JPH0593519A - ガス化複合発電プラント - Google Patents

ガス化複合発電プラント

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JPH0593519A
JPH0593519A JP3096396A JP9639691A JPH0593519A JP H0593519 A JPH0593519 A JP H0593519A JP 3096396 A JP3096396 A JP 3096396A JP 9639691 A JP9639691 A JP 9639691A JP H0593519 A JPH0593519 A JP H0593519A
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gasifier
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Hiromichi Toda
浩道 戸田
Shigeyasu Ishigami
重泰 石神
Takafuru Kobayashi
敬古 小林
Takaaki Furuya
孝明 古屋
Jun Izumi
順 泉
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス化装置で生成される燃料ガス中に含まれ
るＨ2Ｓ，ＮＨ3等の微量ガス成分を高温下で同時に除去
し、ガス化複合発電プラントの熱効率とガスタービン燃
焼排ガス中の硫黄酸化物及び窒素酸化物の低減とを同時
に達成する。 【構成】 ガス化装置１で炭素含有燃料２を酸素含有ガ
ス３により部分酸化することにより生成される燃料ガス
の顕熱を熱交換器４で回収した後、脱じん装置５で該燃
料ガス中のチャー、ダストを除去する。その後、乾式物
理吸着法（例えば圧力スイング吸着法）によるガス分離
装置６で、該排ガス中のＨ2Ｓ，ＮＨ3等の微量ガス成分
を同時に除去する。この分離除去した高濃度のＨ2Ｓ，
ＮＨ3等の微量ガス成分を含有するガスをガス処理装置
７で脱硝・脱硫処理し、その後煙突１３から大気中へ放
出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス化複合発電プラン
トに関し、更に詳細には、ガス化装置で発生する燃料ガ
ス中に含有される硫化水素、アンモニア等の微量ガス成
分を好ましくは３５０℃以上最適には４００℃の高温下
にて同時に除去するガスクリーンアップ装置に関する。
本発明は、しかし、ガス化複合発電プラントにおけるガ
スクリーンアップ装置に限らず、石炭、重質油等の炭素
含有燃料から還元性ガス（ＣＯ、Ｈ2 等）を生成するプ
ロセスのガスクリーンアップ装置にも広く適用できるも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、ガス化複合発電プラントにおけ
る従来のガスクリーンアップ装置の一例を示す。この従
来のガスクリーンアップ装置は吸収剤により硫化水素、
アンモニア等を化学的に吸収する湿式脱硫法によるもの
であり、その代表的方法としては石灰石こう法、ソーダ
法、水マグ法等が知られている。
【０００３】図５において、１がガス化装置であり、こ
のガス化装置１で石炭、重質油等の炭素含有燃料２が高
温高圧下で酸素含有ガス３により部分酸化される。そし
て、ガス化装置１で発生した高温の燃料ガスは、スクラ
バー５１で除じんされ、ガス／ガス熱交換器５２で冷却
された後、湿式脱硫装置５３にて脱硫され、それから前
記ガス／ガス熱交換器５２で加熱された後、ガスタービ
ン８の燃焼器９へ供給される。５４は硫黄回収装置であ
る。
【０００４】なお、図５において、燃焼器９で燃料ガス
は空気圧縮機１０から供給された空気により燃焼し、そ
の燃焼ガスによりガスタービン８が駆動され、これによ
り発電機１１が駆動される。そして、ガスタービン８の
出口高温ガスは、図示していない排熱回収ボイラへ供給
され、熱回収される。
【０００５】以上述べた従来のガスクリーンアップ装置
では、しかし、ガス化複合発電プラントにおける高温の
燃料ガスを冷却する操作がスクラバー５１に投入される
水の蒸発のため、燃料ガス顕熱が損失となり、プラント
熱効率が大幅に低下する。ガス化複合発電プラントの高
効率化のためには、燃料ガスの持つガス顕熱をガスター
ビン８の入熱として利用できる高温乾式クリーンアップ
が必要である。
【０００６】図６は、ガス化複合発電プラントにおける
従来のガスクリーンアップ装置の他の例として、このよ
うな高温乾式クリーンアップ装置を示す。図６におい
