮機制御装置1
19に送られている、また、冷却空気混合器115には
圧力検出器70が設置され、信号が窒素ガス圧縮機制御
装置119に送られる。
【0036】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の出口で
は常圧、20℃の酸素と、5気圧,20℃の窒素が得ら
れる。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
る。
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の出口で
は常圧、20℃の酸素と、5気圧,20℃の窒素が得ら
れる。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
る。
【0037】ガス化炉5では、酸素によって石炭供給系
統52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。この粗製ガスは温度が高いため粗製燃料ガス熱
回収ボイラ6におくられ排熱回収ボイラ14の加圧ポン
プ23から送られた高圧給水をボイラ6内のエコノマイ
ザ36で加熱し、ドラム37に送り、蒸発器39及びガ
ス化炉の蒸発器38で蒸発させ、さらに過熱器40で過
熱する。
統52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。この粗製ガスは温度が高いため粗製燃料ガス熱
回収ボイラ6におくられ排熱回収ボイラ14の加圧ポン
プ23から送られた高圧給水をボイラ6内のエコノマイ
ザ36で加熱し、ドラム37に送り、蒸発器39及びガ
ス化炉の蒸発器38で蒸発させ、さらに過熱器40で過
熱する。
【0038】粗製燃料ガス熱回収ボイラ6をでた粗製ガ
スはガス=ガス熱交換器7にはいって、ガス精製装置8
をでた精製燃料ガスを加熱しガス精製装置8にはいる。
ガス精製装置では、粗製ガス中の不純物、特に硫黄を含
む硫化物が除去される。ガス精製装置8で回収された硫
黄は硫黄回収装置9で回収される。
スはガス=ガス熱交換器7にはいって、ガス精製装置8
をでた精製燃料ガスを加熱しガス精製装置8にはいる。
ガス精製装置では、粗製ガス中の不純物、特に硫黄を含
む硫化物が除去される。ガス精製装置8で回収された硫
黄は硫黄回収装置9で回収される。
【0039】ガス精製装置8をでた精製燃料ガスはガス
=ガス熱交換器7にはいって加熱された後に燃料ガス供
給管112を通ってガスタービン燃焼器2に供給され燃
焼する。
=ガス熱交換器7にはいって加熱された後に燃料ガス供
給管112を通ってガスタービン燃焼器2に供給され燃
焼する。
【0040】燃焼器2をでた高温の燃焼ガスはガスター
ビン3に供給され膨張し動力を発生し、ガスタービン3
は空気圧縮機1及びガスタービン発電機4を駆動する。
ビン3に供給され膨張し動力を発生し、ガスタービン3
は空気圧縮機1及びガスタービン発電機4を駆動する。
【0041】ガスタービンを出た燃焼ガス55は、排熱
回収ボイラ14に供給される。排熱回収ボイラ14で
は、復水器19から給水ポンプ20で送られてきた給水
を給水配管57を通して、低圧エコノマイザ30に供給
し排熱回収ボイラ14内で、低圧ドラム31,低圧蒸発
器32,高圧エコノマイザ33,高圧ドラム34,高圧
蒸発器35,過熱器45を通して加熱,蒸発,過熱し、
過熱蒸気を高圧蒸気タービン15に供給する。低圧エコ
ノマイザ30出口では、加圧ポンプ23で昇圧が行わ
れ、高圧給水は高圧エコノマイザ33及び冷却空気予冷
器99を経由し粗製燃料ガス熱回収ボイラ6のエコノマ
イザ36に送る。この加圧ポンプ23出口の高圧給水は
180℃程度であり、冷却空気予冷器99は定常状態で
は180℃に保たれていることになる。
回収ボイラ14に供給される。排熱回収ボイラ14で
は、復水器19から給水ポンプ20で送られてきた給水
を給水配管57を通して、低圧エコノマイザ30に供給
し排熱回収ボイラ14内で、低圧ドラム31,低圧蒸発
器32,高圧エコノマイザ33,高圧ドラム34,高圧
蒸発器35,過熱器45を通して加熱,蒸発,過熱し、
過熱蒸気を高圧蒸気タービン15に供給する。低圧エコ
ノマイザ30出口では、加圧ポンプ23で昇圧が行わ
れ、高圧給水は高圧エコノマイザ33及び冷却空気予冷
器99を経由し粗製燃料ガス熱回収ボイラ6のエコノマ
イザ36に送る。この加圧ポンプ23出口の高圧給水は
180℃程度であり、冷却空気予冷器99は定常状態で
は180℃に保たれていることになる。
【0042】過熱器46の途中には、粗製燃料ガス熱回
収ボイラ6で発生した過熱蒸気が混入する。高圧蒸気タ
ービン15の戻り蒸気は低圧ドラム31で発生した蒸気
と混ざり再熱器46へおくられ、再度昇温され、再熱蒸
気タービン16,低圧蒸気タービン17へおくられる。
各タービンで発生した動力は蒸気タービン発電機18を
駆動する。
収ボイラ6で発生した過熱蒸気が混入する。高圧蒸気タ
ービン15の戻り蒸気は低圧ドラム31で発生した蒸気
と混ざり再熱器46へおくられ、再度昇温され、再熱蒸
気タービン16,低圧蒸気タービン17へおくられる。
各タービンで発生した動力は蒸気タービン発電機18を
駆動する。
【0043】空気圧縮機1は大気より空気50を取り込
