JPH0680294B2 - ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法 - Google Patents

ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法

Info

Publication number
JPH0680294B2
JPH0680294B2 JP62090627A JP9062787A JPH0680294B2 JP H0680294 B2 JPH0680294 B2 JP H0680294B2 JP 62090627 A JP62090627 A JP 62090627A JP 9062787 A JP9062787 A JP 9062787A JP H0680294 B2 JPH0680294 B2 JP H0680294B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
gas turbine
oxygen
steam
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62090627A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62251428A (ja
Inventor
ロータール・レー
ロルフ・グラーフ
マルティン・ヒルシュ
ルドルフ・プラス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Group AG
Original Assignee
Metallgesellschaft AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6298844&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH0680294(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Metallgesellschaft AG filed Critical Metallgesellschaft AG
Publication of JPS62251428A publication Critical patent/JPS62251428A/ja
Publication of JPH0680294B2 publication Critical patent/JPH0680294B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • 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
    • F01K23/061—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 with combustion in a fluidised bed
    • F01K23/062—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 with combustion in a fluidised bed the combustion bed being pressurised

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、炭素含有固形物から生成せれ、次いで脱硫
された燃料ガスを用いてガスタービンサイクルを運転
し、炭素含有ガス化残留物を燃焼させて発生させたプロ
セス蒸気を用いて蒸気タービンサイクルを運転し、その
際、ガスタービンサイクルの酸素含有排ガスを用いて炭
素含有ガス化残留物を燃焼させるようにしたガスタービ
ン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、炭素含有固形物から生成された燃料ガスを用
いてガスタービンサイクルを運転し、炭素含有ガス化残
留物の燃焼により得られるプロセス蒸気を用いて蒸気タ
ービンサイクルを運転するようにした複合サイクルの運
転方法において、 炭素含有固形物を流動床内でガス化して得られた燃料ガ
スから有害物質を除去し、燃料ガスの大部分をガスター
ビン運転のために燃焼させ、ガスタービン排ガスから主
として成る炭素含有ガスを異なる高さから別の流動床に
供給してプロセス蒸気を発生させるようにしたことによ
り、 高い燃料利用率で炭素含有固体燃料を環境に害を与えな
い形で燃焼させ、高効率の発電が可能となるようにした
ものである。
〔従来の技術〕
いわゆる石油危機を契機に、電気エネルギーを発生させ
るのに石油や天然ガスに代わって近年益々固体燃料、特
に石炭が利用される傾向にある。これと並行して、一次
エネルギー源の利用度向上だけでなく、厳しくなった環
境基準をも視野に置いて、固体燃料を用いて電気を発生
するにあたって効率及び利用度を向上させる可能性が一
層強く求められている。周知の如く、効率を高めると一
定の排ガス清浄法において発生エネルギー単位当たりに
放出される有害物質は効率が低い場合より少なくなる。
電力発生においてこの効率向上は、特にガスタービン／
蒸気タービン複合サイクルの熱力学的考慮を基に達成す
ることができる。その際ガスタービンは基本的にはガス
燃焼式であっても重油燃焼式であってもよいが、決定的
利点は固体燃料の部分ガス化により得られたガスを使っ
てガスタービンを運転してはじめて達成される。
そこで例えばVEW（連邦発電所）石炭変換法では、石炭
を部分ガス化のためガス化装置に供給し、洗浄機を使っ
