JPWO2017187619A1 - 燃焼装置および発電設備 - Google Patents

燃焼装置および発電設備 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017187619A1
JPWO2017187619A1 JP2017501333A JP2017501333A JPWO2017187619A1 JP WO2017187619 A1 JPWO2017187619 A1 JP WO2017187619A1 JP 2017501333 A JP2017501333 A JP 2017501333A JP 2017501333 A JP2017501333 A JP 2017501333A JP WO2017187619 A1 JPWO2017187619 A1 JP WO2017187619A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ammonia
hot water
flow rate
vaporizer
exhaust heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017501333A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6245404B1 (ja
Inventor
泰孝 和田
泰孝 和田
博昭 谷川
博昭 谷川
優 大内
優 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chugoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chugoku Electric Power Co Inc filed Critical Chugoku Electric Power Co Inc
Application granted granted Critical
Publication of JP6245404B1 publication Critical patent/JP6245404B1/ja
Publication of JPWO2017187619A1 publication Critical patent/JPWO2017187619A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本発明では、アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器と、アンモニアを気化させるアンモニア気化器と、アンモニアを液体状態で供給するアンモニア供給部と、排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラとアンモニア気化器との間に設けられ、アンモニア気化器へ温水を送るための温水系統と、温水系統に設けられ、アンモニア気化器へ送る温水の流量を制御する流量制御部と、を備え、温水系統は、排熱回収ボイラの下流側において排熱の低温域を利用して加熱されると共に、流量制御部によってアンモニア気化器内の温水温度が目標温度となるようアンモニア気化器へ送る温水流量を制御される。よって、アンモニア気化器内の温水温度が目標温度となるようにアンモニア気化器へ送られる温水流量を制御することで、アンモニア燃焼排熱をより有効活用でき、ランニングコストを効率的に低減することができる。

Description

本発明は燃焼装置および発電設備に関し、特にアンモニアを燃料とするボイラやガスタービン等の各種燃焼装置およびそれを用いた発電設備に好適である。
従来から、ボイラやガスタービン等の燃焼装置を備える発電設備としての火力発電所等において、アンモニア（ＮＨ3）は、ボイラ給水の水質調整用として、また脱硝装置において窒素酸化物を低減させる排煙脱硝用として、気体（ガス）の状態で用いられることが多い薬品である。一般に、アンモニアはガスの状態で貯留すると嵩張ることから、液体の状態でタンクに貯留され、必要量を調節弁でタンクから払出し、気化器において気化されて用いられる。このとき、一般的にタンクの圧力は、０．５〜１ＭＰａ程度であることが好ましいが、加圧しないタンクに貯留される場合もある。
具体的に、気化器内には４０〜５０℃程度の一定温度に調整された温水が張ってあり、液体アンモニアは、その温水中に設置されたコイル状の金属管内を通る際に気化されてアンモニアガスとなる。このとき、温水の加熱源としては低圧の補助蒸気が用いられ、この補助蒸気が気化器へ供給されることによって気化器内の温水の温度が一定に保たれている。一般的に、液体アンモニアの蒸発潜熱は１．２６８ｋＪ/ｇ（０℃），アンモニア燃焼熱は２２．５ｋＪ/ｇであり、アンモニアの燃焼熱のごく一部で且つ低温域のエネルギーを使うことで液体アンモニアを気化させることができる。
そして、近年、アンモニアは燃焼の際に二酸化炭素（ＣＯ2）を排出することのないことから、この種の燃焼装置における燃料として着目され、これを燃料とするボイラやガスタービン等の開発が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。この場合、ガスタービンの燃焼器における燃焼効率を向上するべく、アンモニアはガス化して供給されることが好ましい。なお、アンモニアは窒素（Ｎ）を含むことから、燃焼によって窒素酸化物（ＮＯX）が生成されるため、大気汚染防止の観点から、排気ガス系統にアンモニア等の薬品を用いる脱硝装置の設置が好ましい。
