JPH07332023A - 水素製造型複合発電プラント - Google Patents
水素製造型複合発電プラントInfo
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- JPH07332023A JPH07332023A JP13010094A JP13010094A JPH07332023A JP H07332023 A JPH07332023 A JP H07332023A JP 13010094 A JP13010094 A JP 13010094A JP 13010094 A JP13010094 A JP 13010094A JP H07332023 A JPH07332023 A JP H07332023A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、プラントへの要求発電量が定
格発電量を下回った場合に、その差分に相当する燃焼ガ
ス量を、例えば水の熱分解設備に導き、水素および酸素
を製造する手段を提供することである。 【構成】本発明の主要機器は、ガスタービンと，排熱回
収ボイラと，タービンおよび排熱回収ボイラ内の燃焼ガ
スを排気するための配管と，該燃焼ガスの流量を調整す
る手段と，反応器，水素分離器および酸素分離器より成
る水の熱分解設備と，突熱設備とから構成されている。 【効果】プラントへの要求発電量と定格発電量との差分
に相当する燃焼ガス量を、水の熱分解設備に導き、水素
および酸素を製造することができるため、プラントの熱
源機器を定格条件で運転することができる。
格発電量を下回った場合に、その差分に相当する燃焼ガ
ス量を、例えば水の熱分解設備に導き、水素および酸素
を製造する手段を提供することである。 【構成】本発明の主要機器は、ガスタービンと，排熱回
収ボイラと，タービンおよび排熱回収ボイラ内の燃焼ガ
スを排気するための配管と，該燃焼ガスの流量を調整す
る手段と，反応器，水素分離器および酸素分離器より成
る水の熱分解設備と，突熱設備とから構成されている。 【効果】プラントへの要求発電量と定格発電量との差分
に相当する燃焼ガス量を、水の熱分解設備に導き、水素
および酸素を製造することができるため、プラントの熱
源機器を定格条件で運転することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複合発電プラントの有
効運用技術に関わり、特に夜間時などの要求発電量と定
格発電量との差分が大きい場合に、その差分の発電量に
相当する発生熱量を利用し、水を熱分解して水素および
酸素を製造・蓄積すること、あるいは有害物質を熱分解
して有用物質を抽出すること、あるいは上記発熱量を蓄
熱して前記プラントの加熱に利用することにより、前記
プラントの総合エネルギ効率の低下を抑える運用技術に
関する。
効運用技術に関わり、特に夜間時などの要求発電量と定
格発電量との差分が大きい場合に、その差分の発電量に
相当する発生熱量を利用し、水を熱分解して水素および
酸素を製造・蓄積すること、あるいは有害物質を熱分解
して有用物質を抽出すること、あるいは上記発熱量を蓄
熱して前記プラントの加熱に利用することにより、前記
プラントの総合エネルギ効率の低下を抑える運用技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、複合発電プラントでは、複数台の
発電設備を設けており、夜間時の要求発電量と定格発電
量との差分が大きい場合には、複数台のうちの数台の運
転を停止するＤＳＳ（Daily Start Stop）運転、あるい
は発電量を減少する低負荷運転を行っている。
発電設備を設けており、夜間時の要求発電量と定格発電
量との差分が大きい場合には、複数台のうちの数台の運
転を停止するＤＳＳ（Daily Start Stop）運転、あるい
は発電量を減少する低負荷運転を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来技術
では、次のような問題があった。
では、次のような問題があった。
【０００４】第１の問題は、ＤＳＳ運転によってプラン
トの稼働率が低下することである。第２の問題は、プラ
ントの低負荷運転時は熱源機器の燃焼ガス温度が低下
し、熱回収装置の熱効率が低下することである。
トの稼働率が低下することである。第２の問題は、プラ
ントの低負荷運転時は熱源機器の燃焼ガス温度が低下
し、熱回収装置の熱効率が低下することである。
【０００５】第３の問題は、ＤＳＳ運転によって、プラ
ントの再起動時に、暖機運転が必要となることである。
ントの再起動時に、暖機運転が必要となることである。
【０００６】本発明は、発電プラントへの要求発電量が
定格発電量を下回った場合に、その差分に相当する燃焼
ガスのエネルギを利用して、上記課題を解決する手段を
提供することを目的とする。
定格発電量を下回った場合に、その差分に相当する燃焼
ガスのエネルギを利用して、上記課題を解決する手段を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
よって、上記課題を解決する。
よって、上記課題を解決する。
【０００８】熱源機器を効率のよい定格条件で運転し、
プラントへの要求発電量と定格発電量の差分に相当する
熱量を水素に変換するために、熱源機器の排ガスを抽気
する配管と、該抽気ガス量を調整する流量調整弁と、該
流量調整弁開度を調整する手段と、前記抽気ガスの持つ
熱量によって水を熱分解する熱分解設備と、発生する水
素と酸素を蓄える設備とを設ける。
プラントへの要求発電量と定格発電量の差分に相当する
熱量を水素に変換するために、熱源機器の排ガスを抽気
する配管と、該抽気ガス量を調整する流量調整弁と、該
流量調整弁開度を調整する手段と、前記抽気ガスの持つ
熱量によって水を熱分解する熱分解設備と、発生する水
素と酸素を蓄える設備とを設ける。
【０００９】また、プラント停止時に対応するために、
前記抽気ガスの持つ熱量を蓄える蓄熱設備を設ける。
前記抽気ガスの持つ熱量を蓄える蓄熱設備を設ける。
【００１０】
【作用】上記手段は、前記従来の問題点を解決するた
め、次のような作用をする。
め、次のような作用をする。
【００１１】まず、熱源機器内の燃焼ガスを排気する手
段により、プラントへの要求発電量の変動にかかわら
ず、前記熱源機器を定格条件で運転することができる。
段により、プラントへの要求発電量の変動にかかわら
ず、前記熱源機器を定格条件で運転することができる。
【００１２】次に、水の熱分解設備により、プラントへ
の要求発電量と定格発電量の差分に相当する発生熱量を
用いて水素と酸素を製造し、燃料電池や石炭ガス化プラ
ントに供給することができる。
の要求発電量と定格発電量の差分に相当する発生熱量を
用いて水素と酸素を製造し、燃料電池や石炭ガス化プラ
ントに供給することができる。
【００１３】更に、蓄熱設備により、プラントの停止中
も、常に暖機運転終了時の状態に保つことができる。
も、常に暖機運転終了時の状態に保つことができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１５】図１は、ガスタービン複合発電プラントへ
の本発明の適用例を示した系統図である。
の本発明の適用例を示した系統図である。
【００１６】図１は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，過熱器２２と蒸発器２３と節炭器
２４と脱硝器２５とを内包する排熱回収ボイラ５と，前
記タービン３の排ガスを前記節炭器２４の前で抽気する
配管６と，該配管６内の排ガス流量を調整する流量調整
弁７と，前記排熱回収ボイラ５の排ガスを抽気する配管
８と、該配管８内の排ガス流量を調整する流量調整弁９
と，前記流量調整弁７および９の開度を調整するコント
ローラ１３′と，反応器１０，１１，１３，１４および
水素分離器１２，酸素分離器１５より成る水の熱分解設
備１６と，該熱分解設備からの酸素を蓄える蓄酸素装置
４４および水素を蓄える蓄水素装置４５から構成されて
いる。
ン３と，発電機４と，過熱器２２と蒸発器２３と節炭器
２４と脱硝器２５とを内包する排熱回収ボイラ５と，前
記タービン３の排ガスを前記節炭器２４の前で抽気する
配管６と，該配管６内の排ガス流量を調整する流量調整
弁７と，前記排熱回収ボイラ５の排ガスを抽気する配管
８と、該配管８内の排ガス流量を調整する流量調整弁９
と，前記流量調整弁７および９の開度を調整するコント
ローラ１３′と，反応器１０，１１，１３，１４および
水素分離器１２，酸素分離器１５より成る水の熱分解設
備１６と，該熱分解設備からの酸素を蓄える蓄酸素装置
４４および水素を蓄える蓄水素装置４５から構成されて
いる。
【００１７】また表１は、本発明で用いられる水の熱分
解過程と、各過程の反応温度を示したものである。
解過程と、各過程の反応温度を示したものである。
【００１８】
【表１】
【００１９】プラントの定格運転時には、空気は圧縮機
１によって圧縮され、燃焼器２で燃料と混合・燃焼して
燃焼ガスとなる。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して
該タービン３を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導か
れ、熱を回収された後、大気へ放出される。
１によって圧縮され、燃焼器２で燃料と混合・燃焼して
燃焼ガスとなる。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して
該タービン３を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導か
れ、熱を回収された後、大気へ放出される。
【００２０】次に、プラントへの要求発電量が定格発電
量を下回った場合には、前記燃焼器２の燃焼ガスは、要
求発電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、ター
ビン３および排熱回収ボイラ５より、配管６および８を
通して、流量調整弁７および９をコントローラ１３′に
よって操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガ
スは、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および
１１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によっ
て再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、
大気へ放出される。
量を下回った場合には、前記燃焼器２の燃焼ガスは、要
求発電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、ター
ビン３および排熱回収ボイラ５より、配管６および８を
通して、流量調整弁７および９をコントローラ１３′に
よって操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガ
スは、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および
１１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によっ
て再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、
大気へ放出される。
【００２１】前記熱分解設備１６内には、反応器１０，
１１，１３，１４、と、水素分離器１２と、酸素分離器
１５が内蔵されており、ＣａＢｒ2 とＨｇの混合流体が
流れている。熱分解される水は、配管１９内でＣａＢｒ
2 とＨｇに混合した後、反応器１０へ導かれ、タービン
３からの７３０℃以上の燃焼ガスによって表１中のＮo.
１の反応〔ＣａＢｒ2＋２Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ)2＋２ＨＢ
ｒ〕を起こす。反応後、〔Ｃａ（ＯＨ)2＋２ＨＢｒ〕
は、反応器１１へ導かれ、排熱回収ボイラ５からの２５
０℃以上の燃焼ガスによって表１中のＮo.２の反応〔Ｈ
ｇ＋２ＨＢｒ→ＨｇＢｒ2＋Ｈ2〕を起こす。反応後の
〔ＨｇＢｒ2＋Ｈ2〕は、水素分離器１２へ導かれ、配管
２０によって水素のみを熱分解設備１６より取り出され
る。配管２０からの水素は、蓄水素装置４５に蓄えられ
る。水素分離器１２内の残りの流体は、反応器１３へ導
かれ、反応器１１からの２００℃以上の燃焼ガスによっ
て、表１中のＮo.３の反応〔ＨｇＢｒ2＋Ｃａ(ＯＨ)2→
ＣａＢｒ2＋ＨｇＯ＋Ｈ2Ｏ〕を起こす。反応後、〔Ｃａ
Ｂｒ2＋ＨｇＯ＋Ｈ2Ｏ〕は、反応器１４へ導かれ、反応
器１０からの６００℃以上の燃焼ガスによって表１中の
Ｎo.４の反応〔HgO→１／２Ｏ2＋Ｈｇ〕を起こす。反応
後の〔１／２Ｏ2＋Ｈｇ〕は、酸素分離器１５へ導か
れ、配管２１によって酸素のみを熱分解設備１６より取
り出される。配管２１からの水素は、蓄酸素装置４４に
蓄えられる。酸素分離器１５内の残りの流体は、反応器
１１へ導かれ、再び水と混合し、上記の過程を繰り返
す。
１１，１３，１４、と、水素分離器１２と、酸素分離器
１５が内蔵されており、ＣａＢｒ2 とＨｇの混合流体が
流れている。熱分解される水は、配管１９内でＣａＢｒ
2 とＨｇに混合した後、反応器１０へ導かれ、タービン
３からの７３０℃以上の燃焼ガスによって表１中のＮo.
１の反応〔ＣａＢｒ2＋２Ｈ2Ｏ→Ｃａ（ＯＨ)2＋２ＨＢ
ｒ〕を起こす。反応後、〔Ｃａ（ＯＨ)2＋２ＨＢｒ〕
は、反応器１１へ導かれ、排熱回収ボイラ５からの２５
０℃以上の燃焼ガスによって表１中のＮo.２の反応〔Ｈ
ｇ＋２ＨＢｒ→ＨｇＢｒ2＋Ｈ2〕を起こす。反応後の
〔ＨｇＢｒ2＋Ｈ2〕は、水素分離器１２へ導かれ、配管
２０によって水素のみを熱分解設備１６より取り出され
る。配管２０からの水素は、蓄水素装置４５に蓄えられ
る。水素分離器１２内の残りの流体は、反応器１３へ導
かれ、反応器１１からの２００℃以上の燃焼ガスによっ
て、表１中のＮo.３の反応〔ＨｇＢｒ2＋Ｃａ(ＯＨ)2→
ＣａＢｒ2＋ＨｇＯ＋Ｈ2Ｏ〕を起こす。反応後、〔Ｃａ
Ｂｒ2＋ＨｇＯ＋Ｈ2Ｏ〕は、反応器１４へ導かれ、反応
器１０からの６００℃以上の燃焼ガスによって表１中の
Ｎo.４の反応〔HgO→１／２Ｏ2＋Ｈｇ〕を起こす。反応
後の〔１／２Ｏ2＋Ｈｇ〕は、酸素分離器１５へ導か
れ、配管２１によって酸素のみを熱分解設備１６より取
り出される。配管２１からの水素は、蓄酸素装置４４に
蓄えられる。酸素分離器１５内の残りの流体は、反応器
１１へ導かれ、再び水と混合し、上記の過程を繰り返
す。
【００２２】次に、図１中のコントローラ１３′の内容
を、図２を用いて説明する。
を、図２を用いて説明する。
【００２３】図２は、タービン３および排熱回収ボイラ
５から熱分解設備１６へ導く燃焼ガスの流量調整手段を
示した図であり、減算器２６と，関数発生器２７と，バ
イアス器２８と，減算器２９と，乗算器３０と，関数発
生器３１と，減算器３２と，ＰＩコントローラ３３とか
ら構成されている。減算器２６では、プラントの定格出
力と要求出力との差分を出力する。関数発生器２７で
は、減算器２６の出力をもとに、図１のタービン３およ
び排熱回収ボイラ５から抽気する燃焼ガス流量に相当す
る流量調整弁７および９の開度を出力する。減算器２９
では、図１中の発電機４の出力とプラントへの要求発電
量との差分を出力する。乗算器３０では、減算器２９の
出力に８６０ｋcal／ｋＷ を乗じて、前記発電量の差分
に相当する熱量を出力する。関数発生器３１では、乗算
器３２の出力をもとに、前記流量調整弁７および９の開
度を出力する。減算器３２では、関数発生器３１からの
信号と関数発生器２７からの開度との偏差を出力する。
ＰＩコントローラ３３では、前記減算器３２からの偏差
を０とするように、開度調節信号を出力する。バイアス
器２８では、ＰＩコントローラ３３からの信号をもと
に、流量調整弁７および９の開度を逐次修正する。
５から熱分解設備１６へ導く燃焼ガスの流量調整手段を
示した図であり、減算器２６と，関数発生器２７と，バ
イアス器２８と，減算器２９と，乗算器３０と，関数発
生器３１と，減算器３２と，ＰＩコントローラ３３とか
ら構成されている。減算器２６では、プラントの定格出
力と要求出力との差分を出力する。関数発生器２７で
は、減算器２６の出力をもとに、図１のタービン３およ
び排熱回収ボイラ５から抽気する燃焼ガス流量に相当す
る流量調整弁７および９の開度を出力する。減算器２９
では、図１中の発電機４の出力とプラントへの要求発電
量との差分を出力する。乗算器３０では、減算器２９の
出力に８６０ｋcal／ｋＷ を乗じて、前記発電量の差分
に相当する熱量を出力する。関数発生器３１では、乗算
器３２の出力をもとに、前記流量調整弁７および９の開
度を出力する。減算器３２では、関数発生器３１からの
信号と関数発生器２７からの開度との偏差を出力する。
ＰＩコントローラ３３では、前記減算器３２からの偏差
を０とするように、開度調節信号を出力する。バイアス
