JPH0798949B2 - 石炭ガス化複合発電システム - Google Patents
石炭ガス化複合発電システムInfo
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- JPH0798949B2 JPH0798949B2 JP10033288A JP10033288A JPH0798949B2 JP H0798949 B2 JPH0798949 B2 JP H0798949B2 JP 10033288 A JP10033288 A JP 10033288A JP 10033288 A JP10033288 A JP 10033288A JP H0798949 B2 JPH0798949 B2 JP H0798949B2
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- gas
- power generation
- gasification
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
- Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石ガス化複合発電システムに係り、特に製造設
備を簡略化して発電コストを低下するのに好適な発電シ
ステムに関する。
備を簡略化して発電コストを低下するのに好適な発電シ
ステムに関する。
石炭等の炭化水素原料を高温下で酸素や空気と反応さ
せ、水素と一酸化炭素に富むガスを製造し、これをガス
タービンの燃料として発電する、石ガス化複合発電技術
が研究されている。この技術の典型的なシステムが、汎
太平洋合成ガス会議予稿集、No.1、63〜70ページ、1982
（Pan.Pacific Synfuels Conference、Vol.1、pp.63〜7
9,1982）に記載されている。精製ガスの製造には、原料
前処理工程、ガス化工程、熱回収工程、ガス精製工程が
必要である。従つて、ガス製造プラントは多くの要素機
器より構成される。このため、プラント設備費の低減が
ガス製造コスト、更に発電コストの低減によつて極めて
重要となる。特に熱回収工程では、輻射型と伝導型の熱
回収ボイラを用いているが、これらは伝熱面積を確保す
るため容積が大きくなりやすいので大型になり、プラン
ト全設備費に占める設備費の割合が大きい。このため、
高温のガスを水や水蒸気で直接冷却し、排熱回収ボイラ
を不要とする方法が、汎太平洋合成ガス会議予稿集、N
o.1、57ページ、1982（Pan.Pacific Synfuels Conferen
ce、Vol.1、pp.57,1982）に記載されている。この場合
には、高温ガスの顕熱が捨てられるので、プラント全体
の熱効率が低くなる。このため、第８回石炭ガス化液化
及び電力への転換技術国際会議予稿集、42〜62ページ、
８月、1981（8th Annual Conference on Coal Gasifica
tion Liquefaction ＆ Conversion to Electricity、Au
g.pp.42〜62、1981）ではガス化工程後のガスに、ガス
精製工程後の温度の低いガスを接触させ、ある温度まで
冷却した後、熱回収ボイラに通す。このため、熱回収装
置を小型化できる。しかし、新たに生成ガスの循環ポン
プを必要とする。また、一度精製したガスを再び、精製
前のガスと混合することになるので、ガス精製工程へ流
れるガス量が増大し、ガス精製機器がより大型化しやす
い。これらの結果、プラント全体の設備費はかえつて増
大する可能性が高い。
せ、水素と一酸化炭素に富むガスを製造し、これをガス
タービンの燃料として発電する、石ガス化複合発電技術
が研究されている。この技術の典型的なシステムが、汎
太平洋合成ガス会議予稿集、No.1、63〜70ページ、1982
（Pan.Pacific Synfuels Conference、Vol.1、pp.63〜7
9,1982）に記載されている。精製ガスの製造には、原料
前処理工程、ガス化工程、熱回収工程、ガス精製工程が
必要である。従つて、ガス製造プラントは多くの要素機
器より構成される。このため、プラント設備費の低減が
ガス製造コスト、更に発電コストの低減によつて極めて
重要となる。特に熱回収工程では、輻射型と伝導型の熱
回収ボイラを用いているが、これらは伝熱面積を確保す
るため容積が大きくなりやすいので大型になり、プラン
ト全設備費に占める設備費の割合が大きい。このため、
高温のガスを水や水蒸気で直接冷却し、排熱回収ボイラ
を不要とする方法が、汎太平洋合成ガス会議予稿集、N
o.1、57ページ、1982（Pan.Pacific Synfuels Conferen
ce、Vol.1、pp.57,1982）に記載されている。この場合
には、高温ガスの顕熱が捨てられるので、プラント全体
の熱効率が低くなる。このため、第８回石炭ガス化液化
及び電力への転換技術国際会議予稿集、42〜62ページ、
８月、1981（8th Annual Conference on Coal Gasifica