み昇圧し、燃焼器2へ送る。例えば圧力比15位では圧
縮機出口の空気温度は約400℃に達する。圧縮機1出
口から出た一部の空気はタービン冷却管路110を通り
タービン高温冷却部に供給されガスタービン3高温部の
一部を冷却するのに用いられる。
み昇圧し、燃焼器2へ送る。例えば圧力比15位では圧
縮機出口の空気温度は約400℃に達する。圧縮機1出
口から出た一部の空気はタービン冷却管路110を通り
タービン高温冷却部に供給されガスタービン3高温部の
一部を冷却するのに用いられる。
【0044】定常時には、上記以外の冷却を必要とする
タービン高温部へは空気分離装置10で得られた5気
圧、20℃の窒素が窒素ガス圧縮機113で昇圧され窒
素ガス逆止弁117,冷却空気混合器115を通して供
給される。冷却に利用可能な窒素量は、ガスタービン燃
料であるガス化燃料を発生させるために必要な酸素製造
量と関連し、現状のプラントのバランスを検討すると、
ガスタービンの第一段動翼を冷却するのに十分な窒素量
を空気分離装置10で発生させることができる。 窒素
の供給量を監視するため圧力検出器118がガスタービ
ン圧縮機1出口に設置され、圧力検出器70が冷却空気
混合器115に設置され、冷却空気混合器115の圧力
P2が常にガスタービン圧縮機1出口の圧力P1に対し
て予め設定した圧力差eと、 P2−P1>e …(数3) になるように窒素ガス圧縮機制御装置119により窒素
ガス圧縮機駆動電動機114を制御し冷却空気混合器1
15に窒素を送ることによって保たれる。
タービン高温部へは空気分離装置10で得られた5気
圧、20℃の窒素が窒素ガス圧縮機113で昇圧され窒
素ガス逆止弁117,冷却空気混合器115を通して供
給される。冷却に利用可能な窒素量は、ガスタービン燃
料であるガス化燃料を発生させるために必要な酸素製造
量と関連し、現状のプラントのバランスを検討すると、
ガスタービンの第一段動翼を冷却するのに十分な窒素量
を空気分離装置10で発生させることができる。 窒素
の供給量を監視するため圧力検出器118がガスタービ
ン圧縮機1出口に設置され、圧力検出器70が冷却空気
混合器115に設置され、冷却空気混合器115の圧力
P2が常にガスタービン圧縮機1出口の圧力P1に対し
て予め設定した圧力差eと、 P2−P1>e …(数3) になるように窒素ガス圧縮機制御装置119により窒素
ガス圧縮機駆動電動機114を制御し冷却空気混合器1
15に窒素を送ることによって保たれる。
【0045】冷却空気混合器115内の窒素は冷却空気
逆止弁116によってガスタービン圧縮機1出口には逆
流せず、定常時にはタービン冷却管路B111には冷却
空気は流れていないが、冷却空気予冷器99には加圧ポ
ンプ23で昇圧された給水が流れているため冷却空気予
冷器99内の温度は給水の温度に保たれている。
逆止弁116によってガスタービン圧縮機1出口には逆
流せず、定常時にはタービン冷却管路B111には冷却
空気は流れていないが、冷却空気予冷器99には加圧ポ
ンプ23で昇圧された給水が流れているため冷却空気予
冷器99内の温度は給水の温度に保たれている。
【0046】窒素供給系統が何らかの理由により故障を
生じた場合、冷却空気混合器115への窒素供給量が減
少し、冷却空気混合器115内の圧力P2が減少する。
さらにP2が減少して、P2−P1<eになると窒素ガ
ス逆止弁117が閉まり冷却空気逆止弁116が開き、
ガスタービン圧縮機1出口から空気が冷却空気予冷器9
9を通り冷却空気混合器115に供給されることとな
る。ガスタービン圧縮機1出口の空気温度は高温である
が、冷却空気予冷器99が給水によって予め冷却されて
いるので、冷却空気予冷器99を出た空気の温度は低下
し、冷却空気混合器115以降の配管,ガスタービン冷
却部等における温度変化を減少させることができる。
生じた場合、冷却空気混合器115への窒素供給量が減
少し、冷却空気混合器115内の圧力P2が減少する。
さらにP2が減少して、P2−P1<eになると窒素ガ
ス逆止弁117が閉まり冷却空気逆止弁116が開き、
ガスタービン圧縮機1出口から空気が冷却空気予冷器9
9を通り冷却空気混合器115に供給されることとな
る。ガスタービン圧縮機1出口の空気温度は高温である
が、冷却空気予冷器99が給水によって予め冷却されて
いるので、冷却空気予冷器99を出た空気の温度は低下
し、冷却空気混合器115以降の配管,ガスタービン冷
却部等における温度変化を減少させることができる。
【0047】本実施例では、冷却空気逆止弁116,窒
素ガス逆止弁117および圧力測定器によってこの動作
を行わせているが、空気と窒素の圧力によって動作する
弁機構によってこの動作を行わせることができる。
素ガス逆止弁117および圧力測定器によってこの動作
を行わせているが、空気と窒素の圧力によって動作する
弁機構によってこの動作を行わせることができる。
【0048】また、本実施例ではP1とP2の圧力差e
を変化させることによって、タービン冷却部にガスター
ビン圧縮機1の出口圧力より高い圧力の窒素を供給する
ことが可能で、圧力損失の多い複雑な冷却構造を採用で
きるため、冷却性能が向上し、冷却に必要な窒素量を減
少させ、冷却後の窒素がタービンの主流に混合すること
による損失を減少できる効果がある。