器２８では、ＰＩコントローラ３３からの信号をもと
に、流量調整弁７および９の開度を逐次修正する。
【００２４】次に本発明の効果について、図３および図
４を用いて説明する。
４を用いて説明する。
【００２５】図３は、プラントからの燃焼ガス１kg／se
c 当りの水素発生量を示した図である。計算条件は、図
１中のタービン３入口燃焼ガス温度を１０００℃とし、
配管６からの抽気燃焼ガス温度を７５０℃とした。熱分
解設備の変換率を１００％とすると、水素０.２６kg／s
ecを発生することができる。
c 当りの水素発生量を示した図である。計算条件は、図
１中のタービン３入口燃焼ガス温度を１０００℃とし、
配管６からの抽気燃焼ガス温度を７５０℃とした。熱分
解設備の変換率を１００％とすると、水素０.２６kg／s
ecを発生することができる。
【００２６】図４は、本発明と水の電気分解法との比較
を示した図である。燃焼ガス１kg／sec によって得られ
る電力量は、通常のガスタービンの発電効率２０％程度
を乗じると、水素の発生量は０.２kg／secとなり、本発
明が２０％以上多くなる。
を示した図である。燃焼ガス１kg／sec によって得られ
る電力量は、通常のガスタービンの発電効率２０％程度
を乗じると、水素の発生量は０.２kg／secとなり、本発
明が２０％以上多くなる。
【００２７】図５は、石炭ガス化複合発電プラントへの
本発明の適用例を示した系統図である。
本発明の適用例を示した系統図である。
【００２８】図５は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と，酸素製造プラント３
５と，石炭ガス化プラント３６と，該石炭ガス化プラン
ト３６のガス化ガスと前記熱分解設備１６の生成水素を
混合する混合器３７から構成されている。
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と，酸素製造プラント３
５と，石炭ガス化プラント３６と，該石炭ガス化プラン
ト３６のガス化ガスと前記熱分解設備１６の生成水素を
混合する混合器３７から構成されている。
【００２９】プラントの定格運転時には、空気は圧縮機
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。燃料となる石炭は、前記酸
素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス化
プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記燃
焼器２へ導かれる。
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。燃料となる石炭は、前記酸
素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス化
プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記燃
焼器２へ導かれる。
【００３０】次に、プラントへの要求発電量が定格発電
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
【００３１】前記熱分解設備１６内では、配管６によっ
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該酸素は、熱分解設備１６から配管２１によって、前記
酸素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス
化プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記
燃焼器２へ導かれる。前記水素は、熱分解設備１６から
配管２０によって、前記石炭ガス化プラント３６からの
主に水素を主成分とするガス化ガスとともに混合器３７
に導かれ、高カロリガスとなり、前記燃焼器２へ導かれ
る。以上の操作により、前記酸素製造プラント３５の出
力を抑えることができる。更に前記燃焼器２の燃焼温度
を高めることができるため、前記タービンの熱効率を増
加する。図６は、ガスタービン複合発電プラントの排熱
回収ボイラ５内に、熱分解設備１６の一部を内蔵した場
合の適用例を示した系統図である。
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該酸素は、熱分解設備１６から配管２１によって、前記
酸素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス
化プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記
燃焼器２へ導かれる。前記水素は、熱分解設備１６から
配管２０によって、前記石炭ガス化プラント３６からの
主に水素を主成分とするガス化ガスとともに混合器３７
に導かれ、高カロリガスとなり、前記燃焼器２へ導かれ
る。以上の操作により、前記酸素製造プラント３５の出
力を抑えることができる。更に前記燃焼器２の燃焼温度
を高めることができるため、前記タービンの熱効率を増
加する。図６は、ガスタービン複合発電プラントの排熱
