JPH08291291A

JPH08291291A - ガス化プラント及びガス化発電プラント

Info

Publication number: JPH08291291A
Application number: JP7096404A
Authority: JP
Inventors: Narihisa Sugita; 成久杉田; Shinya Entou; 信也圓島; Akira Itano; 曉板野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】ガス化した燃料ガスをガスタービンに供給して
発電を行うガス化発電プラントにおいて、ガス化炉を安
定に保ち発電プラントの運転を円滑におこなう。【構成】ガス化部５とガス化炉ガス冷却装置６からなる
ガス化炉でガス化されたガス化燃料と酸素製造プラント
１３で発生する窒素ガスを混合する燃料ガス窒素混合部
５２、混合後のガスを昇圧する燃料ガスブースト圧縮機
５３および、該圧縮機５３吐出側とガス化炉ガス冷却装
置６入り口部を、ガス化炉圧力制御弁６０を介して接続
する燃料ガスバイパス５９を設置し、ガス化炉圧力制御
弁６０をガス化炉の内部の圧力に基づいて制御するガス
化炉圧力制御弁制御装置６１を設けた。【効果】十分な量の、十分な圧力の混合ガスを燃料ガス
バイパスを通してガス化炉に戻すことができるため、炉
内の圧力変動を制御できるとともに、ガス化炉出口のガ
ス温度を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気から分離された酸
素をガス化剤として使用するガス化炉において石炭、重
質油、廃棄物等をガス化するガス化プラント及び得られ
た燃料ガスをガスタービンに供給して発電を行うガス化
発電プラントに関し、特にガス化炉の圧力を安定に保ち
プラントの運転を円滑におこなうガス化プラント及びガ
ス化発電プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス化炉には、固定層、流動層、噴流層
等の形式があるが、いずれも石炭、重質油、廃棄物等を
炉内に供給して酸素や空気をガス化剤としてガス化反応
をおこなわせ燃料ガスを発生させものである。

【０００３】以下、発電プラント用として各国において
開発が進められている酸素吹き噴流層石炭ガス化炉を例
に従来のガス化発電プラント技術と問題点を説明する。

【０００４】噴流層炉では、石炭を微粉化し、水、蒸
気、窒素、二酸化炭素、ガス化燃料ガス等のガスを用い
て輸送しガス化炉に供給する。微粉炭が、ガス化炉に噴
出される部分にはバーナが設けられている。また、この
バーナ付近には石炭をガス化するのに必要なガス化剤が
同時に供給されようになっている。噴流層炉によりガス
化が行われる基本原理は、バーナからガス化炉に供給し
た石炭とガス化剤が反応し、発生した熱により炉内が高
温状態になり、石炭中に含まれる灰が溶融し、スラグ状
になった灰が分離されると同時に、ガス化反応がおこ
り、一酸化炭素、水素およびメタンなどで構成される可
燃性燃料ガスが発生するものである。

【０００５】石炭中の灰分を溶融させるため、炉内に高
い温度（１０００℃以上、石炭の種類により異なる。）
の領域をガス化燃料の原燃料である石炭の燃焼によって
作り出す必要がある。灰の溶融温度が高い石炭ほど燃焼
反応を多くすることによって高温にしなければならず、
このため石炭が持つエネルギの顕熱への変換率が多くな
り、石炭ガス化燃料としての発熱量は低下することにな
る。このため、炉温度を容易に高温化するため、酸化剤
として酸素を用いることが一般的である。

【０００６】噴流層化炉の最大の問題点は溶融しスラグ
状になった灰がガス化した燃料ガスによって運ばれ下流
の熱交換器等に付着することにある。スラグが熱交換器
の伝熱面に付着し固化すると、熱交換器による燃料ガス
顕熱からの熱回収を阻害することになり発電プラントの
効率が低下すると同時に、スラグの付着が増大し、甚だ
しい場合には燃料ガス流路を閉塞させることになる。

【０００７】スラグの付着を防止する一つの方法はガス
化直後の燃料ガス温度を低下させスラグを固化し付着し
にくくすることであり、例えばイー・ピー・アール・ア
イ（ＥＰＲＩ）の報告書ＴＲ−１０１６０９（Nov．199
2）（Engineering Evaluation of Prenflo-Based Integ
rated-Gasification-Combined-Cycle(IGCC) Power Plan
t Designs)のＰ５−２１には、脱塵装置を出たガス化燃
料ガスの一部をクエンチガスとしてガス化炉と熱回収ボ
イラ間の配管に戻すため、脱塵装置・水洗装置間からガ
ス化炉・熱回収ボイラ間にクエンチガスリサイクル配管
を設け、この配管に昇圧用圧縮機を設置した例が示され
ている。

【０００８】また、負荷変化時等におけるガス化炉の運
転を円滑におこなうためには、炉内の温度をスラグの溶
融流動化温度以上に高温化すると同時に、炉内材料が許
容する耐熱温度以下に保つ必要がある。ガスタービンの
運転を考慮すると、ガス化炉系統からの燃料ガスの発熱
量が変化するとガスタービンの出力が変化するだけでな
く燃焼状態が不安定になる。したがって、ガス化炉に供
給される石炭、ガス化剤の流量はガス化炉が安定運転で
きるように制御される必要がある。供給量は、流量制御
弁、供給装置等により制御されるが、前提条件として供
給側の圧力の安定とガス化炉内圧力の安定が必要であ
る。一般には石炭、ガス化剤の供給側の時定数が大きい
ため、ガス化炉内の圧力が変動すると供給流量の変動が
発生し不安定になる。

