JPH10204448A - ガス化発電装置 - Google Patents

ガス化発電装置

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JPH10204448A
JPH10204448A JP1355497A JP1355497A JPH10204448A JP H10204448 A JPH10204448 A JP H10204448A JP 1355497 A JP1355497 A JP 1355497A JP 1355497 A JP1355497 A JP 1355497A JP H10204448 A JPH10204448 A JP H10204448A
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JP
Japan
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gas
temperature
gasification
wet
shift reaction
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JP1355497A
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Inventor
Keiichiro Hashimoto
敬一郎 橋本
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾式脱硫装置における平衡H2 S濃度を大
幅に低減でき、ガス化ガス中のアルカリ金属や重金属
を除去でき、かつ水蒸気の凝縮によるガス流量の低下
と熱損失を抑制することができるガス化複合発電装置を
提供する。 【解決手段】 ガス化ガスと吸収液とを接触させてダス
トを湿式で除去する湿式脱じん装置14と、湿式脱じん
装置の下流側に設置され水蒸気をシフト反応により低減
するシフト反応装置16とを備え、シフト反応により水
蒸気が減少したガスを乾式脱硫装置18に供給する。ガ
ス化炉からの高温のガス化ガスと、湿式脱じん装置から
の低温のガス化ガスとを熱交換する熱交換器22を更に
備え、高温のガス化ガスを湿式脱じんに適した温度まで
冷却し、かつ低温のガス化ガスをシフト反応に適した温
度まで加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料をガス化して
発電するガス化発電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭、重質油、オリマルジョン等を燃料
とする発電装置として、燃料をガス化して発電するガス
化複合発電装置が開発されている。図4は、かかる石炭
ガス化複合発電装置の一例であり、ガス化炉1、排熱回
収装置2、脱硫装置3、脱じん装置4、ガスタービン発
電装置5、蒸気タービン発電装置6、等からなり、ガス
化炉1で燃料をガス化し、排熱回収装置2で熱回収して
脱硫に適した温度にし、脱硫装置3で脱硫し、脱じん装
置4で脱じんして、ガスタービン発電装置5でガス化ガ
スを燃焼させてガスタービンにより発電し、排ガスで水
蒸気を発生させて蒸気タービンでも発電するようになっ
ている。
【0003】脱硫装置3には、乾式と湿式がある。乾式
脱硫の原理は、固形脱硫剤にガスを接触させて、ガス中
の硫黄化合物(主としてH2 S)を吸収又は吸着させて
除去するものであり、図5に示す高温乾式脱硫装置が最
も有力な装置として知られている。また、湿式脱硫の原
理は、吸収液にガスを接触させて、ガス中の硫黄化合物
を吸収分離するものであり、種々の方式のものが広く知
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した乾式脱硫装置
では、ガス化ガスを高温のまま処理できるため、発電装
置全体の熱損失が少ない利点がある。しかし、乾式脱
硫装置ではガス化ガス中に含まれる水蒸気がそのまま脱
硫装置に供給されるため、ガス中の水蒸気比率が大きく
(例えば約12vol%程度)、このため脱硫における
平衡H2 S濃度が比較的高く(例えば約100pp
m)、高温ガスタービンで要求される10〜30ppm
まで脱硫することが困難である問題点がある。また、
ガス化ガス中には、アルカリ金属や重金属がペーパー状
または液状でも存在しており、乾式の脱硫装置や脱じん