回収ボイラ５内に、熱分解設備１６の一部を内蔵した場
合の適用例を示した系統図である。
【００３２】図６は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記流量調整弁７の開
度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，１１
および水素分離器１２と，酸素分離器１５と，前記排熱
回収ボイラ５内の蒸発器２３と節炭器２４との間に設置
した反応器１３および１４とから構成されている。これ
により、図１の配管８，１８および流量調整弁９が不要
となる。
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記流量調整弁７の開
度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，１１
および水素分離器１２と，酸素分離器１５と，前記排熱
回収ボイラ５内の蒸発器２３と節炭器２４との間に設置
した反応器１３および１４とから構成されている。これ
により、図１の配管８，１８および流量調整弁９が不要
となる。
【００３３】図７は、ガスタービン複合発電プラントと
蓄熱設備を組み合せた場合の本発明の適用例を示した系
統図である。
蓄熱設備を組み合せた場合の本発明の適用例を示した系
統図である。
【００３４】図７は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記配管６内の排ガス
の熱量を蓄えるための熱交換器３９を内装する蓄熱設備
３８と，外気を吸気する送風機４１と，止め弁４０と，
前記流量調整弁７の開度および止め弁４０を調整するコ
ントローラ１３′とから構成されている。
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記配管６内の排ガス
の熱量を蓄えるための熱交換器３９を内装する蓄熱設備
３８と，外気を吸気する送風機４１と，止め弁４０と，
前記流量調整弁７の開度および止め弁４０を調整するコ
ントローラ１３′とから構成されている。
【００３５】プラントを停止する場合は、タービン３内
の燃焼ガスは、配管６より流量調整弁７の開度をコント
ローラ１３′により調整し、蓄熱設備３８へ導かれ、該
蓄熱設備３８内に内装している熱交換器３９を通り、前
記蓄熱設備３８内の媒体へ熱を伝えた後、配管１７によ
り排熱回収ボイラ５へ導かれる。
の燃焼ガスは、配管６より流量調整弁７の開度をコント
ローラ１３′により調整し、蓄熱設備３８へ導かれ、該
蓄熱設備３８内に内装している熱交換器３９を通り、前
記蓄熱設備３８内の媒体へ熱を伝えた後、配管１７によ
り排熱回収ボイラ５へ導かれる。
【００３６】プラントの停止後は、停止時間と前記蓄熱
設備３８の蓄熱容量をもとに、コントローラ１３′によ
り前記流量調整弁７を閉じ、止め弁４０を開き、送風機
４１の出力を調整し、外気を前記熱交換器３９を通し
て、蓄熱媒体と熱交換を行い、２００℃程度に加熱され
た後、配管１７によって前記排熱回収ボイラ５へ導き、
該排熱回収ボイラ５内を加熱する。
設備３８の蓄熱容量をもとに、コントローラ１３′によ
り前記流量調整弁７を閉じ、止め弁４０を開き、送風機
４１の出力を調整し、外気を前記熱交換器３９を通し
て、蓄熱媒体と熱交換を行い、２００℃程度に加熱され
た後、配管１７によって前記排熱回収ボイラ５へ導き、
該排熱回収ボイラ５内を加熱する。
【００３７】図８は、燃料電池発電プラントへの本発明
の適用例を示した系統図である。
の適用例を示した系統図である。
【００３８】図８は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と、酸素−水素燃料電池
４２から構成されている。
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と、酸素−水素燃料電池
４２から構成されている。
【００３９】プラントの定格運転時には、空気は圧縮機
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。
【００４０】次に、プラントへの要求発電量が定格発電
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
【００４１】前記熱分解設備１６内では、配管６によっ
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該水素および酸素は、熱分解設備１６から配管２０およ
び２１によって、前記酸素−水素燃料電池４２に導か
れ、燃料として使用される。
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該水素および酸素は、熱分解設備１６から配管２０およ
び２１によって、前記酸素−水素燃料電池４２に導か
れ、燃料として使用される。
【００４２】図９は、石炭ガス化複合発電プラントへの
本発明の適用例を示した系統図である。
本発明の適用例を示した系統図である。
【００４３】図９は、圧縮機１と，燃焼器２と，タービ
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と，酸素製造プラント３
５と，石炭ガス化プラント３６と，該酸素製造プラント
３５の生成窒素と前記熱分解設備１６の生成水素を触媒
によってアンモニアを生成するアンモニア生成器４３と
から構成されている。
ン３と，発電機４と，排熱回収ボイラ５と，前記タービ
ン３の排ガスを抽気する配管６と，該配管６内の排ガス
流量を調整する流量調整弁７と，前記排熱回収ボイラ５
の排ガスを抽気する配管８と，該配管８内の排ガス流量
を調整する流量調整弁９と，前記流量調整弁７および９
の開度を調整するコントローラ１３′と，反応器１０，
１１，１３，１４および水素分離器１２，酸素分離器１
５より成る水の熱分解設備１６と，酸素製造プラント３
５と，石炭ガス化プラント３６と，該酸素製造プラント
３５の生成窒素と前記熱分解設備１６の生成水素を触媒
によってアンモニアを生成するアンモニア生成器４３と
から構成されている。
【００４４】プラントの定格運転時には、空気は圧縮機
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。燃料となる石炭は、前記酸
素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス化
プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記燃
焼器２へ導かれる。
１によって圧縮され、燃焼器２で石炭ガス化プラント３
６からの高温・高圧ガスと混合・燃焼して燃焼ガスとな
る。該燃焼ガスは、タービン３で膨張して該タービン３
を駆動した後、排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収さ
れた後、大気へ放出される。燃料となる石炭は、前記酸
素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス化
プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記燃
焼器２へ導かれる。
【００４５】次に、プラントへの要求発電量が定格発電
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
量を下回った場合には、配管６内の燃焼ガスは、要求発
電量と定格発電量との差分に相当する熱量を、配管６を
通して、流量調整弁７の開度をコントローラ１３′によ
って操作し、熱分解設備１６へ導かれる。前記燃焼ガス
は、前記熱分解設備１６内の反応器１０，１４および１
１，１３で熱交換した後、配管１７および１８によって
再び排熱回収ボイラ５へ導かれ、熱を回収された後、大
気へ放出される。
【００４６】前記熱分解設備１６内では、配管６によっ
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該酸素は、熱分解設備１６から配管２１によって、前記
酸素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス
化プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記
燃焼器２へ導かれる。前記水素は、熱分解設備１６から
配管２０によって、前記酸素製造プラント３５からの窒
素とともにアンモニア生成器４３に導かれ、アンモニア
に変換される。
て導かれた８００℃以上の燃焼ガスによって、図１で説
明した反応を起こし、水を水素および酸素に分解する。
該酸素は、熱分解設備１６から配管２１によって、前記
酸素製造プラント３５からの酸素とともに前記石炭ガス
化プラント３６に導かれ、高温・高圧ガスとなり、前記
燃焼器２へ導かれる。前記水素は、熱分解設備１６から
配管２０によって、前記酸素製造プラント３５からの窒
素とともにアンモニア生成器４３に導かれ、アンモニア
に変換される。
【００４７】
【発明の効果】本発明の第１の効果は、タービンおよび
排熱回収ボイラ中の燃焼ガスを、水の熱分解設備へ導く
配管と、前記燃焼ガスの流量を調整する手段により、プ
ラントへの要求発電量と定格発電量との差分に相当する
燃焼ガスの熱量を、水素および酸素に変換することにあ
る。
排熱回収ボイラ中の燃焼ガスを、水の熱分解設備へ導く
配管と、前記燃焼ガスの流量を調整する手段により、プ
ラントへの要求発電量と定格発電量との差分に相当する
燃焼ガスの熱量を、水素および酸素に変換することにあ
る。
【００４８】本発明の第２の効果は第１の効果に絡み、
プラントへの要求発電量が定格発電量を下回った場合で
も、熱源機器を定格条件で運転することにある。
プラントへの要求発電量が定格発電量を下回った場合で
も、熱源機器を定格条件で運転することにある。
【００４９】本発明の第３の効果は、第２の効果に絡
み、プラントへの要求発電量が０から定格発電量へと増
加した場合でも、プラントを暖機運転する必要なく、発
電量を増加できることにある。
み、プラントへの要求発電量が０から定格発電量へと増
加した場合でも、プラントを暖機運転する必要なく、発
電量を増加できることにある。
【００５０】本発明の第４の効果は、前記熱分解設備か
らの酸素を、石炭ガス化プラントに供給することによ
り、前記石炭ガス化プラントに付加する酸素製造プラン
トの動力を低減できることと、前記熱源機器の熱効率を
増加できることにある。
らの酸素を、石炭ガス化プラントに供給することによ
り、前記石炭ガス化プラントに付加する酸素製造プラン
トの動力を低減できることと、前記熱源機器の熱効率を
増加できることにある。
【図１】本発明の、ガスタービン複合発電プラントでの
一実施例を示した系統図である。
一実施例を示した系統図である。
【図２】本発明の、ガスタービンおよび排熱回収ボイラ
から抽気する燃焼ガス流量の調整手段を示した図であ
る。
から抽気する燃焼ガス流量の調整手段を示した図であ
る。
【図３】燃焼ガス抽気時の本発明の効果を示した図であ
る。
る。
【図４】本発明と水の電気分解法との比較を示した図で
ある。
ある。
【図５】本発明の、石炭ガス化複合発電プラントでの一
実施例を示した系統図である。
実施例を示した系統図である。
【図６】本発明の、熱分解設備の一部をガスタービン複
合発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵した一実施例を
示した系統図である。
合発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵した一実施例を
示した系統図である。
【図７】本発明の、ガスタービン複合発電プラントと蓄
熱設備とを組み合わせたプラントでの一実施例を示した
系統図である。
熱設備とを組み合わせたプラントでの一実施例を示した
系統図である。
【図８】本発明の、燃料電池発電プラントでの一実施例
を示した系統図である。
を示した系統図である。
【図９】本発明の、石炭ガス化複合発電プラントでの一
実施例を示した系統図である。
実施例を示した系統図である。
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…発電機、
５…排熱回収ボイラ、６，８，１７，１８，１９，２
０，２１…配管、７，９，３４…流量調整弁、１０，１
１，１３，１４…反応器、１２…水素分離器、１３′…
コントローラ、１５…酸素分離器、１６…熱分解設備、
２２…過熱器、２３…蒸発器、２４…節炭器、２５…脱
硝器、２６，２９，３２…減算器、２７，３１…関数発
生器、２８…バイアス器、３０…乗算器、３３…ＰＩコ
ントローラ、３５…酸素製造プラント、３６…石炭ガス
化プラント、３７…混合器、３８…蓄熱設備、３９…熱
交換器、４０…止め弁、４１…送風機、４２…酸素−水
素燃料電池、４３…アンモニア生成器、４４…蓄酸素装
置、４５…蓄水素装置。
５…排熱回収ボイラ、６，８，１７，１８，１９，２
０，２１…配管、７，９，３４…流量調整弁、１０，１
１，１３，１４…反応器、１２…水素分離器、１３′…
コントローラ、１５…酸素分離器、１６…熱分解設備、
２２…過熱器、２３…蒸発器、２４…節炭器、２５…脱
硝器、２６，２９，３２…減算器、２７，３１…関数発
生器、２８…バイアス器、３０…乗算器、３３…ＰＩコ
ントローラ、３５…酸素製造プラント、３６…石炭ガス
化プラント、３７…混合器、３８…蓄熱設備、３９…熱
交換器、４０…止め弁、４１…送風機、４２…酸素−水
素燃料電池、４３…アンモニア生成器、４４…蓄酸素装
置、４５…蓄水素装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ａ
Claims (8)
- 【請求項１】熱源機器と、該熱源機器の排熱回収装置と
を有する複合発電プラントにおいて、前記熱源機器が少
なくとも８００℃以上の熱を発生する機器であり、前記
熱源機器の燃焼ガスの一部あるいは全部によって水を熱
分解し、水素および酸素を製造するのに適した設備と、
製造した水素および酸素を蓄積する設備とを設けたこと
を特徴とする水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項２】請求項１において、複数個の反応器と水素
および酸素の分離器とを配管で連結した熱分解設備と、
前記熱源機器での発生熱を前記熱分解設備へ導く配管
と、該配管途中の流量調整弁と、該流量調整弁開度を調
整する手段とを設けたことを特徴とする水素製造型複合
発電プラント。 - 【請求項３】請求項１において、前記熱分解設備の一部
を、前記プラントの排熱回収装置に内蔵したことを特徴
とする水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項４】請求項１において、水の代わりに有害物質
を熱分解し、有用物質を抽出する設備を設けたことを特
徴とする水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項５】請求項１において、前記熱源機器内の燃焼
ガスの持つ熱を蓄える蓄熱設備と、該蓄熱設備内の温熱
を利用して、前記排熱回収装置を加熱する手段とを設け
たことを特徴とする水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項６】請求項１において、前記プラントは酸素製
造装置を有する石炭ガス化複合発電プラントであり、前
記熱分解設備で発生する酸素をガス化炉に供給する配管
と、前記熱分解設備で発生する水素と前記ガス化炉から
