JPS63120824A - バイオマス燃料ガス化発電方法 - 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〕 本発明は、石炭、木材あるいは泥炭、褐炭などのバイオ
マス系燃料を、ガス化炉で熱分解等によりガス化して得
られる生成ガスを燃料として発電させるバイオマス燃料
発電方法に関する。

〔従来の技術〕

エネルギ多角化の観点から、石炭が再び注目されるよう
になってきた。従来、石炭を燃料として発電する形態と
しては、いわゆる石炭直焚式の汽力プラントによる発電
方法が一般的であった。

しかし、上記方法によると、脱灰、脱硫、脱硝などの公
害防止装置が過大になるため、石炭をクリーンな燃料に
変換することができるシステムとして１石炭をガス化し
て用いる方法が提案されている。

ところで１石炭などのバイオマス燃料をガス化するには
、多くのガス化エネルギが必要となり、通常はエネルギ
収率が低いことから、そのガス化した生成ガスにより単
にガスタービンを駆動して発電する方法によれば、熱効
率が低いという問題がある。

そこで、熱効率を改善するため、一般的には、ガスター
ビンの排ガスを排熱ボイラに導びいて蒸気を発生させ、
この蒸気により蒸気タービンを駆動して発電させるいわ
ゆる複合発電方法が提案されるところとなっている。

斯かる複合発電方法によれば、装置全体が大形かつ複雑
なものとなるため、建設費や立地上の問題はあるが、熱
効率的には従来の直焚汽力ブラン１へを」−回ることが
期待できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記複合発電によれば、主要構成部が石
炭等のガス化装置、ガスタービンプラント、蒸気タービ
ンプラントの３つとなりＮ１雑なため、電力負荷の変動
に応じてそれらの装置を追従させて運転することはきわ
めて困難であるという問題がある。

したがって、急激な負荷変動が要求されないベース負荷
用に用途が限定されてしまい、中間負荷用やピーク負荷
用には向かないという問題がある。

本発明の目的は、上記問題点を解決すること。

言い換えれば、負荷追従性に優れ、中間負荷用あるいは
ピーク負荷用にも適用できるバイオマス燃料ガス化発電
方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、バイオマス燃料に
蒸気と空気とからなるガス化剤を作用させてガス化し、
この生成ガスを燃焼させた燃焼ガスにより膨脹タービン
を駆動して発電するとともに、この膨脹タービンの排ガ
スにより給水を予熱し、この予熱により得られる高温水
と高圧空気とを混合した後、前記膨脹タービン排ガスに
より加熱して蒸気と空気の混合体を生成し、この混合体
を更に前記生成ガスの顕熱により加熱して前記ガス化剤
とするとともに、前記生成ガスを燃焼させる燃焼剤とす
ることを特徴とする。

〔作用〕

このような構成とすることにより、すなわち膨脹タービ
ンのみにより発電するようにしていることから、発電量
の調整がきわめて容易になり、負荷変動に追従させた運
転を行なうことができる。

また、エネルギ収率（熱効率）の点については、燃焼剤
およびガス化剤としての蒸気と空気を生成するにあたり
、膨脹タービンの排ガスによりまず予熱し、その後生成
ガスにより加熱していることから、排ガスと生成ガスの
顕熱を有効にかつ高率で回収することができることにな
る。

〔実施例〕

以下１本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明を適用してなる発電装置の一実施例の系
統構成図を示す。

バイオマス燃料のガス化装［１０は、加圧下（例えば２
５ｋｇ／ｃｏｔ）においてガス化反応を行なわせるガス
化炉１１と、ガス化炉１１の炉頂から送出される生成ガ
ス中のチャーを回収してガス化炉１１に還流させるサイ
クロン１２とから形成されている。なお、ガス化炉１１
としては固定床。

流動床又は噴流床のいずれの型式のものであってもよい
。

サイクロン１２から流出される生成ガスは、熱動換器１
３、乾式脱硫装置１４、ダストコレクタ１５を通って精
製ガスとされ、燃焼器１６に導びかれて燃焼される。こ
の燃焼器１６から流出される燃焼ガスは膨脹タービン１
７に導びかれ、膨脹タービン１７を駆動して発電機１８
により発電するようになっている。

膨脹タービン１７から排出される排ガスは、熱回収ボイ
ラ１９を通して図示していないスタック等から大気中へ
排気されている。熱回収ボイラ１９は給水子熱部１９ａ
と混合体予熱部１９ｂとを含んで形成されている。混合
体予熱部１９ｂには、モータ２０により駆動される空気
圧縮機２１から吐出された高圧空気と給水との混合体が
流入されている。混合体予熱部１９ｂに流入された水と
高圧空気の混合体（ミクスチャー）は、膨脹タービン１
７の排ガス顕熱により加熱されて蒸気と空気の混合体（
以下スチームエアミクスチャー又は単にミクスチャーと
称する）となる。このスチームエアミクスチャーの混合
比は燃焼器１６における燃焼用空気として機能する値に
なっており。

前記熱交換器１３に導びかれた後、サイクロン１２から
出た高温の生成ガスとの熱交換により加熱され、ガス化
炉１１のガス化剤として、また燃焼器１６の燃焼用空気
（燃焼剤）として供給されるようになっている。また、
給水予熱部１９ａに流入された水は膨脹タービン１７の
排ガス顕熱により加熱された後、熱交換器１３にて加熱
されて蒸気となり、ガス化炉１１のガス化剤として供給
されるようになっている。

このように構成される実施例の動作について次に説明す
る。

ガス化炉１１に供給されるバイオマス燃料としての例え
ば石炭は、熱交換器１３から供給される高温（例えば６
００℃）のスチームミクスチャー（ガス化剤）によって
、熱分解反応等を含むガス化反応により加圧下（例えば
２５ｋｇ／ｃＪ）でガス化される。

これにより発生した高温（例えば１３００℃）。

高圧の生成ガス（熱量例えば２０００ＫｃａＱ）はサイ
クロン１２に導びかれ、ここにおいて捕集された粗粒ダ
ストとチャーはガス化炉１２に戻される。サイクロン１
３を通過した生成ガスは熱交換器１３においてスチーム
エアミクスチャーと高温水を加熱し、これにより例えば
４５０℃に冷却されて乾式脱硫装置１．４に導びかれる
。なお、このときの温度４５０°は乾式脱硫装置１４か
ら要求される運転温度であるとともに、熱交換器１３に
おいて生成ガス中のタール分（露点約４００℃）が凝縮
するのを防止することができる温度であり、タール分に
よるトラブル防止に寄与するばかりでなく、有効に熱回
収がなされる。

乾式脱硫装置１４において脱硫された生成ガスはダスト
コレクタ１５に導びかれ、ここにおいて微細なダスト（
灰分等）が分離捕集されて廃棄される。ダストコレクタ
１５により精製された生成ガスは精製ガスとなり、燃焼
器１６に導びかれ、ここにおいて熱交換器１３から供給
される高温のスチームエアミクスチャーによって燃焼さ
れる。

この燃焼によって生じた燃焼ガス（例えば１３００℃）
は膨脹タービン１７に導びがれて発電に寄与する。

膨脹タービン１７から排出される排ガス（例えば６００
℃）は熱回収ボイラ１９に導びがれ、ここにおいて給水
を予熱するとともに、給水と高圧空気との混合体を加熱
してスチームエアミクスチャーを発生させる。これによ
り、排ガスは十分な低温（例えば約１５０℃）に低下さ
才して排出される。すなわち、蒸気と空気の２相流を加
熱するため、熱回収を極限まで行なえるのである。ここ
において発生された高温水とスチームエアミクスチャー
は前述したように、熱交換器１３にて更に加熱され、ガ
ス化剤又は燃焼剤として用いられる。

上述したように、本実施例によれば、ガス化炉で発生さ
れた生成ガスを精製処理した後燃焼器で燃焼して膨脹タ
ービンを駆動して発生するようにし、その膨脹タービン
の排ガス顕熱はガス化剤と燃焼剤のスチームエアミクス
チャーを生成することにより有効に回収し、さらにこの
スチームエアミクスチャーを乾式脱硫の要求に合わせて
冷却される生成ガスの顕熱により加熱して有効に回収す
るようにしていることから、次の効果を奏することがで
きる。

（１）発電機を膨脹タービンに係るもの１つにすること
ができるので、負荷変動に対する追従性に優れたものと
することができ、中間負荷用又はピーク負荷用として適
用することができる。

（２）生成ガスの顕熱回収、および膨脹タービン排ガス
の顕熱を有効利用できない低温まで回収し、その回収熱
により別の蒸気タービンを駆動するのではなく、ガス化
炉と燃焼器に供給するスチームエアミクスチャーを生成
加熱していることから、ガス化炉から発生されるエネル
ギの収率を極めて高くすることができ、従来の直焚汽力
プラント以上の熱効率を得ることができる。

（３）燃焼器の燃焼剤としてスチームエアミクスチャー
を用いていることから、すなわち蒸気を含んでいること
から、空気のみの場合に比べてＮＯｘ抑制の効果がある
。

なお、バイオマス燃料として硫黄分を含んでいないもの
（例えば木材）を用いる場合には、乾式脱硫装置１４を
省略することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、負荷追従性に優
れたものとすることができ、これにょって中間負荷用あ
るいはピーク負荷用に適用することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用してなる一実施例装置の系統構成
図である。 １１・・・ガス化炉、　　　　　１３・・・熱交換器、
１６・・・燃焼器、　　　　　　１７・・・膨脹タービ
ン、１９・・・熱回収ボイラ、　　２０・・・空気圧縮
機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）バイオマス燃料に蒸気と空気からなるガス化剤を
   作用させてガス化し、この生成ガスを燃焼させた燃焼ガ
   スにより膨脹タービンを駆動して発電するとともに、こ
   の膨脹タービンの排ガスにより給水を予熱し、この予熱
   により得られる高温水と高圧空気とを混合した後、前記
   膨脹タービン排ガスにより加熱して蒸気と空気の混合体
   を生成し、この混合体を更に前記生成ガスの顕熱により
   加熱して前記ガス化剤とするとともに前記生成ガスを燃
   焼させる燃焼剤とすることを特徴とするバイオマス燃料
   ガス化発電方法。