てガスから有害物質を取り除いた後、ガスタービン内で
ガスの燃焼が行われる。部分ガス化時の残留コークスは
ガスタービンの酸素含有排ガスとともにボイラの火炉内
で燃焼され、蒸気は蒸気タービンに送られる（カー・ヴ
ァインツィール（K.Weinzierl）、「発電所における効
率向上のための石炭ガス化」（"Kohlevergasungzur Wir
kungsgradverbesserung in Kraftwerk）、VGB発電所技
術（VGB−Kraftwerk technik）、62（1982）、第５号、
365頁以降及び第10号、852頁以降）。
〔発明が解決しようとする問題点〕
石炭部分ガス化式ガスタービン／蒸気タービン複合サイ
クルの前記構想は差し当たり魅力あるのみと思われるか
もしれないが、個々の操作手順を技術的に実現し、それ
らを結び付ける際に問題点がある。というのは、操作遂
行の細部ですでに発生する欠点や不十分さが本サイクル
で本来達成できる効率向上を無にすることがある点に注
意しなければならないからである。例えば比較的高い温
度でガス化を実施するので、サイクル中に発生した貴重
なガスがまず空気の予熱に消費される欠点を伴う。とい
うのもこうしないと高いガス化温度か達成出来ないから
である。更にこの場合ガス化温度、従ってガス温度が高
いので発生ガスからかなりの量の顕熱が奪われることに
なる。これは普通過熱蒸気の発生によって起き、この蒸
気が蒸気タービンに供給される。結局ガス化段階の前記
構成はガスタービン段階から蒸気タービン段階へのエネ
ルギーの移動と結びついており、熱力学的に解明される
通りこれにより効率向上の少なくとも主要部分が使い尽
くされてしまう。
同様に問題なのが、例えばガス化残留物中に含まれた炭
素をできるだけ完全に燃焼させることが不可能な場合の
燃焼の実施である。最後に、ガス化時に発生した燃料ガ
ス又はそれから得られる煙道ガス及び残留物燃焼の煙道
ガスの脱硫も、効率を損なうことのある大きな問題を生
じる。
本発明は、周知の、特に上に挙げた方法の欠点を取り除
き、高い燃料利用率で炭素含有固体燃料を環境に害を与
えない形で燃焼させ、高効率の発電を可能とするガスタ
ービン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法の提供を
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
前記目的は冒頭に述べた種類の方法において本発明によ
り、炭素含有固形物に含まれた炭素の70〜95重量％を循
環式流動床内で900〜1100℃の温度でガス化させて燃料
ガスを発生させ、850〜950℃で浮遊懸濁状態の水酸化カ
ルシウム、酸化カルシウム及び／又は炭酸カルシウム含
有固形物を用いて燃料ガスから有害物質を除去し、燃料
ガスの大部分をガスタービン運転のために燃焼させて酸
素を少なくとも５容量％含有した少なくとも1000℃のガ
スとし、別の循環式流動床においてガスタービン排ガス
から主として成る酸素含有ガスを少なくとも２つの部分
流として異なる高さから供給し、800〜950℃の温度で炭
素含有ガス化残留物をほぼ理論的条件で燃焼させてプロ
セス蒸気を発生させるようにしたことにより達成され
る。
欧州特許公開第62363号からわかる通り、第１段階とし
てゲージ圧最高５バール、温度800〜1100℃の循環式流
動床内で水蒸気の存在下、酸素含有ガスを用いて炭素含
有物質のガス化を行って出発物質に含まれた炭素の40〜
80重量％を変換し、その際発生したガスを800〜1000℃
の温度で浮遊懸濁状態で硫黄化合物を除去し、次にこの
ガスを冷却除塵し、そして第２段階としてガス化残留物
を、ガス精製時に発生する硫黄負荷脱硫剤、粉塵、ガス
液等の副生物と一緒に別の循環式流動床に供給し、そこ
で残留可燃成分をλ＝1.05〜1.40の空気過剰率で燃焼さ
せることが知られてはいる。
しかしこの構想は特定製品の製造業にさまざまな形のエ
ネルギー、例えば暖房用蒸気、別の高温熱、燃焼しても
製品の品質に悪影響を及ぼさないきれいな燃料ガス等の
形でエネルギーを提供することを目的としている。その
際一次エネルギー（例えば石炭）が二次エネルギー（燃
料ガスとプロセス熱）に変換する割合はその都度必要と
されるそれぞれの二次エネルギー需要に合わせて広い範
囲にわたって可変でなければならない。すなわち、例え
ばすでにガス化率の違いによっても示されるように、複
合サイクルの場合にはこのような形では現れない問題が
上に引用した方法で解決される。
本発明方法において「炭素含有固形物」とは常温で固体
である燃料を意味する。この種の物質には例えば選炭ぼ
た、コークス、石炭コークス、木くず、泥炭、油頁岩、
アスファルテン及び精油所残さを含めてあらゆる種類の
石炭がある。
ガス化段階及び燃焼段階で適用される循環式流動床の原
理は、高密度相がその上にあるガス室から明確な密度の
急変により分離されている「古典的」流動床とは異な
り、分配状態が明確な境界層なしに存在していることを
特徴としている。高密度相とその上にある粉塵室との間
に密度の急変は存在しないが、反応器内で固形物濃度が
下から上へと徐々に減少している。
フルードおよびアルキメデスの指数について運転条件を
定義すると 及び 0.01≦Ar≦100 の領域が生じる。ここで、 である。
前記各記号は次の意味を有する： u:相対ガス速度（m/s）、 Ar:アルキメデス数、 Fr:フレード数、 ρ9:ガスの密度（kg/m3） ρｋ：固形物粒子の密度（kg/m3）、 ｄｋ：球状粒子の直径（ｍ）、 ν：動粘度（m2/s）、 g:重力定数（m/s2）。
循環式流動床の操作法についての補足的情報としてはL.
