JPS63131832A - 石炭焚き発電装置 - 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、石炭又は燃焼生成ガス中に固形分を生ずる機
料燃料を使用する発電装置に関する。

従来の技術 従来の石炭焚き複合発電装置の最新のものとして、例え
ば第６図に示すようなものがある。

第６図において、１は、発電機駆動装置であるガスター
ビンで、このガスタービンの駆動力により、発電機２と
空気圧縮機３とが駆動される。

空気圧縮機３により圧縮された空気は、空気管４より、
−次空気管５と二次空気管６とに分岐されて、溶融燃焼
器（又はガス化炉）７に燃焼用空気として供給される。

一次空気管５の途中には、微粉炭供給器８が設けられ、
ここで、微粉炭貯槽９、出口制御弁１ｏ１微粉炭貯槽１
１及び出口制御弁１２を順次通って供給される微粉炭が
、−次空気に混合されて、溶融燃焼器７に供給される。

微粉炭貯槽９，１１と出口制御弁ｔｏ、　１２とをそれ
ぞれ２段階に設けたのは、微粉炭を低圧部から高圧部へ
段階的に昇圧して供給するためである。

溶融燃焼器７に内においては、微粉炭と−次空気との混
合気に、さらに二次空気が混合された状態で、微粉炭が
灰溶融温度以上の温度で部分燃焼させられ、その燃焼に
より発生した溶融灰は、溶融灰貯槽１３、締切弁１４、
溶融灰貯槽１５及び締切弁１６を順次通って排出される
。溶融灰貯槽１３．１５と締切弁１４．１６とをそれぞ
れ２段階に設けたのは、溶融灰を、高圧部から低圧部へ
段階的に減圧して取出すためである。

溶融燃焼器７より発生した発生ガスは、ガスダクト１７
、蒸気発生器１８、ガスダクト１９、除塵装置２０及び
ガスダクト２１を順次通って、ガスタービンｌ用の燃焼
器２２に送られる。

蒸気発生器１８は、従来の除塵装置２０が、その入口側
ガス温度を約４００℃以下に維持する必要があったので
、溶融燃焼器７の出口より供給される約１０００’ｃつ
上。発生ガ８温度を約ｔ。８℃ま、低下。

仕るためと、その際の除去熱を有効利用して、複圧式の
蒸気タービン２３を駆動し、電力として回収するために
設けられたものである。

すなわち、蒸気発生器１８において、溶融燃焼器７より
の発生ガスと熱交換されて発生した蒸気は、蒸気管２４
を介して蒸気タービン２３に供給され、そのタービンを
回転させて発電機２５を駆動し、蒸気タービン２３から
出た排気は、復水器２６により凝縮され、かつ給水ポン
プ２７により、復水管２８を介して、蒸気発生器１８に
戻される。

蒸気発生器１８により、約４００℃まで冷却された発生
ガスは、除塵装置２０通過時に除塵され、上述の燃焼器
２２に供給される。一方除塵装置２０において蓄積され
た灰等は、灰貯槽２９、締切弁３０、灰貯槽３１及び締
切弁３２を順次通ることにより、段階的に減圧されて排
出される。

燃焼器２２においては、除塵装置２０より供給された発
生ガスは、空気圧縮機３より供給される空気と混合され
て燃焼され、ガスタービン１に送られる。ガスタービン
１においては、燃焼ガスにより回転軸及びロータ（いず
れも図示略）が回転させられ、発電機２．及び空気圧縮
機３を駆動する。

ガスタービン１を出た排気ガスは、排気ダクト３３、排
熱回収ボイラ３４、排ガスダクト３５及び煙突３６を順
次通って排出される。

排熱回収ボイラ３４より発生した過熱蒸気は、主蒸気管
３７を介して、前記蒸気タービン２３に送られ、ここで
上述の蒸気発生器１８からの蒸気の駆動力と協働して、
回転翼及びロータ（図示略）を回転させ、発電機２５を
駆動する。蒸気タービン２３より出た排気を復水器２６
により凝縮して得られた凝縮水の一部は、給水ポンプ３
８により、復水管２８から分岐する復水管３９を介して
、排熱回収ボイラ３４に戻される。

発明が解決しようとする問題点 上述のような従来の装置においては、溶融燃焼器７又は
ガス化炉より発生した高温の発生ガスを、除塵装置２０
の許容温度である約４００℃まで低下させるために、溶
融燃焼器７等の燃焼ガスの出口側に蒸気発生器１８を設
けていたが、そのために次のような問題点があった。

（１）設備費の増大 （イ）発生ガスの温度を十数百度から約４００℃程度に
下げるため、蒸気発生器１８を大型のものとしなければ
ならず、また蒸気タービン２３の効率向上の観点から、
発生蒸気を高温高圧に維涛するため、設備費が一層増大
する。

（ロ）設備が複雑化し、かつ大型の蒸気発生器１８を設
置しなければならないので、必要スペースも増大する。

（ハ）発生ガスは還元性ガスのため、腐食性が高いのに
対し、蒸気発生器１８は通常鋼管製熱交換器であるので
、腐食しやすいという問題がある。

（２）プラント性能の低下 発生ガスの温度を除塵装置２０の許容温度である約４０
０℃まで低下させるのに、単に冷却水等で冷却し、熱回
収しない方式のものに比較すれば、蒸気発生器１８で蒸
気を発生するものの方が高いプラント効率が得られるが
、発生ガス温度を下げないか、又は温度降下が少ない場
合に比較すると、プラント効率は、第５図に概念を示ｑ
ｐ＝４５．０％である。

因みに、後述する本発明の装置では、概ね１ｐ＃５１％
まで向上することができ、したがって、５１／４５＝　
１．１３となり、相対値基準で約１３％のプラント総合
効率の向上を図ることができる。

上記のように、従来装置の最新のものでは、相当の性能
向上は図られているが、設備費が高いこと、及び性能改
善の余地がまだ残されていること等の問題点がある。

また、従来の石炭焚き蒸気発生器においては、固体状石
炭燃焼のため、また多量の天分も併せて投入されるため
、大型の火炉を必要とするとともに、灰による伝熱管摩
耗及び灰付着による閉塞防止等の観点から、対流伝熱管
群部のガス流速は遅く、かつ大きな間隙を有するように
設計しなければならないため、装置全体が大型化し、か
つ設備費の増大を招くとともに、頻繁な保守を必要とす
る等の問題点がある。

本発明は、上述のような問題点を解決することを目的と
している。

問題点を解決するための手段 本発明は、供給された微粉炭を、燃焼用空気と混合して
、灰溶融温度以上の温度で燃焼し、灰を溶融状態で除去
する溶融燃焼器と、発電機駆動装置と、前記溶融燃焼器
の発生ガスを、前記発電機駆動装置に供給するガスダク
トと、該ガスダクトの途中に設けられ、ガスダクトを通
過する発生ガス中から固形分を除去する除塵装置とを備
えた石炭焚き発電装置において、前記溶融燃焼器と除塵
装置との間におけるガスダクトの途中に、該ガスダクト
を通過する発生ガスと、前記溶融燃焼器に供給される燃
焼用空気とを熱交換して、発生ガスの温度を灰溶融温度
以下に低下させる空気予熱器を設けたことを特徴として
いる。

作用 溶融燃焼器において、微粉炭は、空気予熱器により予熱
された燃焼用空気により、灰溶融温度より高い高温状態
で燃焼させられ、その高温のために灰の大部分は溶融し
、溶融燃焼器より除去される。

溶融燃焼器からの矢金有量の少ない発生ガスは、ガスダ
クトを通って、まず空気予熱器に入り、ここで溶融燃焼
器に供給される燃焼用空気と熱交換されて、灰溶融温度
以下に冷却される。

次いで、発生ガスは、除塵装置通過時に、残りの含有天
分のほとんどが除去され、清浄化された状態でガスター
ビンに供給され、発電機を作動させる。

実施例 以下、本発明のいくつかの実施例を、添付図面を参照し
て説明する。なお、上述の従来の装置と同−又は類似の
構成要素には同一の符号をもって図示し、その詳細な説
明は省略する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す。

第１実施例においては、上述の従来の装置における蒸気
発生器１８に代えて、空気予熱器４０を、溶融燃焼器７
と除塵装置２０との間におけるガスダク）１７．１９間
に設け、ガスダクト１７より供給される発生ガスを、二
次空気管６を通る２次空気と熱交換し、発生ガスを灰溶
融温度以下の温度まで下げるとともに、二次空気の温度
を上昇させて、溶融燃焼器７内での燃焼を改善するよう
にしである。

これによって、溶融燃焼器７では、−次空気と二次空気
との合計量である燃焼空気量に対する燃焼温度（燃料の
供給量は一定とする）を、従来のものより高め、溶融燃
焼器７内を高温にし、この中で溶融され、かつ除去され
る灰の量を増大することができるとともに、残りの含有
灰分を、除塵装置２０により、はぼ完全に除去すること
ができ、しかも溶融天分が除塵装置２０に付着するとい
う支障をなくすことができる。

すなわち、溶融燃焼器７内において、燃焼空気量は、溶
融燃焼器７内温度が供給微粉炭の灰溶融温度（灰が完全
に溶融状態となる温度）以上となる燃焼量を維持するに
必要な量に制限され、還元雰囲気下で石炭は燃焼する。

溶融燃焼器７で溶融した灰は、溶融灰貯槽１３へ落下し
て、除去される。この除去量は、例えば９０％とするこ
とができる。

なお、第１実施例においては、従来の装置における蒸気
発生器１８を除去したことに伴い、それから蒸気タービ
ン２３への蒸気の供給用の蒸気管２４、及び復水循環用
の復水管２８、並びに給水ポンプ２７等をも省略し、蒸
気タービン２３は排熱回収ボイラ３４からの蒸気のみに
よって駆動するようにしである。

また、第１実施例においては、空気予熱器４０から除塵
装置２０までのガスダクト１９の途中に、その中を通過
する発生ガスに対して、冷却水を噴霧するスプレィ装置
４１を設け、発生ガスを所望温度まで冷却し得るように
しである。

噴水量は、スプレィ装置４１に接続した給水管４２の途
中に設けた制御弁４３により、ガス温度に応じて制御す
るようにしである。

スプレィ装置４１と除塵装置２０との間におけるガスダ
クト１９の途中には、発生ガスをスプレィ水で適正温度
に制御した後、石灰等の脱硫材を発生ガス中に投入して
、ガス中の硫黄酸化物を取除くようにした硫黄酸化物除
去装置４４を設けである。

また、ガスタービン１用の燃焼器２２に、制御弁４５を
備えた給水管４６を接続し、給水管４６の先端より、燃
焼器２２内に噴水することにより、燃焼器２２の出口温
度を調節し得るようにしである。

その他の構成及び作用は、上述の従来のものと同一であ
るので、説明は省略する。

第２図は、本発明の第２実施例を示す。

第２実施例においては、膨張タービン４９で駆動される
空気圧縮機５０により、溶融燃焼器７に供給する燃焼用
空気を加圧するようにするとともに、膨張タービン４９
で仕事をした発生ガスを、蒸気発生装置５１の入口側に
設けた燃焼器５２において、押込ファン５３により昇圧
されて空気予熱器５４で予熱された空気と混合し、完全
燃焼させて蒸気発生装置５１に供給するようにしである
。

第２実施例においては、蒸気発生装置５１が、発電機２
５用の駆動装置の一部となっている。

その他の構成及び作用は第１実施例のものと同一である
。

第３図は、本発明の第３実施例を示す。

第３実施例においては、上述の第２実施例の構成中にお
ける膨張タービン４９及び空気圧縮機５ｏを除去し、そ
れに代えて、押込ファン５５により、空気管４に圧縮空
気を供給するようにしである。

その他の構成及び作用は、第２実施例のものと同一であ
る。

本発明は、このようなものにも適用できる。

発明の効果 以上から明らかなように、本発明によると、次のような
効果を奏することができる。

（ａ）溶融燃焼器と除塵装置との間に蒸気発生器が介在
しないため、設備が大幅に簡略化でき、設備費用を軽減
できる。

（ｂ）第４図と第５図との比較から明らかなように、ガ
スタービン上流側に蒸気タービンサイクルが介在しない
ため、プラント効率が向上する。

（ｃ）溶融燃焼器により良好な燃焼状態を確保できるた
め、最少の空気量で大部分の灰を溶融燃焼器で除去する
ことができ、未燃損失が僅少となり、発生ガスの発熱量
を高くすることができる。

また溶融撚ｍｓからガスタービン等の発電機駆動装置ま
での設備をコンパクト化でき、設備費用や占有スペース
を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の概略構成図、第２図は
、本発明の第２実施例の概略構成図、第３図は、本発明
の第３実施例の概略構成図、第４図は、本発明の装置の
出力とガス温度との関係を示す図、第５図は、従来の装
置の出力とガス温度との関係を示す図、第６図は、従来
の装置の一例を示す概略構成図である。 １・・ガスタービン（発電機駆動装置）、２・・発電機
、３・・空気圧縮機、４・・空気管、５・・−次空気管
、６・・二次空気管、７・・溶融燃焼器、８・・微粉炭
供給器、１７．１９．２１・・ガスダクト、１８・・蒸
気発生器、２０・・除塵装置、２２・・燃焼器、２３・
・蒸気タービン、４０・・空気予熱器、４１・・スプレ
ィ装置、４４・・硫黄酸化物除去装置、４９・・膨張タ
ービン、５０・・空気圧縮機、５１・・蒸気発生装置（
発電機駆動装置）。 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 供給された微粉炭を、燃焼用空気と混合して、灰溶融温
   度以上の温度で燃焼し、灰を溶融状態で除去する溶融燃
   焼器と、発電機駆動装置と、前記溶融燃焼器の発生ガス
   を、前記発電機駆動装置に供給するガスダクトと、該ガ
   スダクトの途中に設けられ、ガスダクトを通過する発生
   ガス中から固形分を除去する除塵装置とを備えた石炭焚
   き発電装置において、前記溶融燃焼器と除塵装置との間
   におけるガスダクトの途中に、該ガスダクトを通過する
   発生ガスと、前記溶融燃焼器に供給される燃焼用空気と
   を熱交換して、発生ガスの温度を灰溶融温度以下に低下
   させる空気予熱器を設けたことを特徴とする石炭焚き発
   電装置。