を変化させることによって、タービン冷却部にガスター
ビン圧縮機1の出口圧力より高い圧力の窒素を供給する
ことが可能で、圧力損失の多い複雑な冷却構造を採用で
きるため、冷却性能が向上し、冷却に必要な窒素量を減
少させ、冷却後の窒素がタービンの主流に混合すること
による損失を減少できる効果がある。
【0049】本発明の他の実施例を図2により説明す
る。図2は図1の実施例と異なる点を説明するため図1
の実施例の一部を表したもので、この図にかかれていな
い部分は、図1の実施例と同様である。
る。図2は図1の実施例と異なる点を説明するため図1
の実施例の一部を表したもので、この図にかかれていな
い部分は、図1の実施例と同様である。
【0050】以下、図1の実施例と異なる部分を説明す
る。タ−ビン冷却管路111の冷却空気予冷器99と冷
却空気混合器115間にタービン冷却空気制御弁が設置
され、タービン冷却空気制御弁には、タービン冷却空気
制御装置が設置されてる。また、ガスタービン3の冷却
部にはタービン冷却部温度計測器121が設けられ、タ
ービン冷却部温度計測器121からの信号は、タービン
冷却空気制御装置に入力するようになっている。
る。タ−ビン冷却管路111の冷却空気予冷器99と冷
却空気混合器115間にタービン冷却空気制御弁が設置
され、タービン冷却空気制御弁には、タービン冷却空気
制御装置が設置されてる。また、ガスタービン3の冷却
部にはタービン冷却部温度計測器121が設けられ、タ
ービン冷却部温度計測器121からの信号は、タービン
冷却空気制御装置に入力するようになっている。
【0051】タービン冷却部温度計測器121は、空気
分離装置10から冷却空気混合器115を通り供給され
る窒素によって冷却されるタービン冷却部の温度を測定
し、該温度が上昇した場合にタービン冷却空気制御装置
によって、タービン冷却空気制御弁を操作し、ガスター
ビン圧縮機1から冷却空気予冷器99で冷却された、空
気を冷却空気混合器115に送り、冷却空気混合器11
5では、窒素と該空気が混合してタービン冷却部に供給
されるようになり、タービン冷却部の温度を適正な値に
維持することができる。
分離装置10から冷却空気混合器115を通り供給され
る窒素によって冷却されるタービン冷却部の温度を測定
し、該温度が上昇した場合にタービン冷却空気制御装置
によって、タービン冷却空気制御弁を操作し、ガスター
ビン圧縮機1から冷却空気予冷器99で冷却された、空
気を冷却空気混合器115に送り、冷却空気混合器11
5では、窒素と該空気が混合してタービン冷却部に供給
されるようになり、タービン冷却部の温度を適正な値に
維持することができる。
【0052】本実施例によれば、圧縮機出口の空気量に
よってタービン冷却部の温度を制御できるので、タービ
ン冷却部の温度変化を少なくできるため、熱疲労の少な
い冷却システムを提供できる効果がある。
よってタービン冷却部の温度を制御できるので、タービ
ン冷却部の温度変化を少なくできるため、熱疲労の少な
い冷却システムを提供できる効果がある。
【0053】本発明の他の実施例を図3により説明す
る。図3の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115間の管路に、新た
に窒素ガスタンク131および窒素ガス制御弁を設置し
た点である。
る。図3の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115間の管路に、新た
に窒素ガスタンク131および窒素ガス制御弁を設置し
た点である。
【0054】窒素ガス圧縮機113では、タービンの冷
却部の供給に必要な圧力より高めの圧力に窒素を昇圧し
窒素ガスタンク131に供給する、窒素ガス制御弁は窒
素ガスタンク131内の窒素を供給に必要な最小圧力に
制御する。
却部の供給に必要な圧力より高めの圧力に窒素を昇圧し
窒素ガスタンク131に供給する、窒素ガス制御弁は窒
素ガスタンク131内の窒素を供給に必要な最小圧力に
制御する。
【0055】本実施例によれば窒素ガスタンク131よ
り上流の窒素供給系統に故障等が起こった場合に、窒素
ガスタンク131内に貯蔵されている窒素ガスを減圧し
供給できより安全にできる効果があると同時に、窒素ガ
スタンク131などによる窒素ガス系の脈動を容積の大
きな窒素ガスタンク131を設けることによって防ぐこ
とができる。
り上流の窒素供給系統に故障等が起こった場合に、窒素
ガスタンク131内に貯蔵されている窒素ガスを減圧し
供給できより安全にできる効果があると同時に、窒素ガ
スタンク131などによる窒素ガス系の脈動を容積の大
きな窒素ガスタンク131を設けることによって防ぐこ
とができる。
【0056】本発明の他の実施例を図4により説明す
る。図4の実施例が図1の実施例と異なる点は空気分離
装置10とガスタービン3冷却部に冷却空気混合器11
5に代わって蒸気混合器141を設置し、蒸気混合器1
41に低圧ドラム31から蒸気抽気配管142を接続
し、蒸気抽気配管142上に蒸気制御弁を設置したもの
である。
る。図4の実施例が図1の実施例と異なる点は空気分離
装置10とガスタービン3冷却部に冷却空気混合器11
5に代わって蒸気混合器141を設置し、蒸気混合器1
41に低圧ドラム31から蒸気抽気配管142を接続
