JPS60243305A - ガスタービン‐蒸気タービン複合発電所 - Google Patents

ガスタービン‐蒸気タービン複合発電所

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JPS60243305A
JPS60243305A JP60084372A JP8437285A JPS60243305A JP S60243305 A JPS60243305 A JP S60243305A JP 60084372 A JP60084372 A JP 60084372A JP 8437285 A JP8437285 A JP 8437285A JP S60243305 A JPS60243305 A JP S60243305A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気分解装置を介して酸素が供給される一体
化された石炭ガス発生プラント、石炭ガス発生プラント
に接続されたメタノール合成プラント、ガスタービンの
廃熱ボイラに接続された蒸気タービン発電所部分、およ
び空気分解装置からガスタービンの燃焼器に通じている
窒素配管を有しているガスタービン−蒸気タービン複合
発電所に関する。
〔従来の技術〕
かかるがスタービン−蒸気タービン複合発電所は既に提
案されている（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１
９７３６号又は特開昭５９　２３１１４０号公報参照）
。これは電気エネルギーを発生する際の特別な柔軟性に
特徴がある。低負荷運転時においてメタノールの発生器
が増加するために、このガスタービン−蒸気タービン複
合発電所における石炭ガス発生器は常にその最適な効率
に適合された一定の出力で運転される。この既に提案さ
れている発電所構想の場合、硫黄を除去するために硫化
水素吸収設備およびクラウス設備が必要とされている。
し発明が解決すべき問題点〕 本発明の目的は、経済的に製造でき、廃ガスの硫黄が良
好に除去できるような発電所を提供することにある。
し問題点の解決手段〕 この目的は本発明によれば、特許請求の範囲第１項の特
徴部分に記載した手段によって達成できる。本発明の実
施態様は特許請求の範囲第２項以下に記載しである。
し発明の効果〕 水素添加による石炭ガス発生およびそれに続く鉄溶解ガ
ス発生器における硫黄を含む残留コークスのガス化によ
って、化石燃料の中に存在するすべての硫黄は、別の構
成的な処置を溝することなしに、石灰を添加するだけで
鉄溶解物の上に浮遊するスラッジに結合できる。このス
ラッジは適時に排出できる。同時に水素添加による石炭
ガスの発生によって、多量のメタンおよび少量の高価な
炭化水素物質が発生できる。
鉄溶解ガス発生器は硫黄を結合するほかに、水素発生に
とって必要な一酸化炭素ガスを多量に製造する目的をも
満足する。この−酸化炭素からガス測に後置接続された
転換装置において水素ガスおよび炭酸ガスが製造できる
。炭酸ガスは接続された炭酸ガス洗浄装置において洗浄
される。しか゛しメタノール合成のために１＝２の一酸
化炭素と水素との比率が必要とされるので、転換装置お
よび炭酸ガス洗浄装置は、鉄溶解ガス発生器の全廃ガス
量の一部に対し設計するだけでよい。これは転換装置お
よび炭酸ガス洗浄装置を小形にする。
メタノール合成の際に炭酸ガスも水素でメタノールに転
換できるので、炭酸ガス洗浄装置で洗浄された炭酸ガス
は、メタノール合成装置に流入する一酸化炭素ガスに混
合される。このようにして−酸化炭素の需要は減少され
るので、多量の一酸化炭素が水素発生に役立てられる。
本発明に基づく発電所においては、一般に必要とされる
水素添加による低温ガス分解装置付石炭ガス発生器にお
ける水素ガスの循環、水素ガスの再加熱および水素ガス
用の圧縮機が省略できる。
かかる合成ガスの一循環に代わる連続メタノール合成装
置の使用によって、−酸化炭素ガスと水素ガスとの化学
量論比の正確な保持は不要となる。
このことによってさもなければ必要な測定および調整装
置は簡単になるかないしは安価に構成できる。また循環
する合成ガスに対する圧縮機が省略でき、−酸化炭素ガ
スは従来の必要量で転換する必要はなくなる。更に石炭
ガス発生器および鉄溶解ガス発生器における原料の利用
率および使用される化石燃料の種類に関して運転の柔軟
性が増大される。
鉄溶解ガス発生器の高温の廃ガスは、この発生器に後置
接続された高圧蒸気発生器および過熱器において冷却さ
れる。その際に生ずる高圧蒸気は直接蒸気タービンに導
かれる。この高圧蒸気はガスタービンの廃熱ボイラにお
いて生ずる蒸気と同じ圧力および温度レベルにあるので
、この廃熱ボイラの蒸気に混合できる。
本発明に基づく発電所の運転における柔軟性は、高圧蒸
気発生器から出てくる鉄溶解ガス発生器の廃ガスの一部
が別個の配管を介して連続メタノール合成装置の転換さ
れていない合成ガスと一緒にガスタービンの燃焼器に導
かれることによって。
高められる。この結果ガスタービンはピーク負荷運転時
において一時的に多量の燃料が供給され、その場合同時
に転換装置に供給される少量の一酸化炭素を含むガスに
対して蒸気消費量が少なくなる。
またこの本発明に基づく発電所において、窒素酸化物の
発生は、鉄溶解ガス発生器に後置接続された空気分解装
置において酸素がら分離された窒素がガスタービンの燃
焼器に負荷に応じた匿で供給されることによって低減さ
れる。それによって燃焼温度が窒素酸化物の形成に必要
な温度レベル以下に保たれる。
〔実施例〕
以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。
図面に示さＡｔでいるように、本発明に基づくガスター
ビン−蒸気タービン複合発電所１は、ガスタービン発電
所部分２、蒸気タービン発電所部分３、およびガスター
ビン発電所部分２に前置接続された石炭ガス発生プラン
ト４から構成され、この石炭ガス発生プラント４には化
学原料製造プラント５、すなわちこの実施例の場合連続
メタノール合成装置が接続さ八ている。ガス化すべき化
石燃料、すなわちこの実施例の場合石炭は、水素を添加
して石炭ガスを発生するために水素供給配管を介して水
素が供給さ肌る石炭ガス発生器８の中１＝、石炭供給配
管５を介して供給される。石炭ガス発生器８の中で転換
されない残留コークスはコークス配管９を介して鉄溶解
ガス発生器１０に導かれる。このコークス配管９には号
！１の石炭配管１１が開口し、この石炭配管１１を介し
て補助的な化石燃料が導入される。更に鉄溶解ガス発生
器１０に１・ま石灰を供給するための配量装置１２が設
けられている。鉄溶解ガス発生器１０は空気分解装置】
３に接続された酸素配管１４に接続されている。この酸
素配管１４には差圧を克服するために圧縮機１５が組み
込まれている。
鉄溶解ガス発生器１０において燃料は、主に一酸化炭素
を含むガスに転換される。鉄溶解ガス発生器１０の廃ガ
ス配管１６には高圧蒸気発生器を持った熱交換器１７が
接続されている。熱交換器１７から出た鉄溶解ガス発生
器１０の廃ガス配管１Ｇにおいて、転換装置１８との接
続部の手前に中圧蒸気配管１９が開口している。転換装
置Ｉ８において一酸化炭素は混合された水蒸気と共同し
て水素および炭酸ガスに転換され、転換装置１８のガス
側には別の熱交換器２０およびそれに続いて炭酸ガス洗
浄装置２１が後置接続され、その炭酸ガス洗浄装置２１
において炭酸ガスが洗浄される。炭酸ガス洗浄装置２１
から出てくる主に水素を含むガスは水素供給配管７に供
給さ、Ｉする。この水素供給配管７には特に水素添加に
よる石炭ガス発生器８が接続され、この石炭ガス発生器
８において投入された化石燃料はメタン含有ガスに転換
される。
水素添加による石炭ガス発生器８の廃ガス配管２２は熱
交換器２３を介して集塵装置と一酸化炭素および硫化水
素洗浄装置とから成るガス浄化装置２４に接続されてい
る。その合成ガス配管２５は連続メタノール合成装置５
に接続されている。
ここには水素供給配管７も開口している。連続メタノー
ル合成装置５のガス側はガスタービン２８の燃焼器２７
に通じている燃料配管２９に接続されている。ガヌター
ヒ゛ン発電所部分２のガスタービン２８は、燃焼用空気
の圧縮機３０および発電１！３１を駆動する。ガスター
ビン２８の廃ガス配管３２には廃熱ボイラ３３が接続さ
れている。廃熱ボイラ３３の高圧蒸気配管３４には蒸気
タービン発電所部分３の蒸気タービン３５が接続されて
いる。
蒸気タービン３５は発電機３６に連結されている。
蒸気タービン３５の蒸気排出側（−は、復水器３７、復
水ポンプ（図示せず）、給水タンク（図示せず）および
廃熱ボイラ３３に接続された少なくとも１つの給水ポン
プ３８が接続されている。
空気圧縮機３０の圧縮空気配管３９は一方ではガスター
ビン２８の燃焼器２７に接続され、他方では空気分解装
置１３に接続されている。空気分解装置】３の酸素配管
１４は圧縮機１５を介して鉄溶解ガス発生器ｌＯに接続
され、空気分解装置１３の窒素配管４０は別の圧縮機４
１を介して燃焼器２７に通じている燃料配管２９に接続
されている。廃熱ボイラ３３から蒸気タービン３５に通
じている高圧蒸気配管３４に１・ま、鉄溶解ガス発生器
ｌＯのガス側に後置接続された熱交換器１７の高圧蒸気
配管４２が開口している。連続メタノール合成装置５に
通じている合成ガス配管２５には、水素供給配管７たけ
でなく、鉄溶解ガス発生器ｌＯに後置接続された熱交換
器１７の後方で廃ガス配管１６から分岐している鉄溶解
ガス発生器１０の一酸化炭素を含む廃ガスの第２の廃ガ
ス配管４３も開口している。更に廃ガス配管１６から第
３の廃ガス配管４４も分岐し、この廃ガス配管４４はガ
スタービンの燃焼器２７に通じている燃料配管２９に直
接開口している。炭酸ガス洗浄装置２１において分離さ
れた炭酸ガスの廃ガス配管４５は、メタノール合成装置
５に通じている一酸化炭素ガスを含む廃ガスの廃ガス配
管４３に接続されている。
石炭ガス発生器８に投入される化石燃料は、水素供給配
管７から供給される水素ガスによって、主に水素および
メタンを含むガスにガス化される。存在する残留コーク
スはコークス配管！子を介して場合によっては別の燃料
を添加して鉄溶解ガス発生器】０に供給され、そこで空
気分解装置】３から供給される酸素によって主に一酸化
炭素を含むガスにガス（ヒさ肌る。残留コークスおよび
場合によっては浦助的に供給される燃料の中に存在して
いる硫黄を結合するために、鉄溶解ガス発生器１０に別
個の配量配管１２を介して石灰が添刀目される。そのよ
うにして鉄溶解物の上に生ずるスラッジにおいて燃料内
のすべての硫黄が結合され、適時に排出できる。
鉄溶解ガス発生器１０から出て（る非常に高温で主に一
酸化炭素を含む廃ガスは、熱交換器１７において冷却さ
れ、廃ガス配管］６を通して転換装置】８（−導かれる
。この−酸化炭素を含むガスが転換装置１８に入る前に
、このガスに中圧蒸気配管１９から蒸気が供給されるの
で、−酸化炭素は転換装置１８において水蒸気と共同し
てｌｙ素および炭酸ガスに転換される。転換装置１８が
ら出てくるガスは熱交換器２ｏにおいて冷却した後で炭
酸ガス洗浄装置２１に導かれ、そこで炭酸ガスが除去さ
几る。炭酸ガス洗浄装置２１がら出てくる主に水素を含
むガスは水素供給配管７に供給される。
石炭ガス発生器８から出てくる主にメタンおよび水素を
含む廃ガスは、熱交換器２３において冷却され、ガス浄
化装置２４においてダスト粒子並びに硫化水素および一
酸化炭素残留物が除去される。それから合成ガス配管２
５を介して連続メタノール合成装置２５に導かれる。こ
の合成ガス配管２５には、水素供給配管７および鉄溶解
ガス発生器１０の転換さ几てない一酸化炭素を含む廃ガ
スの第２の廃ガス配管４３が接続されている。この第２
の廃ガス配管７＋３および転換装置１８を通してそれだ
れ導かれる鉄溶解ガス発生器の一酸化炭素を含む廃ガス
につい−Ｃの分遣の比率（二相窓して後置接続された連
続メタノール合成装置５に対する水素と一酸化炭素の化
学量論比が２＝１であるように調整される。連続メタノ
ール合成装置５から出てくるメタノールに転換さオｔて
いない合成廃ガスはガス浄化装置を通過するメタンをも
含めて、燃料配管２９を通してガスタービン発電所部分
の燃焼器２７に送られる。
転換されていない合成残留ガスを燃焼する結果、水素添
加による石炭ガス発生器の廃ガスからメタンを除去する
装置は省略することができ、合成ガスに２ける水素と一
酸化炭素との化学世論比の維持についての条件がかなり
緩和される。この化学量論比の調整は更に鉄溶解ガス発
生器］０の第２の廃ガス配管４３におけるガス流の：Ａ
整によって容易になる。
このガスタービンー蒸気タービン複合発電所１は、起動
時および負荷急変時においても、鉄溶解ガス発生器１０
の転換されていない一酸化炭素を含む鳴ガスを、ガスタ
ービン２８の燃焼器２７に通じている燃料配管２９に第
３の廃ガス配管４４を介して供給することができる。こ
のことによってガスタービンの出力は一時的に変動され
、僅かな遅れで廃熱ボイラで発生される蒸気ダービン用
の蒸気量も増加される。同時に少なくされた転換すべき
廃ガス量によって、転換用の中圧蒸気も僅かに分岐する
だけでよい。このことによって水素添加による石炭ガス
発生器あるいは鉄溶解ガス発生器の出力が大きく変動す
ることなしに、系統の需要に電気出力を合わせる際の発
電所の柔軟性が高められる。
更に燃焼器２７の燃料配管２９に窒素を補助的に供給す
ることによって、所定の出力において窒素酸化物の発生
が最少になるように、燃焼温度を低下することができる
。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に基づくガスタービン−蒸気タービン複合
発電所の概略系統図である。 １・・・ガスタービン−蒸気タービン複合発電所、２・
・・　ガスタービン発電所部分、３・・・蒸気夕−ビン
発電所部分、４・・・石炭ガス発生プラント、５・・・
化学原料製造プラント（メタノール合成装置）、６・・
・石炭供給配管、７す・水素供給配管、８・・・石炭ガ
ス発生器、９・・・コークス配管、】０・・・鉄溶解ガ
ス発生器、１】・・・石炭供給配管、】２・・・　石灰
の配量装置、１３・・・空気分解装置、］４・・・　酸
素配管、Ｊ５・・・圧縮機、１６・・・廃ガス配管、１
７・・・熱交換器、１８・・・転換装置、】９・・・中
圧蒸気配管、２０・・・熱交換器、２１・・・炭酸ガス
洗浄装置、２２・・・廃ガス配管、２３・・・熱交）負
器、２４・・・　ガス浄化装置、２５・・・合成ガス配
管、２７・・・燃焼器、　２８・・・　ガスタービン、
２９・・・燃料配管、３０・・・空気圧縮機、３１・・
・発電機、３２・・・廃ガス配管、３３・・・廃熱ボイ
ラ、３４・・・高圧蒸気配管、３５・・・蒸気タービン
、３６・・・発電機、３７・・・復水器、３８・・・　
給水ポンプ、３９・・・圧縮空気配管、４０・・・　窒
素配管、４】・・・圧縮機、４２・・−高圧蒸気配管、
４３・・・第２の廃ガス配管、４４・・・第３の廃ガス
配管、４５・・・炭酸ガス配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）空気分解装置を介して酸素が供給される一体化され
    た石炭ガス発生プラント、石炭ガス発生プラントに接続
    されたメタノール合成プラント、ガスタービンの廃熱ボ
    イラに接続された蒸気タービン発電所部分、および空気
    分解装置からガスタービンの燃焼器に通じている窒素配
    管を有しているがスタービン−蒸気タービン複合発電所
    において、水素添加によって石炭ガスを発生する石炭ガ
    ス発生器（８）が水素供給配管（７）に接続され、石炭
    ガス゛発生器（８）に残留コークスを利用するために鉄
    溶解ガス発生器（五〇）が後置接続され、鉄溶解ガス発
    生器（１０）の廃ガス側に転換装置（１８）および水素
    供給配管（７）に接続された炭酸ガス洗浄装置（２１）
    が後１接続され、石炭ガス発生器（８）の廃ガス配管（
    ２２）がガス浄化装置（２４）を介してメタノール合成
    プラント（ｓ）−二接続され、メタノール合成プラント
    （５）の廃ガス配管がガスタービン（２８）の燃焼器（
    ２７）に接続されていることを特徴とするガスタービン
    −蒸気タービン複合発電所。 ２）鉄溶解ガス発生器（１０）に石炭ガス発生器（８）
    の残留コークスのほかに補助的に化石燃料が供給できる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスター
    ビン−蒸気タービン複合発電所。 ３）鉄溶解ガス発生器（１０）の廃ガス配管（１６）が
    蒸気タービン発電所部分（３）の蒸気タービン（３５）
    に接続された熱交換器（１７）のガス側を通しで導かれ
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガ
    スタービン−蒸気タービン複合発電所。 ４）水素供給配管（７）が石炭ガス発生器（８）のほか
    にメタノール合成プラント（５）にも接続されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスタービ
    ン−蒸気タービン複合発電所。 ５）熱交換器（１７）から出てくる鉄溶解ガス発生器（
    １０）の廃ガスの一部が、第２の廃ガス配管（４３）を
    介して直接メタノール合成プラント（５）に導入できる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のガスター
    ビン−蒸気タービン複合発電所。 ６）転換装置（１８）に通じている鉄溶解ガス発生器（
    １０）の廃ガス配管（１６）に、中圧蒸気配管（］９）
    が開口していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載のガスタービン−蒸気タービン複合発電所。 ７）熱交換器（１７）から出てくる鉄溶解ガス発生器（
    １０）の廃ガスの一部が、第３の廃ガス配管（４４）を
    介して直接ガスタービン（２８）の燃焼器（２７）に通
    じている燃料配管（２９）に導入できることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載のガスタービン−蒸気ター
    ビン複合発電所。 ８）メタノール合成プラントが連続メタノール合成装置
    （５）として形成されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項記載のガスタービン−蒸気タービン複合発
    電所。 ９）転換装置（１８）に後置接続された炭酸ガス洗浄装
    置（２１）において分離された炭酸ガスが、別個の配管
    （４５）を介してメタノール合成プラントに供給できる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスター
    ビン−蒸気タービン複合発電所。 １０）鉄溶解ガス発生器（１０）が、高発熱量の残留コ
    ークスのために、例えば褐炭、オイルシエーノペ重油残
    留物、オイルサンドなどおよび十分な発熱性態勘定を示
    すその混合物のような低発熱量の燃料で運転できること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のガスターとン
    ー蒸気タービン複合発電所。 １１）　鉄溶解ガス発生器（１ｏ）が空気分解装置（１
    ３）の酸素配管（１４）に接続されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のガスタービン−蒸気タ
    ービン複合発電所。
JP60084372A 1984-04-21 1985-04-19 ガスタービン‐蒸気タービン複合発電所 Granted JPS60243305A (ja)

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