【０００９】また、ガスタービンは部分負荷運転におい
て燃焼器内の圧力が低下する。このため、ガスタービン
圧縮機出口からの抽気空気を酸素製造プラントに用いる
プラントでは、酸素製造プラント、ガス化炉の運転圧力
の設定を部分負荷運転時を考慮して設定する必要があ
る。

【００１０】以上ガス化発電におけるいくつかの解決す
べき問題点について、石炭ガス化炉を例として説明した
が、他の燃料、重質油や廃棄物等のガス化発電プラント
においてもほぼ同様の問題をかかえている。

【００１１】本発明の目的は、空気から分離された酸素
をガス化剤として使用し石炭、重質油、廃棄物等をガス
化し、ガス化した燃料ガスをガスタービンに供給して発
電を行うガス化発電プラントにおいて、ガス化炉を安定
に保ち発電プラントの運転を円滑におこなうことにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ガス化され
た燃料ガスと酸素製造プラントの酸素分離過程で発生す
る窒素ガスを混合した後それを昇圧し、昇圧された混合
ガスの一部をガス化炉に供給することによって達成され
る。

【００１３】上記目的はまた、ガス化された燃料ガスと
酸素製造プラントの酸素分離過程で発生する窒素ガスと
排熱回収ボイラで生成された蒸気とを混合した後それを
昇圧し、昇圧された混合ガスの一部をリサイクルガスと
してガス化炉に供給することによっても達成される。

【００１４】ガス化炉に供給される混合ガスの量は、ガ
ス化炉の内部の圧力の高低に応じて制御するのが望まし
い。また、ガス化炉が、燃料をガス化するガス化部と、
このガス化部の上方に結合されガス化された燃料（粗製
ガス）の熱を回収する熱交換器を内装したガス化炉ガス
冷却装置とからなっている場合、混合ガス（リサイクル
ガス）をガス化炉に供給する位置は、ガス化炉ガス冷却
装置の、内装された熱交換器よりもガス化部側のできる
だけガス化部と結合部に近い位置が望ましい。

【００１５】

【作用】図６にガス化装置とガスタービンの関連を示
す。ガス化炉はガス化部５とその上方に結合されたガス
化炉ガス冷却装置６とで構成されている。ガス化部５に
は、燃料とガス化剤Ｇｃが供給され、ガス化燃料Ｇｇを
発生するとともに灰分Ｇｌを分離し炉外に排出する。ガ
ス処理装置系統６０１を出た燃料ガスはガスタービン燃
料配管５１を流れ、燃料ガス窒素混合部５２にて酸素製
造プラントから送られる窒素ガスＧｎと混合した後燃料
ガスブ−スト圧縮機５３にて昇圧され燃焼器２に供給さ
れる。燃料ガスブ−スト圧縮機５３出口には燃料ガス分
岐部５７が設けられ、燃料ガス分岐部５７からは、燃料
ガスバイパス５９がガス化炉ガス冷却装置６のガス化部
５との結合部に近い位置に接続され、燃料ガスバイパス
５９にはガス化炉圧力制御弁６０が設置される。

【００１６】石炭ガス化炉内の圧力Ｐ１の変動をなくす
には、図６に示すように炉内の流量変動をなくすことが
必要である。炉内の流量変動は、生成されたガス化燃
料，灰分，燃料とガス化剤の流量（ガス化炉に燃料とと
もに供給される搬送用窒素ガスを含む）をそれぞれＧ
ｇ，Ｇｌ，Ｇｃとすると、（Ｇｃ−Ｇｇ−Ｇｌ）で表さ
れる。圧力Ｐ１の変動をなくすには、流量Ｇｒ＝（Ｇｇ
＋Ｇｌ−Ｇｃ）のリサイクルガスを燃料ガスバイパス５
９を通して炉内に供給すれば良い。リサイクルガスの流
量制御は例えばガス化炉ガス冷却装置６内の圧力を検出
してガス化炉圧力制御弁６０で行なうことができる。圧
力変動を少なくするにはガス化炉から出て行くガス化燃
料の流量Ｇｇを、変化が大きな燃料とガス化剤の流量Ｇ
ｃに比べ多くすればよい。一旦ガス化炉を出た燃料ガス
と酸素製造プラントで生成された窒素ガスを混合して昇
圧し、その一部をリサイクルガスとしてガス化炉ガス冷
却装置６に送りこめば、ガス化炉から出て行くガス化燃
料の流量Ｇｇが大きくなる。

【００１７】また、排熱回収ボイラが設けられている発
電プラントの場合、この排熱回収ボイラで生成される蒸
気の一部をガス化炉を出た燃料ガスに窒素ガスとともに
混合して昇圧し、その一部をリサイクルガスとしてガス
化炉ガス冷却装置６に送りこむことにしても同様の結果
が得られる。

【００１８】リサイクルガスをガス化炉ガス冷却装置６
に内装された熱回収用の熱交換器よりも、ガス化部側に
供給することで、ガス化部から出てきた粗製ガスが熱交
換器に接触する前に粗製ガスの温度が低下する。この結
果、粗製ガスとともにガス化炉ガス冷却装置６に流入し
てきた溶融灰分の温度も低下し、熱交換器の伝熱面に付
着する恐れが無くなる。リサイクルガスのガス化炉への
供給点は、したがって、ガス化炉ガス冷却装置６のでき
るだけガス化部出口に近い位置とするのがよい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。図示のガス化発電プラントは、大きく分けて、燃料
ガス生成供給部１００Ａと、該燃料ガス生成供給部１０
０Ａから供給される燃料ガスを昇圧する燃料ガス昇圧部
１００Ｂと、昇圧された燃料ガスを燃焼させて動力を取
り出すガスタービン装置１００Ｃと、ガスタービン装置
１００Ｃから排出される燃焼ガスから熱を回収して水蒸
気を生成する排熱回収ボイラ１８と、排熱回収ボイラ１
８で生成された水蒸気から電力を取り出すタービン発電
機部１００Ｄと、窒素及び酸素を生成して所定の部分に
供給する酸素窒素供給部１００Ｅと、それらの間を接続
する配管と、を含んで構成されている。

【００２０】燃料ガス生成供給部１００Ａは、石炭ガス
化部５と該石炭ガス化部５の上部に結合されたガス化炉
ガス冷却装置６で構成される石炭ガス化炉と、前記ガス
化炉ガス冷却装置６に粗製燃料ガス配管で接続されたガ
ス化炉熱回収ボイラ７と、該ガス化炉熱回収ボイラ７の
燃料ガス出口に接続された脱じん装置８と、該脱じん装
置８に接続されたガス洗浄装置９と、該ガス洗浄装置９
に加熱流体入り口を接続されたガス＝ガス熱交換器１０
と、該ガス＝ガス熱交換器１０の加熱流体出口に入り側
を接続されたガス精製装置１１と、石炭ガス化部５、ガ
ス化炉ガス冷却装置６の圧力を検出する圧力検出装置Ｃ
６２と、圧力検出装置Ｃ６２の信号を受けるガス化炉圧
力制御弁制御装置６１と、ガス化炉熱回収ボイラ７に接
続されたガス化炉熱回収ボイラドラム３７と、を含んで
構成されている。ガス化炉熱回収ボイラ７には、ガス化
炉熱回収ボイラ蒸発器３５、ガス化炉熱回収ボイラエコ
ノマイザ３４が設置され、ガス化炉ガス冷却装置６には
ガス化炉蒸発器３６が内装されている。ガス化炉熱回収
ボイラ蒸発器３５の出口、ガス化炉熱回収ボイラエコノ
マイザ３４の出口及びガス化炉蒸発器３６の出口はいず
れもガス化炉熱回収ボイラドラム３７に接続され、ガス
化炉熱回収ボイラ蒸発器３５及びガス化炉蒸発器３６の
出口はガス化炉エコノマイザ循環ポンプ３８の吐出側に
接続されている。ガス化炉エコノマイザ循環ポンプ３８
の吸入口はガス化炉熱回収ボイラドラム３７に接続され
ている。前記ガス精製装置１１の出側は前記ガス＝ガス
熱交換器１０の被加熱流体入り側に接続されている。

【００２１】燃料ガス昇圧部１００Ｂは、ガス＝ガス熱
交換器１０の被加熱流体出側にガスタービン燃料配管５
１で接続された燃料ガス窒素混合部５２と、該燃料ガス
窒素混合部５２にガスタービン燃料配管５１で燃料ガス
入り口を接続された燃料ガスブースト圧縮機５３と、燃
料ガスブースト圧縮機５３の吐出側に接続された燃料ガ
ス分岐部５７と、燃料ガス分岐部５７の第１の出口に接
続された燃料制御弁５８と、燃料ガス分岐部５７の圧力
を検出する圧力検出装置Ｂ５６と、該圧力検出装置Ｂ５
６の信号を受ける燃料ガスブースト圧縮機制御装置５５
と、該燃料ガスブースト圧縮機制御装置５５により制御
され前記燃料ガスブースト圧縮機５３を駆動する燃料ガ
スブースト圧縮機駆動装置５４と、前記燃料ガス分岐部
５７の第２の出口に接続され前記ガス化炉圧力制御弁制
御装置６１に制御されるガス化炉圧力制御弁６０を介し
て前記第２の出口とガス化炉ガス冷却装置６の石炭ガス
化部５との接続部に近い部分を連通する燃料ガスバイパ
ス５９と、を含んで構成されている。燃料ガスバイパス
５９のガス化炉ガス冷却装置６への接続点は、ガス化炉
ガス冷却装置６に内装されているガス化炉蒸発器３６よ
りも、ガス化部５との結合部に近い位置にしてある。

【００２２】ガスタービン装置１００Ｃは、前記燃料制
御弁５８に接続され燃焼ガスを生成供給する燃焼器２
と、該燃焼器２から燃焼ガスの供給を受けて回転するガ
スタービン３と、該ガスタービン３に直結され空気を圧
縮して前記燃焼器２に供給するガスタービン圧縮機１
と、を含んで構成され、ガスタービン圧縮機１入口には
ガスタービン入口空気配管３９が、ガスタービン３出口
には燃焼排気管４０が接続されている。前記ガスタービ
ン圧縮機１の吐出口は圧縮空気配管により、前記燃焼器
２に接続されている。

【００２３】排熱回収ボイラ１８は、低圧エコノマイザ
２４と、該低圧エコノマイザ２４の出口に接続された低
圧ドラム２５及び加圧ポンプ２７と、該低圧ドラム２５
に接続された低圧蒸発器２６及び再熱器３３と、前記加
圧ポンプ２７の吐出側に接続された高圧エコノマイザ２
８及びガス化炉熱回収ボイラ給水ポンプ２９と、前記高
圧エコノマイザ２８の出側に接続された高圧ドラム３０
と、該高圧ドラム３０に接続された高圧蒸発器３１及び
過熱器３２と、を含んで構成されている。また、ガス化
炉熱回収ボイラ給水ポンプ２９の吐出側は前記ガス化炉
熱回収ボイラエコノマイザ３４の入り側に接続され、過
熱器３２の入り側は前記ガス化炉熱回収ボイラドラム３
７に接続されている。低圧ドラム２５はまた、再熱器３
３の入口に接続されている。