装置では、ほとんど除去できないため、ガスタービンの
ブレード等を損傷させるおそれがある。
【0005】一方、湿式脱硫装置では、水分が凝縮する
温度(約40℃前後)までガスを冷却するため、水蒸気
のほとんどを除去でき、かつガス中のアルカリ金属や重
金属も除去できる利点がある。しかし、その反面、水
蒸気がほとんど除去されるため、ガス流量が大きく低減
してガスタービンや蒸気タービンにおける発電出力が大
幅に低下し、かつ水の凝縮による熱損失が大きい、等
の問題点がある。
【0006】本発明は、上述した問題点を解決するため
に創案されたものである。すなわち本発明の目的は、
乾式脱硫装置における平衡H2 S濃度を大幅に低減で
き、ガス化ガス中のアルカリ金属や重金属を除去で
き、かつ水蒸気の凝縮によるガス流量の低下と熱損失
を抑制することができるガス化発電装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料を
ガス化するガス化炉と、ガス化ガス中の硫黄化合物を高
温で除去する乾式脱硫装置と、を備えたガス化発電装置
において、ガス化ガスと吸収液とを接触させてダストを
湿式で除去する湿式脱じん装置と、該湿式脱じん装置の
下流側に設置され水蒸気をシフト反応により低減するシ
フト反応装置と、を備え、シフト反応により水蒸気が減
少したガスを乾式脱硫装置に供給する、ことを特徴とす
るガス化発電装置が提供される。
【0008】本発明の構成によれば、ガス化炉の下流に
ダストを除去する湿式脱じん装置が設置されるので、こ
の装置によりガスと吸収液を接触させてダストを除去す
ると共に、ガス化ガス中のアルカリ金属や重金属を除去
することができ、ガスタービンのブレード等の損傷を防
止することができる。また、この湿式脱じんによりガス
中のHClとNH3 も除去されるので、HClによるシ
フト触媒の被毒を低減でき、かつNH3 の燃焼により発
生するフューエルNOxを低減できる。更に、この湿式
脱じんにおけるガス温度を比較的高温(150〜200
℃前後)に保持することにより、水蒸気の凝縮を防止し
ガス流量の低下と熱損失を抑制することができる。
【0009】更に、湿式脱じん装置の下流側にシフト反
応装置が設置されるので、このHClによるシフト触媒
の被毒なしにシフト反応により水蒸気を減少させること
ができ、乾式脱硫装置における平衡H2 S濃度を大幅に
低減することができる。
【0010】本発明の好ましい実施形態によれば、ガス
化炉からの高温のガス化ガスと、湿式脱じん装置からの
低温のガス化ガスとを熱交換する熱交換器を更に備え、
該熱交換器により高温のガス化ガスを湿式脱じんに適し
た温度まで冷却し、かつ低温のガス化ガスをシフト反応
に適した温度まで加熱する。前記湿式脱じんに適した温
度は約200℃〜300℃であり、前記シフト反応に適
した温度は約250℃〜350℃である。
【0011】この構成により、湿式脱じん装置に適した
温度まで冷却する熱量を、湿式脱じん装置からの低温の
ガス化ガスの加熱に有効利用でき、全体の熱効率を高め
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施態様
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図1は、本発明によるガス化発電装置の構成図であ
る。この図において、本発明のガス化発電装置10は、
燃料をガス化するガス化炉12と、ダストを湿式で除去
する湿式脱じん装置14と、湿式脱じん装置14の下流
側に設置されたシフト反応装置16と、ガス化ガス中の
硫黄化合物を高温で除去する乾式脱硫装置18と、ガス
タービン発電装置20とを備えている。
【0013】ガスタービン発電装置20は、図4に示し
たガスタービン発電装置であり、ガス化ガスの燃焼によ
りガスタービンを駆動して発電する。更に、図4に示し
たように蒸気タービン発電装置6を備え、ガスタービン
発電装置と蒸気タービン発電装置の両方で発電する複合
発電装置とすることが好ましい。
【0014】ガス化炉12は、石炭、重質油、オリマル
ジョン等を燃料とし、酸素を含む酸化剤により部分酸化
して燃料をガス化し、灰分等をスラグとして取り出す。
ガス化ガスは、CO,H2 ,CO2 ,H2 Oを主成分と
する合成ガスであり、300〜10000ppm程度の
硫黄化合物(主としてH2 S)、アルカリ金属(NaO
H,NaCl,Na2 O,KOH等)、重金属(Hg,