Rehらの「化学・鉄鋼工業、エネルギー変換および環境
保護のための流動床法」（“Wirbelschichtprozesse f
r die Chemie−und Httenindustrie,die Energieum
wandlung und den Umweltschutz"）（Chem.−ing.Tech
n.55（1983）Nr.2,87〜93頁）がある。
これに対し、生成ガスの脱硫は、例えば空気コンベヤま
たはベンチュリ形流動床内で任意の浮遊懸濁状態にし
て、後段の分離器に固形物を排出して行うことができ
る。しかし有利には脱硫にも循環式流動床を使用するこ
とができる。
ガスタービンの運転に比較的低発熱量の燃料ガスが使用
できるといった理由でガス化法が1000℃以下で実施でき
る場合、脱硫はガス化反応器自体の内部、つまりその場
で行うこともできる。
ガス化段階はその都度合目的とみなされるあらゆる圧力
の下で実施することができる。この圧力は一般にガスタ
ービンの運転データから明らかであり、概ね15〜30バー
ルである。その際、熱力学的条件からできるだけ高い圧
力が好ましい。
ガス化に必要な酸素含有ガスと、一般に必要とされる水
蒸気とは、異なる高さからガス化段階の流動床反応器に
供給される。水蒸気は主に流動化用ガスの形で、また、
酸素含有ガスは主に二次ガスの形で供給するのが望まし
い。無論、微量の水蒸気の装入は酸素含有二次ガスと一
緒に、そして微量の酸素含有ガスの装入は流動化用ガス
としての水蒸気と一緒に行うこともできる。
ガスがガス化段階に留まる滞留時間は、炭素含有物質の
装入箇所より上で測って、３〜20秒間、好ましくは10〜
15秒間に設定される。この条件は通常、炭素含有物質の
方を高いレベルからガス化段階に装入すると実現され
る。これにより、ガスは炭化水素を多く含み、それに応
じて発熱量が高くなる一方、このガスは排ガス系内で凝
縮する炭化水素を事実上含まなくなる。
燃料ガスの脱硫は望ましくは粒径dp50（50％粒径）が５
〜20μｍの脱硫剤を使って行う。その際、流動床反応器
内の平均浮遊懸濁密度は0.1〜10kg/m3、好ましくは１〜
5kg/m3、そして１時間当たりの固形物循環率はシャフト
内の固形物重量の少なくとも５倍となるよう設定され
る。
脱硫剤の使用量は CaO＋H2S＝CaS＋H2O に従って必要とされる理論量の少なくとも1.2〜2.0倍で
ある。その際、ドロマイトまたはか焼ドロマイトを使用
すると事実上硫黄化合物を有するカルシウム成分のみが
反応することを考慮に入れておかなければならない。更
に、その場のガス化反応器内で脱硫する場合、有効な脱
硫剤が炭素含有物質の無機成分と一緒に装入される点を
考慮に入れておかなければならない。
脱硫時のガス速度はガス圧に応じて約１〜5m/秒（空管
速度として計算）に設定される。
燃料ガスを別途脱硫する場合、特にガス化段階から高温
の排ガスが排出される場合、燃焼段階用も含めて所要の
全脱硫剤をガス脱硫段階に添加することができる。こう
して加熱に必要な熱エネルギー、そして場合によっては
脱酸に必要な熱エネルギーがガスからとり出され、従っ
てガス化及び燃焼段階のために保存される。
ガス化段階で変換されなかった可燃成分は特に環境に害
のない形での燃焼という観点からはやっかいな燃焼とみ
なされる。ガス精製時に発生する副生物もきわめて処理
し難いものとみなされる。それらの処理は有利には別の
循環式流動床内で行われ、ガス精製時に発生した副生物
はその際同時に環境に害のない形で除去される。ガス精
製段階から来る硫黄負荷硫剤は、特にそれが硫化カルシ
ウムのように硫黄を含有した形で存在する限り、硫酸化
され、硫酸カルシウムのように廃棄可能な化合物にされ
る。更に、硫酸化法において遊離する酸化熱が付加的に
蒸気として獲得される。ガス防塵から発生する粉塵のよ
うな別の副生物も環境に適合した生成物にされる。
燃焼は酸素含有ガスを異なる高さから供給して２段で行
われる。こうすることの利点は局所的過熱現象を避けた
「おだやかな」燃焼にある。しかも段階的燃焼によりNO
ｘの発生が大幅に抑制される。燃料の供給は酸素含有流
動化用ガスの供給箇所と二次ガス供給箇所との間の帯域
で行われる。その際望ましくは流動化用ガス及び二次ガ
スの量を調節して上部ガス供給部より上の平均浮遊懸濁
密度を15〜100kg/m3とし、燃焼熱の少なくとも主要部分
は上側ガス供給部より上の反応器空間内にある冷却面を
利用して排出される。
かかる操作法がドイツ特許公告明細書第2539546号又は
その対応米国特許明細書第4165717号に詳しく記載され
ている。
二次ガス供給部より上で流動床反応器内のガス速度は常
圧の場合一般に5m/sを超え、15m/sにまですることがで
き、流動床反応器の直径と高さとの比はガス滞留時間が
0.5〜8.0秒間、好ましくは１〜４秒間となるよう選択す
べきである。
流動化用ガスとしては、排ガスの性質を損なわないもの
なら事実上あらゆる任意のガスを装入することができ
る。帰還煙道ガス（排ガス）、窒素、水蒸気等の不活性
ガスも使用に適しているが、しかし燃焼工程を強化する
意味で酸素含有ガスを流動化用ガスとして使用するのが
特に有利である。
従って下記の可能性が生じる。
1.流動化用ガスとしてすでに酸素を含有したガスを使用
すること。この場合、二次ガスは１つのレベルから装入
すれば十分である。この実施態様でも勿論なお二次ガス
の装入を幾つかのレベルに分けて行うことができる。こ
の運転法が一般には好ましい。
2.流動化用ガスとして不活性ガスを使用すること。この
場合、酸素含有燃焼用ガスを二次ガスとして少なくとも
２つの上下のレベルから装入することが不可欠である。
各装入レベルに二次ガス供給用の穴を幾つか設けると有
利である。
燃焼工程の更に別の望ましい構成は、流動化用ガス及び
二次ガスの量を調節して上部ガス供給部より上方の平均
浮遊懸濁密度を10〜40kg/m3とし、循環式流動床から高
温の固形物を取り出し、流動状態にして直接的および間
接的熱交換により冷却し、冷却した固形物の少なくとも
部分流を循環式流動床に戻すことである。
この実施態様がドイツ特許公開明細書第2624302号又は
その対応米国特許明細書第4111158号に詳しく説明され
ている。
その際、一定温度は事実上、流動床反応器内の運転状態
を変えることなく、つまり例えば浮遊懸濁密度等を変更
することなく、冷却した固形物の戻り量を制御すること
によってのみ達成することができる。燃焼効率および設
定燃焼温度に応じて再循環率は少なかったり多かったり
する。燃焼温度は発火限界のすぐ上の極めて低い温度か
ら燃焼残留物の軟化により概ね制限される極めて高い温
度に至る間で任意に設定することができ、ほぼ650〜950
℃間にある。
本発明のこの構成でもガスの滞留時間、常圧下での二次
ガス用管路より上方のガス速度、そして流動化用ガス及
び二次ガスの供給方法は前記実施態様の対応パラメータ