し、蒸気抽気配管142上に蒸気制御弁を設置したもの
である。
【0057】この実施例では、窒素系統が故障した場合
には、低圧ドラム31で発生した蒸気が蒸気制御弁によ
って制御され蒸気混合器141に供給される。低圧ドラ
ム31では飽和蒸気であるが、圧力が高いため蒸気制御
弁における減圧時に過熱され、蒸気混合器141では、
過熱蒸気となるためガスタービン冷却部で、水分が凝縮
することがない。また、タービン冷却に十分な窒素量が
ない場合、蒸気を用いた冷却を行うことができ、さらに
その場合蒸気冷却終了時に冷却配管のパージ用に窒素を
利用できる効果がある。
には、低圧ドラム31で発生した蒸気が蒸気制御弁によ
って制御され蒸気混合器141に供給される。低圧ドラ
ム31では飽和蒸気であるが、圧力が高いため蒸気制御
弁における減圧時に過熱され、蒸気混合器141では、
過熱蒸気となるためガスタービン冷却部で、水分が凝縮
することがない。また、タービン冷却に十分な窒素量が
ない場合、蒸気を用いた冷却を行うことができ、さらに
その場合蒸気冷却終了時に冷却配管のパージ用に窒素を
利用できる効果がある。
【0058】本発明の他の実施例を図5により説明す
る。図5は図1の実施例と異なる点を説明するため図1
の実施例の一部を表したもので、この図にかかれていな
い部分は、図1の実施例と同様である。
る。図5は図1の実施例と異なる点を説明するため図1
の実施例の一部を表したもので、この図にかかれていな
い部分は、図1の実施例と同様である。
【0059】図5の実施例では冷却空気混合器155に
中間冷却器157を備えた冷却空気圧縮機151からの
配管を接続し、冷却空気圧縮機151に冷却空気圧縮機
駆動電動機152を連結し、冷却空気圧縮機151と冷
却空気混合器155間に冷却空気逆止弁154を設けて
いる。冷却空気圧縮機151は冷却空気圧縮機駆動電動
機152により駆動され、大気から空気を中間冷却器1
57を通して昇圧し、冷却空気逆止弁154を通して冷
却空気混合器155に供給する。冷却空気圧縮機駆動電
動機152は、ガスタービン3に付けられたタービン冷
却部温度計測器121の信号によって冷却空気圧縮機駆
動電動機制御装置153から制御される。
中間冷却器157を備えた冷却空気圧縮機151からの
配管を接続し、冷却空気圧縮機151に冷却空気圧縮機
駆動電動機152を連結し、冷却空気圧縮機151と冷
却空気混合器155間に冷却空気逆止弁154を設けて
いる。冷却空気圧縮機151は冷却空気圧縮機駆動電動
機152により駆動され、大気から空気を中間冷却器1
57を通して昇圧し、冷却空気逆止弁154を通して冷
却空気混合器155に供給する。冷却空気圧縮機駆動電
動機152は、ガスタービン3に付けられたタービン冷
却部温度計測器121の信号によって冷却空気圧縮機駆
動電動機制御装置153から制御される。
【0060】冷却空気圧縮機151の容量はガスタービ
ン圧縮機1と比較すれば小さいため効率は悪いが、中間
冷却を行うことによって、同一の圧力の空気を得るには
圧縮動力を少なくできる。例えば、ガスタービン圧縮機
1のポリトロープ効率を90%、冷却空気圧縮機151
のポリトロープ効率を87%、大気温度15℃,中間冷
却器出口空気温度を40℃とした場合の圧縮機駆動力
(kw/(kg/s))の計算結果を図10に示す。図
10の横軸は冷却空気圧縮機151の段数で、縦軸は、
圧縮機駆動力で、圧力比を10,12,14,16とし
て計算している。図中の破線は、ガスタービン圧縮機1
の駆動力で、破線との交点を小丸をプロットし、一点鎖
線で示す。この図より一点鎖線から右ではガスタービン
圧縮機1で圧縮するより冷却空気圧縮機151で圧縮す
る方が動力が少ないことがわかり、この計算では4段の
圧縮機、すなわち、三段の中間冷却を行えば冷却空気圧
縮動力を低減できることを示している。
ン圧縮機1と比較すれば小さいため効率は悪いが、中間
冷却を行うことによって、同一の圧力の空気を得るには
圧縮動力を少なくできる。例えば、ガスタービン圧縮機
1のポリトロープ効率を90%、冷却空気圧縮機151
のポリトロープ効率を87%、大気温度15℃,中間冷
却器出口空気温度を40℃とした場合の圧縮機駆動力
(kw/(kg/s))の計算結果を図10に示す。図
10の横軸は冷却空気圧縮機151の段数で、縦軸は、
圧縮機駆動力で、圧力比を10,12,14,16とし
て計算している。図中の破線は、ガスタービン圧縮機1
の駆動力で、破線との交点を小丸をプロットし、一点鎖
線で示す。この図より一点鎖線から右ではガスタービン
圧縮機1で圧縮するより冷却空気圧縮機151で圧縮す
る方が動力が少ないことがわかり、この計算では4段の
圧縮機、すなわち、三段の中間冷却を行えば冷却空気圧
縮動力を低減できることを示している。
【0061】すなわち、本実施例によれば冷却空気圧縮
動力を低減できる上に、そのバックアップ系統も備える
ことができる効果がある。
動力を低減できる上に、そのバックアップ系統も備える
ことができる効果がある。
【0062】本発明の他の実施例を図6により説明す
る。図6の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115を結ぶ窒素配管に
酸素圧縮機11の酸素圧縮機シール装置161を設置し
たことである。