特開２０１５−１９０４６６号公報
ところで、従来の火力発電所においては、低圧の補助蒸気を利用して気化器で液体アンモニアを気化させており、補助蒸気としては、蒸気タービンで一定のエネルギーを回収した後の蒸気または主蒸気を減温減圧して利用するが、このような蒸気を利用する気化器にて気化されたアンモニアを燃料として用いる場合、ボイラ給水の水質調整や脱硝用の薬品として利用する量より大量のアンモニアを気化する必要があるが、いずれの蒸気も必要とされる温水より相当高温であるため、蒸気の製造に多大なコストがかかる問題があった。
また、このような気化器内の温水には自然対流以外の流れが発生しないので、金属管外表面の熱伝達率が低く、温水の熱を金属管内の液体アンモニアへ十分に伝達するために金属管の伝熱面積が必要となり、設備費が嵩む問題があった。このように、従来では、アンモニアを燃料として利用するに際し、様々な課題があった。
そこで、特許文献１の燃焼装置では、気化器が排ガスの熱、つまり排熱（廃熱）を用いて液体アンモニアを気化させて燃焼器に供給するようになっている。このため、液体アンモニアを気化させるための装置および動力を別途用意することなく、液体アンモニアを確実に気化させることができると共に、余計なアンモニアを燃焼器に供給する必要がないため、燃焼装置のトータル的な効率の低下を従来よりも抑制できる。
しかしながら、この特許文献１の燃焼装置においても、燃料として用いるアンモニアの必要量を予め推定することができないため、当該必要量のアンモニアを気化するために必要となる熱量を算出することができない問題があり、ランニングコストを効果的に低減するに至らなかった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、アンモニア気化器内の温水温度が目標温度となるようにアンモニア気化器へ送られる温水流量を制御することで、アンモニア燃焼排熱をより有効活用でき、ランニングコストを効率的に低減することができる燃焼装置および発電設備を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、燃焼装置に係る第１の解決手段は、
アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器と、
内部に貯留する温水中に沈められた状態で配設される前記アンモニア流通用の配管を有し、前記温水によって前記配管が加熱され、当該配管を介して前記燃焼器に供給される前記アンモニアを気化させるアンモニア気化器と、
前記アンモニア気化器に前記配管を介して前記アンモニアを液体状態で供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼器の排気ガスから排熱を回収する排熱回収部と、
前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間に設けられ、前記アンモニア気化器へ前記温水を送るための温水系統と、
前記温水系統に設けられ、前記アンモニア気化器へ送る前記温水の流量を制御する流量制御部と、
を備え、
前記流量制御部は、前記アンモニア気化器内の前記温水温度が目標温度となるよう、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御することを特徴とする。
また、本発明の燃焼装置に係る第２の解決手段として、
前記流量制御部は、予め推定計算された前記アンモニアの必要量に基づき算出される当該必要量を気化する際に必要となる熱量に応じて、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御することを特徴とする。
さらに、本発明の燃焼装置に係る第３の解決手段は、
前記温水系統に設けられ、前記排熱回収ボイラと前記アンモニア気化器との間で前記温水を循環させるための循環ポンプを更に備えることを特徴とする。
さらに、本発明の燃焼装置に係る第４の解決手段として、
前記流量制御部は、
前記排熱回収部を流れる前記排気ガスの温度と、当該排気ガスの流量と、前記排熱回収部内の前記温水系統を流れる前記温水温度と、に基づき計算される前記排熱回収部へ送られる前記温水流量と、前記アンモニア気化器内の前記温水温度と、前記目標温度との偏差と、を考慮して、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御することを特徴とする。
さらに、本発明の燃焼装置に係る第５の解決手段として、
前記温水系統は、前記排熱回収部の下流側において前記排熱の所定温度以下の低温域を利用して加熱されることを特徴とする。
また、本発明では、発電設備に係る解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段に係る燃焼装置を備えるガスタービンによって発電機を駆動することを特徴とする。
さらに、本発明では、ボイラ設備に係る解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段に係る燃焼装置を備え、アンモニアを燃料として使用することを特徴とする。
本発明によれば、アンモニア気化器内の温水温度が目標温度となるようにアンモニア気化器へ送られる温水流量を制御することで、アンモニア燃焼排熱をより有効活用でき、ランニングコストを効率的に低減することが可能な燃焼装置および発電設備を提供することができる。