【００２４】タービン発電機部１００Ｄは、高圧蒸気タ
ービン２１、再熱蒸気タービン２２、低圧タービン２
３、復水器１９、給水ポンプ２０で構成される蒸気ター
ビン系と、該蒸気タービン系及びガスタービン３と一軸
に構成された発電機４とを含んで構成されている。再熱
蒸気タービン２２出口からは低圧タービン２３へ管路が
接続され低圧蒸気タービン２３出口からは、復水器１９
に管路が接続されている。低圧タービン２３に接続され
た復水器１９からの給水管路は、給水ポンプ２０を通り
排熱回収ボイラ１８内の低圧エコノマイザ２４入り口に
接続され、前記過熱器３２の出口が高圧蒸気タービン２
１の蒸気入口に、高圧蒸気タービン２１の蒸気出口が再
熱器３３の入口に、再熱器３３の出口が再熱蒸気タービ
ン２２の蒸気入口に、それぞれ接続されている。

【００２５】酸素窒素供給部１００Ｅは、空気圧縮機入
口配管４５を備えた空気分離装置用空気圧縮機１２と、
空気分離装置用空気圧縮機１２の吐出口に接続された供
給空気混合部４６と、該供給空気混合部４６に接続され
酸素と窒素を空気から分離する酸素製造プラント１３
と、酸素製造プラント１３に搬送用窒素供給配管４７を
介して接続された高圧窒素圧縮機１５と、酸素製造プラ
ント１３に酸素供給配管４９を介して接続された酸素圧
縮機１４と、酸素製造プラント１３に窒素供給配管５０
を介して接続された窒素圧縮機１６と、窒素圧縮機１６
の吐出口に被加熱流体入り口を接続された空気窒素熱交
換器１７と、該空気窒素熱交換器１７の加熱流体入り口
に抽気空気制御弁４２を介して前記圧縮空気配管（前記
ガスタービン圧縮機１の吐出口と前記燃焼器２を接続す
る）を接続する抽気空気配管４１と、ガスタービン圧縮
機１出口の圧力を検出する圧力検出装置Ａ４４と、該圧
力検出装置Ａ４４で検出された圧力に応じて圧縮機出口
圧力が設定値以下になるよう前記抽気空気制御弁４２を
制御する抽気空気制御弁制御装置４３と、を含んで構成
されている。空気窒素熱交換器１７の加熱流体出口は前
記供給空気混合部４６に接続され、空気窒素熱交換器１
７の被加熱流体出口は前記燃料ガス窒素混合部５２に接
続されている。また、高圧窒素圧縮機１５の吐出口は搬
送用窒素供給配管４７を介して石炭供給管４８に接続さ
れ、酸素圧縮機１４の吐出口は酸素供給配管４９を介し
て石炭ガス化部５に接続されている。

【００２６】以下、本実施例の動作を説明する。

【００２７】酸素製造プラント１３には空気分離装置用
空気圧縮機１２によって圧縮された空気とガスタービン
圧縮機１から抽気空気配管４１を通って空気窒素熱交換
器１７にて窒素ガスを昇温した抽気空気が供給空気混合
部４６で混合されて供給される。抽気空気制御弁４２は
抽気空気配管４１からの抽気流量を制御する。この実施
例ではガスタービン圧縮機１出口の圧力を圧力検出装置
Ａ４４で検出し抽気空気制御弁制御装置４３に送り圧縮
機出口圧力が設定値以下にするよう抽気空気制御弁４２
を制御する。

【００２８】供給空気混合部４６をでた高圧空気は酸素
製造プラント１３内で酸素と窒素に分離され、酸素製造
プラント１３出口では、酸素と窒素が得られる。発電用
のガス化では、製鉄などの産業用酸素濃度ほど純粋な酸
素濃度は必要でなく約９５％以上の酸素濃度で十分であ
る。

【００２９】酸素製造プラント１３で空気から分離され
た窒素ガスの一部は、搬送用窒素供給配管４７を通って
高圧窒素圧縮機１５で昇圧され、石炭供給管４８を通っ
て石炭ガス化炉５に供給される石炭を搬送するのに使用
される。残りの窒素ガスは窒素供給配管５０を通って窒
素圧縮機１６で昇圧され、空気窒素熱交換器１７で抽気
空気によって加熱され燃料ガス窒素混合部５２に供給さ
れる。酸素ガスは酸素供給配管４９を通って酸素圧縮機
１４にて昇圧され、石炭ガス化部５に供給され石炭をガ
ス化させる。

【００３０】石炭ガス化部５でつくられた粗製ガスは温
度が高いため、ガス化炉ガス冷却装置６、ガス化炉熱回
収ボイラ７にて排熱回収ボイラ１８から送られた給水を
蒸発させ、自身の温度を低下させる。発生した蒸気は排
熱回収ボイラ１８に送られる。ガス化炉熱回収ボイラ７
をでた粗製ガスは脱じん装置８にてダストを除去され、
ガス洗浄装置９にて洗浄され、ガス＝ガス熱交換器１０
にはいって、ガス精製装置１１を出た精製燃料ガスを加
熱しガス精製装置１１にはいる。ガス精製装置１１で
は、粗製ガス中の不純物、特に硫黄を含む硫化物が除去
され、燃料ガスとなる。

【００３１】ガス精製装置１１を出た燃料ガスは、ガス
＝ガス熱交換器１０にはいって加熱され、ガスタービン
燃料配管５１を通って燃料ガス窒素混合部５２に入り、
空気窒素熱交換器１７を通過してきた窒素ガスと混合さ
れる。窒素ガスと混合した燃料ガスは燃料ガスブースト
圧縮機５３にて昇圧され、燃料ガス分岐部５７におくら
れる。燃料ガス分岐部５７では、この混合ガス（窒素ガ
スと混合した燃料ガス）は、燃料制御弁５８を通って燃
焼器２に供給される燃料ガスと、燃料ガスバイパス５
９、ガス化炉圧力制御弁６０を通ってガス化炉ガス冷却
装置６の石炭ガス化部５との結合部近傍に戻されるリサ
イクルガスに分配される。

【００３２】ガスタービン装置では、空気がガスタービ
ン入口空気配管３９を通ってガスタービン圧縮機１に吸
入され昇圧されて圧縮空気配管を経て燃焼器２に送られ
る。圧縮空気配管には抽気空気配管４１が分岐接続さ
れ、圧縮空気を酸素製造プラント１３に抽気する。燃焼
器２に送られた圧縮空気は、燃料制御弁５８を通ってき
た燃料ガスを燃焼させ高温の燃焼ガスを発生させる。燃
焼器２をでた高温の燃焼ガスはガスタービン３に供給さ
れて膨張し動力を発生する。ガスタービン３は蒸気ター
ビンとともにガスタービン圧縮機１および発電機４を駆
動し電力を発生する。ガスタービンを出た燃焼ガスは燃
焼排気管４０を通って、排熱回収ボイラ１８に供給され
る。

【００３３】排熱回収ボイラ１８では、復水器１９から
給水ポンプ２０で送られてきた給水を給水配管を通し
て、低圧エコノマイザ２４に供給し、低圧ドラム２５、
低圧蒸発器２６、高圧エコノマイザ２８、高圧ドラム３
０、高圧蒸発器３１、過熱器３２を通して前記燃焼ガス
により加熱、蒸発、過熱をおこない、過熱蒸気を高圧蒸
気タービン２１に供給する。低圧エコノマイザ２４を出
た給水の一部は、加圧ポンプ２７で昇圧され高圧給水と
なる。この高圧給水は高圧エコノマイザ２８及びガス化
炉熱回収ボイラ７のガス化炉熱回収ボイラエコノマイザ
３４に送られる。

【００３４】高圧ドラム３０と過熱器３２入り口を結ぶ
配管には、ガス化炉熱回収ボイラドラム３７で発生した
蒸気が混入する。高圧蒸気タービン２１の戻り蒸気は低
圧ドラム２５で発生した蒸気と混ざり再熱器３３へ送ら
れ、再度昇温され、再熱蒸気タービン２２を経て低圧蒸
気タービン２３へ送られる。各蒸気タービンで発生した
動力により発電機４が駆動され電力を発生する。

【００３５】燃料ガスブースト圧縮機５３を駆動する燃
料ガスブースト圧縮機駆動装置５４は、燃料ガス分岐部
５７の圧力を設定値に保つよう、燃料ガス分岐部５７の
圧力を検出する圧力検出装置Ｂ５６の信号を受けた燃料
ガスブースト圧縮機制御装置５５により制御される。ガ
ス化炉圧力制御弁６０は石炭ガス化部５及びガス化炉ガ
ス冷却装置６の圧力を検出する圧力検出装置Ｃ６２の信
号を受けるガス化炉圧力制御弁制御装置６１によりガス
化炉内の圧力を一定にするようその開度を制御される。
すなわち、検出された圧力が予め設定された圧力より高
い場合、リサイクルガスの流量は低減され、検出された
圧力が予め設定された圧力より低い場合、リサイクルガ
スの流量は増加される。

【００３６】本実施例によれば、燃料ガスに加え酸素製
造プラント１３からの窒素ガスを混合し、混合されたガ
スを昇圧するため、十分な量の、かつ十分な圧力のリサ
イクルガスを燃料ガスバイパス５９を通してガス化炉ガ
ス冷却装置６に戻すことができ、ガス化炉内の圧力変動
を制御できる。また、石炭ガス化部５からでて来る粗製
ガスにリサイクルガスを混入することでこの粗製ガスの
温度が低下され、粗製ガスとともにガス化炉ガス冷却装
置６に流入する溶融灰分も冷却される。このため、灰分
がガス化炉ガス冷却装置６の伝熱面に付着しにくくな
り、伝熱効率が低下するのが防止される。

【００３７】さらに、燃料ガスと窒素を混合し、低発熱
量となった燃料ガスを燃料ガスブースト圧縮機５３に通
して昇圧するため、燃料ガスと窒素ガスの混合が均一化
され、燃焼器２における燃焼時に安定な燃焼が可能にな
ると同時に発生するＮＯｘ量を低減できる効果がある。

【００３８】また、燃焼器２に供給する直前の燃料ガス
を燃料ガスブースト圧縮機５３にて昇圧するため、ガス
化系統の圧力設定を予めガスタービン定格運転圧力より
低く設定し燃料ガスブースト圧縮機５３にて供給圧力を
調整することによって発電プラントとしての運転範囲を
広げることができる効果もある。

【００３９】また、本実施例および以下の実施例では、
ガス化炉として石炭ガス化炉を例に示しいるが、酸素を
ガス化剤とする他のガス化炉、例えば重質油、廃棄物等
をガス化するガス化炉においても本発明が適用できる。