Pb等)、ハロゲン化合物(HCl,HF等)およびN
3 を含んでいる。ガス化ガスは、冷却されて、この例
では約400℃で取り出される。
【0015】湿式脱じん装置14は、ガス化炉12の下
流側に位置し、内部を吸収液が循環し、ガス化ガスと吸
収液とを接触させてダストを湿式で除去するようになっ
ている。この湿式脱じん装置14は、例えばスクラバー
式脱じん装置であり、内部のガス温度を比較的高温(1
50〜200℃前後)に保持するように吸収液の循環量
が調節されており、水蒸気の凝縮を防止しガス流量の低
下と熱損失を抑制するようになっている。この装置によ
り、ガス化ガスと吸収液との接触により、ダストと同時
に、アルカリ金属、重金属、ハロゲン化合物(HCl,
HF等)の大部分およびNH3 の一部が吸収液に溶けて
除去される。
【0016】図3は、湿式脱じん装置における溶液中と
ガス中のHCl濃度の関係図である。この図に示すよう
にガス中のHCl濃度と溶液中のHCl濃度は、ほぼ比
例関係にあり、吸収液に含まれるHCl濃度を例えば1
500ppm以下に抑えることにより、ガス中のHCl
濃度を0.1ppm以下に抑えることができ、下流側に
位置するシフト反応装置16の触媒の被毒を防止するこ
とができる。
【0017】シフト反応装置16は、シフト反応触媒が
充填されており、式1で示すシフト反応により、ガス中
の水蒸気を水素に転換して低減するようになっている。 (式1) CO+H2 O→CO2 +H2 このシフト反応は、高温である程、反応が右に進むた
め、シフト反応装置16への入口ガス温度を、好ましく
は約250℃〜350℃(図の例では310℃)に保持
することにより、ガス中のH2 OをH2 に転換し、後流
の脱硫平衡濃度を小さくすることができる。なお、シフ
ト反応触媒は、脱硫前のガスを扱うので耐イオウ性シフ
ト反応触媒を用いるのがよい。
【0018】乾式脱硫装置18は、この例では、図5に
示した高温乾式脱硫装置であり、例えば固形脱硫剤の酸
化鉄にガスを接触させて、ガス中の硫黄化合物(主とし
て)を吸収除去するようになっている。乾式脱硫装置1
8の吸収塔における硫黄の吸収反応は、式2で示され、
式2における平衡定数Kは、式3で示される。なお、式
3における[]内は、モル分率または体積%である。 (式2) Fe3 4 +3H2 S+H2 →3FeS+4H2 O (式3) K=[H2 O]4 /[H2 S]3 ・[H2 ] 式2と式3とから、温度が一定であり、平衡定数Kがあ
る一定値である場合に、ガス中のH2 O濃度が小さい
程、式2は右に進んで脱硫が行われ、逆にH2 O濃度が
大きいと反応が進まなくなることがわかる。なお、図1
で24はフィルターであり、主に乾式脱硫装置18から
飛散する脱硫剤(酸化鉄)を回収するようになってい
る。
【0019】図2は、乾式脱硫装置における水分濃度と
平衡H2 S濃度との関係図である。この図は、上述した
式1及び式2に基づき、瀝青炭をガス化した場合を示し
ている。この図から、従来のように、シフト反応装置が
ない場合には、水蒸気量が約12%となり、反応が平衡
まで進んでも平衡濃度は約95ppmであり、これ以上
の脱硫は理論的にできないことがわかる。これに対し
て、本発明では、乾式脱硫装置の上流側にシフト反応装
置を設けて、式1により水蒸気を約2.5%程度まで低
減することができ、平衡濃度を約11ppmまで下げる
ことができる。
【0020】上述した本発明の構成によれば、ガス化炉
12の下流にダストを除去する湿式脱じん装置14が設
置されるので、この装置によりガスと吸収液を接触させ
てダストを除去すると共に、ガス化ガス中のアルカリ金
属や重金属を除去することができ、ガスタービンのブレ
ード等の損傷を防止することができる。また、この湿式
脱じんによりガス中のHClとNH3 も除去されるの
で、HClによるシフト触媒の被毒を低減でき、かつN
3 の燃焼により発生するフューエルNOxを低減でき
る。更に、この湿式脱じんにおけるガス温度を比較的高
温(150〜200℃前後)に保持することにより、水
蒸気の凝縮を防止しガス流量の低下と熱損失を抑制する
ことができる。
【0021】更に、湿式脱じん装置14の下流側にシフ
ト反応装置16が設置されるので、このHClによるシ
フト触媒の被毒なしにシフト反応により水蒸気を減少さ
せることができ、乾式脱硫装置における平衡H2 S濃度
を大幅に低減することができる。
【0022】図1において、本発明のガス化発電装置1
0は、更に、ガス化炉12と湿式脱じん装置14との間
にガスとガスを熱交換する熱交換器22を備えている。
この熱交換器22は、ガス化炉12からの高温のガス化
ガスと、湿式脱じん装置14からの低温のガス化ガスと
を熱交換して、高温のガス化ガスを湿式脱じんに適した
温度まで冷却し、かつ低温のガス化ガスをシフト反応に
適した温度まで加熱するようになっている。この湿式脱
じんに適した温度は約200℃〜300℃(この例で
は、250℃)であり、シフト反応に適した温度は約2
50℃〜350℃(この例では310℃)である。
【0023】この構成により、湿式脱じん装置に適した
温度まで冷却する熱量を、湿式脱じん装置からの低温の
ガス化ガスの加熱に有効利用でき、全体の熱効率を高め
ることができる。
【0024】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。
【0025】
【発明の効果】上述したように、本発明のガス化発電装
置は、乾式脱硫装置における平衡H 2 S濃度を大幅に
低減でき、ガス化ガス中のアルカリ金属や重金属を除
去でき、かつ水蒸気の凝縮によるガス流量の低下と熱
損失を抑制することができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガス化発電装置の構成図である。
【図2】乾式脱硫装置における水分濃度と平衡H2 S濃
度との関係図である。
【図3】湿式脱じん装置における溶液中とガス中のHC
l濃度の関係図である。
【図4】従来の石炭ガス化複合発電装置の構成図であ
る。
【図5】従来の高温乾式脱硫装置の構成図である。
【符号の説明】
1 ガス化炉 2 排熱回収装置 3 脱硫装置 4 脱じん装置 5 ガスタービン発電装置 6 蒸気タービン発電装置 10 ガス化発電装置 12 ガス化炉 14 湿式脱じん装置 16 シフト反応装置 18 乾式脱硫装置 20 ガスタービン発電装置 22 熱交換器 24 サイクロン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F23J 15/00 F23J 15/00 B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料をガス化するガス化炉と、ガス化ガ
    ス中の硫黄化合物を高温で除去する乾式脱硫装置と、を
    備えたガス化発電装置において、 ガス化ガスと吸収液とを接触させてダストを湿式で除去
    する湿式脱じん装置と、該湿式脱じん装置の下流側に設
    置され水蒸気をシフト反応により低減するシフト反応装
    置と、を備え、シフト反応により水蒸気が減少したガス
    を乾式脱硫装置に供給する、ことを特徴とするガス化発
    電装置。
  2. 【請求項2】 ガス化炉からの高温のガス化ガスと、湿
    式脱じん装置からの低温のガス化ガスとを熱交換する熱
    交換器を更に備え、該熱交換器により高温のガス化ガス
    を湿式脱じんに適した温度まで冷却し、かつ低温のガス
    化ガスをシフト反応に適した温度まで加熱する、ことを
    特徴とする請求項1に記載のガス化発電装置。
  3. 【請求項3】 前記湿式脱じんに適した温度は約200
    ℃〜300℃であり、前記シフト反応に適した温度は約
    250℃〜350℃である、ことを特徴とする請求項2
    に記載のガス化発電装置。
JP1355497A 1997-01-28 1997-01-28 ガス化発電装置 Pending JPH10204448A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012520819A (ja) * 2009-03-19 2012-09-10 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 水素に富むガス混合物を調製する方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012520819A (ja) * 2009-03-19 2012-09-10 シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー 水素に富むガス混合物を調製する方法

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