と一致している。
燃焼段階に付加的に炭素含有物質を装入するなら蒸気発
生効率はガス化段階に手を加えることなく高めることが
できる。炭素含有固形物を燃焼段階に別途添加できるこ
とから特に起動時ガス化段階のガス化残留物にかかわり
なく蒸気タービンの運転を開始することができる。
酸素含有ガスとして空気が使用できる外、酸素富化空気
又は工業用純酸素も使用することができる。燃焼段階の
間は常圧又は約10バールまでの過圧下で運転を行うこと
ができる。
本発明の好ましい諸構成によれば、炭素含有固形物に含
まれた炭素の少なくとも80重量％をガス化して燃料ガス
が発生され、又は脱硫した燃料ガスが350〜600℃の温度
に冷却され、ハロゲン化物が除去される。
ガス化率を少なくとも80重量％に高めると一般にそれに
伴って効率も付加的に高まる利点が得られる。
ハロゲン化物の除去は、基本的には燃料ガスの別途脱硫
に関し前述したのと同じ操作条件で酸化カルシウム又は
水酸化カルシウムを用いて乾式で行われる。
前述の如く発生し、精製された燃料ガスの大部分が燃焼
室内で低NOｘ煙道ガスを発生するように過理論燃焼さ
れ、こうして酸素を少なくとも５容量％含有した煙道ガ
スが発生する。煙道ガスの温度はガスタービンの運転条
件に応じて決まっており、全負荷運転のとき通常許容最
高値に設定さるので、燃焼に必要な酸素含有ガスの量は
この許容最高温度となるように選定される。ただし５容
量％の最低酸素含量を下回ってはならない。場合によっ
ては燃料ガスの発熱量が充分に高くなるよう配慮しなけ
ればならない。ガスタービンの運転温度は現在最高1200
℃である。
本発明の更に別の有利な実施態様によれば、燃料ガスの
残留分が低がNOｘ煙道ガスを発生するようにほぼ理論的
条件で燃焼され、次いで、第２ガスタービンに供給され
る。すべに指摘した理由から、冷却の際は、できるだけ
ガスタービンの許容入口温度以下にならないようにす
る。
本発明のこの構成は特に有利に作用し、部分負荷運転の
ときにも高い効率を達成することができる。
ガス化及び／又は燃焼に酸素富化空気又は工業用純粋酸
素を使用し、酸素の発生に空気分解装置を利用できるな
らば、同時に発生する窒素の少なくとも一部はガスター
ビン用煙道ガスを発生するため燃焼室に供給するのが望
ましい。これにより、燃焼ガスの燃焼熱を吸収して得ら
れる付加的ガス容積をガスタービンサイクルに提供（そ
して効率を向上）することが可能となる。しかし燃料ガ
スを窒素で冷却する場合、ガスタービンの許容入口温度
をできるだけ下回らないよう注意する。
石炭等の一次エネルギーが燃焼ガス及び蒸気に変換する
割合、従ってガスタービン／蒸気タービン複合サイクル
の全効率は主にガスタービン用煙道ガスの許容入口温度
で決まる。例えばガスタービンと蒸気タービンとの出力
比は煙道ガスの許容入口温度上昇に伴ってガスタービン
に有利な形で高まる。すなわち、煙道ガスの許容入口温
度上昇に伴ってガス化度が進み、従って残留物燃焼度が
減少する。ガス入口温度1200℃のとき約45％の効率が達
成可能である。
〔実施例〕
以下、図と実施例を基に本発明を詳しく例示する。
燃料ガスは、導管２、３、４からそれぞれ酸素含有流動
化用ガス、蒸気、石炭の供給を受ける循環式流動床１内
で生成され、導管５を介して第１熱交換器６へ送られ、
そこから脱硫装置７へ送られる。別の熱交換器８を通過
した後、装置９内でハロゲン化水素、特に塩化水素の除
去、そして装置10内で除塵が行われる。燃料ガスの有害
物質を負荷された吸着剤が装置７、９内で得られ、この
吸着剤と装置10内で得られた粉塵とが導管11、12、13を
介し排出される。
次に燃料ガスは導管14を介し燃焼室15に達し、燃焼室に
は付加的に導管16から酸素含有ガスも供給される。燃焼
室15内では過理論燃焼により、ガスタービン17を駆動す
るための煙道ガスが生成される。その際、酸素含有ガス
の使用量はガスタービン17の運転にとって最適な温度と
なるよう選定される。
ガスタービン17の排ガスは一部が流動化用ガス又は二次
ガスとして導管18、19を介しガス化残留物燃焼のため循
環式流動床20に送られる。必要なら送風機21を使って新
鮮な酸素含有流動化用ガスを装入することができる。ガ
ス化残留物は負荷吸着剤及び燃料ガスから分離した粉塵
とともに導管22を介し装入される。同時に、循環式流動
床20に別の脱硫剤、そして場合によっては付加的石炭を
供給することができる（導管23）。循環式流動床20の蒸
気レジスター24内で発生した蒸気は導管25を介し高圧蒸
気タービン26、中圧蒸気タービン27および低圧蒸気ター
ビン28に供給される。循環式流動床20の排ガスは別の熱
交換器29から除塵装置30を経て煙突31に達する。
ガスタービン17から排出され、循環式流動床20には必要
とされない酸素含有煙道ガスは導管32を介して熱交換器
系33に供給し、そこで通常どおり冷却することができ、
次いでやはり煙突31に達する。
破線で囲んだ範囲内に第２のガスタービン34があり、こ
れは特に部分負荷運転のとき運転すると有利である。排
熱ボイラ36を有する燃焼室35がその前に設けてあり、こ
れは壁面冷却式燃焼室として構成することもできる。ガ
スタービン17の運転方式とは異なりこのガスタービン34
はほぼ理論的条件の燃焼により得られた煙道ガスを使っ
て運転される。この煙道ガスは導管37から来る燃料ガス
と導管38から来る酸素含有ガスとから成る。ガスタービ
ン34の排ガスは導管39を経て導管32に達し、前述の如く
利用される。
タービンに付属した発電機は理解を助けるため図示を省
略してある。
実施例 １ 循環式流動床１で毎時223,000Nm3のガスを発生させる。
このため導管２を介し350℃、20バールの空気155,000Nm
3、導管３を介し400℃の蒸気3.9t、そして導管４を介し
平均粒径6mm未満の長炎炭70tを供給する。この長炎炭
（揮発分35重量％、無水／無灰基準で計算）は 灰 21.5重量％ 水 1.5重量％ Ｃ＋Ｈ 70.5重量％ Ｎ＋Ｓ 2.0重量％ Ｏ 4.5重量％ を含有し、発熱量Ｈｕが26MJ/kgである。ガス化段階の
温度は1050℃、炭素変換率は約85重量％である。
発生ガスは導管５を介して取り出し、熱交換器６内で90
0℃に冷却し、装置７内でCaCO3を毎時5t添加して脱硫す
る。ガスのデータは次の通りである： CO 24.4容量％ CO2 4.0容量％ H2 11.3容量％ H2O 3.0容量％ CH4＋ＣｍＨｎ 2.4容量％ N2 54.9容量％ このガスの発熱量は5.3KJ/Nm3である。
熱交換器８内でガスを更に400℃に冷却し、装置９内でC
a（OH）２を用いて残留有害ガス、特にHClを10mg/Nm3未
満の値になるまで除去した後、ガスは装置10内で10mg/N
m3未満の値になるまで除塵する。
ガスは次に導管14を介し燃焼室15に供給し、そのなかで