【００４０】本発明の第２の実施例を図２に示す。図２
の実施例が図１に示す第１の実施例と異なるのは、燃料
ガス窒素混合部５２、燃料ガスブースト圧縮機５３、燃
料ガス分岐部５７をガス精製装置１１と燃料ガス・混合
ガス熱交換器２０２の間に配置し、ガス＝ガス熱交換器
１０に代えて窒素と混合されたあとの燃料ガス（混合ガ
ス）をガス洗浄装置９を出た粗製ガスで昇温する燃料ガ
ス・混合ガス熱交換器２０２を設け、空気窒素熱交換器
１７に代えて前記混合ガスをガスタービン圧縮機１から
の抽気空気により昇温する空気・混合ガス熱交換器２０
３を設け、燃料ガス・混合ガス熱交換器２０２を出た混
合ガスと空気・混合ガス熱交換器２０３を出た混合ガス
を合流させる混合ガス合流部２０１を設けた点である。
他の部分はだい１の実施例と同じであるので説明を省略
する。

【００４１】ガス精製装置１１を出た低温度の精製燃料
ガスは、燃料ガス窒素混合部５２にて酸素製造プラント
１３からの窒素ガスと混合され、燃料ガスブースト圧縮
機５３にて昇圧されたのち燃料ガス分岐部５７に導か
れ、ここで、燃料ガスバイパス５９を通って、ガス化炉
ガス冷却装置６にリサイクルガスとして供給される混合
ガスと、燃料ガス・混合ガス熱交換器２０２に供給され
る混合ガスと、空気・混合ガス熱交換器２０３に供給さ
れる混合ガスとに分けられる。燃料ガス・混合ガス熱交
換器２０２に供給された混合ガスはガス洗浄装置９を出
た粗製ガスにより昇温され、空気・混合ガス熱交換器２
０３に供給された混合ガスはガスタービン圧縮機１から
の抽気空気により昇温され、両者は混合ガス合流部２０
１にて合流して燃料ガスとして燃焼器２に供給される。

【００４２】本実施例では、燃料ガス・混合ガス熱交換
器２０２で昇温される前の燃料ガスと空気・混合ガス熱
交換器２０３で昇温される前の窒素を混合し、昇圧後ガ
ス化炉ガス冷却装置６に供給するため、前記第１の実施
例の効果に加え、石炭ガス化部５からガス化炉ガス冷却
装置６に流入してきた燃料ガス温度を低下させるのによ
り効果的であるととともに、燃料ガス・混合ガス熱交換
器２０２および空気・混合ガス熱交換器２０３における
熱回収を効果的に行える。

【００４３】本発明の第３の実施例を図３に示す。図３
の実施例が図１の実施例と異なるのは、図３の実施例で
は図１の実施例に加えて、排熱回収ボイラ１８の低圧ド
ラム２５と燃料ガス窒素混合部５２を蒸気制御弁３０２
を介して接続する蒸気供給配管３０１を設け、燃料ガス
窒素混合部５２に蒸気を混合できるようにした点であ
る。他の部分は図１に示す実施例と同じであるので説明
を省略する。

【００４４】本実施例によれば、第１の実施例による効
果に加え、燃料ガスに窒素及び蒸気を混合させることが
できるため、燃料の発熱量は更に低下し低ＮＯｘ化に効
果的であると同時に、ガス化炉ガス冷却装置６へのリサ
イクル流量を増加させ、ガス化炉ガス冷却装置６へ蒸気
を供給させることによりガス化反応によって高温となっ
てガス化炉ガス冷却装置６へ流入するガスの温度を低下
させる効果がある。

【００４５】本発明の第４の実施例を図４に示す。図４
の実施例では図１の実施例に加えて、燃料ガス窒素混合
部５２と燃料ガスブースト圧縮機５３を燃料ガス漏れ防
止室４０１で密封し、燃料ガス漏れ防止室４０１と空気
窒素熱交換器１７の窒素出口を窒素供給配管５０で連通
し、燃料ガス窒素混合部５２には窒素供給配管５０に代
えて燃料ガス漏れ防止室４０１内で開口した窒素吸い込
み配管４０２が接続されている。他の部分は前記第１の
実施例と同じであるので、説明を省略する。酸素製造プ
ラント１３から供給され窒素圧縮機１６で昇圧された窒
素ガスは、窒素供給配管５０を通って燃料ガス漏れ防止
室４０１内に供給され、燃料ガスブースト圧縮機５３の
回りを窒素ガスで覆い、窒素吸い込み配管４０２から燃
料ガス窒素混合部５２に入って、燃料ガスと混合して燃
料ガスブースト圧縮機５３に供給される。

【００４６】本実施例によれば、燃料ガスブースト圧縮
機５３のガスシール部から昇圧するガスが何等かの原因
でリークした場合においても燃料ガス漏れ防止室４０１
内は窒素雰囲気であり、リークガスも窒素吸い込み配管
４０２から再び燃料ガスブースト圧縮機５３に吸入され
て昇圧されるため、前記第１の実施例による効果に加
え、外部に可燃性燃料ガスが漏れるのを防止できる効果
がある。

【００４７】本発明の第５の実施例を図５に示す。図５
の実施例では、ガスタービンのガスタービン圧縮機１か
ら酸素製造プラント１３に抽気を行わず、図１の実施例
に加えて、燃料ガス分岐部５７と燃焼器２の間に高圧燃
料ガスブースト圧縮機駆動装置５０２にて駆動される高
圧燃料ガスブースト圧縮機５０１を設置し、燃料ガスブ
ースト圧縮機５３出口の燃料ガスを高圧燃料ガスブース
ト圧縮機５０１にて更に昇圧して燃焼器２に供給できる
ようにしてある。他の部分は第１の実施例と同じである
ので、説明を省略する。