る。図6の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115を結ぶ窒素配管に
酸素圧縮機11の酸素圧縮機シール装置161を設置し
たことである。
【0063】窒素ガス圧縮機113で圧縮された窒素
は、酸素圧縮機シール装置161で酸素圧縮機11のシ
ールを行った後窒素ガス逆止弁117を通り冷却空気混
合器115に供給される。
は、酸素圧縮機シール装置161で酸素圧縮機11のシ
ールを行った後窒素ガス逆止弁117を通り冷却空気混
合器115に供給される。
【0064】従来の空気分離装置10における酸素圧縮
機11は酸素を高濃度に保つためシール部より酸素を外
部にリークさせ、さらにこのリーク酸素濃度を薄めるた
めの装置も備える必要があった。石炭ガス化炉5には、
前述のように高濃度の酸素を必要としないので、窒素を
シール用媒体として使うことができる点に注目し、窒素
ガス圧縮機113出口の窒素を利用できる用にした。本
実施例によれば、酸素圧縮機11の安全性を他の補機を
使うことなく高めることができる効果がある。本発明の
他の実施例を図7により説明する。図7の実施例が図1
の実施例と異なる点は窒素ガス圧縮機113と冷却空気
混合器115を結ぶ窒素配管に燃料ガス制御弁171の
燃料ガス制御弁シール装置172を設置したことであ
る。燃料ガス制御弁171は燃焼器2と燃焼器2を結ぶ
燃料ガス供給管路112上に設置されている。
機11は酸素を高濃度に保つためシール部より酸素を外
部にリークさせ、さらにこのリーク酸素濃度を薄めるた
めの装置も備える必要があった。石炭ガス化炉5には、
前述のように高濃度の酸素を必要としないので、窒素を
シール用媒体として使うことができる点に注目し、窒素
ガス圧縮機113出口の窒素を利用できる用にした。本
実施例によれば、酸素圧縮機11の安全性を他の補機を
使うことなく高めることができる効果がある。本発明の
他の実施例を図7により説明する。図7の実施例が図1
の実施例と異なる点は窒素ガス圧縮機113と冷却空気
混合器115を結ぶ窒素配管に燃料ガス制御弁171の
燃料ガス制御弁シール装置172を設置したことであ
る。燃料ガス制御弁171は燃焼器2と燃焼器2を結ぶ
燃料ガス供給管路112上に設置されている。
【0065】窒素ガス圧縮機113で圧縮された窒素
は、燃料ガス制御弁シール装置172で燃料ガス制御弁
171のシールを行った後窒素ガス逆止弁117を通り
冷却空気混合器115に供給される。
は、燃料ガス制御弁シール装置172で燃料ガス制御弁
171のシールを行った後窒素ガス逆止弁117を通り
冷却空気混合器115に供給される。
【0066】本実施例によれば窒素を燃料ガス制御弁1
71のシール用媒体として使うことができ、窒素が燃料
側に漏れた場合であっても、燃料が窒素側に漏れた場合
であっても爆発等の危険を防ぐことができる。
71のシール用媒体として使うことができ、窒素が燃料
側に漏れた場合であっても、燃料が窒素側に漏れた場合
であっても爆発等の危険を防ぐことができる。
【0067】本発明の他の実施例を図8により説明す
る。図8の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115を結ぶ窒素ガス配
管181をガス精製装置8を経由して冷却空気混合器11
5に設置している点である。
る。図8の実施例が図1の実施例と異なる点は窒素ガス
圧縮機113と冷却空気混合器115を結ぶ窒素ガス配
管181をガス精製装置8を経由して冷却空気混合器11
5に設置している点である。
【0068】窒素ガス圧縮機113で圧縮された窒素
は、窒素ガス配管181を通りガス精製装置8に供給さ
れガス精製装置8内で、その冷熱をガス精製装置8に与
えた後冷却空気混合器115に供給される。
は、窒素ガス配管181を通りガス精製装置8に供給さ
れガス精製装置8内で、その冷熱をガス精製装置8に与
えた後冷却空気混合器115に供給される。
【0069】本実施例によればタービン冷却用としての
窒素温度は、図1の実施例よりも高くなるが窒素冷熱の
利用によって、不活性である窒素の使用によって安全に
ガス精製装置8内の補助動力を減少させることができる
効果がある。
窒素温度は、図1の実施例よりも高くなるが窒素冷熱の
利用によって、不活性である窒素の使用によって安全に
ガス精製装置8内の補助動力を減少させることができる
効果がある。
【0070】本発明の他の実施例を図9により説明す
る。図9は空気分離装置10の構成を示したもので、空
気分離装置10の主要部分は、窒素と酸素を蒸発温度で
分離する精留塔で、現在の主流となる精留塔は図9に示
すように精留塔上塔195と精留塔下塔196で構成さ
れている。空気圧縮機12は水洗冷却塔191に接続さ
れ、水洗冷却塔191出口は、吸着塔192に接続さ
れ、吸着塔192からは空気熱交換器を経由して精留塔
上塔195に配管が接続される。精留塔上塔195から
窒素配管および液体空気の配管が#194#を通り精留
塔下塔196に接続される。精留塔下塔196の上部か
ら高濃度の窒素ガス配管が#194#および空気熱交換
器を通り設置される。また、精留塔下塔196の下部か
らは酸素ガス配管が#194#および空気熱交換器を通
り酸素圧縮機11まで設置される。
