JPS6235031A - ガス・蒸気タ−ビン複合発電所 - Google Patents

ガス・蒸気タ−ビン複合発電所

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JPS6235031A
JPS6235031A JP61181810A JP18181086A JPS6235031A JP S6235031 A JPS6235031 A JP S6235031A JP 61181810 A JP61181810 A JP 61181810A JP 18181086 A JP18181086 A JP 18181086A JP S6235031 A JPS6235031 A JP S6235031A
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JP
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gas
air
power plant
heat exchanger
steam turbine
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JP61181810A
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ウルリツヒ、シツフアース
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Kraftwerk Union AG
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Kraftwerk Union AG
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Publication date
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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、ガス・蒸気タービン複合発電所に関する。
〔従来の技術〕
ガスタービン発電所部分に前置接続された石炭ガス発生
器、該石炭ガス発生器に後置接続され生ガス・純ガス熱
交換器を持った熱交換装置、該熱交換装置に後置接続さ
れたガス浄化装置、ガスタービンの燃焼室に通じている
純ガス配管、前記石炭ガス発生器に前置接続され前記石
炭ガス発生器に供給する酸素配管およびガスタービンの
燃焼室に通じている窒素配管を持った空気分解装置、前
記窒素配管に組み込まれた窒素圧縮機、および空気分解
装置およびガスタービンの燃焼室に前置接続された少な
くとも１つの空気圧縮機を有するガス・蒸気タービン複
合発電所は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３３１９
７１１号（特開昭５９−２３１１２）公報で知られてい
る。この発電所の場合、石炭ガス発生器から流出する高
温の生ガスは、それがガス浄化装置に導入される前に、
高圧蒸気発生器、生ガス・純ガス熱交換器および低圧蒸
気発生器を有する熱交換装置において冷却される。その
際に得られる熱は、高圧蒸気を発生する高圧蒸気発生器
、ガス浄化装置からガスタービンの燃焼室に流入する純
ガスを再熱する生ガス・純ガス熱交換器および低圧蒸気
を発生する低圧蒸気発生器において利用される。そのよ
うにして発生された高圧および低圧蒸気は、蒸気タービ
ン発電所部分に導かれる。更にこの公知の複合発電所の
場合、ガスタービンの廃ガスが貫流する廃熱ボイラにお
いて別の高圧蒸気が発生される。かかるガス・蒸気ター
ビン複合発電所は、その出力を広い範囲で変更できると
いう利点を有している。勿論ガスタービンを完全に遮断
し、ガスタービンに後置接続された廃熱ボイラにおける
蒸気の発生を中止する場合、蒸気タービンは、石炭ガス
発生器に後置接続された熱゛交換装置によって発生され
た蒸気によってたとえ小さな出力でも継続運転できるの
で、極端な場合、電力に関する所内需要は、蒸気タービ
ンで駆動される発電機を介してまかなうことができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上述したガス・蒸気タービン複合発電
所において、種々の個所において生ずる熱を総合効率を
向上するために合理的に利用することにある。
〔問題点の解決手段〕
この目的は特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載した
手段によって達成できる。有利な実施態様は特許請求の
範囲の実施態様項に記載しである。
〔作用効果〕
空気圧縮機を空気分解装置の入口に接続する空気配管を
２本の並列した分岐管に分岐することは、圧縮され空気