導管16から装入される、理論量の3.5倍の空気とともに
燃焼させる。こうして発生する1100℃の煙道ガスを次に
ガスタービン17内で圧力解除する。ガスタービンの排ガ
スは温度550℃、圧力1.35バール、酸素含有13容量％、N
Oｘ含量200mg/Nm3である。ガスタービン17に付属した発
電機の発電量は97MWに達する。
26.7t/hのガス化残留物と総量5.0t/hである装置７、
９、10からの排出物とを955℃の混合温度で導管22を介
し循環式流動床20に送る。そこで25％の過剰酸素ととも
に850℃で燃焼を行う。流動化用ガスと二次ガスとの容
積割合は30:70の比で行う。流動化用ガスの組成は1/3が
空気（送風機21）、2/3が導管18から供給されたガスタ
ービン排ガスであり、温度は300℃である。流動床反応
器20用二次ガスはもっぱら550℃のガスタービン排ガス
（導管19）から成る。従ってガスタービン排ガスの合計
10容量％が循環式流動床20に達する。循環式流動床20内
で100バール、535℃の蒸気が発生し、導管25を介し一組
の蒸気タービン26、27、28に装入される。これらの蒸気
タービンに付属した発電機は正味発電量が116MWであ
る。
循環式流動床20の排ガスは熱交換器29内で冷却され、装
置30内で除塵されて煙突31に送られる。好適な燃焼条件
に基づきNOｘ値は175mg/Nm3以下、SOｘ値は200mg/Nm3以
下である。
燃焼工程で利用されなかったガスタービン排ガス（90容
量％）は導管32を介し熱交換器系33に供給され、そこで
凝縮器を予熱し、蒸気を発生して100℃に冷却された
後、煙突31に送られる。
本実施例で達成された全効率は42％、蒸気タービンおよ
びガスタービンの出力比はほぼ1:0・83である。
実施例 ２ 実施例１と同じ条件、同じ流量でガス化、ガス冷却およ
びガス精製を行った。
循環式流動床１で発生した燃料ガスの40％は５％の過剰
空気とともに加圧燃焼室35内で燃焼させて1100℃の煙道
ガスを生成しガスタービン34内で圧力解除する。ガスタ
ービン34の排ガスは温度550℃、圧力約１バール、酸素
含有量約１容量％であり、熱交換器系33内で冷却され、
約100℃で煙突31に送られる。
ガスタービン34に付属した発電機の発電端電力量は26MW
である。
燃料ガスの大部分、つまり残りの60％は導管14を介し燃
焼室15に送り、理論量の3.6倍の空気を添加して燃焼さ
せる。こうして生成した1100℃の煙道ガスは次にガスタ
ービン17内で圧力解除して55℃に冷却される。ガスター
ビン排ガスは酸素含有量13容量％、圧力1.35バールであ
る。
ガスタービン17の発電機は発電端電力量が58MWである。
26.7t/hのガス化残留物と総量5t/hである装置７、９、1
0からの排出物とを導管22から循環式流動床20に装入
し、そのなかで25％の過剰酸素とともに850℃で燃焼さ
せる。実施例１の場合と同様に流動化用ガスと二次ガス
の容積割合は30:70であり、流動化用ガスの組成は1/3が
空気（送風機21）、2/3が導管18から供給されたガスタ
ービン排ガスであり、その温度は300℃である。流動床
反応器20用二次ガスはもっぱら550℃のガスタービン排
ガス（導管19）から成る。従ってガスタービン排ガスの
合計17容量％が循環式流動床20に達する。
循環式流動床20内で100バール、535℃の蒸気が発生し、
導管25を介し蒸気タービン26、27、28に装入される。こ
れらの蒸気タービンの発電機は発電端電力量が129MWで
ある。
循環式流動床20の排ガスおよび燃焼工程で利用されなか
ったガスタービン排ガスは実施例１と同様に導かれる。
本実施例でも全効率は42％である。
本発明は次のように要約することができる。
ガスタービン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法に
おいて効率向上を目的に循環式流動床内で炭素含有固形
物に含まれた炭素の70〜95重量％を900〜1100℃の温度
でガス化して燃料ガスを発生させ、850〜950℃で浮遊懸
濁状態の水酸化カルシウム、酸化カルシウム及び／又は
炭酸カルシウム含有固形物を用いて燃料ガスから有害物
質を除去し、燃料ガスの大部分をガスタービン運転のた
めに燃焼させて酸素を少なくとも５容量％含有した少な
くとも1000℃のガスにする。別の循環式流動床内で、ガ
スタービン排ガスから主として成る酸素含有ガスを少な
くとも２つの部分流として異なる高さから供給し、炭素
含有ガス化残留物を800〜950℃の温度でほぼ理論的条件
で燃焼させてプロセス蒸気を発生させる。
脱硫した燃料ガスは好ましくは350〜600℃の温度に冷却
されハロゲン化物が除去される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、炭素含有固体燃料をガス化し、精製し
て得られる燃料ガスの燃焼によりガスタービンが運転さ
れ、炭素含有ガス化残留物が流動床内で、異なる位置か
ら導入される酸素含有ガスタービン排ガスによって燃焼
されるので、局所的過熱現象が避けられ、NOｘの発生が
大幅に抑制され、高い燃料利用率で炭素含有固体燃料を
環境に害を与えない形で燃焼させ、高効率で発電を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例の流れ図を概略示す。 なお図面に用いられた符号において、 １、20……循環式流動床 17、34……ガスタービン 26……高圧蒸気タービン 27……中圧蒸気タービン 28……低圧蒸気タービン である。
フロントページの続き (72)発明者 マルティン・ヒルシュ ドイツ連邦共和国6382フリードリッヒスド ルフ・レーマーシュトラーセ７ (72)発明者 ルドルフ・プラス ドイツ連邦共和国6242クロンベルク３・パ ルト シュトラーセ11 (56)参考文献 特開 昭59−215906（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】炭素含有固形物から生成され、次いで脱硫
    された燃料ガスを用いてガスタービンサイクルを運転
    し、炭素含有ガス化残留物を燃焼させて発生させたプロ
    セス蒸気を用いて蒸気タービンサイクルを運転し、その
    際、ガスタービンサイクルの酸素含有排ガスを用いて炭
    素含有ガス化残留物を燃焼させるようにしたガスタービ
    ン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法において、炭
    素含有固形物に含まれた炭素の70〜95重量％を循環式流
    動床内で900〜1100℃の温度でガス化させて燃料ガスを
    発生させ、850〜950℃で浮遊懸濁状態の水酸化カルシウ
    ム、酸化カルシウム及び／又は炭酸カルシウム含有固形