る。図9は空気分離装置10の構成を示したもので、空
気分離装置10の主要部分は、窒素と酸素を蒸発温度で
分離する精留塔で、現在の主流となる精留塔は図9に示
すように精留塔上塔195と精留塔下塔196で構成さ
れている。空気圧縮機12は水洗冷却塔191に接続さ
れ、水洗冷却塔191出口は、吸着塔192に接続さ
れ、吸着塔192からは空気熱交換器を経由して精留塔
上塔195に配管が接続される。精留塔上塔195から
窒素配管および液体空気の配管が#194#を通り精留
塔下塔196に接続される。精留塔下塔196の上部か
ら高濃度の窒素ガス配管が#194#および空気熱交換
器を通り設置される。また、精留塔下塔196の下部か
らは酸素ガス配管が#194#および空気熱交換器を通
り酸素圧縮機11まで設置される。
【0071】さらに、精留塔上塔195からは、窒素ガ
ス圧縮機113まで配管が設置される。
ス圧縮機113まで配管が設置される。
【0072】空気は空気圧縮機12で圧縮され、水洗冷
却塔191で外部の水202によって水洗され、不純物
の除去が行われる。水洗冷却塔191を出た空気は吸着
塔192で水分を除去され、空気熱交換器を通過するこ
とによって、外部に放出される酸素および窒素との熱交
換によって、一部が液体空気となって精留塔上塔195
に供給される、精留塔上塔195内部では、蒸発温度の
高い酸素は液体空気として液体となり、蒸発温度の低い
窒素は酸素をわずかに含んだ不純窒素ガスとなる。この
液体空気および不純窒素ガスは#194#を通り精留塔
下塔196に送られる。精留塔上塔195内の圧力は精
留塔下塔196内の圧力より高くしり精留塔下塔196
では圧力低下のため蒸発温度が高くなり、上部からは高
濃度窒素ガス206が、下部からは冷却ガス制御弁が得
られる。これらは、それぞれ冷熱を空気熱交換器で交換
した後、酸素は酸素圧縮機11に送られ昇圧され、ガス
化炉に供給される。窒素ガス圧縮機駆動電動機114で
駆動される窒素ガス圧縮機113は精留塔上塔195か
ら不純窒素ガスを目的の用途へ供給する。精留塔上塔1
95で得られる窒素は酸素含む99.8% 程度の不純窒
素であり従来の目的では利用されなったが、ガスタービ
ンの冷却や各部のシールに用いるためには十分であり、
圧力も高いため圧縮に要する動力を削減できる効果があ
る。
却塔191で外部の水202によって水洗され、不純物
の除去が行われる。水洗冷却塔191を出た空気は吸着
塔192で水分を除去され、空気熱交換器を通過するこ
とによって、外部に放出される酸素および窒素との熱交
換によって、一部が液体空気となって精留塔上塔195
に供給される、精留塔上塔195内部では、蒸発温度の
高い酸素は液体空気として液体となり、蒸発温度の低い
窒素は酸素をわずかに含んだ不純窒素ガスとなる。この
液体空気および不純窒素ガスは#194#を通り精留塔
下塔196に送られる。精留塔上塔195内の圧力は精
留塔下塔196内の圧力より高くしり精留塔下塔196
では圧力低下のため蒸発温度が高くなり、上部からは高
濃度窒素ガス206が、下部からは冷却ガス制御弁が得
られる。これらは、それぞれ冷熱を空気熱交換器で交換
した後、酸素は酸素圧縮機11に送られ昇圧され、ガス
化炉に供給される。窒素ガス圧縮機駆動電動機114で
駆動される窒素ガス圧縮機113は精留塔上塔195か
ら不純窒素ガスを目的の用途へ供給する。精留塔上塔1
95で得られる窒素は酸素含む99.8% 程度の不純窒
素であり従来の目的では利用されなったが、ガスタービ
ンの冷却や各部のシールに用いるためには十分であり、
圧力も高いため圧縮に要する動力を削減できる効果があ
る。
【0073】
【発明の効果】本発明によれば、 (1)酸素酸化方式石炭ガス化炉を備え、空気分離装置よ
り得られる窒素をガスタービンの冷却に用いる石炭ガス
化複合発電プラントの効率が上る。
り得られる窒素をガスタービンの冷却に用いる石炭ガス
化複合発電プラントの効率が上る。
【0074】(2)酸素酸化方式石炭ガス化炉を備え、空
気分離装置より得られる窒素をガスタービンの冷却に用
いる石炭ガス化複合発電プラントの効率が上る。
気分離装置より得られる窒素をガスタービンの冷却に用
いる石炭ガス化複合発電プラントの効率が上る。
【0075】(3)酸素酸化方式石炭ガス化炉を備えた石
炭ガス化複合発電プラントにおいて信頼性の高い燃料供
給系統を提供することができる。
炭ガス化複合発電プラントにおいて信頼性の高い燃料供
給系統を提供することができる。
【0076】(4)酸素酸化方式石炭ガス化炉を備えた石
炭ガス化複合発電プラントにおいて空気分離装置より得
られる窒素の冷熱を有効に利用することができる。
炭ガス化複合発電プラントにおいて空気分離装置より得
られる窒素の冷熱を有効に利用することができる。
【0077】(5)酸素酸化方式石炭ガス化炉を備えた石
炭ガス化複合発電プラントにおいて空気分離装置より得
られる窒素を石炭ガス化複合発電プラント内で有効に利
用し高効率を達成するができる。
炭ガス化複合発電プラントにおいて空気分離装置より得
られる窒素を石炭ガス化複合発電プラント内で有効に利
用し高効率を達成するができる。
【図1】本発明の一実施例の系統図。
【図2】本発明の第二の実施例の系統図。
【図3】本発明の第三の実施例の系統図。