て、ガス化装置１で炭素含有燃料２を高温高圧下で酸素
含有ガス３により部分酸化することにより発生する高温
の燃料ガスは、脱じん装置５でチャー、ダストが除去さ
れた後、乾式脱硫装置５５で硫化水素が除去され、それ
からガスタービン８の低ＮＯX 燃焼器９′へ供給され
る。５６は硫黄回収装置である。
【０００７】この乾式脱硫装置５５は酸化鉄を吸収剤と
する化学吸収法であり、 Ｆｅ3Ｏ4＋３Ｈ2Ｓ＋Ｈ2→３ＦｅＳ＋４Ｈ2Ｏ Ｆｅ3Ｏ4＋３Ｈ2Ｓ＋ＣＯ→３ＦｅＳ＋３Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2 の反応で硫化水素を除去する。
【０００８】この方式では、ガス化用燃料である炭素含
有燃料２中の窒素分または酸素含有ガス３中の窒素分の
ため、ガス化反応過程で生成されるアンモニアを分解ま
たは除去することができず、ガスタービン８の燃焼過程
でのアンモニアの窒素酸化物への転換抑制、発生した窒
素酸化物を排熱回収ボイラ１２に組込んだ脱硫装置５７
により還元分解する対策が必要となる。したがって、こ
の図６に示す従来例では、乾式脱硫装置５５、低ＮＯX
燃焼器９′、脱硫装置５７と数段階にわたる環境対策が
要求される。
【０００９】なお、図６において、低ＮｏX 燃焼器９′
で燃料ガスは空気圧縮機１０から供給された空気により
燃焼し、その燃焼ガスによりガスタービン８が駆動さ
れ、これにより発電機１１が駆動される。そして、ガス
タービン８の出口高温ガスは排熱回収ボイラ１２で熱回
収された後、煙突１３から大気中へ排出される。また、
この排熱回収ボイラ１２及びガス化装置１にてそれぞれ
発生した蒸気は、合流して蒸気タービン１４に導入さ
れ、この蒸気タービン１４を駆動し、これにより発電機
１５が駆動される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のガス化複合発電プラントにおける燃料ガスのクリー
ンアップ装置は次のような問題点があった。
【００１１】図５に示した湿式脱硫法は、スクラバー５
１にて燃料ガスを冷却する過程でスクラバー水へのアン
モニア等の溶解除去を行うことができるが、大量のスク
ラバー水中に含まれる窒素分処理が必要となり、更にス
クラバー水の蒸発のため燃料ガスの顕熱を失い、ガス化
複合発電プラントの熱効率が低い。
【００１２】また、図６に示した酸化鉄を吸収剤とする
乾式脱硫法は、高温下のクリーンアップのため、燃料ガ
スが有するガス顕熱はガスタービン入熱として有効に利
用することができ、ガス化複合発電プラントの熱効率を
向上できるが、燃料ガス中に含まれるアンモニアを分解
または除去することができず、ガスタービン８の燃焼過
程で窒素酸化物を生じるので、窒素酸化物の低減対策が
必要となる。
【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、ガス化装置で生成される
燃料ガス中に含まれる硫化水素、アンモニア等の微量ガ
ス成分を高温下で同時に除去し、ガス化複合発電プラン
トの熱効率向上とガスタービン燃焼排ガス中の硫黄酸化
物及び窒素酸化物の低減とを同時に達成することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、石炭、重質油等の炭素含有燃料を高温
高圧下で酸素含有ガスにより部分酸化するガス化装置
と、このガス化装置で発生する高温の燃料ガスを燃焼す
ることにより駆動されるガスタービンと、このガスター
ビンの出口高温ガスから熱を回収する排熱回収ボイラ
と、前記ガス化装置及び前記排熱回収ボイラの回収熱に
よりそれぞれ発生する蒸気により駆動される蒸気タービ
ンとを具備するガス化複合発電プラントにおいて、前記
ガス化装置で発生する高温の燃料ガスを高温（好ましく
は３５０℃以上最適には４００℃）下で精製するガスク
リーンアップ装置を包含し、このガスクリーンアップ装
置は、前記ガス化装置の後流に設置され、燃料ガス中の
チャー、ダストを除去する脱じん装置と、この脱じん装
置の後流に設置され、燃料ガス中の硫化水素、アンモニ
ア等の微量ガス成分を同時に除去する乾式物理吸着法に
よるガス分離装置とを備えている。
【００１５】
【作用】上記の手段によれば、脱じん装置とガスタービ
ンとの間に高圧高温下で作動する乾式物理吸着法による
ガス分離装置を設け、高圧高温下でのガス分離としてい
るため、燃料ガスが有するガス顕熱がガスタービン入熱
として有効に利用され、ガス化複合発電プラントの熱効
率が向上する。
【００１６】また、燃料ガス段階において、硫化水素、
アンモニア等の微量ガス成分を同時に除去するため、後
流のガスタービンの窒素酸化物対策及び脱硝装置が不要
となる。
【００１７】更に、湿式脱硫法で生ずる大量のスクラバ
ー排水のＮ分処理が不要となる。
【００１８】更にまた、分離除去した高濃度の硫化水
素、アンモニア等を含有するガスは、燃料ガスに対し約
２〜８％のガス量となり、従ってこの少量の分離ガスを
簡便なガス処理装置で処理できるとともに、少量のガス
処理で済むことから湿式脱硫法（例えば、湿式石灰石こ
う法）を用いてもプラント熱効率の低下は少ない。
【００１９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て詳細に説明する。
【００２０】図１は本実施例に係るガス化複合発電プラ
ントを示し、図５、図６に示したものと同一の部分には
同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００２１】図１において、本実施例によれば、ガス化
装置１と脱じん装置５との間に熱交換器４が設置されて
いるとともに、該脱じん装置５とガスタービン８の燃焼
器９との間にはガス分離装置６が設置されている。熱交
換器４は、ガス化装置１で発生する高温の燃焼ガスの顕
熱を回収する。
【００２２】また、ガス分離装置６は、脱じん装置５で
チャー、ダストが除去された燃料ガス中の硫化水素、ア
ンモニア等の微量ガス成分を同時に除去する乾式物理吸
着法によるガス分離装置である。
【００２３】すなわち、このガス分離装置６は、図２に
その詳細な構成を示すように、脱じん装置５より移送管
（脱じん装置出口管）６１によって供給されてくる燃料
ガスより硫化水素、アンモニア等の微量ガス成分を分離
除去する吸着塔６２を複数、例えば４基有し、各吸着塔
６２内に硫化水素、アンモニア等の微量ガス成分に対し
選択吸着性のある吸着剤を充てんし、ここを燃料ガスを
通すことにより分離除去される。この分離除去工程は、
吸着・均圧・脱着・昇圧工程を基本サイクルに構成さ
れ、各吸着塔６２はバッチ運転される。
【００２４】また、ガスタービン８の燃焼器９（図１参
照）への燃料ガス供給量の変動を抑えるために、このガ
ス分離装置６の出口には燃料ガスホルダー６３が備えら
れている。そして、燃料ガスは、このホルダー６３から
移送管（ガスタービン入口管）６４を通してガスタービ
ン８の燃焼器９へ供給される。
【００２５】更に、各吸着塔６２内の吸着剤に吸着され
た硫化水素、アンモニア等の微量ガス成分は、均圧・脱
着工程で該吸着剤より分離され、ガス冷却器６５を通し
て分離ガスホルダー６６に貯められ、それから移送管６
７を通して図１に示すガス処理装置７へ供給される。な
お、図２の例では、真空ポンプ６８を引いてガスの脱着
を行っているが、燃料ガスの圧力を利用した大気圧への
減圧操作でも分離できる。
【００２６】以上述べたような高圧高温下での圧力スイ
ング吸着法によるガス分離によれば、燃料ガス中のＨ2
Ｓ，ＮＨ3，ＣＯＳ，ＨＣＮ等の微量ガス成分を９５％
以上の除去率で除去することができる。すなわち、図３
はＣＯ−ＣＯ2−Ｈ2−Ｈ2Ｏ−Ｎ2−Ｈ2Ｓ−ＣＯＳ−Ｎ
Ｈ3より成る燃料ガスを高圧高温下で実施した分離性能
の温度依存性を示し、Ｈ2Ｓ，ＣＯＳ，ＮＨ3の９５％以
上の除去率を得ることができることを示している。
【００２７】再び図１において、前述したガス分離装置
６で分離除去された高濃度の硫化水素、アンモニア等を
含有するガスは、ガス処理装置７へ送られ、処理後煙突
１３より大気中へ放出される。
【００２８】このガス処理装置７は、図４にその詳細な
構成を示すように、燃焼炉７１を包含する。この燃焼炉
７１には、図２に示したガス分離装置６の分離ガスホル
ダー６６から移送管６７を通してブロワ７２によって高
濃度の硫化水素、アンモニア等を含有するガスが供給さ
れるとともに、空気７３及び補助燃料７４が供給され
て、燃焼する。そして、その燃焼ガスは、乾式脱硝装置
７５、ガス／ガス熱交換器７６及び脱硫装置７７を通過
することにより硫黄酸化物及び窒素酸化物が低減され、
その後排ガスダクト７８を通して図１に示した煙突１３
から大気中へ放出される。
【００２９】なお、図４において、７９は副生品であ
る。また、この図４の例では脱硫装置７７を湿式法で示
したが、通常のボイラで適用される乾式法のものに置き
換えることができる。更に、燃焼炉７１の補助燃料７４
は分離ガス中に随伴される燃焼ガスに置き換えることも
できる。更にまた、乾式脱硝装置７５は環境条件によっ
ては省略できる場合もある。
【００３０】また、図１において、ガス化装置１へ供給
される炭素含有燃料２は固体（微粉、粗粒粉、スラリ
