JPS62251428A - ガスタ−ビン／蒸気タ−ビン複合サイクルの運転方法 - Google Patents

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〕 この発明は、炭素含有固形物から生成せれ、次いで脱硫
された燃料ガスを用いてガスタービンサイクルを運転し
、炭素含有ガス化残留物を燃焼させて発生させたプロセ
ス蒸気を用いて蒸気タービンサイクルを運転し、その際
、ガスタービンサイクルの酸素含有排ガスを用いて炭素
含有ガス化残留物を燃焼させるようにしたガスタービン
／蒸気タービン複合サイクルの運転方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、炭素含有固形物から生成された燃料ガスを用
いてガスタービンサイクルを運転し、炭素含有ガス化残
留物の燃焼により得られるプロセス蒸気を用いて蒸気タ
ービンサイクルを運転するようにした複合サイクルの運
転方法において、炭素含有固形物を流動床内でガス化し
て得られた燃料ガスから有害物質を除去し、燃料ガスの
大部分をガスタービン運転のために燃焼させ、ガスター
ビン排ガスから主として成る酸素含有ガスを異なる高さ
から別の流動床に供給してプロセス蒸気を発生させるよ
うにしたことにより、高い燃料利用率で炭素含有固体燃
料を環境に害を与えない形で燃焼させ、高効率の発電が
可能となるようにしたものである。

（従来の技術） いわゆる石油危機を契機に、電気エネルギーを発生させ
るのに石油や天然ガスに代わって近年益々固体燃料、特
に石炭が利用される傾向にある。

これと並行して、−次エネルギー源の利用度向上だけで
なく、厳しくなった環境基準をも視野に置いて、固体燃
料を用いて電気を発生するにあたって効率及び利用度を
向上させる可能性が一層強く求められている。周知の如
く、効率を高めると一定の排ガス清浄法において発生エ
ネルギ一単位当たりに放出される有害物質は効率が低い
場合より少なくなる。

電力発生においてこの効率向上は、特にガスタービン／
蒸気タービン複合サイクルの熱力学的考慮を基に達成す
ることができる。その際ガスタービンは基本的にはガス
燃焼式であっても重油燃焼式であってもよいが、決定的
利点は固体燃料の部分ガス化により得られたガスを使っ
てガスタービンを運転してはじめて達成される。

そこで例えばＶＥＷ（連邦発電所）石炭変換法では、石
炭を部分ガス化のためガス化装置に供給し、洗浄機を使
ってガスから有害物質を取り除いた後、ガスタービン内
でガスの燃焼が行われる。

部分ガス化時の残留コークスはガスタービンの酸素含有
排ガスとともにボイラの火炉内で燃焼され、蒸気は蒸気
タービンに送られる（カー・ヴアインツィール（Ｋ、Ｗ
ｅｉｎｚｉｅｒｌ　）　、ｒ発電所における効率向上の
ための石炭ガス化」　（Ｋｏｈ　ｌｅｖｅｒｇａｓｕｎ
ｇｚｕｒ　Ｗｉｒｋｕｎｇｓｇｒａｄｖｅｒｂｅｓｓｅ
ｒｕｎｇ　ｉｎ　Ｋｒａｆｔｗｅｒｋ）、ＶＧＢ発電所
技術（ＶＧＢ　−Ｋｒａｆｔｗｅｒｋ　Ｌｅｃｈｎｉｋ
　）、６２　（１９８２）　、第５号、３６５頁以降及
び第１０号、８５２頁以降）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

石炭部分ガス化式ガスタービン／蒸気タービン複合サイ
クルの前記構想は差し当たり魅力あるのみと思われるか
もしれないが、個々の操作手順を技術的に実現し、それ
らを結び付ける際に問題点がある。というのは、操作遂
行の細部ですでに発生する欠点や不十分さが本サイクル
で本来達成できる効率向上を無にすることがある点に注
意しなければならないからである。例えば比較的高い温
度でガス化を実施するので、サイクル中に発生した貴重
なガスがまず空気の予熱に消費される欠点を伴う。とい
うのもこうしないと高いガス化温度か達成出来ないから
である。更にこの場合ガス化温度、従ってガス温度が高
いので発生ガスからかなりの量の顕熱が奪われることに
なる。これは普通過熱蒸気の発生によって起き、この蒸
気が蒸気タービンに供給される。結局ガス化段階の前記
構成はガスタービン段階から蒸気タービン段階へのエネ
ルギーの移動と結びついており、熱力学的に解明される
通りこれにより効率向上の少なくとも主要部分が使い尽
くされてしまう。

同様に問題なのが、例えばガス化残留物中に含まれた炭
素をできるだけ完全に燃焼させることが不可能な場合の
燃焼の実施である。最後に、ガス化時に発生した燃料ガ
ス又はそれから得られる煙道ガス及び残留物燃焼の煙道
ガスの脱硫も、効率を損なうことのある大きな問題を生
じる。

本発明は、周知の、特に上に挙げた方法の欠点を取り除
き、高い燃料利用率で炭素含有固体燃料を環境に害を与
えない形で燃焼させ、高効率の発電を可能とするガスタ
ービン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法の提供を
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は冒頭に述べた種類の方法において本発明によ
り、炭素含有固形物に含まれた炭素の７０〜９５重量％
を循環式流動床内で９００〜１１００℃の温度でガス化
させて燃料ガスを発生させ、８５０〜９５０℃で浮遊懸
濁状態の水酸化カルシウム、酸化カルシウム及び／又は
炭酸カルシウム含有固形物を用いて燃料ガスから有害物
質を除去し、燃料ガスの大部分をガスタービン運転のた
めに燃焼させて酸素を少なくとも５容量％含有した少な
くとも１０００℃のガスとし、別の循環式流動床におい
てガスタービン排ガスから主として成る酸素含有ガスを
少なくとも２つの部分流として異なる高さから供給し、
８００〜９５０℃の温度で炭素含有ガス化残留物をほぼ
理論的条件で燃焼させてプロセス蒸気を発生させるよう
にしたことにより達成される。

欧州特許公開第６２３６３号かられかる通り、第１段階
としてゲージ圧最高５バール、温度８００〜１１００℃
の循環式流動床内で水蒸気の存在下、酸素含有ガスを用
いて炭素含有物質のガス化を行って出発物質に含まれた
炭素の４０〜８０重量％を変換し、その際発生したガス
を８００〜１０００℃の温度で浮遊懸濁状態で硫黄化合
物を除去し、次にこのガスを冷却除塵し、そして第２段
階としてガス化残留物を、ガス精製時に発生する硫黄負
荷脱硫剤、粉塵、ガス液等の副生物と一緒に別の循環式
流動床に供給し、そこで残留可燃成分をλ−１，０５〜
１゜４０の空気過剰率で燃焼させることが知られてはい
る。

しかしこの構想は特定製品の製造業にさまざまな形のエ
ネルギー、例えば暖房用蒸気、別の高温熱、燃焼しても
製品の品質に悪影響を及ぼさないきれいな燃料ガス等の
形でエネルギーを提供することを目的としている。その
際−次エネルギー（例えば石炭）が二次エネルギー（燃
料ガスとプロセス熱）に変換する割合はその都度必要と
されるそれぞれの二次エネルギー需要に合わせて広い範
囲にわたって可変でなければならない、すなわち、例え
ばすでにガス化率の違いによっても示されるように、複
合サイクルの場合にはこのような形では現れない問題が
上に引用した方法で解決される。

本発明方法において「炭素含有固形物」とは常温で固体
である燃料を意味する。この種の物質には例えば選炭ぼ
た、コークス、石炭コークス、木くず、泥炭、油頁岩、
アスファルテン及び精油所残さを含めてあらゆる種類の
石炭がある。

ガス化段階及び燃焼段階で適用される循環式流動床の原
理は、高密度相がその上にあるガス室から明確な密度の
急変により分離されている「古典的」流動床とは異なり
、分配状態が明確な境界層なしに存在していることを特
徴としている。高密度相とその上にある粉塵室との間に
密度の急変は存在しないが、反応器内で固形物濃度が下
から上へと徐々に減少している。

フルードおよびアルキメデスの指数について運転条件を
定義すると ρｋ　ρ９ 及び ０．０１　≦　＾ｒ　≦　１００ の領域が生じる。ここで１ 、ｇ−ｄｋ である。

前記各記号は次の意味を有する； Ｕ　：相対ガス速度（ｍ／ｓ）、 Ａｒ：アルキメデス数、 Ｆｒ：フルード数、 ρ９　：ガスの密度（ｋｇ／ｍ３）、 ρ、：固形物粒子の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｄ、に＝球状
粒子の直径（ｍ）、 ν　：動粘度（ｍ”／ｓ）、 ｇ　：重力定数（ｍ／ｓ”）。

循環式流動床の提作法についての補足的情報としてはり
、Ｒｅｈらの「化学・鉄鋼工業、エネルギー変換および
環境保護のための流動床法」　（”讐１ｒ−ｂｅｌｓｃ
ｈｉｃｈｔｐｒｏｚｅｓｓｅ　ｆｕｒ　ｄｉｅ　Ｃｈｅ
ｍｉｅ−ｕｎｄ　ＨｉｉＬｔｅｎ−ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ
、ｄｉｅ　Ｅｎｅｒｇｉｅｕｍｗａｎｄｌｕｎｇ　ｕｎ
ｄ　ｄｅｎ　Ｕｏ＋ｗｅ−１ｔｓｃｈｕｔｚ”）　（Ｃ
ｈｅｍ、−１ｎｇ、Ｔｅｃｈｎ、　５５　（１９８３）
　Ｎｒ、２゜８７〜９３頁）がある。

これに対し、生成ガスの脱硫は、例えば空気コンベヤま
たはベンチュリ形流動床内で任意の浮遊懸濁状態にして
、後段の分離器に固形物を排出して行うことができる。

しかし有利には脱硫にも循環式流動床を使用することが
できる。

ガスタービンの運転に比較的低発熱量の燃料ガスが使用
できるといった理由でガス化法が１０００℃以下で実施
できる場合、脱硫はガス化反応器自体の内部、つまりそ
の場で行うこともできる。

ガス化段階はその都度合目的とみなされるあらゆる圧力
の下で実施することができる。この圧力は一般にガスタ
ービンの運転データから明らかであり、概ね１５〜３０
バールである。その際、熱力学的条件からできるだけ高
い圧力が好ましい。

ガス化に必要な酸素含有ガスと、一般に必要とされる水
蒸気とは、異なる高さからガス化段階の流動床反応器に
供給される。水蒸気は主に流動化用ガスの形で、また、
酸素含有ガスは主に二次ガスの形で供給するのが望まし
い。無論、微量の水蒸気の装入は酸素含有二次ガスと一
緒に、そして微量の酸素含有ガスの装入は流動化用ガス
としての水蒸気と一緒に行うこともできる。

ガスがガス化段階に留まる滞留時間は、炭素含有物質の
装入箇所より上で測って、３〜２０秒間、好ましくは１
０〜１５秒間に設定される。この条件は通常、炭素含有
物質の方を高いレベルからガス化段階に装入すると実現
される。これにより、ガスは炭化水素を多く含み、それ
に応じて発熱量が高くなる一方、このガスは排ガス系内
で凝縮する炭化水素を事実上含まなくなる。

燃料ガスの脱硫は望ましくは粒径ｄ　ｐ５０（５０％粒
径）が５〜２００μｍの脱硫剤を使って行う。その際、
流動床反応器内の平均浮遊懸濁密度は０．１〜１０ｋｇ
／ｍ３、好ましくは１〜５　ｋｇ／ｍ’　、そして１時
間当たりの固形物循環率はシャフト内の固形物重量の少
なくとも５倍となるよう設定される。

脱硫剤の使用量は ＣａＯ＋　　）１２ｓ　　＝　　ＣａＳ　＋　Ｈ２Ｏに
従って必要とされる理論量の少なくとも１．２〜２．０
倍である。その際、ドロマイトまたばか焼ドロマイトを
使用すると事実上硫黄化合物を存するカルシウム成分の
みが反応することを考慮に入れておかなければならない
。更に、その場のガス化反応器内で脱硫する場合、有効
な脱硫剤が炭素含有物質の無機成分と一緒に装入される
点を考慮に入れておかなければならない。

脱硫時のガス速度はガス圧に応じて約１〜５ｍ／秒（空
管速度として計算）に設定される。

燃料ガスを別途脱硫する場合、特にガス化段階から高温
の排ガスが排出される場合、燃焼段階用も含めて所要の
全脱硫剤をガス脱硫段階に添加することができる。こう
して加熱に必要な熱エネルギー、そして場合によっては
脱酸に必要な熱エネルギーがガスからとり出され、従っ
てガス化及び燃焼段階のために保存される。

ガス化段階で変換されなかった可燃成分は特に環境に害
のない形での燃焼という観点からはやっかいな燃焼とみ
なされる。ガス精製時に発生する副生物もきわめて処理
し難いものとみなされる。

それらの処理は有利には別の循環式流動床内で行われ、
ガス精製時に発生した副生物はその際同時に環境に害の
ない形で除去される。ガス精製段階から来る硫黄負荷脱
硫剤は、特にそれが硫化カルシウムのように硫黄を含有
した形で存在する限り、硫酸化され、硫酸カルシウムの
ように廃棄可能な化合物にされる。更に、硫酸化法にお
いて遊離する酸化熱が付加的に蒸気として獲得される。

ガス除塵から発生する粉塵のような別の副生物も環境に
適合した生成物にされる。

燃焼は酸素含有ガスを異なる高さから供給して２段で行
われる。こうすることの利点は局所的過熱現象を避けた
「おだやかな」燃焼にある。しかも段階的燃焼によりＮ
Ｏ，の発生が大幅に抑制される。燃料の供給は酸素含有
流動化用ガスの供給箇所と二次ガス供給箇所との間の帯
域で行われる。

その際望ましくは流動化用ガス及び二次ガスの量を調節
して上部ガス供給部より上の平均浮遊懸濁密度を１５〜
１００ｋｇ／ｍ’とし、燃焼熱の少なくとも主要部分は
上側ガス供給部より上の反応器空間内にある冷却面を利
用して排出される。

かかる操作法がドイツ特許公告明細書第２５３９５４６
号又はその対応米国特許明細書第４１６５７１７号に詳
しく記載されている。

二次ガス供給部より上で流動床反応器内のガス速度は常
圧の場合一般に５　ｍ　／　ｓを超え、１５　ｍ／ｓに
まですることができ、流動床反応器の直径と高さとの比
はガス滞留時間が０．５〜８．０秒間、好ましくは１〜
４秒間となるよう選択すべきである。

流動化用ガスとしては、排ガスの性質を損なわないもの
なら事実上あらゆる任意のガスを装入することができる
。帰還煙道ガス（排ガス）、窒素、水蒸気等の不活性ガ
スも使用に適しているが、しかし燃焼工程を強化する意
味で酸素含有ガスを流動化用ガスとして使用するのが特
に有利である。

従って下記の可能性が生じる。

１、流動化用ガスとしてすでに酸素を含有したガスを使
用すること。この場合、二次ガスは１つのレベルから装
入すれば十分である。この実施態様でも勿論なお二次ガ
スの装入を幾つかのレベルに分けて行うことができる。

この運転法が一般には好ましい。

２、流動化用ガスとして不活性ガスを使用すること。こ
の場合、酸素含有燃焼用ガスを二次ガスとして少なくと
も２つの上下のレベルから装入することが不可欠である
。

各装入レベルに二次ガス供給用の穴を幾つか設けると有
利である。

燃焼工程の更に別の望ましい構成は、流動化用ガス及び
二次ガスの量を調節して上部ガス供給部より上方の平均
浮遊懸濁密度を１０〜４０　ｋｇ／　ｓ’とし、循環式
流動床から高温の固形物を取り出し、流動状態にして直
接的および間接的熱交換により冷却し、冷却した固形物
の少なくとも部介流を循環式流動床に戻すことである。

この実施態様がドイツ特許公開明細書第２６２４３０２
号又はその対応米国特許明細書第４１１１１５８号に詳
しく説明されている。

その際、一定温度は事実上、流動床反応器内の運転状態
を変えることなく、つまり例えば浮遊懸濁密度等を変更
することなく、冷却した固形物の戻り量を制御すること
によってのみ達成することができる。燃焼効率および設
定燃焼温度に応じて再循環率は少なかったり多かったり
する。燃焼温度は発火限界のすぐ上の極めて低い温度か
ら燃焼残留物の軟化により概ね制限される極めて高い温
度に至る間で任意に設定することができ、はぼ６５ｏ−
；９ｓｏ℃間にある。

本発明のこの構成でもガスの滞留時間、常圧下での二次
ガス用管路より上方のガス速度、そして流動化用ガス及
び二次ガスの供給方法は前記実施態様の対応パラメータ
と一致している。

燃焼段階に付加的に炭素含有物質を装入するなら蒸気発
生効率はガス化段階に手を加えることなく高めることが
できる。炭素含有固形物を燃焼段階に別途添加できるこ
とから特に起動時ガス化段階のガス化残留物にかかわり
なく蒸気タービンの運転を開始することができる。

酸素含有ガスとして空気が使用できる外、酸素富化空気
又は工業用純酸素も使用することができる。燃焼段階の
間は常圧又は約１０バールまでの過圧下で運転を行うこ
とができる。

本発明の好ましい諸構成によれば、炭素含有固形物に含
まれた炭素の少なくとも８０重景％をガス化して燃料ガ
スが発生され、又は脱硫した燃料ガスが３５０〜６００
℃の温度に冷却され、ハロゲン化物が除去される。

ガス化率を少なくとも８０重量％に高めると一般にそれ
に伴って効率も付加的に高まる利点が得られる。

ハロゲン化物の除去は、基本的には燃料ガスの別途脱硫
に関し前述したのと同じ操作条件で酸化カルシウム又は
水酸化カルシウムを用いて乾式で行われる。

前述の如く発生し、精製された燃料ガスの大部分が燃焼
室内で低Ｎｏ、煙道ガスを発生するように過理論燃焼さ
れ、こうして酸素を少なくとも５容量％含有した煙道ガ
スが発生する。煙道ガスの温度はガスタービンの運転条
件に応じて決まっており、全負荷運転のとき通常許容最
高値に設定さるので、燃焼に必要な酸素含有ガスの量は
この許容最高温度となるように選定される。ただし５容
量％の最低酸素含量を下回ってはならない。場合によっ
ては燃料ガスの発熱量が充分に高くなるよう配慮しなけ
ればならない。ガスタービンの運転温度は現在最高１２
００℃である。

本発明の更に別の有利な実施態様によれば、燃料ガスの
残留分が低がＮＯＸ煙道ガスを発生するようにほぼ理論
的条件で燃焼され、次いで、第２ガスタービンに供給さ
れる。すでに指摘した理由から、冷却の際は、できるだ
けガスタービンの許容入口温度以下にならないようにす
る。

本発明のこの構成は特に有利に作用し、部分負荷運転の
ときにも高い効率を達成することができる。

ガス化及び／又は燃焼に酸素富化空気又は工業用純粋酸
素を使用し、酸素の発生に空気分解装置を利用できるな
らば、同時に発生する窒素の少なくとも一部はガスター
ビン用煙道ガスを発生するため燃焼室に供給するのが望
ましい。これにより、燃焼ガスの燃焼熱を吸収して得ら
れる付加的ガス容積をガスタービンサイクルに提供（そ
して効率を向上）することが可能となる。しかし燃料ガ
スを窒素で冷却する場合、ガスタービンの許容人口温度
をできるだけ下回らないよう注意する。

石炭等の一部エネルギーが燃焼ガス及び蒸気に変換する
割合、従ってガスタービン／蒸気タービン複合サイクル
の全効率は主にガスタービン用煙道ガスの許容人口温度
で決まる。例えばガスタービンと蒸気タービンとの出力
比は煙道ガスの許容入口温度上昇に伴ってガスタービン
に有利な形で高まる。すなわち、煙道ガスの許容人口温
度上昇に伴ってガス化度が進み、従って残留物燃焼度が
減少する。ガス人口温度１２００℃のとき約４５％の効
率が達成可能である。