【図4】本発明の第四の実施例の系統図。
【図5】本発明の第五の実施例の系統図。
【図6】本発明の第六の実施例の系統図。
【図7】本発明の第七の実施例の系統図。
【図8】本発明の第八の実施例の系統図。
【図9】本発明の第九の実施例の系統図。
【図10】本発明の効果を示すための計算結果の説明
図。
図。
1…圧縮機、2…燃焼器、3…ガスタービン、10…空
気分離装置、11…酸素圧縮機、12…空気圧縮機、9
9…冷却空気予冷却器、110…タービン冷却空気管路
A、111…タービン冷却空気管路B、113…窒素ガ
ス圧縮機、117…窒素ガス逆止弁、123…タービン冷
却空気制御弁。
気分離装置、11…酸素圧縮機、12…空気圧縮機、9
9…冷却空気予冷却器、110…タービン冷却空気管路
A、111…タービン冷却空気管路B、113…窒素ガ
ス圧縮機、117…窒素ガス逆止弁、123…タービン冷
却空気制御弁。
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/18 E 7910−3G (72)発明者 野口 芳樹 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐々木 俊彦 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (14)
- 【請求項1】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化剤
として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービン
を備え、前記空気分離装置で製造された窒素を前記ガス
タ−ビンの高温部の冷却媒体として用いる石炭ガス化複
合発電プラントにおいて、前記空気分離装置と前記ガス
タービンの間に設けた管路に混合器を備え、前記ガスタ
ービンの圧縮機と前記混合器の間に冷却空気管路を備
え、前記冷却空気管路に冷却器を備えたことを特徴とす
る石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項2】請求項1において、前記ガスタービンの圧
縮機出口圧力P1と前記混合器内の圧力P2を計測し、 P2−P1>e>0 …(数1) となるように窒素を供給し、 P2−P1<e …(数2) となる場合に前記冷却空気管路を通し前記圧縮機より前
記ガスタービンの高温部に冷却用空気を供給する石炭ガ
ス化複合発電プラント。 - 【請求項3】請求項1において前記ガスタービンの圧縮
機と前記混合器間に設けた前記冷却空気管路に制御弁を
設置し、前記制御弁の制御信号として前記ガスタービン
の高温冷却部の温度を用いる高効率石炭ガス化複合発電
プラント。 - 【請求項4】請求項1において、前記空気分離装置と前
記混合器間の管路に窒素を貯蔵する設備を備えた高効率
石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項5】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化剤
として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービン
を備え、前記空気分離装置で製造された窒素を前記ガス
タービン高温部の冷却媒体として用いる石炭ガス化複合
発電プラントにおいて、前記空気分離装置と前記ガスタ
ービンの間に設けた管路に混合器を備え、前記混合器へ
蒸気供給管路を接続することを特徴とする石炭ガス化複
合発電プラント。 - 【請求項6】請求項5において、前記蒸気供給管路に制
御弁を設置し、前記制御弁の制御信号として前記圧縮機
出口圧力を用いる高効率石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項7】請求項5において、前記蒸気供給管路に制
御弁を設置し、前記制御弁の制御信号として前記ガスタ
ービン高温冷却部の温度を用いる高効率石炭ガス化複合
発電プラント。 - 【請求項8】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化剤
として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービン
を備え、前記空気分離装置で製造された窒素を前記ガス
タービン高温部の冷却媒体としてに用いる石炭ガス化複
合発電プラントにおいて、前記空気分離装置と前記ガス
タービン間に設けた管路に混合器を備え、前記混合器へ
空気供給管路を接続することを特徴とする石炭ガス化複
合発電プラント。 - 【請求項9】請求項8において、 前記空気供給装置の制御信号として前記圧縮機出口圧力
を用いる高効率石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項10】請求項8において、前記空気供給装置の
制御信号として前記ガスタービン高温冷却部の温度を用
いる高効率石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項11】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化