【００４８】本実施例によれば、前記第１の実施例によ
る効果に加え、ガス化炉系統の運転圧力がガスタービン
系の運転圧力に必要な圧力より低い場合においても高圧
燃料ガスブースト圧縮機５０１を用いることによって運
転を可能にする効果がある。

【００４９】なお、図２〜５に示す各実施例では、抽気
空気制御弁４２，抽気空気制御弁制御装置４３，圧力検
出装置Ａ４４，燃料制御弁５８，ガス化炉圧力制御弁６
０，ガス化炉圧力制御弁制御装置６１，圧力検出装置Ｃ
６２などの記載を省略してある。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、空気から分離された酸
素をガス化剤として使用し石炭、重質油、廃棄物等をガ
ス化し、ガス化した燃料ガスをガスタービンに供給して
発電を行うガス化発電プラントにおいて、ガス化炉を安
定に保ち発電プラントの運転を円滑におこなうことがで
きる。また、ガス化炉に内装された熱交換器の伝熱面へ
の灰分の付着を防止し、伝熱効率の低下を防ぐ効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す系統構成図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を示す系統構成図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施例を示す系統構成図であ
る。

【図４】本発明の第４の実施例を示す系統構成図であ
る。

【図５】本発明の第５の実施例を示す系統構成図であ
る。

【図６】本発明の作用を説明するガス化発電プラントの
部分系統図である。

【符号の説明】

１ガスタービン圧縮機２燃焼器３ガスタービン４発電機５石炭ガス化部６ガス化炉
ガス冷却装置７ガス化炉熱回収ボイラ８脱じん装
置９ガス洗浄装置１０ガス＝
ガス熱交換器１１ガス精製装置１２空気分
離装置用空気圧縮機１３酸素製造プラント１４酸素圧
縮機１５高圧窒素圧縮機１６窒素圧
縮機１７空気窒素熱交換器１８排熱回
収ボイラ１９復水器２０給水ポ
ンプ２１高圧蒸気タービン２２再熱蒸
気タービン２３低圧タービン２４低圧エ
コノマイザ２５低圧ドラム２６低圧蒸
発器２７加圧ポンプ２８高圧エ
コノマイザ２９ガス化炉熱回収ボイラ給水ポンプ３０高圧ド
ラム３１高圧蒸発器３２過熱器３３再熱器３４ガス化炉熱回収ボイラエコノマイザ３５ガス化炉熱回収ボイラ蒸発器３６ガス化
炉蒸発器３７ガス化炉熱回収ボイラドラム３８ガス化炉エコノマイザ循環ポンプ３９ガスタ
ービン入口空気配管４０燃焼排気管４１抽気空
気配管４２抽気空気制御弁４３抽気空
気制御弁制御装置４４圧力検出装置Ａ４５空気圧
縮機入口配管４６供給空気混合部４７搬送用
窒素供給配管４８石炭供給管４９酸素供
給配管５０窒素供給配管５１ガスタ
ービン燃料配管５２燃料ガス窒素混合部５３燃料ガ
スブースト圧縮機５４燃料ガスブースト圧縮機駆動装置５５燃料ガスブースト圧縮機制御装置５６圧力検出装置Ｂ５７燃料ガ
ス分岐部５８燃料制御弁５９燃料ガ
スバイパス６０ガス化炉圧力制御弁６１ガス化
炉圧力制御弁制御装置６２圧力検出装置Ｃ２０１混合
ガス合流部２０２燃料ガス・混合ガス熱交換器２０３空気
・混合ガス熱交換器３０１蒸気供給配管３０２蒸気
制御弁４０１燃料ガス漏れ防止室４０２窒素
吸い込み配管５０１高圧燃料ガスブースト圧縮機５０２高圧燃料ガスブースト圧縮機駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料をガス化するガス化炉と、このガス
化炉にガス化剤として酸素を空気から分離して供給する
酸素製造プラントとを含んでなるガス化プラントの運転
方法において、前記ガス化炉で生成されたガス化燃料と
酸素製造プラントにて酸素分離過程で発生する窒素ガス
を混合した後、その混合ガスを昇圧し、昇圧した混合ガ
スの一部をリサイクルガスとして前記ガス化炉に戻すこ
とを特徴とするガス化プラントの運転方法。
【請求項２】ガス化炉の圧力を検出し、検出された圧
力値に応じてガス化炉に戻す混合ガスの量を増減するこ
とを特徴とする請求項１に記載のガス化プラントの運転
方法。
【請求項３】ガス化炉が燃料をガス化するガス化部
と、該ガス化部の上方に結合されガス化された燃料の熱
を回収する熱交換器を内装したガス化炉ガス冷却装置と
を含んでなり、リサイクルガスは、前記ガス化炉ガス冷
却装置の熱交換器と、ガス化炉ガス冷却装置とガス化部
との結合部の中間に戻されることを特徴とする請求項１
または２に記載のガス化プラントの運転方法。
【請求項４】燃料をガス化するガス化炉と、このガス
化炉にガス化剤として酸素を空気から分離して供給する
酸素製造プラントとを含んでなるガス化プラントにおい
て、前記ガス化炉で生成されたガス化燃料と酸素製造プ
ラントにて酸素分離過程で発生する窒素ガスを混合する