本発明の燃焼装置を採用した発電設備の一実施形態として説明するガスタービンのコンバインドサイクルを示す概略構成図である。
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び図面等は、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。
図１は、本発明の燃焼装置を採用した一実施形態として、ガスタービンコンバインドサイクルからなる発電設備を示す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る発電設備１は、ガスタービンコンバインドサイクルとして構成され、ガスタービン１０、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）２０、蒸気タービン３０、発電機４０、復水器５０、アンモニア気化器６０、アンモニアタンク７０などを備えている。また、ガスタービン１０と排熱回収ボイラ２０の間、排熱回収ボイラ２０と蒸気タービン３０の間、蒸気タービン３０と復水器５０の間、復水器５０と排熱回収ボイラ２０の間、排熱回収ボイラ２０とアンモニア気化器６０の間および、アンモニア気化器６０とアンモニアタンク７０の間は、それぞれ配管によって接続されている。
また、本実施形態の場合、発電設備１は、排熱回収部としての排熱回収ボイラ２０とアンモニア気化器６０との間が、温水系統としての循環流路８０によって連結されている。かかる循環流路８０は、アンモニア気化器６０内に貯留された温水を、循環ポンプ８１によって排熱回収ボイラ２０との間で循環流路８０により循環させる循環ポンプ８１と、アンモニア気化器６０へ送る温水の流量を制御する流量制御部としての流量調整弁８２等を備えている。
アンモニア気化器６０内に貯留された温水は、循環ポンプ８１によって排熱回収ボイラ２０との間で循環流路８０により循環されることで、排熱回収ボイラ２０内の下流側において排熱の所定温度以下の低温域（例えば、４０℃〜１２０℃）を利用して加熱される。そして、流量調整弁８２は、アンモニア気化器６０内の温水温度が目標温度となるよう、循環流路８０によりアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御する。これにより、アンモニア気化器６０内の温水を一定の温度（例えば、４０℃〜５０℃程度）に保つことができるようになっている。
なお、循環流路８０における排熱回収ボイラ２０の出口側に温度計（図示省略）を設けることで、排熱回収ボイラ２０内における温水の温度を計測するようにしても良い。
本実施形態の場合、アンモニア気化器６０は、内部にアンモニア流通用の金属製の配管（金属管）６１が温水中に沈められた状態で配設されている。この金属管６１は、例えばコイル状に成形されており、一方がアンモニア供給部としてのアンモニアタンク７０と接続され、他方がガスタービン１０に設けられた燃焼器１１と接続されている。そして、アンモニアタンク７０から供給される液体アンモニアが、アンモニア気化器６０内の温水によって加熱された金属管６１を通過する際に気化され、燃料として利用されるアンモニアガスの状態で燃焼器１１へと供給される。
このとき、アンモニア気化器６０内に貯留された温水が循環ポンプ８１によって排熱回収ボイラ２０との間で循環されるため、アンモニア気化器６０内において温水の流れが生成される。そして、この流れによりアンモニアを通す金属管６１表面の熱伝達率が向上して温水の熱交換が盛んとなるので、気化量を増加する場合においても金属管６１におけるコイル形状の大型化を最小限に抑えることができる。また、気化量が同程度ならアンモニア気化器６０の小型化を図ることができる。なお、前述した循環流路８０の構成は、一例であってこれに限ることはない。
ガスタービン１０は、燃焼器１１と空気圧縮機１２とタービン１３とを備えて構成されている。このとき、空気圧縮機１２は軸流圧縮機からなり、タービン１３は軸流タービンからなり、互いに軸結合されている。なお、一般的な事業用発電所では、ガスタービン１０と発電機４０とを直結することで、ガスタービン１０の動力を発電機４０で電力へ変換する。
空気圧縮機１２は、大気から取り込んだ周囲空気を圧縮して燃焼器１１に供給する。燃焼器１１は、空気圧縮機１２から供給された圧縮空気を酸化剤としてアンモニア気化器６０から供給された燃料としてのアンモニアガスを燃焼させる。また、この燃焼器１１は、燃焼によって発生した排気ガスをタービン１３に排気する。
タービン１３は、燃焼器１１から供給された排気ガスに基づいて回転動力を発生すると共に、当該回転動力によって発電機４０を駆動する。また、このタービン１３は、動力回収後の排気ガスを排気系統２を介して排熱回収ボイラ２０に供給する。ここで、タービン１３は、図示省略するが空気圧縮機１２と軸結合することに加えて発電機４０とも軸結合しているので、空気圧縮機１２に加えて発電機４０をも駆動する。
タービン１３から排気系統２を介して供給された排気ガスは、排熱回収ボイラ２０において外部から給水された水と熱交換されることによって当該水を気化させて水蒸気を生成し、当該水蒸気がプロセス蒸気として蒸気タービン３０に供給されると共に、循環流路８０において当該循環流路８０を流通する温水との熱交換に用いられ、加熱した温水がアンモニア気化器６０へ供給される。
ここで、本発電設備１におけるガスタービンコンバインドサイクルでは、蒸気タービン３０の対応する高圧（ＨＰ）、中圧（ＩＰ）および低圧（ＬＰ）段への蒸気供給として、種々の圧力および温度の蒸気を発生するための手段を備えた３つの異なる動作圧力（高、中および低）による高圧蒸発器２１、中圧蒸発器２２および低圧蒸発器２３を有する排熱回収ボイラ２０を用いている。なお、図示省略するが、アンモニア気化器６０にて気化されたアンモニアガスの一部は、高圧蒸発器２１周辺の２５０℃〜４５０℃程度の温度となる位置に配置された脱硝装置へ供給され、脱硝用の還元剤として利用される。
この排熱回収ボイラ２０において、蒸気が各段に亘って膨張するときに蒸気タービン３０が駆動（回転）され、この蒸気タービン３０と同軸（不図示）に接続される発電機４０が稼動されることで発電する。蒸気タービン３０を回転させた後の使用済み蒸気は水冷式の復水器５０で冷却されて凝縮し、復水として再循環される。このとき、復水器５０には、海水などの冷却水が循環ポンプ（不図示）を介して供給されている。また、必要に応じて復水器５０に付属するホットウエルへ追加の補給水が復水として加えられる。復水は水系統３および４を介して２つの入口箇所で排熱回収ボイラ２０の低圧蒸発器２３に帰還する。
タービン１３から排気系統２を介して供給された高温排気ガスは排熱回収ボイラ２０に供給される。排熱回収ボイラ２０は、３つの異なる圧力からなる蒸発器（高圧蒸発器２１、中圧蒸発器２２および低圧蒸発器２３）を使用して蒸気タービン３０で使用する蒸気を生成する。なお、この場合は、高圧蒸気タービンＨＰからの使用済み蒸気が排熱回収ボイラ２０で再加熱され、中圧蒸気タービンＩＰへ供給される（ライン５）。これと共に、排熱回収ボイラ２０は、下流側の低温域の排気ガスによって循環流路８０を流通する温水を加熱し、この加熱した温水がアンモニア気化器６０へ供給される。
排熱回収ボイラ２０の低圧蒸発器２３は、復水器５０から復水ポンプ５１およびグランド蒸気復水器５２を介して供給される復水を加熱して蒸発させる。典型的には、低圧蒸発器２３からの蒸気は更に加熱するためにライン７へ送られて、中圧蒸気タービンＩＰへ供給される。同様に、排熱回収ボイラ２０の低圧蒸発器２３における流体の一部がライン８を介して中圧蒸発器２２へ送られて加熱されると共に、低圧蒸発器２３における流体の一部がライン９を介して高圧蒸発器２１へ送られて加熱された後、ライン６を介して高圧蒸気タービンＨＰへ送られる。
ガスタービン１０と蒸気タービン３０とを動力として発電機４０で発電された電力は、不図示の主変圧器等を介し、送電線によって需要家に供給（送電）される。また、排熱回収ボイラ２０を通った排熱回収後の排気ガスは、排煙処理設備を経てＮＯｘ等の低減処理が施され、煙突から排気される。
以上、説明したように、本実施形態の発電設備１では、アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器１１と、内部に貯留する温水中に沈められた状態で配設されるアンモニア流通用の金属管６１を有し、温水によって金属管６１が加熱され、当該金属管６１を介して燃焼器１１に供給されるアンモニアを気化させるアンモニア気化器６０と、アンモニア気化器６０に金属管６１を介して液体アンモニアを供給するアンモニア供給部７０と、燃焼器１１の排気ガスから排熱を回収する排熱回収ボイラ２０と、排熱回収ボイラ２０とアンモニア気化器６０との間に設けられ、アンモニア気化器６０へ温水を送るための循環流路８０と、循環流路８０に設けられ、アンモニア気化器６０へ送る温水の流量を制御する流量調整弁８２と、を備え、循環流路８０は、排熱回収ボイラ２０の下流側において排熱の所定温度以下の低温域を利用して加熱され、流量調整弁８２は、アンモニア気化器６０内の温水温度が目標温度となるよう、循環流路８０によりアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御するようにした。これによれば、アンモニア気化器６０内の温水温度が目標温度となるようにアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御することで、アンモニア燃焼排熱をより有効活用でき、アンモニアを燃料として使用するため大量に液化アンモニアを気化させる必要がある設備において、ランニングコストを効率的に低減することができる。
このように、本実施形態の発電設備１では、アンモニアを燃料として燃焼するガスタービン１０と、当該ガスタービン１０の排熱の高温域を用いて生成される蒸気によって駆動される蒸気タービン３０とによって発電機４０を稼働して発電を行うことで電力を得られると共に、ガスタービン１０の排熱の低温域を用いて液体アンモニアを気化することで燃料としてのアンモニアガスを生成することができるので、利用価値の低い排熱の低温域を有効活用して燃料の省資源化を図ると共に、発電設備のトータル効率をより効果的に向上させることができる。
なお、前述の実施形態では、流量調整弁８２は、アンモニア気化器６０内の温水温度が目標温度となるよう、循環流路８０によりアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ることはない。例えば、流量調整弁８２は、予め推定計算されたアンモニアの必要量に基づき算出される当該必要量を気化する際に必要となる熱量に応じて、循環流路８０によりアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御するようにしてもよい。