ー）、液体のいずれでもよく、かつ酸素含有ガス３はガ
スタービン抽気空気１６を使用する空気、又は図示して
いない酸素製造プラントより供給される酸素または前記
空気と混合した酸素富化空気でもよい。
【００３１】更に、ガス化装置１の炉型式については各
種の方式が知られているが、本発明は、ガス温度２４０
℃〜５００℃のガスクリーンアップを行う装置を提供す
るものであり、ガス化装置１がタール等の重質分を生成
する炉については脱じん装置５で液相として析出する可
能性があり適用できないが、それ以外の炉型式には全て
適用可能なものである。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ガ
ス化複合発電プラントの熱効率を発電端ＨＨＶにて例え
ば４６％以上の高効率に維持しつつ、燃料ガス中の硫化
水素、アンモニア等の微量ガス成分を９５％以上の除去
率で除去し、燃料ガスの分離ガスへの排気も１〜２％以
下と低く抑えることができる。
【００３３】また、高濃度の硫化水素、アンモニア等を
含有する分離ガスを酸化し、従来実績のある技術を適用
することによって、高い脱硝・脱硫性能を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるガス化複合発電プラン
トを示す系統図である。
【図２】図１中のガス分離装置６の詳細な構成を示す図
である。
【図３】Ｈ2Ｓ，ＮＨ3及びＣＯＳの分離性能を示す図で
ある。
【図４】図１中のガス処理装置７の詳細な構成を示す図
である。
【図５】従来技術の一例を示す図である。
【図６】従来技術の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１ ガス化装置 ２ 炭素含有燃料 ３ 酸素含有ガス ４ 熱交換器 ５ 脱じん装置 ６ ガス分離装置 ７ ガス処理装置 ８ ガスタービン ９ 燃焼器 １０ 空気圧縮機 １１ 発電機 １２ 排熱回収ボイラ １３ 煙突 １４ 蒸気タービン １５ 発電機 １６ ガスタービン抽気空気 ６１ 移送管 ６３ 吸着塔 ６３ 燃料ガスホルダー ６４ 移送管 ６５ ガス冷却器 ６６ 分離ガスホルダー ６７ 移送管 ６８ 真空ポンプ ７１ 燃焼炉 ７２ ブロワ ７３ 空気 ７４ 補助燃料 ７５ 乾式脱硝装置 ７６ ガス／ガス熱交換器 ７７ 脱硫装置 ７８ 排ガスダクト ７９ 副生品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 孝明 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 泉 順 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】石炭、重質油等の炭素含有燃料を高温高圧
    下で酸素含有ガスにより部分酸化するガス化装置と、こ
    のガス化装置で発生する高温の燃料ガスを燃焼すること
    により駆動されるガスタービンと、このガスタービンの
    出口高温ガスから熱を回収する排熱回収ボイラと、前記
    ガス化装置及び前記排熱回収ボイラの回収熱によりそれ
    ぞれ発生する蒸気により駆動される蒸気タービンとを具
    備するガス化複合発電プラントにおいて、前記ガス化装
    置で発生する高温の燃料ガスを高温下で精製するガスク
    リーンアップ装置を包含し、このガスクリーンアップ装
    置は、前記ガス化装置の後流に設置され、燃料ガス中の
    チャー、ダストを除去する脱じん装置と、この脱じん装
    置の後流に設置され、燃料ガス中の硫化水素、アンモニ
    ア等の微量ガス成分を同時に除去する乾式物理吸着法に
    よるガス分離装置とを備えることを特徴とするガス化複
    合発電プラント。
  2. 【請求項２】請求項１記載のガス化複合発電プラントに
    おいて、前記ガスクリーンアップ装置は、分離除去した
    高濃度の硫化水素、アンモニア等を含有するガスを処理
    するガス処理装置を備えることを特徴とするガス化複合
    発電プラント。
  3. 【請求項３】請求項１記載のガス化複合発電プラントに
    おいて、前記ガス分離装置における乾式物理吸着法が、
    ガス化システムの高圧条件を利用して吸着剤への硫化水
    素、アンモニア等の微量ガス成分を吸着・減圧して除去
    する圧力スイング吸着法であることを特徴とするガス化
    複合発電プラント。
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