分解装置に流入する空気の余分な熱を、一方では空気分
解装置のモル濾過器を再生するために、他方では空気分
解装置から流出し窒素圧縮機における圧縮によって既に
予め加熱された窒素を生ガス・純ガス熱交換器から出る
純ガスの温度レベルまで加熱するために利用することを
可能にする。これによってガスタービンの燃焼室への入
口の手前における燃焼用ガス温度が、そのために生ガス
・純ガス熱交換器における純ガスを極度に加熱する必要
なしに、一層高められる。
ガスタービンの燃焼室に流入する燃焼用ガスをこのよう
に加熱する場合、特に本発明に基づいて、窒素配管が、
窒素・空気熱交換器の後方で、生ガス・純ガス熱交換器
の後方における純ガス配管に開口していると有利である
。この場合、窒素が予・め高温の生ガスに混合される場
合よりも低い温度レベルに窒素が加熱されるという利点
がある。
本発明に基づく有利な実施態様において、窒素・空気熱
交換器を有する空気配管の分岐管に、プロセス熱を発生
する少なくとも１つの別の熱交換器が挿入接続される。
これは、窒素・空気熱交換器の通過後における圧縮空気
になお存在する熱を発電所において利用することを可能
にし、それによって発電所の総合効率を一層向上できる
。
〔実施例〕
以下図面に示した実施例を参照して本発明の詳細な説明
する。
ガス・蒸気タービン複合発電所ｌは、第１図に示したよ
うに主に、ガスタービン発電所部分２、蒸気タービン発
電所部分３、ガスタービン発電所部分２に前置接続され
かつ空気分解装置５が前置接続された石炭ガス発生器４
、石炭ガス発生器４の生ガス側に後置接続された熱交換
装置６およびこの熱交換装置６の生ガス側に後置接続さ
れたガス浄化装置７から構成されている。熱交換装置６
は高圧蒸気発生器８、生ガス・純ガス熱交換器９および
低圧蒸気発生器１０を有している。熱交換器６の生ガス
側に後置接続されたガス浄化装置７は、この実施例の場
合、生ガス洗浄器１１、硫化水素吸収装置１２、硫黄回
収装置１３および廃水蒸発用の蒸発器５３を持った廃水
処理装置５４を有している。ガスタービン発電所部分２
は、ガスタービン１４並びにこのガスタービン１４で駆
動される空気圧縮機１５および発電機１６を有している
。
空気圧縮機Ｉ５には、ガスタービン１４の燃焼室１７お
よび空気分解装置５に通じている空気配管１８が接続さ
れている。この配管１８には、ガスタービン１４によっ
て駆動される空気圧縮機１５に対して並列に、独立して
駆動でき必要に応じて投入できる別の空気圧縮機１９が
接続されている。空気配管１８は両方の空気圧縮機１５
．１９と空気分解装置５との間で２本の分岐管２０．２
１に分けられている。その内の一方の分岐管２０は、空
気分解装置５のモル濾過器再生回路２２に接続された熱
交換器２３を介して空気分解装置５に通じている。他方
の分岐管２１は、窒素配管２５における窒素圧縮機２４
の後方に接続された窒素・空気熱交換器２６、プロセス
熱を発生する別の熱交換器２７、プロセス熱を発生する
ためないし遠隔熱排出用の熱交換器２日並びに最終冷却
器２９を介して、空気分解装置５の入口に通じている。
ガス浄化菌Ｗ７から出ている純ガス配管３０は、熱交換
装置６の生ガス・純ガス熱交換器９を介して直接ガスタ
ービン１４の燃焼室１７に通じている。この純ガス配管
３０には、その燃焼室１７への入口の手前で、窒素・空
気熱交換器２６から出ている窒素配管２５が開口してい
る。
ガスタービン１４の廃ガス配管３１は廃熱ボイラ３２を
通り、その通過縁に煙突３３に開口している。廃熱ボイ
ラ３２は、廃ガスの流れ方向に順々に配置されている高
圧蒸気発生器３４、給水加熱器３５および低圧蒸気発生
器３６を有している。
蒸気タービン発電所部分３の蒸気タービン３７は発電機
３８を駆動し、排気側が復水器３９に接続されている。
復水器３９は復水ポンプ４０を介して給水タンク４１に
接続されている。給水タンク４１に接続された給水ポン
プ４２，４３．４４を介して、廃熱ボイラ３２ないし石
炭ガス発生器４に後置接続された熱交換装置６０種々の
給水加熱器および蒸気発生器に供給される。石炭ガス発
生器４に後置接続された熱交換装置６にある過熱器およ
び廃熱ボイラにある蒸気発生器は、出口側が相応した圧
力レベルで芸気タービン３７の入口接続管４５．４６に
接続されている。
このガス・蒸気タービン複合発電所の運転の際に、ガス
タービン１４の軸にある空気圧縮機１５によって、空気
が燃焼室１７および空気配管１８に搬送される。この空
気は空気配管Ｊ８の２本の分岐管２０．２１に分けられ
、一方の分岐管２０において、空気分解装置５のモル濾
過器再生回路２２に接続された熱交換器２３を貫流し、
他方の分岐管２１において、これが分岐管２０と合流し
て空気分解装置５に流入する前に、窒素・空気熱交換器
２６、プロセス熱を発生する熱交換器２７、プロセス熱
を発生するためないし遠隔熱排出用の熱交換器２８並び
に最終冷却器２９を貫流する。
空気分解装置５において、空気は窒素および酸素の異な
った沸点を利用して分解される。その場合炭酸ガスおよ
び水は、空気をモル濾過器において低温まで冷却する前
に、（一般にゼオライトあるいはアルミノケイ塩酸で）
吸着され、これによって空気から分離される。このモル
濾過器は周期的に切り換えられ、吸着した物質を加熱に
よって駆逐するために、負荷されたモル濾過器はモル濾
過器再生回路２２に接続される。再生ガスとして、空気
分解装置５で分離された窒素ガスの一部が用いられる。
空気分解装置５で得られた酸素は、酸素配管４７に挿入
接続された酸素圧縮機４８を介して、高圧で運転される
石炭ガス発生器４に導かれる。この石炭ガス発生器４は
図示してない方式で石炭供給配管４９を介して微粉炭が
供給される。
発生した灰は灰取出し配管５ｏを通して排出される０石
炭ガス発生器４で発生された生ガスは、その熱を石炭ガ
ス発生器４のガス側に後置接続された熱交換装置６にお
いて、それがガス浄化装置７に到達する前に、そこに組
み込まれた高圧および低圧蒸気発生器において給水ない
しは蒸気タービン３７用の蒸気に放出され、また生ガス
・純ガス熱交換器９においてガス浄化装置７がら出てく
る純ガスに放出される。その生ガス洗浄器１１において
まず粒子やハロゲンが洗浄され、後置接続された硫化水
素吸収装置１２において硫黄化合物および別の残留ガス
が分離される。硫黄化合物は接続された硫黄回収装置１
３において硫黄元素に変換される。生ガス洗浄器１１お
よび硫化水素吸収装面１２で生ずる廃水は廃水処理装置
で処理される。塩素含有石炭の場合、塩化物含有廃水が
生ずる。廃水の塩分搬送を避けるために、予め濃縮され
た塩化物含有廃水が蒸発される。そして塩化物は塩とし
て除去される。
適用された方法に応じて約２０〜８０℃でガス浄化装置
７から流出する純ガスは、生ガス・純ガス熱交換器９に
おいて生ガスで加熱され、生ガス配管３０を通してガス
タービン１４の燃焼室１７に供給される。この純ガスに
ガスタービン１４の燃焼室１７の直前で窒素が供給され
る。この窒素は空気分解装置５から出た後、窒素圧縮ｆ
ｉ２４においてガスタービン１４の燃焼室１７の直前で
純ガス配管３０の圧力レベルになるまで圧縮され、その
際約９０〜２００℃に加熱される。続いてこれは窒素・
空気熱交換器２６において更に、生ガス・純ガス熱交換
器９から出る純ガスの温度レベルまで加熱される。その
ようにして生じた高温ではあるが発熱量が低下された燃
焼用ガスは燃焼室１７に流入し、そこで燃焼し、ガスタ
ービン１４に供給される。ガスタービン１４の廃ガスは
廃ガス配管３１を介して廃熱ボイラ３２に送られ、そこ
で高温蒸気発生器３４、給水加熱器３５および低圧蒸気
発生器３６においてその熱を給水ないし蒸気に放出する
。廃ガスは１００〜１８０℃に冷却され、煙突３３に導
かれる。
この発電所は特に、圧縮空気の余分な熱が、燃焼室１７
に流入する窒素の加熱に利用されるだけでなく、モル濾
過器再生回路２２にとって必要な熱および別の熱消費装
置のプロセス熱を発電所内部で準備するために用いられ
る利点がある。空気分解装置に流入する高温の圧縮空気
は、窒素・空気熱交換器を通過した後温度レベルが低く
なっても、内部のプロセス熱発生に利用される。たとえ
ば窒素・空気熱交換器２６に後置接続された熱交換器２
７は、ガス浄化装置において予め濃縮された塩化物含有
廃水を蒸発するために用いられる。
廃水蒸発用の公知の方法の内で、特に真空のもとて多段
蒸発する方式が通している。というのはそのようにして
得られる蒸発温度の低下によって、空気熱の大部分が蒸
発用に利用できるからである。
その段数の決定は技術的および経済的な観点に左右され
る。エネルギー消費の理由から、普通は単段より多段に
する必要がある。蒸発用のエネルギーが熱交換器で得ら
れる熱で満足できない場合、発電所で発生される補助的
な高温蒸気が、その蒸発装置に導かれる。そのために特
に、硫黄回収装置で発生される蒸気あるいは蒸気タービ
ン発電所部分３から抽出される低圧蒸気が用いられる。
硫化水素吸収装置１２にリボイラ５１によって供給され
る熱量（特に投入された洗剤を再生するための必要熱量
を補償する）は、熱交換器２７．２８の一部から抽出さ
れる熱でまかなわれる。熱交換器２８からの熱は、低い
温度レベルのために特に真空のもとての洗剤再生用に利
用される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に基づくガス・蒸気タービン複合発電所の
概略系統図である。 １；蒸気タービン発電所部分、２ニガスタ一ビン発電所
部分、４：石炭ガス発生器、５：空気分解装置、６：熱
交換装置、７：ガス浄化装置、８：高圧蒸気発生器、９
：生ガス・純ガス熱交換器、１２：硫化水素吸収装置、
１３：硫黄回収装置、１７：燃焼室、１８：空気配管、
２０．２１：空気配管の分岐管、２２：モル濾過器再生
回路、２３：熱交換器、２５：窒素配管、２６：窒素・
空気熱交換器、２７：熱交換器、２８：熱交換器、２９
：空気最終冷却器、３０：純ガス配管、５１：リボイラ
、５４：廃水処理装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ガスタービン発電所部分に前置接続された石炭ガス
    発生器、該石炭ガス発生器に後置接続され生ガス・純ガ
    ス熱交換器を持った熱交換装置、該熱交換装置に後置接
    続されたガス浄化装置、ガスタービンの燃焼室に通じて
    いる純ガス配管、前記石炭ガス発生器に前置接続され前
    記石炭ガス発生器に供給する酸素配管およびガスタービ
    ンの燃焼室に通じている窒素配管を持った空気分解装置
    、前記窒素配管に組み込まれた窒素圧縮機、および空気
    分解装置およびガスタービンの燃焼室に前置接続された
    少なくとも１つの空気圧縮機を有するガス・蒸気タービ
    ン複合発電所において、空気圧縮機（１５、１９）を空
    気分解装置（５）の入口に接続する空気配管（１８）が
    、２本の並列した分岐管（２０、２１）に分岐され、そ
    の一方の分岐管（２０）に、空気分解装置（５）のモル
    濾過器再生回路（２２）に接続された熱交換器（２３）
    が接続され、他方の分岐管（２１）に、ガスタービン（
    １４）の燃焼室（１７）に通じている窒素配管（２５）
    に接続された窒素・空気熱交換器（２６）が接続されて
    いることを特徴とするガス・蒸気タービン複合発電所。 ２）窒素配管（２５）が、窒素・空気熱交換器（２６）
    の後方で、生ガス・純ガス熱交換器（９）の後方におけ
    る純ガス配管（３０）に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・蒸気タービン複合発
    電所。 ３）窒素・空気熱交換器（２６）を有する空気配管（１
    ８）の分岐管（２１）に、プロセス熱を発生する少なく
    とも１つの別の熱交換器（２７）が挿入接続されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス・蒸
    気タービン複合発電所。 ４）窒素・空気熱交換器（２６）を有する空気配管（１
    ８）の分岐管（２１）に、遠隔熱排出用の別の熱交換器
    （２８）が挿入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・蒸気タービン複合発電所。 ５）空気最終冷却器（２９）が、空気配管（１８）の窒
    素・空気熱交換器（２６）を有する空気配管（１８）の
    分岐管（２１）において、空気分解装置（５）の直前に
    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・蒸気タービン複合発電所。 ６）熱交換器（２７）で生ずる熱が、廃水処理装置（５
    ４）の塩化物含有廃水を蒸発する装置の蒸発器（５３）
    に導かれることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
    のガス・蒸気タービン複合発電所。 ７）蒸発器（５３）に、低圧蒸気タービンから低圧蒸気
    の形で補助的に熱が供給できること特徴とする特許請求
    の範囲第６項記載のガス・蒸気タービン複合発電所。 ８）蒸発器（５３）に、硫黄回収装置（１３）から低圧
    蒸気の形で補助的に熱が供給できること特徴とする特許
    請求の範囲第６項記載のガス・蒸気タービン複合発電所
    。 ９）塩化物含有廃水の蒸発が真空のもとで行われること
    を特徴とする特許請求の範囲第６項記載のガス・蒸気タ
    ービン複合発電所。 １０）蒸発が多段蒸発装置（５４）で行われ、その場合
    熱交換器（２７）から供給される熱が第１の蒸発段に供
    給されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
    ガス・蒸気タービン複合発電所。 １１）熱交換器（２７、２８）で生ずる熱の少なくとも
    一部が、脱硫装置の再生カラムのリボイラ（５１）に導
    かれることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のガ
    ス・蒸気タービン複合発電所。 １２）硫化水素吸収装置（１２）の洗剤の再生が真空の
    もとで行われることを特徴とする特許請求の範囲第１１
    項記載のガス・蒸気タービン複合発電所。
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