tion Liquefaction ＆ Conversion to Electricity、Au
g.pp.42〜62、1981）ではガス化工程後のガスに、ガス
精製工程後の温度の低いガスを接触させ、ある温度まで
冷却した後、熱回収ボイラに通す。このため、熱回収装
置を小型化できる。しかし、新たに生成ガスの循環ポン
プを必要とする。また、一度精製したガスを再び、精製
前のガスと混合することになるので、ガス精製工程へ流
れるガス量が増大し、ガス精製機器がより大型化しやす
い。これらの結果、プラント全体の設備費はかえつて増
大する可能性が高い。
以上のように、従来の石炭ガス化複合発電システムで
は、生成ガスの冷却方法を経済的に実施する点について
あまり配慮されておらず、プラント全体の設備費、更に
は電力の値段が高くなる問題点を含んでいた。特にガス
化反応が高温で行われた場合、初めに、高温でかつダス
トを含んでいるガスから熱回収するため、輻射型のボイ
ラを用いる。このため伝熱面積が大きくなり、装置が大
型化する。
は、生成ガスの冷却方法を経済的に実施する点について
あまり配慮されておらず、プラント全体の設備費、更に
は電力の値段が高くなる問題点を含んでいた。特にガス
化反応が高温で行われた場合、初めに、高温でかつダス
トを含んでいるガスから熱回収するため、輻射型のボイ
ラを用いる。このため伝熱面積が大きくなり、装置が大
型化する。
本発明の目的は、より経済的な石炭ガス化発電システム
を提供することにある。
を提供することにある。
このため、ガス化炉で生成したガス（以下、粗ガスと称
す）と冷媒を、ガスに含まれる水蒸気のその圧力におけ
る飽和温度以下にしない状態で接触させる直接冷却法
と、その圧力における水蒸気の飽和温度以上で作動する
ガス精製工程を採用するようにした。また、場合によつ
てはこの方式に、小型に熱交換器等を用いた間接冷却法
を併用するシステムとした。
す）と冷媒を、ガスに含まれる水蒸気のその圧力におけ
る飽和温度以下にしない状態で接触させる直接冷却法
と、その圧力における水蒸気の飽和温度以上で作動する
ガス精製工程を採用するようにした。また、場合によつ
てはこの方式に、小型に熱交換器等を用いた間接冷却法
を併用するシステムとした。
通常、ガス化炉からの粗ガスの温度は1300〜1800℃であ
る。このガスに直接冷媒を接触させる。冷媒は、潜熱ま
たは比熱の大きいものが好ましい。この時、粗ガス中に
は水蒸気が含まれる。また冷媒に水を用いた場合には、
さらに多くの水蒸気が含まれる。直接冷却で冷やす温度
は、水蒸気が凝縮しないように、その圧力における飽和
温度以上にする。その後、そのガスを熱交換器に通し、
さらに冷却する。
る。このガスに直接冷媒を接触させる。冷媒は、潜熱ま
たは比熱の大きいものが好ましい。この時、粗ガス中に
は水蒸気が含まれる。また冷媒に水を用いた場合には、
さらに多くの水蒸気が含まれる。直接冷却で冷やす温度
は、水蒸気が凝縮しないように、その圧力における飽和
温度以上にする。その後、そのガスを熱交換器に通し、
さらに冷却する。
通常、冷却後のガスはガス精製工程に導入する。この工
程も水蒸気の飽和温度以上で作動させる。このためこの
工程で系外に排出される水蒸気分はほとんど無く、ガス
の潜熱、顕熱を失うことがない。ガス精製工程の作動温
度が、前記冷媒と接触させた直後のガスの温度により低
い場合は、石炭の主たる反応工程とガス精製工程の間
に、熱回収工程を設け、ガス精製工程の温度になるまで
冷却する。この場合の熱交換器は、直接冷却によりある
程度まで温度が低下しているガスを通すので、その伝熱
面積は小さくてすみ、小型化できる。
程も水蒸気の飽和温度以上で作動させる。このためこの
工程で系外に排出される水蒸気分はほとんど無く、ガス
の潜熱、顕熱を失うことがない。ガス精製工程の作動温
度が、前記冷媒と接触させた直後のガスの温度により低
い場合は、石炭の主たる反応工程とガス精製工程の間
に、熱回収工程を設け、ガス精製工程の温度になるまで
冷却する。この場合の熱交換器は、直接冷却によりある
程度まで温度が低下しているガスを通すので、その伝熱
面積は小さくてすみ、小型化できる。
本発明の実施例を第１図に示す。このシステムはガス化
炉１、ダスト除去装置３、脱硫装置４と、ガスタービン
燃焼器５、空気圧縮機９、タービン８より成るガスター
ビン、排熱回収ボイラ６及び蒸気タービン７より構成さ
れる。ガス化炉１はガス化反応領域11と、ガス冷却領域
12より構成する。ガス化反応領域11に石炭とガス化剤
（酸素又は空気又はこれらの混合物又はこれらに水蒸気
を加えたもの）を供給し、1300〜1800℃程度でガス化す
る。石炭中の灰は溶融し、スラグとして排出される。生
成したガス２をガス冷却領域12に通す。ここに水を供給
し、生成ガスを直接冷却する。ダスト除去装置３や脱硫
装置４の作動温度は400〜900℃とする。このため、ガス
冷却領域12出口の温度は少なくともこの温度以下になら
ないようにする。従つて粗ガスはガス冷却領域12で約40
0〜900℃程度冷却される。これに必要な水の量は、単位