    物を用いて燃料ガスから有害物質を除去し、燃料ガスの
    大部分をガスタービン運転のために燃焼させて酸素を少
    なくとも５容量％含有した少なくとも1000℃のガスと
    し、別の循環式流動床においてガスタービン排ガスから
    主として成る酸素含有ガスを少なくとも２つの部分流と
    して異なる高さから供給し、800〜950℃の温度で炭素含
    有ガス化残留物をほぼ理論的条件で燃焼させてプロセス
    蒸気を発生させるようにしたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】炭素含有固形物に含まれた炭素の少なくと
    も80重量％をガス化して燃料ガスを発生することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】脱硫した燃料ガスを350〜600℃の温度に冷
    却し、ハロゲン化物を除去することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】燃料ガスの残留分をほぼ理論的条件で燃焼
    させ、冷却し、第２ガスタービンに供給することを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。
JP62090627A 1986-04-17 1987-04-13 ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法 Expired - Fee Related JPH0680294B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3612888.0 1986-04-17
DE19863612888 DE3612888A1 (de) 1986-04-17 1986-04-17 Kombinierter gas-/dampfturbinen-prozess

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62251428A JPS62251428A (ja) 1987-11-02
JPH0680294B2 true JPH0680294B2 (ja) 1994-10-12

Family

ID=6298844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62090627A Expired - Fee Related JPH0680294B2 (ja) 1986-04-17 1987-04-13 ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法

Country Status (13)

Country Link
US (1) US4996836A (ja)
EP (1) EP0249255B1 (ja)
JP (1) JPH0680294B2 (ja)
CN (1) CN1011999B (ja)
AT (1) ATE40182T1 (ja)
AU (1) AU586923B2 (ja)
CA (1) CA1297683C (ja)
DE (2) DE3612888A1 (ja)
ES (1) ES2007290B3 (ja)
GR (2) GR880300114T1 (ja)
IN (1) IN165413B (ja)
PT (1) PT84712B (ja)
ZA (1) ZA872750B (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2694870B2 (ja) * 1988-03-04 1997-12-24 ピーピーエス プロジェクト プロモーション サービス アクティーボラーグ 熱・電力同時発生プラント
JPH0617650B2 (ja) * 1988-11-14 1994-03-09 バブ日立エンジニアリングサービス株式会社 ガスタービン排ガス処理方法
DE3907217A1 (de) * 1989-03-07 1990-09-13 Steinmueller Gmbh L & C Verfahren zum betreiben eines kombinierten gasturbinen-/dampfturbinen-prozesses
SE463776B (sv) * 1989-05-26 1991-01-21 Nonox Eng Ab Foerfarande foer att producera elenergi med en acfbc aanggenerator kombinerad med en aangturbinenhet och tvaa gasturbinenheter
DE3924615A1 (de) * 1989-07-26 1991-01-31 Babcock Werke Ag Kombinierter gas/dampfturbinen-prozess
US5078752A (en) * 1990-03-12 1992-01-07 Northern States Power Company Coal gas productions coal-based combined cycle power production
DE4040699A1 (de) * 1990-04-27 1991-10-31 Siemens Ag Kombinierte gas- und dampf-turbinenanlage
WO1992003485A1 (fr) * 1990-08-13 1992-03-05 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Nouvelle resine fluoree et materiau d'enduction a base de celle-ci
DK0501944T3 (da) * 1991-02-26 1996-02-05 Oberoesterr Ferngas Fremgangsmåde og apparat til forbrænding af klumpede, biogene brændstoffer
US5236354A (en) * 1991-03-18 1993-08-17 Combustion Power Company, Inc. Power plant with efficient emission control for obtaining high turbine inlet temperature
US5190451A (en) * 1991-03-18 1993-03-02 Combustion Power Company, Inc. Emission control fluid bed reactor
GB9111157D0 (en) * 1991-05-23 1991-07-17 Boc Group Plc Fluid production method and apparatus
