JPH0749040A - 複合発電機の操作法 - Google Patents

複合発電機の操作法

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JPH0749040A JP6003042A JP304294A JPH0749040A JP H0749040 A JPH0749040 A JP H0749040A JP 6003042 A JP6003042 A JP 6003042A JP 304294 A JP304294 A JP 304294A JP H0749040 A JPH0749040 A JP H0749040A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複合発電機の操作法。 【構成】 気化のために必要な酸素が、空気分解装置
（１）で準備される石炭気化又は石油気化を用いる複合
発電機の操作法において、空気分解装置（１）に必要な
空気を分離圧縮機（５）中で圧縮し、空気分解装置
（１）に供給する前に、熱交換器（９）中で冷却する。
圧縮機（７）のポンプ限度が許す程度の量のみの戻し窒
素をガスタービン燃焼室（４）に戻し導入する。戻し窒
素の残分は、空気分解装置（１）から出た後に、膨張機
（８）中で周囲圧まで減圧する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
よる石炭気化又は石油気化を用いる複合発電機(Kombikr
aftwerke)の操作法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の商業的気化技術（石炭気化、石油
気化）は、酸素が吹き込まれた気化反応機に基づく。そ
の際、気化のために必要な酸素は、空気分解装置を用い
て提供される。使用空気分解工程は、次ぎの主要な工程
に分割することができる。
【０００３】−空気圧縮 −空気精製及び熱交換 −寒剤使用精留(Kryogene Rektifikation) −生成物流の、工程に必要な水準までの圧縮。
【０００４】６バールの圧力状態で空気分解装置を操作
するので、空気は、第一の部分工程で６バールまで圧縮
され、生成物流酸素及び窒素が周囲圧で生じる。
【０００５】しかしながら、石炭又は石油気化装置を有
する複合発電機中で使用される空気分解装置は、しばし
ばより高い圧力水準に調整される。その場合、圧縮機と
してガスタービン圧縮機が使用され、即ちガスタービン
圧縮機の後で、必要な空気が取り出される。空気分解装
置は、ガスタービン圧縮機圧力水準、例えば１４バール
で操作され、次いで生成物ガス酸素及び窒素が約４．５
バールで生じる。窒素は、再びガスタービン燃焼室水準
まで圧縮され、取り出し空気と逆流で加熱され、石炭気
化又は石油気化からのガス（合成ガス）と混合する。
【０００６】合成ガスは、高い水素分及び一酸化炭素分
を有するので、慣用の燃焼技術を用いて必要な最大ＮＯ
x−極限値を得る場合は、水で飽和させねばならない。
【０００７】しかしながら、水で飽和された合成ガスの
燃焼の際に、標準ガスタービンの場合に、合成ガスの低
い熱値が大きな燃料流(Brennstoffmassenstroeme)を必
要とする問題が生じる。この効果は、燃焼ガスで飽和し
た付加的な水量流(Wassermassenstrom)により更に強め
られる。標準ガスタービンの場合に、結果として燃焼室
圧が上昇し、圧縮機のポンプ限度を超える。そのため
に、ガスタービン圧縮機から空気を取り出す公知の解決
及びガスタービン工程と空気分解装置との、即ちガスタ
ービン燃焼室への窒素の戻し導入(Rueckfuehrung)との
統合が生じる。
【０００８】この公知技術水準は、次ぎの欠点を有す
る： −僅かな効率 −劣悪な利用可能性 −僅かな経済性 −操作での多大な出費。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点すべてを回避するように試みる。本発明の課題は、ガ
スタービン及び空気分解装置を、相互に無関係に運転す
ることのできる石炭気化又は石油気化を用いる複合発電
機の操作法を開発することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明により、このこと
は、特許請求項１の上位概念による方法で、空気分解装
置に必要な空気を分離圧縮機中で圧縮し、次いで圧縮機
のポンプ限度が許す程度の量の戻し窒素(Ruecksticksto
ff)のみをガスタービン中に戻し導入し、戻し窒素の残
分は、空気分解装置から出た直後に、膨張機中で周囲圧
まで減圧することにより達成される。
【００１１】本発明の利点は、とりわけ、ガスタービン
及び空気分解装置は、相互に無関係に運転され、かつそ
れに従って、窒素−戻し圧縮機の損失は、結果としてガ