石炭量当り、約0.7〜1.2kg/kgである。このために増加
するガス量は、単位石炭量当り、約0.87〜1.49m3/kgで
ある。ダスト除去装置３では、サイクロン又は（及び）
フイルター又は（及び）グラニユラーベツド等を用いて
乾式の脱塵処理が行なわれる。ここで粗ガス中のダスト
を除去する。脱硫装置４では金属酸化物等により硫化水
素等を吸収する高温脱硫が行なわれる。ガスの精製後、
ガスタービンの燃焼器５に通す。タービンからの排ガス
は排熱回収ボイラ６に通し、発生する蒸気を蒸気タービ
ンに共する。以上の実施例では熱回収のための熱交換器
が不要となる。
炉１、ダスト除去装置３、脱硫装置４と、ガスタービン
燃焼器５、空気圧縮機９、タービン８より成るガスター
ビン、排熱回収ボイラ６及び蒸気タービン７より構成さ
れる。ガス化炉１はガス化反応領域11と、ガス冷却領域
12より構成する。ガス化反応領域11に石炭とガス化剤
（酸素又は空気又はこれらの混合物又はこれらに水蒸気
を加えたもの）を供給し、1300〜1800℃程度でガス化す
る。石炭中の灰は溶融し、スラグとして排出される。生
成したガス２をガス冷却領域12に通す。ここに水を供給
し、生成ガスを直接冷却する。ダスト除去装置３や脱硫
装置４の作動温度は400〜900℃とする。このため、ガス
冷却領域12出口の温度は少なくともこの温度以下になら
ないようにする。従つて粗ガスはガス冷却領域12で約40
0〜900℃程度冷却される。これに必要な水の量は、単位
石炭量当り、約0.7〜1.2kg/kgである。このために増加
するガス量は、単位石炭量当り、約0.87〜1.49m3/kgで
ある。ダスト除去装置３では、サイクロン又は（及び）
フイルター又は（及び）グラニユラーベツド等を用いて
乾式の脱塵処理が行なわれる。ここで粗ガス中のダスト
を除去する。脱硫装置４では金属酸化物等により硫化水
素等を吸収する高温脱硫が行なわれる。ガスの精製後、
ガスタービンの燃焼器５に通す。タービンからの排ガス
は排熱回収ボイラ６に通し、発生する蒸気を蒸気タービ
ンに共する。以上の実施例では熱回収のための熱交換器
が不要となる。
第２図は別の実施例である。この場合はガス冷却領域12
出口の温度が800〜1200℃程度になるよう、水を供給
し、その後、粗ガスを熱交換器10に通す。これに必要な
水は、単位石炭量当り0.1〜0.7kg/kgである。次に、熱
交換器10でガス精製装置の作動温度（400〜900℃）まで
冷却する。熱交換器10で得られた水蒸気は蒸気タービン
７に供する。精製後のガスはガスタービン燃焼器５に通
す。その後は第１図と同様な流れとする。水を供給した
場合、ガス冷却領域11の温度が800〜1200℃程度に抑え
られれば、ここで次の反応に従つて、ガス組成が変化す
る。
出口の温度が800〜1200℃程度になるよう、水を供給
し、その後、粗ガスを熱交換器10に通す。これに必要な
水は、単位石炭量当り0.1〜0.7kg/kgである。次に、熱
交換器10でガス精製装置の作動温度（400〜900℃）まで
冷却する。熱交換器10で得られた水蒸気は蒸気タービン
７に供する。精製後のガスはガスタービン燃焼器５に通
す。その後は第１図と同様な流れとする。水を供給した
場合、ガス冷却領域11の温度が800〜1200℃程度に抑え
られれば、ここで次の反応に従つて、ガス組成が変化す
る。
CO＋H2OCO2＋H2 その様子の一例を、第４図に示す。水を供給するに伴い
COの割合が少なくなり、任意のガス組成に変更できる。
ここで組成を調節することにより、ガスタービン燃焼器
での燃焼性が改善できる。
COの割合が少なくなり、任意のガス組成に変更できる。
ここで組成を調節することにより、ガスタービン燃焼器
での燃焼性が改善できる。
この実施例では熱交換器10が必要となるが、これに流れ
るガスはその前の工程で一度直接冷却されているので、
熱交換器の大きさは、直接冷却しない場合に比べ、半分
以下に小さく出来る。
るガスはその前の工程で一度直接冷却されているので、
熱交換器の大きさは、直接冷却しない場合に比べ、半分
以下に小さく出来る。
第３図は第１図のシステムにおいて、冷媒に酸素製造装
置からの窒素ガスを用いた場合である。ガス化剤に酸素
を用いる場合は、何らかの酸素製造装置が必要となる
が、この際製造される窒素ガスの量は僅かであつた。例
えば、深冷分離法では低温の窒素が出来るが、これをガ
ス冷却領域12に供給する。粗ガスを約300〜900℃程度に
冷却するのに必要な液体窒素量は単位石炭量当り、2.8
〜3.8kg/kgである。これにより粗ガスの量は2.2〜3.1m3
/kg増大する。
置からの窒素ガスを用いた場合である。ガス化剤に酸素
を用いる場合は、何らかの酸素製造装置が必要となる
が、この際製造される窒素ガスの量は僅かであつた。例
えば、深冷分離法では低温の窒素が出来るが、これをガ
ス冷却領域12に供給する。粗ガスを約300〜900℃程度に
冷却するのに必要な液体窒素量は単位石炭量当り、2.8
〜3.8kg/kgである。これにより粗ガスの量は2.2〜3.1m3
/kg増大する。