〔実施例〕

以下、図と実施例を基に本発明を詳しく例示する。

燃料ガスは、導管２．３．４からそれぞれ酸素含有流動
化用ガス、蒸気、石炭の供給を受ける循環式流動床１内
で生成され、導管５を介して第１熱交換器６へ送られ、
そこから脱硫装置７へ送られる。別の熱交換器８を通過
した後、装置９内でハロゲン化水素、特に塩化水素の除
去、そして装置ＩＯ内で除塵が行われる。燃料ガスの有
害物質を負荷された吸着剤が装置７．９内で得られ、こ
の吸着剤と装置１０内で得られた粉塵とが導管１１．１
２．１３を介し排出される。

次に燃料ガスは導管１４を介し燃焼室１５に達し、燃焼
室には付加的に導管１６から酸素含有ガスも供給される
。燃焼室１５内では過理論燃焼により、ガスタービン１
７を駆動するための煙道ガスが生成される。その際、酸
素含有ガスの使用量はガスタービン１７の運転にとって
最適な温度となるよう選定される。

ガスタービン１７の排ガスは一部が流動化用ガス又は二
次ガスとして導管１８．１９を介しガス化残留物燃焼の
ため循環式流動床２０に送られる。

必要なら送風機２１を使って新鮮な酸素含有流動化用ガ
スを装入することができる。ガス化残留物は負荷吸着剤
及び燃料ガスから分離した粉塵とともに導管２２を介し
装入される。同時に、循環式流動床２０に別の脱硫剤、
そして場合によっては付加的石炭を供給することができ
る（導管２３）。

循環式流動床２０の蒸気レジスター２４内で発生した蒸
気は導管２５を介し高圧蒸気タービン２６、中圧蒸気タ
ービン２７および低圧蒸気タービン２８に供給される。

循環式流動床２０の排ガスは別の熱交換器２９から除塵
装［３０を経て煙突３１に達する。

ガスタービン１７から排出され、循環式流動床２０には
必要とされない酸素含有煙道ガスは導管３２を介して熱
交換器系３３に供給し、そこで通常どおり冷却すること
ができ、次いでやはり煙突３１に達する。

破線で囲んだ範囲内に第２のガスタービン３４があり、
これは特に部分負倚運転のとき運転すると有利である。

排熱ボイラ３６を有する燃焼室３５がその前に設けてあ
り、これは壁面冷却式燃焼室として構成することもでき
る。ガスタービン１７の運転方式とは異なりこのガスタ
ービン３４はほぼ理論的条件の燃焼により得られた煙道
ガスを使って運転される。この煙道ガスは導管３７から
来る燃料ガスと導管３８から来る酸素含有ガスとから成
る。ガスタービン３４の排ガスは導管３９を経て導管３
２に達し、前述の如く利用される。

タービンに付属した発電機は理解を助けるため図示を省
略しである。

実隻炭−土 循環式流動床ｌで毎時２２３．０００　Ｎｍ”のガスを
発生させる。このため導管２を介し３５０℃、２０バー
ルの空気１５５．０００　Ｎｍ’　、導管３を介し４０
０℃の蒸気３．９ｔ、そして導管４を介し平均粒径６鶴
未満の長炎炭７０ｔを供給する。この長炎炭（揮発分３
５重量％、無水／無灰基準で計算）は 灰　　　　　２１６５重量％ 水　　　　　　１，５重量％ Ｃ＋　８　　７０．５重量％ Ｎ＋３　　２．０重量％ ０　　　４．５重量％ を含有し、発熱量Ｈｕが２６ＭＪ／ｋｇである。

ガス化段階の温度は１０５０℃、炭素変換率は約８５重
量％である。

発生ガスは導管５を介して取り出し、熱交換器６内で９
００℃に冷却し、装置７内でＣａＣＯ５を毎時５を添加
して脱硫する。ガスのデータは次の通りである： ＣＯ２４，４容量％ ｃｏｔ　　　　４．０　　容量％ Ｈ！　　　　　１１．３　　容量％ Ｈ１８３，０容量％ Ｃ１１４＋Ｃ＊　Ｈａ　　　２．４容量％Ｎｚ　　　　
　５４．９　　容量％ このガスの発熱量は５．３ＫＪ／Ｉｓ’である。

熱交換器８内でガスを更に４００℃に冷却し、装置９内
でＣａ　（ＯＲ）　ｚを用いて残留有害ガス、特にＨＣ
Ｉを１０ｍｇ／Ｎ＋＋＋３未満の値になるまで除去した
後、ガスは装置１０内で１０＋ｇ＋ｇ／Ｎｗ！未満の値
になるまで除塵する。

ガスは次に導管１４を介し燃焼室１５に供給し、そのな
かで導管１６から装入される、理論量の３゜５倍の空気
とともに燃焼させる。こうして発生す４１１００℃の煙
道ガスを次にガスタービン１７内で圧力解除する。ガス
タービンの排ガスは温度５５０℃、圧力１．３５バール
、酸素含有１３容量％　、ＮＯＸ含ｉｔ　２００　ｍｇ
／ｈ’である。ガスタービン１７に付属した発電機の発
電量は９７ＭＷに達する。

２６．７ｔ／ｈのガス化残留物と総量５．Ｏｔ／ｈであ
る装置７．９．１０からの排出物とを９５５℃の混合温
度で導管２２を介し循環式流動床２０に送る。そこで２
５％の過剰酸素とともに８５０℃で燃焼を行う、流動化
用ガスと二次ガスとの容積割合は３０ニア０の比で行う
、流動化用ガスの組成は１／３が空気（送風機２１）、
２／３が導管１Ｂから供給されたガスタービン排ガスで
あり、温度は３００℃である。流動床反応器２０用二次
ガスはもっばら５５０℃のガスタービン排ガス（導管１
９）から成る。従ってガスタービン排ガスの合計ｌＯ容
景％が循環式流動床２０に達する。循環式流動床２０内
でｌＯＯバール、５３５°Ｃの蒸気が発生し、導管２５
を介し一組の蒸気タービン２６．２７．２８に装入され
る。これらの蒸気タービンに付属した発電機は正味発電
量が１１６ＭＷである。

循環式流動床２０の排ガスは熱交換器２９内で冷却され
、装置３０内で除塵されて煙突３１に送られる。好適な
燃焼条件に基づきＮＯ，値は１７５ｍｇ／Ｎｎ＋’以下
、ＳＯＸ値は２００　ｌ１ｇ／Ｎｍ″以下である。

燃焼工程で利用されなかったガスタービン排ガス（９０
容量％）は導管３２を介し熱交換器系３３に供給され、
そこで凝縮器を予熱し、蒸気を発生して１００℃に冷却
された後、煙突３１に送られる。

本実施例で達成された全効率は４２％、蒸気タービンお
よびガスタービンの出力比はほぼ１：０８３である。

ス、ｌＬｊ− 実施例１と同じ条件、同じ流量でガス化、ガス冷却およ
びガス精製を行った。

循環式流動床１で発生した燃料ガスの４０％は５％の過
剰空気とともに加圧燃焼室３５内で燃焼させて１１００
℃の煙道ガスを生成しガスタービン３４内で圧力解除す
る。ガスタービン３４の排ガスは温度５５０℃、圧力約
１バール、酸素含有量約１容量％であり、熱交換器系３
３内で冷却され、約１００℃で煙突３１に送られる。

ガスタービン３４に付属した発電機の発電端電力量は２
６ＭＷである。

燃料ガスの大部分、つまり残りの６０％は導管１４を介
し燃焼室１５に送り、理論量の３．６倍の空気を添加し
て燃焼させる。こうして生成した１１００℃の煙道ガス
は次にガスタービン１７内で圧力解除して５５０℃に冷
却される。ガスタービン排ガスは酸素含有量１３容量％
、圧力１．３５バールである。

ガスタービン１７の発電機は発電端電力量が５８ＭＷで
ある。

２６．７ｔ／ｈのガス化残留物と総量５ｔ／ｈである装
置７．９．１０からの排出物とを導管２２から循環式流
動床２０に装入し、そのなかで２５％の過剰酸素ととも
に８５０℃で燃焼させる。実施例１の場合と同様に流動
化用ガスと二次ガスの容積割合は３０ニア０であり、流
動化用ガスの組成は１／３が空気（送風機２１）　、２
／３が導管１８から供給されたガスタービン排ガスであ
り、その温度は３００℃である。流動床反応器２０用二
次ガスはもっばら５５０℃のガスタービン排ガス（導管
１９）から成る。従ってガスタービン排ガスの合計１７
容量％が循環式流動床２０に達する。

循環式流動床２０内で１００バール、５３５℃の蒸気が
発生し、導管２５を介し蒸気タービン２６．２７．２８
に装入される。これらの蒸気タービンの発電機は発電端
電力量が１２９ＭＷである。

循環式流動床２０の排ガスおよび燃焼工程で利用されな
かったガスタービン排ガスは実施例１と同様に導かれる
。

本実施例でも全効率は４２％である。

本発明は次のように要約することができる。

ガスタービン／蒸気タービン複合サイクルの運転方法に
おいて効率向上を目的に循環式流動床内で炭素含有固形
物に含まれた炭素の７０〜９５重量％を９００〜１１０
０℃の温度でガス化して燃料ガスを発生させ、８５０〜
９５０℃で浮遊懸濁状態の水酸化カルシウム、酸化カル
シウム及び／又は炭酸カルシウム含有固形物を用いて燃
料ガスから有害物質を除去し、燃料ガスの大部分をガス
タービン運転のために燃焼させて酸素を少なくとも５容
量％含有した少なくとも１０００℃のガスにする。別の
循環式流動床内で、ガスタービン排ガスから主として成
る酸素含有ガスを少なくとも２つの部分流として異なる
高さから供給し、炭素含有ガス化残留物を８００〜９５
０℃の温度でほぼ理論的条件で燃焼させてプロセス蒸気
を発生させる。

脱硫した燃料ガスは好ましくは３５０〜６００℃の温度
に冷却されハロゲン化物が除去される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、炭素含有固体燃料をガス化し、精製し
て得られる燃料ガスの燃焼によりガスタービンが運転さ
れ、炭素含有ガス化残留物が流動床内で、異なる位置か
ら導入される酸素含有ガスタービン排ガスによって燃焼
されるので、局所的過熱現象が避けられ、ＮＯＸの発生
が大幅に抑制され、高い燃料利用率で炭素含有固体燃料
を環境に害を与えない形で燃焼させ、高効率で発電を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例の流れ図を概略示す。 なお図面に用いられた符号において、 １．２０−・−・・・−循環式流動床 １７．３４−・−・−＝・ガスタービン２６・−・・−
・−−−一−−・−高圧蒸気タービン２７・−・−・・
・・−・−・−・・−中圧蒸気タービン２８・・・・・
−・−・−・−・・・−低圧蒸気タービンである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素含有固形物から生成され、次いで脱硫された燃
   料ガスを用いてガスタービンサイクルを運転し、炭素含
   有ガス化残留物を燃焼させて発生させたプロセス蒸気を
   用いて蒸気タービンサイクルを運転し、その際、ガスタ
   ービンサイクルの酸素含有排ガスを用いて炭素含有ガス
   化残留物を燃焼させるようにしたガスタービン／蒸気タ
   ービン複合サイクルの運転方法において、炭素含有固形
   物に含まれた炭素の７０〜９５重量％を循環式流動床内
   で９００〜１１００℃の温度でガス化させて燃料ガスを
   発生させ、８５０〜９５０℃で浮遊懸濁状態の水酸化カ
   ルシウム、酸化カルシウム及び／又は炭酸カルシウム含
   有固形物を用いて燃料ガスから有害物質を除去し、燃料
   ガスの大部分をガスタービン運転のために燃焼させて酸
   素を少なくとも５容量％含有した少なくとも１０００℃
   のガスとし、別の循環式流動床においてガスタービン排
   ガスから主として成る酸素含有ガスを少なくとも２つの
   部分流として異なる高さから供給し、８００〜９５０℃
   の温度で炭素含有ガス化残留物をほぼ理論的条件で燃焼
   させてプロセス蒸気を発生させるようにしたことを特徴
   とする方法。 ２、炭素含有固形物に含まれた炭素の少なくとも８０重
   量％をガス化して燃料ガスを発生することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、脱硫した燃料ガスを３５０〜６００℃の温度に冷却
   し、ハロゲン化物を除去することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、燃料ガスの残留分をほぼ理論的条件で燃焼させ、冷
   却し、第２ガスタービンに供給することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。