燃料ガス窒素混合部と、該燃料ガス窒素混合部に接続し
て設けられた混合ガス昇圧手段と、該混合ガス昇圧手段
の吐出側に設けられ混合ガスを複数の供給先に分岐させ
る分岐手段と、該分岐手段と前記ガス化炉を接続する燃
料ガスバイパスと、を含んでなることを特徴とするガス
化プラント。
【請求項５】ガス化炉内の圧力を検出する圧力検出器
と、燃料ガスバイパスに介装された弁と、前記圧力検出
器の検出圧力が設定された圧力よりも高いときに前記弁
の開度を低下させ、低いときに前記弁の開度を増加させ
る弁制御手段と、が設けられていることを特徴とする請
求項３に記載のガス化プラント。
【請求項６】ガス化炉が燃料をガス化するガス化部
と、該ガス化部の上方に結合されガス化された燃料の熱
を回収する熱交換器を内装したガス化炉ガス冷却装置と
を含んでなり、燃料ガスバイパスは、前記ガス化炉ガス
冷却装置の熱交換器と、ガス化炉ガス冷却装置とガス化
部との結合部の中間に接続されていることを特徴とする
請求項４または５に記載のガス化プラント
【請求項７】燃料をガス化するガス化炉と、このガス
化炉にガス化剤として酸素を空気から分離して供給する
酸素製造プラントと、前記ガス化炉で生成されたガス化
燃料を燃料とするガスタービンと、該ガスタービンで駆
動される発電機とを含んでなるガス化発電プラントの運
転方法において、前記ガス化炉で生成されたガス化燃料
と酸素製造プラントにて酸素分離過程で発生する窒素ガ
スを混合した後、その混合ガスを昇圧し、昇圧された混
合ガスを前記ガスタービンに燃料として供給するととも
に、その一部をリサイクルガスとして前記ガス化炉に戻
すことを特徴とするガス化発電プラントの運転方法。
【請求項８】ガス化炉の圧力を検出し、検出された圧
力値に応じてガス化炉に戻す混合ガスの量を増減するこ
とを特徴とする請求項７に記載のガス化発電プラントの
運転方法。
【請求項９】ガス化炉が燃料をガス化するガス化部
と、該ガス化部の上方に結合されガス化された燃料の熱
を回収する熱交換器を内装したガス化炉ガス冷却装置と
を含んでなり、リサイクルガスは、前記ガス化炉ガス冷
却装置の熱交換器と、ガス化炉ガス冷却装置とガス化部
との結合部の中間に戻されることを特徴とする請求項７
または８に記載のガス化発電プラントの運転方法。
【請求項１０】燃料をガス化するガス化炉と、このガ
ス化炉にガス化剤として酸素を空気から分離して供給す
る酸素製造プラントと、前記ガス化炉で生成されたガス
化燃料を燃料として使用するガスタービンと、該ガスタ
ービンで駆動される発電機とを含んでなるガス化発電プ
ラントにおいて、前記ガス化炉で生成されたガス化燃料
と酸素製造プラントにて酸素分離過程で発生する窒素ガ
スを混合する燃料ガス窒素混合部と、該燃料ガス窒素混
合部に接続して設けられた混合ガス昇圧手段と、該混合
ガス昇圧手段の吐出側に設けられ混合ガスを前記ガスタ
ービンを含む複数の供給先に分岐させる分岐手段と、該
分岐手段と前記ガス化炉を接続する燃料ガスバイパス
と、を含んでなることを特徴とするガス化発電プラン
ト。
【請求項１１】燃料をガス化するガス化炉と、このガ
ス化炉にガス化剤として酸素を空気から分離して供給す
る酸素製造プラントと、前記ガス化炉で生成されたガス
化燃料を燃料として使用するガスタービンと、該ガスタ
ービンで駆動される発電機と、前記ガスタービンから排
出される燃焼ガスを熱源として蒸気を生成する排熱回収
ボイラとを含んでなるガス化発電プラントにおいて、前
記ガス化炉で生成されたガス化燃料と酸素製造プラント
にて酸素分離過程で発生する窒素ガスを混合する燃料ガ
ス窒素混合部と、該燃料ガス窒素混合部に接続して設け
られた混合ガス昇圧手段と、該混合ガス昇圧手段の吐出
側に設けられ混合ガスを前記ガスタービンを含む複数の
供給先に分岐させる分岐手段と、該分岐手段と前記ガス
化炉を接続する燃料ガスバイパスと、前記排熱回収ボイ
ラと前記燃料ガス窒素混合部を弁を介して接続し、排熱
回収ボイラで生成された蒸気を該燃料ガス窒素混合部に
供給する蒸気供給配管と、含んでなることを特徴とする
ガス化発電プラント。
【請求項１２】ガス化炉内の圧力を検出する圧力検出
器と、燃料ガスバイパスに介装された弁と、前記圧力検
出器の検出圧力が設定された圧力よりも高いときに前記
弁の開度を低下させ、低いときに前記弁の開度を増加さ
せる弁制御手段と、が設けられていることを特徴とする
請求項１０もしくは１１に記載のガス化発電プラント。
【請求項１３】ガス化炉が燃料をガス化するガス化部
と、該ガス化部の上方に結合されガス化された燃料の熱
を回収する熱交換器を内装したガス化炉ガス冷却装置と
を含んでなり、燃料ガスバイパスは、前記ガス化炉ガス
冷却装置の熱交換器と、ガス化炉ガス冷却装置とガス化
部との結合部の中間に接続されていることを特徴とする
請求項１０乃至１２のいずれかに記載のガス化発電プラ
ント。