の発生ガスを混合する混合器とを設けたことを特徴とす
る水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項７】請求項１において、前記熱分解設備で発生
する水素および酸素を燃料とする燃料電池を設けたこと
を特徴とする水素製造型複合発電プラント。 - 【請求項８】請求項１において、前記プラントは酸素製
造装置を有する石炭ガス化複合発電プラントであり、前
記熱分解設備で発生する酸素をガス化炉に供給する配管
と、前記熱分解設備で発生する水素と前記酸素製造装置
で発生する窒素を用いて触媒反応によりアンモニアを生
成する設備とを設けたことを特徴とする水素製造型複合
発電プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13010094A JPH07332023A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素製造型複合発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13010094A JPH07332023A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素製造型複合発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332023A true JPH07332023A (ja) | 1995-12-19 |
Family
ID=15025951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13010094A Pending JPH07332023A (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | 水素製造型複合発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07332023A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014065185A1 (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | 川崎重工業株式会社 | 水素生成装置を備える太陽光利用ガスタービン発電システム |
| JP2014185583A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Ｎｈ３併産型の発電プラント |
| JP2021528590A (ja) * | 2018-06-22 | 2021-10-21 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 発電プラントを運転するための方法 |
-
1994
- 1994-06-13 JP JP13010094A patent/JPH07332023A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014065185A1 (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-01 | 川崎重工業株式会社 | 水素生成装置を備える太陽光利用ガスタービン発電システム |
| JP2014084838A (ja) * | 2012-10-26 | 2014-05-12 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 水素生成装置を備える太陽光利用ガスタービン発電システム |
| CN104797798A (zh) * | 2012-10-26 | 2015-07-22 | 川崎重工业株式会社 | 具备氢气生成装置的利用太阳光的燃气轮机发电系统 |
| US10196978B2 (en) | 2012-10-26 | 2019-02-05 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Sunlight-utilizing gas turbine power generation system provided with hydrogen-generating unit |
| JP2014185583A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Ｎｈ３併産型の発電プラント |
| JP2021528590A (ja) * | 2018-06-22 | 2021-10-21 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 発電プラントを運転するための方法 |
| US11591955B2 (en) | 2018-06-22 | 2023-02-28 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Method for operating a power plant |
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