この実施例でも熱交換器が不要となる。
本発明によれば、高温の石炭ガスを冷却するのに大型の
熱交換器を必要としないので、ガス化プラント建設費が
低減できる。また乾式ガス精製工程を設けるので、直接
冷却してもプラントの熱効率や発電効率を下げることが
ない。
熱交換器を必要としないので、ガス化プラント建設費が
低減できる。また乾式ガス精製工程を設けるので、直接
冷却してもプラントの熱効率や発電効率を下げることが
ない。
第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図及び第３図
は他の実施例の系統図、第４図は生成ガス組成を示す特
性図である。 １……ガス化炉、３……ダスト除去装置、４…脱硫装
置、５……ガスタービン燃焼器、７……蒸気タービン、
10……熱交換器、11……ガス化反応領域、12……ガス冷
却領域。
は他の実施例の系統図、第４図は生成ガス組成を示す特
性図である。 １……ガス化炉、３……ダスト除去装置、４…脱硫装
置、５……ガスタービン燃焼器、７……蒸気タービン、
10……熱交換器、11……ガス化反応領域、12……ガス冷
却領域。
Claims (3)
- 【請求項１】ガス化反応領域とガス冷却領域とを有する
ガス化炉により石炭をガス化する工程、該ガス化炉から
出たガスよりダスト及び硫黄を除去するガス精製工程、
及び精製されたガスをガスタービン燃焼器に通してガス
タービンを駆動しその排ガスを排熱回収ボイラに通し発
生する蒸気で蒸気タービンを駆動する複合発電工程、よ
りなる石炭ガス化複合発電システムにおいて、 前記ガス化炉のガス化反応領域で生成し前記ガス冷却領
域に導かれたガスを、水又は窒素よりなる冷媒と直接接
触させて、その圧力における水蒸気の飽和温度以下にな
らない程度に冷却し、 その後、その圧力における水蒸気の飽和温度以上で作動
する乾式の前記ガス精製工程に導き、 その後、前記複合発電工程に導入するようにしたことを
特徴とする石炭ガス化複合発電システム。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記ガス
冷却領域でガス化炉生成ガスと接触させる水の量を調節
して、該ガス冷却領域の温度を800〜1200℃に抑えるこ
とを特徴とする石炭ガス化複合発電システム。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記乾式
ガス精製工程の作動温度が前記冷媒と接触した後のガス
の温度よりも低い場合に、前記ガス化炉と前記乾式ガス
精製工程との間に熱回収工程を設けることを特徴とする
石炭ガス化複合発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033288A JPH0798949B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 石炭ガス化複合発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10033288A JPH0798949B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 石炭ガス化複合発電システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01272694A JPH01272694A (ja) | 1989-10-31 |
| JPH0798949B2 true JPH0798949B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=14271194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10033288A Expired - Fee Related JPH0798949B2 (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 石炭ガス化複合発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0798949B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3786759B2 (ja) * | 1997-06-26 | 2006-06-14 | エア・ウォーター株式会社 | ガス発生装置 |
| JP5535587B2 (ja) * | 2009-11-17 | 2014-07-02 | 株式会社日立製作所 | ガス化システム及びその運転方法 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP10033288A patent/JPH0798949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01272694A (ja) | 1989-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |