JPS6039113B2 - 後ろに接続されたガス‐蒸気タ−ビン発電装置を備えた石炭加圧気化装置においてガス焼却装置に供給される燃焼ガス量を制限する装置 - Google Patents

後ろに接続されたガス‐蒸気タ−ビン発電装置を備えた石炭加圧気化装置においてガス焼却装置に供給される燃焼ガス量を制限する装置

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JPS6039113B2
JPS6039113B2 JP53004776A JP477678A JPS6039113B2 JP S6039113 B2 JPS6039113 B2 JP S6039113B2 JP 53004776 A JP53004776 A JP 53004776A JP 477678 A JP477678 A JP 477678A JP S6039113 B2 JPS6039113 B2 JP S6039113B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、後ろに接続されたガス−蒸気タービン発電装
置を備えた石炭加圧気化装置から、主焼却装置と始動焼
却装置とを有するガス焼却装置に供給される燃焼ガス量
を制限する装置であって、石炭加圧気化装置の安全弁を
介してガス焼却装置と接続されたガス発生器に気化剤と
して一方では圧縮器を介して空気又は酸素が供給され、
他方では蒸気発生器から蒸気が供給される形式のものに
関する。
安全装置に教えられるガス発生器に於ける安全弁と、主
焼却装置並びに始動焼却装置への供給導管に配置された
減圧弁とは、石炭加圧気化装置に於いて発生せしめられ
る最大ガス量に合わせて設計されていた。
従って安全装置が応鰯した場合には発生可能なガスの完
全な量が流出しかつ焼却装瞳に於て焼却されなければな
らなかった。これによって装置の周囲の環境は放熱だけ
ではなく、廃ガスによって著しく悪化させられることが
多かった。本発明の課題はガス焼却装置に供給される燃
焼ガス量を出来るだけ制限することである。
この議題は本発明によれば、ガス発生器への気化剤の供
給路に圧力制限装置が組込まれていて、この圧力制限装
置がガス発生器の運転圧を安全弁の応鰍圧以下に保つこ
とによって解決された。
これによって、安全弁がガス発生器に応働することが避
けられ、従ってその限りに於て生じる消費されたないガ
ス部分は全く発生せず、従ってガス焼却装燈に導かれな
ければならないことはなくなる。更に主焼却装置と始動
焼却装置との前にそれぞれ1つの焼却ガス調整弁が援縞
されておりかつ始動焼却装置に後続された調整弁が主焼
却装置への供給導管にも閉口している装置に於ては、前
記提案と組合わせて、主焼却ガス調整弁と始動焼却ガス
調整弁との後ろに流量制限絞りが組込まれており、量的
に大きい方の主焼却ガス調整弁が、対抗圧と前圧との圧
力比が0.9と0.95との間の値を有するように議節
され、量的に4・さし、方の始動焼却ガス調整弁が臨界
圧力比に調節されていることによって、ガス焼却袋槽の
吹出し率を著しく減少させることができる。
この2つの提案された処置を探ることによってガス焼却
装置による環境の悪化を最小限に抑えることができるよ
うになった。
圧力制限装置はは圧縮器の渦流形成羽根の調節モータか
ら構成されていると有利である。
更に本発明の別の実施例に於いては、圧縮器に於ける吹
出し弁を開く装置を設けておくこともできる。更に空気
又は酸素の供給路と蒸気の供給略とにそれぞれ1つの安
全弁を配置することもできる。この場合にはガス発生器
の前の気化剤調整弁を閉じる装置を設けておくことも可
能である。更にガス発生器への気化剤の供艶旨路内に圧
力制限装置を組込むこともできる。
この処置は他の処置に加えて探ることも、又他の処置の
代りに採ることもできる。次に図面について本発明を説
明する: 後で詳細に説明する石炭加圧気化装置に於て発生させら
れたガスは、正常運転状態に於いては、このガスを圧力
燃焼する蒸気発生器2の燃焼運転圧に膨張する膨張ター
ビン1を介して導かれる。
このガスはこの蒸気発生器2内で燃焼される。その際に
発生した熱で熱交換系3に於て高圧蒸気が発生させられ
、この高圧蒸気によって、電流を発生させる発電機5と
連結された蒸気タービン4が駆動される。部分的に冷却
された蛭ガスはガスタービンの膨張部6に達し、そこで
大気圧まで膨張せしめられる。ガスタービンの膨張部6
はガスタービン空気圧縮器7を駆動し、このガスタービ
ン空気圧縮器7は蒸気発生器2の燃焼室に必要な燃焼空
気を供給する。
ガスタービン6′7の余剰出力によっては、電流を発生
するために役立つ発電機が駆動される。圧縮器7から出
る圧縮された空気は分岐され第2の圧縮器、すなわち気
化空気圧縮器9に導かれる。この圧縮器9は膨張タービ
ンーによって駆動されるが、場合によっては電気モ−夕
101こよっても駆動される。この露気モ−夕!0は装
置の始動に際して場合によっては不足する騒動出力を与
えることが出来る。ガスタービンが運転されていない状
態でガス発生器を始動させる場合には、全負荷運転に必
要な気化空気の1部分にしか相当しない必要な始動空気
が始動空気圧縮器11から供給され、気化空気圧縮器9
1こ必要な前圧にもたらされる。蒸気発生器2の燃焼に
消費されない運転の開始並びに停止中に生ぜしめられた
、蒸気発生器2の燃焼に使用されないガス量は、減圧弁
を介してガス焼却装置に供給されかつそこで燃焼させら
れた後で大気中に放出される。
更にガス焼却装置は装置全体を急激に停止させた後でガ
ス発生器15において後反応によって生ぜしめられた残
留ガス量を確実に導出しかつ燃焼させなければならない
又焼却装置には安全弁16がガス発生器に応働した場合
に吹き出されたガス量も導かれなければならない。ガス
発生器15から成る石炭加圧気化装置用の気化剤供給装
置は、導管18,19若し〈は20と、調整コック21
,22を介してガス発生器15に接続された空気圧縮器
7,11及び9と、蒸気発生装置17とを含んでいる。
ガス発生器15には石炭が供給される。発生させられた
ガスはそれぞれ第1の浄イり段23に導かれる。この浄
化段23からはそれぞれ2つの圧力ガス導管が分岐して
おり、これらの圧力ガス導管は調整弁24若しくは25
を介して始動ガス導管26若し〈は主ガス導管27に開
口する。更にそれぞれ各第1の浄化段23からは別の導
管が安全弁16に閉口している。始動ガス導管26から
はガスは始動焼却ガス調整弁12を介して始動焼却装置
28若しくは主焼却装置14に導びかれる。主ガス導管
27からはガスはまず後浄イ〇段29を通って流れ、次
いで滑り弁30と導管31とを介してガス−蒸気タービ
ン発電装置である消費装置に供給されるか又は主焼却ガ
ス調整弁13を介して主焼却装置14に流される。安全
弁16の吹出し導管31′は同様に主焼却装置に導かれ
る。圧力ガスを発生させるために用いられるガス発生器
1 5は図示の実施例に於ては20〜282rの圧力以
下で作業する。
しかしながらこの圧力は装置の設計に応じて任意の他の
値をとることができる。ガス発生器15に於て発生させ
られたガスは正常運転時にはガス−蒸気タービン発電装
置2,4,5,6,7,8に供給される。
ガス発生器の運転が開始されるときと停止されるとき並
びに消費機を緊急停止するときには、発生したガスは減
圧弁12と13を介して焼却装置14と28とに供給さ
れなければならない。更にガス発生器15の圧力タンク
は安全弁16によって許容の最大圧力を越えないように
なっている。安全弁16と減圧弁12と13並びに主焼
却装置14は安全装置を構成する。この安全装置は通常
ガス発生装置に於て生ぜしめられるガス量に合わせて設
計されている。
従って安全装置が応働すると実際には、発生したガス量
が100%流出しかつ焼却装置に於て焼却させられなけ
ればならない。これによって装置の周囲の環境は特に廃
ガスによって著しく汚染され、又放熱によって悪化せし
められる。本発明によっては装置全体の安全性を損うこ
とないこ安全弁16の応轍を避けることが出来るように
なった。
第1のガス織イリ段23を含めたガス発生器15の正常
な運動圧力は図示の実施例の場合22barになってい
る。
この場合には気化空気の最大の必要最終圧は略23.8
2rになる。モーター 01こより駆動された圧縮器9
はその運転状態に基いて、渦流形成羽根32が一杯に開
かれている場合には30Mr以上の最終圧を発生させせ
ることができる。しかしながらこの圧力は30barの
応鰯圧に調節された安全弁16を応働させることになる
。本発明の装置では圧力測定個所33から調節モータ3
4に制御パルスを送り、この制御パルスで渦流形成羽根
32の位置を調節し、調節された限界値、例えば24.
52rが越えられないようにすることを目的としている
。この限界値調整が行なわれなくなった場合には、24
barの圧縮器最終圧を越えると第2の手段によって吹
出し弁36が圧力測定個所33から調節モータ36′に
送られるパルスによって開かれる。
更に期待に反してこの安全手段も働かなくなると、この
実施例の場合2母ねrに調節された安全弁37が気化空
気若しくは酸素導管19に向かって開かれるようになっ
ている。更に気化蒸気導管20に接続された安全弁38
も同じ強さの応働圧に調節されている。安全弁37と3
8は発生可能な最大空気量若しくは最大蒸気量に合わせ
て設計されていなければならない。
安全弁37と38の開放圧力差は応働圧の10%である
ので、全空気若しくは酸素量と蒸気量はこの実施例の場
合には28.肋arで導出される。更に最後の安全手段
としては調節された限界値に達した場合に気化剤調整弁
21,22が閉じられるようになっている。
この限界値は図示の実施例の場合25.82rに調節さ
れている。安全弁16の応働圧は図示の実施例の場合3
0Mrであるので、この安全弁16が気化剤供給装置に
於ける故障によって応働することは阻止され、従って相
応するガス量が焼却装置に流入し、その結果装置の周囲
の環境が汚染されることはない。
ガス減圧弁12,13と主焼却装置14とを介しては、
組合わされたガスー蒸気タービン6,7,8,4,5並
びに蒸気発生器2の運転の開始と停止並びに急激な運転
の停止時に、消費装置、この実施例の場合には蒸気発生
器の燃焼室によって消費されないガス量が焼却される。
ガス発生器15を常温から始動するためには、まず発生
可能な最大ガス量の10%以下である僅かなガス量が滑
り弁24と導管26と始動焼却ガス調整弁12と滑り弁
39と導管40とを介して始動焼却装置に導かれるか又
は滑り弁41と導管42とを介して主焼却装置14に導
かれる。始動焼却装置28は、ガスがまだ酸素を含んで
おり且つ特殊バーナで焼却させられなければならない間
利用される。ガスが略酸素を含んでいなくなると、滑り
弁41が開かれ、潜り弁39が閉じられ、ガスは主焼却
装置14に供給される。すべてのガス発生器15が始動
され、すべてのガス発生器15が同じ圧力状態にもたら
されると、酸素を含んでいないガスは開放された滑り弁
25をも通って導管27と第2のガス浄化段29と主焼
却ガス調整弁13と導管43と絞り44とを介して主焼
却装置14に導かれる。これに対して既にガス発生器1
5の1部分が正常運転され、ガスが滑り弁30と導管3
1と減圧弁45と膨張タービン1を介して蒸気発生器2
の燃焼室に導かれていると、まだ低い圧力段階にある始
動しようとするガス発生器15のガスは、滑り弁24と
始動焼却ガス調整弁12と滑り弁41と絞り11とを介
して、運転圧力が達成されかっこのガスも蒸気発生器に
供給できさるようになるまで、主焼却装置14に送られ
る。又、ガス発生器15を加熱状態から、すなわち運転
圧力と運転温度にある状態からスタートさせ、次いで後
ろに接続されたガス−蒸気タービン発電装置の運転を開
始しようとする場合には、略20%のガス量が蒸気発生
器2の燃焼装置を点火する瞬間に供給されなければなら
ない。しかしながらガス発生器15はこの20%のガス
量を停止状態から急激に発生させることは出来ないので
、このガス量は漸次0から20%に上昇せしめられ、ま
ず主焼却装置14を介して焼却されなければならない。
この場合には蒸気発生器の燃焼室が点火される瞬間には
じめてガスは弁30と導管31と弁45とガス膨張ター
ビン1とガス高速遮断弁46とを介して蒸気発生器2に
接続されかつ主焼却調整弁13が閉じられる。更にガス
は、装置全体が急激に停止せしめられた場合にも、ガス
発生器15に於ける化学的な後反応によって所定の残留
ガス量が生ぜしめられ、蒸気発生器2の燃焼室が弁45
,46の急激な閉鎖によって遮断されて主焼却ガス調整
弁13を介して主焼却装置14に導入されるので、焼却
されなければならない。
この残留ガス量は図示の実施例の場合には一時的に、発
生される最大ガス量の22%にも達することがある。。
これ以上のガス量を主焼却調整弁13を介して流出させ
ることは不要であり且つ通常は回避することができる。
始動焼却ガス調整弁12は発生可能な最大ガス量の10
%、主焼却ガス調整弁13は22%までを主焼却装置1
4に導入することができるようにしたい。正常な運転で
は常に1つの焼却ガス調整弁しか作動しないので最大の
焼却ガスは22%の値を越えることはない。しかし欠陥
のある運転又は調整装置が故障することによって一度に
両方の弁を開き、両方の弁のガス量の和が32%の値に
達するようにすることも出来る。焼却装置の容積を正常
運転時に生じる焼却ガス量に合わせて制限するためには
、始動焼却ガス調整弁12と主焼却ガス調整弁13から
延びる導管43,42に流量制限絞り44が組込まれて
いる。
この流量制限絞り44は始動焼却ガス調整弁12と主焼
却ガス調整弁13との寸法との関連で、両方の弁12,
13が開いた場合に焼却装置へ流れるガス量が最高でも
、正常運転に於て弁13だけが開いた場合に流出する2
2%のガス量を略1%しか越えないように設計されてい
る。この場合の%で与えられた値はいずれも発生可能な
最大ガス量に対するものである。焼却ガス調整弁12,
13と流量制限弁44と主焼却装置14との原理的な回
路は第3図に概略的に示されている。
この場合: P,=前圧(この実施例では22舷r) 13=調整弁13 12=調整弁12 44=流量制限絞り44 Q=流過量 P2=対応圧 P2(13)=弁13だけが開いた場合の弁13の後ろ
の圧力P2(12)=弁12だけが開いた場合の弁12
の後ろの圧力P2′=両方の弁が開いている場合の弁1
3と弁12との後ろの圧力Q(13)=弁13だけが開
いている場合の弁13の流過ガス量(この実施例の場合
22%)Q(12)=弁12だけが開いている場合の弁
12の流過ガス量(この実施例の場合10%)Q′(1
3):両方の弁が開いている場合の弁13の流過ガス量
Q(12)=両方の弁が開いている場合の弁12の流過
ガス量である。
この場合絞り44の後ろの圧力は大気圧である。本発明
の課題を銭決するためには開口を流遇する流過量を算出
するためには一般的な次の等式が用いられる。
Q=P,Fム倍.ノ若崎す密事〕 。
)この等式中:Q=流適量 X9/s F=開放横断面 め P,=開放の前圧 Mr ′↓=短縮記号 R=ガス定数 J′k9K 狩き P2=対応圧 舷r である。
更に、古〔(害)者−〈署)羊〕小 ‘2) には第2図に示された曲線経過が当鼓まる。
この場合この実施例では2原子ガスのK−値にはK=1
.4が用いられる。媒体が音速に達すると、臨界圧力比
昔は。53‘こ且つ叫の臨界値はQ484になる。
小さな圧力比(臨界圧力比以上の圧力比)では叫=臨界
■=一定になる。すなわち、流過量は次の等式で示すよ
うに前圧だけに比例して変化する。Q=P.・F・u・
臨界■ {3}この楊Fとuと臨界山は一定で
あるのでQらP,になる。
設計は流過量の小さい方の弁、すなわち10%の最大流
過量を与えたい弁12から行なわれる。
この弁12は臨界的な膨張に合わせて設計され、この場
合には前圧はP,=2沙arで、臨界圧力比は0.53
である。従ってP2(12)=229r・0.53=1
1.7&あての対応圧が得られる。流量制限絞り44は
、弁12の流過島が最大である場合に絞り14の前の圧
力がP2(12)=11.782rよりも小さくなるよ
うに設計されなければならない。
更に絞り44の設計に必要な第2の条件は弁13の最大
流過量が22%で弁12が閉じられている場合に絞り4
4の前の圧力P2(13)がP,=22barのほぼ1
0%以下にあることである。この実施例ではP2(13
)=20戊rの値が選ばれている。計算によればQ(1
2)=10%であると絞り44の前の圧力は、P2(・
2)=毅議・Q(■ P2(■=鍔鼓‐lo%=9‐1舷r 側になる。
10%の流過量でこの9.1barの前圧に合わせて絞
り44を設計すれば、これによってP2(12)を弁1
2の臨界圧11.7母2r以下にたもっという条件が満
たされる。これによって同時に弁13を設計するために
臨界圧以下の対抗圧P2(13)=20barが既に与
えられる。
圧力比P2(13)/P.は、圧力地(13)/P,=
勢鰐=o‐9o9 (5,になり、相応する山の値は、 ■=0.29 〔6lになる。
これによって両方の調整弁13と12が開いていると絞
り44の前の圧力がどの程度で、弁13と弁12と流量
制限絞り44の流過量がどの程度であるかを算出すると
が出来る。
算出には等式‘1)に基いた線図が用いられる。何故な
らばこの場合には膨張は弁12に於いてもどんな場合に
も臨界値以下で行なわれるからである。正確な値は反復
によって求められなければならない。まず流量制限絞り
44を通る最大流適量 Q′(13)十Q′(12)が22.65%の値を持っ
ていると仮定する。
これによって絞り44の前圧は P2′=鞍器・(Q(13)十Q(12))袈裟・22
65%=2o‐6弧町 のになる(この場合には絞
り44に於ては常に臨界膨張圧が生じるので等式‘3}
が当欧まる)。
この場紙力比害‘ま害=麓溝r=〇.938 ‘
81 になり、 相応する■′の値は 叫′ニ0.235 {9)になる
これで流量制限絞り44を通る最大流過量Q′(13)
十Q′(12)=22.65%は正しく選ばれたことに
なる。
もし別の値が生じた場合には計算は修正値でもつて選ば
れた算出された量に合致するまで操返えされなければな
らない。更に焼却装置14へ流出するガス量は、例外的
に両方の焼却弁12,13が開かれなければならない場
合にも0.65%しか高められないことが判かる。
従ってガス焼却装置は両方の弁13,13の流過量の和
に合わせて設計されるのではなく、大きい方の弁13の
流過量の1.0針部こ合わせて設計すればよくなる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の1実施例を示すものであって、第1図は
ガス安全装置と焼却装置と後ろに接続されたガスー蒸気
発電装置とを有するガス発生装置を示す概略図、第2図
は線図、第3図は焼却ガス調整弁と流量制限弁と主焼却
装置との接続状態を示す図である。 1・・・・・・膨張タービン、2・・・・・・蒸気発生
器、3・・・・・・熱交換系、4・・・・・・蒸気ター
ビン、5・・・・・・発電機、6・・・…膨張部、7・
・・・・・ガスタービン空気圧縮器、8・・・・・・発
電機、9・・・・・・気化空気圧縮器、10・・・・・
・電気モータ、11・・・・・・始動空気圧縮器、12
,13・・・・・・減圧弁、14・・・・・・ガス焼却
装置、15・・・・・・ガス発生器、16・・・・・・
安全弁、17・・…・蒸気発生装置、18,19,20
・・・・・・導管、21,22・・・・・・調整コック
、23…・・・浄イQ段、24,25・・・・・・調整
弁、26・・・・・・始動ガス導管、27・・・・・・
主ガス導管、28・・・・・・始動焼却装置、29・・
・・・・後浄化装置、30・・・・・・滑り弁、31・
・・・・・導管、31′・・・・・・吹出し導管、32
・・・・・・渦流形成羽根、33・・・・・・圧力測定
個所、34・・・・・・調節モータ、36・・・・・・
吹出し弁、36′・・・・・・調節モータ、37,38
・・・・・・安全弁、39……滑り弁、40・・・・・
・導管、41・・・・・・滑り弁、42,43・・・・
・・導管、44・・・・・・絞り、45,46……調整
弁。 FIG3 FIGI FIG.2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 後ろに接続されたガス−蒸気タービン発電装置を備
    えた石炭加圧気化装置から、主焼却装置と始動焼却装置
    とを有するガス焼却装置に供給される燃焼ガス量を制限
    する装置であつて、石炭加圧気化装置の安全弁を介して
    ガス焼却装置と接続されたガス発生器に気化剤として一
    方では圧縮器を介して空気又は酸素が供給され、他方で
    は蒸気発生器から蒸気が供給される形式のものに於て、
    ガス発生器15への気化剤の供給路19,20に圧力制
    限装置32,33,34及び(又は)37,38及び(
    又は)21,22が配置されていて、これらの圧力制限
    装置がガス発生器15の運転圧を安全弁16の応働圧以
    下にたもつことを特徴とする、後ろに接続されたガス−
    蒸気タービン発電装置を備えた石炭加圧気化装置におい
    てガス焼却装置に供給される燃焼ガス量を制限する装置
    。 2 主焼却装置と始動焼却装置との前にそれぞれ焼却ガ
    ス調整弁が接続されていて、始動焼却装置の前に接続さ
    れた調整弁が主焼却装置への供給導管にも開口していて
    、主焼却ガス調整弁13と始動焼却ガス調整弁12との
    前に流量制限絞り44が組込まれていて、主焼却ガス調
    整弁13が、対抗圧と前圧との圧力比が0.9と0.9
    5との間の値を有するように調節され且つ始動焼却ガス
    調整弁12が臨界圧力比に調節されている、特許請求の
    範囲第1項記載の装置。 3 圧力制限装置が圧縮器9の渦流形成羽根32を調節
    する調節モータ34から成つている、特許請求の範囲第
    1項記載の装置。 4 圧縮器9における吸出し弁36を開く装置36′を
    有している、特許請求の範囲第1項記載の装置。 5 空気又は酸素の供給路19と蒸気の供給路20とに
    それぞれ1つの安全弁37,38が設けられている、特
    許請求の範囲第1項記載の装置。 6 ガス発生器15の前の気化剤調整弁21,22を閉
    じる装置を有している、特許請求の範囲第1項記載の装
    置。
JP53004776A 1977-06-27 1978-01-19 後ろに接続されたガス‐蒸気タ−ビン発電装置を備えた石炭加圧気化装置においてガス焼却装置に供給される燃焼ガス量を制限する装置 Expired JPS6039113B2 (ja)

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DE2728826A DE2728826C2 (de) 1977-06-27 1977-06-27 Einrichtung zur Begrenzung der Menge des der Gasfackelanlage zugeführten Brenngases bei einer mit nachgeschaltetem Gas-Dampfturbinenkraftwerk versehenen Kohledruckver-

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US4231761A (en) 1980-11-04
JPS5411102A (en) 1979-01-27
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