JP2544267B2 (ja) * 1991-12-30 1996-10-16 川崎重工業株式会社 石炭部分ガス化発電方法及び装置
SK8595A3 (en) * 1992-07-24 1995-06-07 Ver Energiewerke Ag Process and arrangment for operating a combined power station
US5251433A (en) * 1992-12-24 1993-10-12 Texaco Inc. Power generation process
GB2274883B (en) * 1993-02-03 1996-09-11 Europ Gas Turbines Ltd Electric power generation system
US5319924A (en) * 1993-04-27 1994-06-14 Texaco Inc. Partial oxidation power system
US5375408A (en) * 1993-07-06 1994-12-27 Foster Wheeler Development Corporation Combined-cycle power generation system using a coal-fired gasifier
US5617715A (en) * 1994-11-15 1997-04-08 Massachusetts Institute Of Technology Inverse combined steam-gas turbine cycle for the reduction of emissions of nitrogen oxides from combustion processes using fuels having a high nitrogen content
DE19622299C2 (de) * 1996-05-21 2000-10-12 Ver Energiewerke Ag Verfahren zum Betrieb einer druckaufgeladenen zirkulierenden Wirbelschichtfeuerung zur Erzeugung eines arbeitsfähigen Gases für die Gasturbine eines Kombikraftwerkes
US6430914B1 (en) 2000-06-29 2002-08-13 Foster Wheeler Energy Corporation Combined cycle power generation plant and method of operating such a plant
DE112007001504T5 (de) * 2006-06-23 2009-05-07 BHP Billiton Innovation Pty. Ltd., Melbourne Stromerzeugung
AT504863B1 (de) * 2007-01-15 2012-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und anlage zur erzeugung von elektrischer energie in einem gas- und dampfturbinen (gud) - kraftwerk
ITBO20070505A1 (it) * 2007-07-20 2009-01-21 Samaya S R L Gruppo per l'abbattimento degli inquinanti dei gas di scarico di macchine a combustione interna
JP5215673B2 (ja) * 2008-01-11 2013-06-19 三菱重工業株式会社 塩化水素供給装置、排ガス処理システム及び塩化水素供給管理システム
FR2947824B1 (fr) * 2009-07-09 2011-10-07 Michel Mazon Procede et installation de valorisation des polyolefines
WO2013010008A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Conocophillips Company Indirect steam generation system and process
US9352843B2 (en) 2012-12-31 2016-05-31 United Technologies Corporation Gas turbine engine having fan rotor driven by turbine exhaust and with a bypass
US10421554B2 (en) 2015-10-05 2019-09-24 United Technologies Corporation Double propulsor imbedded in aircraft tail with single core engine
US10414509B2 (en) 2017-02-23 2019-09-17 United Technologies Corporation Propulsor mounting for advanced body aircraft

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3086362A (en) * 1957-11-29 1963-04-23 Richard W Foster-Pegg Combined steam-gas turbine plant
US3986348A (en) * 1973-04-25 1976-10-19 Switzer Jr George W Coal-fueled combined cycle power generating system
US3991557A (en) * 1974-07-22 1976-11-16 Donath Ernest E Process for converting high sulfur coal to low sulfur power plant fuel
US4165717A (en) * 1975-09-05 1979-08-28 Metallgesellschaft Aktiengesellschaft Process for burning carbonaceous materials
DE2624302A1 (de) * 1976-05-31 1977-12-22 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur durchfuehrung exothermer prozesse
IE51626B1 (en) * 1980-08-18 1987-01-21 Fluidised Combustion Contract A fluidised bed furnace and power generating plant including such a furnace
JPS5752707A (en) * 1980-09-16 1982-03-29 Babcock Hitachi Kk Multi-stage fluidized boiler
US4478039A (en) * 1980-12-29 1984-10-23 United Technologies Corporation Utilization of coal in a combined cycle powerplant
LU83085A1 (fr) * 1981-01-23 1982-09-10 Cockerill Procede de production d'energie au depart de charbon et installation a cet effet
DE3113993A1 (de) * 1981-04-07 1982-11-11 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur gleichzeitigen erzeugung von brenngas und prozesswaerme aus kohlenstoffhaltigen materialien
DE3338107A1 (de) * 1982-11-30 1984-05-30 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Kohlegefeuertes kraftwerk mit wirbelschichtfeuerung
JPS59215906A (ja) * 1983-05-20 1984-12-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 石炭だき二段加熱複合サイクル発電装置
GB8327074D0 (en) * 1983-10-10 1983-11-09 English Electric Co Ltd Fluidised-bed heat and power plant

Also Published As

Publication number Publication date
CN1011999B (zh) 1991-03-13
CN87102746A (zh) 1987-11-04
PT84712B (pt) 1989-12-29
ES2007290B3 (es) 1990-03-16
DE3612888A1 (de) 1987-10-29
CA1297683C (en) 1992-03-24
JPS62251428A (ja) 1987-11-02
US4996836A (en) 1991-03-05
EP0249255A1 (de) 1987-12-16
AU7174987A (en) 1987-10-22
ZA872750B (en) 1988-12-28
IN165413B (ja) 1989-10-14
AU586923B2 (en) 1989-07-27
DE3760042D1 (en) 1989-02-23
GR880300114T1 (en) 1989-03-08
PT84712A (de) 1987-05-01
GR3000048T3 (en) 1990-10-31
ATE40182T1 (de) 1989-02-15
EP0249255B1 (de) 1989-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0680294B2 (ja) ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法
US4852996A (en) Process for gasifying coal
US3804606A (en) Apparatus and method for desulfurizing and completely gasifying coal
FI73724C (fi) Foerfarande foer samtidig alstring av braenngas och processvaerme ur kolhaltiga material.
US6997118B2 (en) Pulse gasification and hot gas cleanup apparatus and process
US5243922A (en) Advanced staged combustion system for power generation from coal
US4602573A (en) Integrated process for gasifying and combusting a carbonaceous fuel
CN1162643C (zh) 部分气化空气预热燃煤联合循环发电系统及方法
US4676824A (en) Process for generating heat and producing sponge iron
JPH0771272A (ja) 動力を発生させるための方法
US6083862A (en) Cyclic process for oxidation of calcium sulfide
JP2573681B2 (ja) 原料ガスの精製
McMullan et al. Clean coal technologies
KR20000057519A (ko) 연소 플랜트 및 연료의 연소방법
JP5535732B2 (ja) ボイラ設備
JP7236194B2 (ja) ガスタービン設備およびガス化設備ならびにガスタービン設備の運転方法
JP3332542B2 (ja) 石炭ガス化発電装置
SU1584757A3 (ru) Способ получени электроэнергии из углеродсодержащего топлива
JP3122276B2 (ja) 石炭ガス化発電装置及びその運転方法
JP3776603B2 (ja) 石炭ガス化複合発電システム用酸化炉
CN102364249A (zh) 一种大型化废渣废灰废气热能回收产汽发电新工艺
JP3233628B2 (ja) ガス化発電プラント
JP2726741B2 (ja) 粗悪燃料を用いる発電方法
JP2986901B2 (ja) 作動流体供給方法および燃焼設備
JPH083103B2 (ja) 石炭ガス化における脱硫剤の再生方法

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees