JPH0765484B2 - 石炭ガス化複合発電装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は石炭ガス化複合発電装置、特に石炭ガス化炉で
生成された可燃ガスをガスタービンに送り、ガスタービ
ンを駆動させ、ガスタービンからの排ガスを排ガスボイ
ラに送つて排ガスボイラで蒸気を発生させ、蒸気を蒸気
タービンに送つて蒸気タービンを駆動させる石炭ガス化
複合発電装置に関し、そのシステムの簡素化，プラント
の高効率化，運転操作性及び信頼性の向上がなされた上
記装置に関する。

（従来の技術） 従来提案されている石炭ガス化炉で生成された可燃ガス
をガスタービンに送りガスタービンを駆動させ、ガスタ
ービンからの排ガスを排ガスボイラに送つて排ガスボイ
ラで蒸気を発生させ、蒸気を蒸気タービンに送つて蒸気
タービンを駆動させる石炭ガス化複合発電システムは、
ガス化炉本体とガスタービン排ガスボイラおよびその他
のプラント構成機器間にわたる水および蒸気の出入り、
接続が極めて複雑であり運転操作上の不具合が生じやす
い。またプラントの最高効率達成という観点からみても
充分に吟味されたものではなく、構成機器の保護上必要
にせまられたものに過ぎない。

更に、ガス化炉においては硫化水素（H₂S）を多量に含
む還元性雰囲気下にあるので、腐食対策上熱交換器部分
の温度（蒸気温度およびメタル温度）を制限する必要が
あるが、従来の方式ではガス化炉熱交換器部分出口にて
蒸気温度約540℃という高温になつており高温腐食を助
長させるおそれがある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来技術の有する欠点を解消し、システ
ムの簡素化，プラントの高効率化，運転操作性および信
頼性向上という総合的見地から合目的な石炭ガス化複合
発電装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、石炭ガス化炉で生成された可燃ガス
をガスタービンに送りガスタービンを駆動させ、ガスタ
ービンからの排ガスを排ガスボイラに送つて排ガスボイ
ラで蒸気を発生させ、蒸気を蒸気タービンに送つて蒸気
タービンを駆動させる石炭ガス化複合発電装置において
前記石炭ガス化炉を強制循環式の水冷壁で形成し内部に
ガスの高温側から順に煙道蒸発器，過熱器，節炭器を配
置して構成し、前記排ガスボイラの内部には過熱器，再
熱器，蒸発器及び節炭器を配置して構成し、前記蒸気タ
ービンからの復水を前記ガスタービンのコンプレツサか
らの空気と熱交換して前記排ガスボイラの節炭器に導
き、前記排ガスボイラから給水の一部を分岐抽出して前
記石炭ガス化炉の節炭器に導くように構成したことを特
徴とする石炭ガス化複合発電装置である。

以下、第１図によつて本発明の石炭ガス化複合発電装置
の一実施態様を説明する。

ガス化炉本体１および熱交換器部（これは蒸発器2,過熱
器３よりなる）で発生する蒸気をガスタービン排ガスボ
イラ10に導き、その高圧蒸発器11から発生する蒸気と混
合部30で混合させる。ガス化炉１は水冷壁（耐火材内
張）構造としており、水循環は循環ポンプ28により強制
的に行われる。混合後排ガスボイラ10の過熱器５によつ
て所定の温度に昇温させた後高圧蒸気タービン６に導
く。ガス化炉１側から排ガスボイラ10側に供給する蒸気
はガス化炉１におけるメタルの腐食防止のため比較的低
い温度に制限される。必要に応じて更に低温の飽和蒸気
のまゝでも供給される。

高圧タービン排気７は排気ガスボイラ10内の再熱器８に
送られ再熱された後中圧タービン９に送られる。この際
排ガスボイラ10の過熱器５と再熱器８はガスタービン26
の排ガスに対して並列に配され、排ガスからの熱を有効
に利用する。過熱器５および再熱器８が排ガスの流れに
直列に配されると、いずれか一方の蒸気温度が上りにく
くなるためのこの両者は上述したように並列に配するの
がよい。

中圧タービン排気29は低圧タービン21に導かれるが、低
圧タービン21入口部にて排ガスボイラ10の低圧過熱器13
からの低圧蒸気22と混合される。

排ガスボイラ10はガスの上流側から並列に配された過熱
器５と再熱器8,高圧蒸発器11,高圧節炭器12,低圧過熱器
13,低圧蒸発器14および低圧節炭器15の順で構成され、
ガスタービン排ガスからの最も効果的な熱回収を図つて
いる。ガス化炉１側からの蒸気混合部30においては排ガ
スボイラ10高圧蒸気とガス化炉１側の蒸気の温度がほゞ
同一となるように計画され、ガスタービン排ガスからの
熱回収を効果的なものにする。

ガス化炉１への給水20は、排ガスボイラ10の低圧蒸発器
14の低圧蒸気ドラム17内送水を給水ポンプ18にて昇圧し
た後、分割されガス化炉１本体に導かれる。分割された
他の部分は排ガスボイラ10の高圧節炭器12,続いて高圧
蒸発器11のドラム16へ導かれる。低圧蒸発器14の圧力は
比較的低く（約10kg/cm² G前後）選定されるのでガス化
炉１への給水温度も比較的低い。このためガス化炉１の
節炭器４の上流側に給水加熱器19を設け、中圧タービン
９あるいは低圧タービン21からの抽気により適正な温度
に昇温後ガス化炉１側へ供給するとともに、蒸気タービ
ン抽気の活用によりプラント性能向上に寄与する。給水
加熱器ドレン31は排ガスボイラ10の低圧ドラム17に戻
し、熱の有効活用を図るのがよい。

低圧タービン21,復水器23,復水ポンプ及びグランドコン
デンサ24を通つた後の復水32は、ガスタービンコンプレ
ツサ27出口空気のクーラ25の冷媒となるとともに適切な
温度に加温された状態で排ガスボイラ10の低圧節炭器15
に導かれる。このため、熱を最大限に有効活用しなが
ら、節炭器15の管の低温腐食を防止することが同時に可
能となる。

ガス化炉１に空気を供給するためにはガスタービンコン
プレツサ27の他にブースタコンプレツサ33が必要である
が、ガスタービンコンプレツサ27出口の空気温度は既に
300℃前後の高温に達しているので一担クーラにて冷却
した後ブースタンコンプレツサに導入しなければならな
い。このため上述したように復水32にてガスタービンコ
ンプレツサ27の出口空気温度の冷却を行い系外に余分な
熱をすてない方式としている。

（本発明の効果） 第１図に示すシステムによりガス化炉1,ガスタービン2
6,排ガスボイラ10および蒸気タービン6,9,21を組合せる
系統が単純化されるので、運転操作性向上をはかること
が可能となる。

ガス化炉１の起動に先立ち、あるいは平行してガスター
ビン26を油またはガス燃料にて起動し、排ガスボイラ10
および蒸気タービン6,9,21を起動させるとともに、ガス
化炉１への給水を確保することが容易である。

ガス化炉１の起動時には、油系燃料あるいはガス系燃料
を使用し、ガス化炉を充分昇温せしめた後、石炭に切換
えるが、この際過熱器３がガス化炉１の出口に設置され
ると過熱器管のメタル温度が高くなるので、これを保護
するため水スプレイ等によるクエンチングが必要となる
が、第１図の方式では蒸発器２をガス化炉１の最高温度
部分に配してガス側からの熱を回収せしめているので、
起動時冷却蒸気量が極めて少ない状態の過熱器３のメタ
ル温度を、水クエンチなしで、充分低いレベルに保持し
得る。従つて還元性雰囲気下における過熱器３の腐食防
止が可能である。

又、ガス化炉１は水冷壁（耐火材内張）構造としてお
り、水循環は循環ポンプ28により強制的に行わしめるの
で極めて安定した運転操作が可能となる。

ガス化炉節炭器４入口給水温度を給水加熱器19により適
正なレベルに保ち、低温腐食を防止することが可能であ
る。

排ガスボイラ10の低圧節炭器15入口給水（復水32）温度
をガスタービンコンプレツサ27出口空気で熱交換して適
正レベルに保ち、硫酸あるいは炭酸の結露に伴う管の腐
食を防止すると共に、ガス化炉１用ブースタコンプレツ
サの負担を軽減しせめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明石炭ガス化複合発電装置の一実施態様
のフローを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭ガス化炉で生成された可燃ガスをガス
   タービンに送りガスタービンを駆動させ、ガスタービン
   からの排ガスを排ガスボイラに送って排ガスボイラで蒸
   気を発生させ、蒸気を蒸気タービンに送って蒸気タービ
   ンを駆動させる石炭ガス化複合発電装置において、前記
   石炭ガス化炉を強制循環式の水冷壁で形成し内部にガス
   の高温側から順に煙道蒸発器，過熱器，節炭器を配置し
   て構成し、前記排ガスボイラの内部には過熱器，再熱
   器，蒸発器及び節炭器を配置して構成し、前記蒸気ター
   ビンからの復水を前記ガスタービンのコンプレッサから
   の空気と熱交換して前記排ガスボイラの節炭器に導き、
   前記排ガスボイラから給水の一部を分岐抽出して前記石
   炭ガス化炉の節炭器に導くように構成したことを特徴と
   する石炭ガス化複合発電装置。