剤として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービ
ンを備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、前記
空気分離装置で発生した酸素を前記石炭ガス化炉供給す
る酸素圧縮機のシール媒体として前記空気分離装置で製
造された窒素を用いる石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項12】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化
剤として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービ
ンを備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、前記
石炭ガス化炉で発生した燃料をガスタービンに供給する
燃料配管に設けた燃料制御弁のシール媒体として前記空
気分離装置で製造された窒素を用いることを特徴とする
石炭ガス化複合発電プラント。 - 【請求項13】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化
剤として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービ
ンを備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、前記
石炭ガス化炉で発生した燃料から硫黄を除去する低温ガ
ス精製装置の冷却媒体として前記空気分離装置で製造さ
れた窒素を用いることを特徴とする石炭ガス化複合発電
プラント。 - 【請求項14】石炭ガス化炉、前記石炭ガス化炉に酸化
剤として酸素を供給する空気分離装置およびガスタービ
ンを備えた石炭ガス化複合発電プラントにおいて、前記
空気分離装置は高圧な下塔と低圧な上塔で構成される精
留塔を持ち、前記精留塔下塔から窒素を抽気し前記石炭
ガス化複合発電プラント内部で利用することを特徴とす
る石炭ガス化複合発電プラント。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24167591A JPH0586897A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24167591A JPH0586897A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0586897A true JPH0586897A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=17077851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24167591A Pending JPH0586897A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 石炭ガス化複合発電プラント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0586897A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020030435A (ko) * | 2000-10-17 | 2002-04-25 | 이종훈 | 석탄가스화 복합발전시스템에서 질소를 이용한 가스터빈팽창기 노즐 냉각장치 및 냉각방법 |
EP1630384A1 (de) * | 2004-08-26 | 2006-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Kühlen mindestens einer Turbinenstufe und/oder mindestens einer Brennkammer, Turbinenanlage und kombinierte Gas- und Dampfturbinenanlage |
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JP2012102724A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | General Electric Co <Ge> | 統合型ターボ機械酸素プラント |
CN109328259A (zh) * | 2016-06-27 | 2019-02-12 | 通用电气公司 | 冷却涡轮发动机的系统及方法 |
CN110105983A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-08-09 | 湖北华电襄阳发电有限公司 | 一种生物质制气系统 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP24167591A patent/JPH0586897A/ja active Pending
Cited By (8)
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