スタービンの損失にならず、そうではなく仕事率の減少
のみとなることである。装置の効率は、公知技術水準と
比べ高い。本発明のもう一つの利点は、空気分解装置の
圧力水準は、ガスタービンと無関係に選択することがで
きることである。
【００１２】ガスタービン燃焼室に戻し導入される窒素
の部分に、戻す前に熱エネルギーを供給する場合及び膨
張機に導入する窒素の部分に、予め熱エネルギーを供給
する場合が特に有利である。熱源として、圧縮機−中間
冷却機又は圧縮機−末端冷却機からの熱又は気化工程及
び／又はガス精製工程からの熱又は水−蒸気−循環から
の熱をそれぞれ使用する。
【００１３】更に、窒素が膨張機からの所望の出口温度
を得るように、膨張機の前に、熱供給を調整する場合に
有利である。
【００１４】最終的に、有利に、減圧された窒素をガス
タービン圧縮機のための吸い込み空気に混加する。
【００１５】更に、圧縮され、ガスタービン燃焼室に供
給される窒素の配分を、ポンプ限度及び／又は周囲温度
に応じて調整する場合に、有利である。
【００１６】更に、窒素が、容易に高められる燃焼室圧
水準で、又は容易に高められる周囲圧で生じるように、
空気分解装置の作業圧を選択する場合に、有利である。
【００１７】更に、その作業圧を、燃焼室圧に無関係に
選択する場合に、有利である。
【００１８】
【実施例】図中に、本発明の２つの実施例が示されてい
る。
【００１９】図１は、本発明による、空気分解装置から
の減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気
中へ戻さない、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方
法経過を示し、図２は、本発明による、空気分解装置か
らの減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空
気中へ戻す、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法
経過を示す。
【００２０】本発明を理解するためにのみ主要である要
素を示す。操作法の流れの方向は、矢印で表している。
【００２１】図１に、石炭気化を用いる複合発電機の運
転のための方法経過を図式で示す。その場合、次ぎの主
工程が、時間的に相次いで行われる： −石炭の準備及び輸送 −石炭気化及び余熱利用 −石炭ガス精製 −石炭ガス飽和 −ガスの燃焼及びガスタービンの推進。
【００２２】今日慣用である気化技術は、酸素吹き込み
気化技術に基づくので、炭素気化に必要な酸素は、空気
分解装置１で提供される。
【００２３】図１に表された実施例では、本発明によ
り、分離圧縮機５中で、空気分解装置１に必要な空気を
圧縮する。他の反応工程で、圧縮空気を熱交換器９中で
冷却し、公知の寒剤使用精留を基礎として作業する空気
分解装置１に供給する。その際に製造される酸素は、通
例通り圧縮機２中で圧縮し、気化反応機に供給する。生
じた窒素の１部は、公知のように、圧縮機１２中で圧縮
し、石炭準備工程に供給する。窒素の他の部分、戻し窒
素は、本発明により、圧縮機７のポンプ限度が許す範囲
でのみ、後に接続された圧縮機３中で圧縮し、ガスター
ビン燃焼室４中へ戻し導入する。必要な場合には、第１
図に示されるように、ガスタービン６を駆動するために
ガスタービン燃焼室４に供給し、かつそこで燃焼させる
燃焼ガスに窒素を混入する前に、窒素は、熱交換器１０
中で所望の温度まで予加熱する。
【００２４】窒素の残りを膨張機８中で周囲圧まで膨張
させる。膨張機８の仕事率を上げるために及び／又は所
望の出口温度を得るために、窒素を膨張機８の前に熱交
換器１１中で予加熱する。熱源として、例えば圧縮機−
中間冷却機又は圧縮機−末端冷却機９又は水−蒸気−循
環からの熱を使用することができる。気化工程及び／又
はガス精製工程からの低温度の熱もそのために使用する
ことができる。
【００２５】第二の実施例（図２）では、第一の実施例
中で既に記載の反応工程に加えて、ガスタービン圧縮機
７の吸い込み空気に、空気分解装置１からの減圧窒素を
混入することが示されている。減圧窒素は、比較的冷た
いので、それの混入により、吸い込み空気は周囲温度よ
り冷たくなり、従って装置の効率が上昇する。
【００２６】図２から、圧縮され、ガスタービン燃焼室
４に供給される窒素と、減圧され、ガスタービン圧縮機
７の吸い込み空気に供給される窒素との配分は、ポンプ
限度及び／又は周囲空気温度に応じて調整することがで
きる。ガスタービン６及び全装置の仕事量及び効率は、
ある周囲温度範囲内で、これとは無関係である。
【００２７】本発明のもう一つの可能な実施例は、空気
分解装置１の作業圧の選択から生じる。作業圧は、燃焼
室圧水準とは無関係に選択することができる。しかしな
がら作業圧を、容易に高められる燃焼室圧水準で窒素が
生じるように選択するならば、窒素戻し圧縮の工程は無
くなる。他方、空気分解装置１の作業圧を、容易に高め
られる周囲圧で窒素が生じるように選択するならば、膨
張機中での窒素の減圧工程は無くなる。
【００２８】当然のことながら、本発明による工程を、
石油気化を用いる複合発電機にも使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、空気分解装置からの減圧された
窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻さな
い、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示
す図である。
【図２】本発明による、空気分解装置からの減圧された
窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻す、石
炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示す図で
ある。
【符号の説明】
１ 空気分解装置、 ２ 圧縮機（酸素）、 ３ 圧縮
機（戻し窒素）、 ４ガスタービン燃焼室、 ５ 圧縮
機（空気）、 ６ ガスタービン、 ７ ガスタービン
圧縮機、 ８ 膨張機（戻し窒素）、 ９ 熱交換器
（空気分解装置用空気）、 １０ 熱交換器（ガスター
ビン燃焼室用戻し窒素）、 １１ 熱交換器（膨張機用
戻し窒素）、 １２ 圧縮機（窒素）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮空気を空気分解装置（１）に供給す
    る前に、熱交換器（９）中で冷却し、気化のために必要
    な酸素を空気分解装置（１）で準備し、圧縮機（２）中
    で圧縮後に気化反応機に供給し、空気分解装置（１）で
    生じた窒素の一部を圧縮機（３）中でガスタービン燃焼
    室水準まで圧縮後に、石炭気化又は石油気化からの合成
    ガスと混合し、かつガスタービン燃焼室（４）に戻し導
    入する、石炭又は石油気化を用いる複合発電機の操作法
    において、空気分解装置（１）に必要な空気を、分離圧
    縮機（５）中で圧縮し、次いで圧縮機（７）のポンプ限
    度が許す程度の量の戻し窒素のみをガスタービン燃焼室
    （４）に戻し導入し、戻し窒素の残分は、空気分解装置
    （１）から出た後で、膨張機（８）中で周囲圧まで減圧
    することを特徴とする、複合発電機の操作法。
  2. 【請求項２】 ガスタービン燃焼室（４）に戻し導入さ
    れる圧縮された窒素の部分に、戻し導入前に、熱交換器
    （１０）中で、熱エネルギーを供給する、請求項１記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 膨張機（８）に導入される窒素の部分に
    予め、熱交換器（１１）中で熱エネルギーを供給する、
    請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 熱源として、圧縮機−中間冷却機又は圧
    縮機−末端冷却機からの熱又は気化工程及び／又はガス
    精製工程からの熱又は水−蒸気−循環からの熱を使用す
    る、請求項２又は３記載の方法。
  5. 【請求項５】 窒素が膨張機（８）からの所望の出口温
    度を得るように、膨張機（８）の前に、熱供給を調整す
    る、請求項３記載の方法。
  6. 【請求項６】 減圧された窒素を、ガスタービン圧縮機
    （７）の吸い込み空気に混加する、請求項１記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 圧縮されガスタービン燃焼室（４）に供
    給される窒素と減圧され、ガスタービン圧縮機（７）の
    吸い込み空気に混加される窒素との配分は、ポンプ限度
    及び／又は周囲空気温度に応じて調整する、請求項１又
    は６記載の方法。
  8. 【請求項８】 空気分解装置（１）の作業圧は、容易に
    高められる燃焼室圧水準で窒素が生じるように選択す
    る、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 空気分解装置（１）の作業圧は、容易に
    高められる周囲圧で窒素が生じるように選択する、請求
    項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 空気分解装置（１）の作業圧は、燃焼
    室圧に無関係に選択する、請求項１記載の方法。
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