また、流量調整弁８２は、排熱回収ボイラ２０を流れる排気ガスの温度と、当該排気ガスの流量と、排熱回収ボイラ２０内の循環流路８０を流れる温水温度と、に基づき計算される排熱回収ボイラ２０へ送られる温水流量と、アンモニア気化器６０内の温水温度と、目標温度との偏差と、を考慮して、循環流路８０によりアンモニア気化器６０へ送られる温水流量を制御するようにしてもよい。
このようにして、排熱回収ボイラ２０の排気ガス温度と排気ガス流量によって、どの程度の熱量が排気ガスから得られるかが推定できるので、排気ガスのコンディションの変化を排気ガスの温度および流量と、結果としてアンモニア気化器６０へ送る温水の温度との両方から鑑みて、アンモニア気化器６０に注水する温水の流量を決定することができ、燃焼装置全体としてのランニングコストを、より効率的に低減することができる。
なお、本発明がガスタービン以外の燃焼器を持つ燃焼設備（例えば、火力発電用ボイラ設備）において、アンモニアを補助的な燃料として使用する場合、または、アンモニアを主たる燃料として使用する場合にも適用できることは言うまでもない。
１ 発電設備 ２ 排気系統
３，４ 水系統 １０ ガスタービン
１１ 燃焼器 １２ 空気圧縮機
１３ タービン ２０ 排熱回収ボイラ（排熱回収部）
３０ 蒸気タービン ４０ 発電機
５０ 復水器 ６０ アンモニア気化器
６１ 金属管（アンモニア流通用の配管） ７０ アンモニアタンク
８０ 循環流路（温水系統） ８１ 循環ポンプ
８２ 流量調整弁（流量制御部）
上記課題を解決するために、本発明では、燃焼装置に係る第１の解決手段は、
アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器と、
内部に貯留する温水中に沈められた状態で配設される前記アンモニア流通用の配管を有し、前記温水によって前記配管が加熱され、当該配管を介して前記燃焼器に供給される前記アンモニアを気化させるアンモニア気化器と、
前記アンモニア気化器に前記配管を介して前記アンモニアを液体状態で供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼器の排気ガスから排熱を回収する排熱回収部と、
前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間に設けられ、前記アンモニア気化器へ前記温水を送るための温水系統と、
前記温水系統に設けられ、前記アンモニア気化器へ送る前記温水の流量を制御する流量制御部と、
を備え、
前記温水系統は、前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間で前記温水を循環する循環流路であり、
前記流量制御部は、前記アンモニア気化器内の前記温水温度が目標温度となるよう、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御することを特徴とする。
さらに、本発明の燃焼装置に係る第３の解決手段は、
前記温水系統に設けられ、前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間で前記温水を循環させるための循環ポンプを更に備えることを特徴とする。
上記課題を解決するために、本発明では、燃焼装置に係る第１の解決手段は、
アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器と、
内部で流通する温水中に沈められた状態で配設される前記アンモニア流通用の配管を有し、前記流通する温水の流量制御による前記アンモニア流通用の配管の外壁における熱伝達率制御によって前記配管の加熱熱量が制御され、当該配管を介して前記燃焼器に供給される前記アンモニアを気化させるアンモニア気化器と、
前記アンモニア気化器に前記配管を介して前記アンモニアを液体状態で供給するアンモニア供給部と、
前記燃焼器の排気ガスから排熱を回収する排熱回収部と、
前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間に設けられ、前記アンモニア気化器へ前記温水を送るための温水系統と、
前記温水系統に設けられ、前記アンモニア気化器へ送る前記温水の前記流量制御を行う流量制御部と、
を備え、
前記温水系統は、前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間で前記温水を循環する循環流路であり、
前記流量制御部は、前記排熱回収部の流量制御による前記排熱回収部の配管内壁における熱伝導率制御によって前記アンモニア気化器内の前記温水温度を目標温度とすることを特徴とする。

Claims (7)

  1. アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼器と、
    内部に貯留する温水中に沈められた状態で配設される前記アンモニア流通用の配管を有し、前記温水によって前記配管が加熱され、当該配管を介して前記燃焼器に供給される前記アンモニアを気化させるアンモニア気化器と、
    前記アンモニア気化器に前記配管を介して前記アンモニアを液体状態で供給するアンモニア供給部と、
    前記燃焼器の排気ガスから排熱を回収する排熱回収部と、
    前記排熱回収部と前記アンモニア気化器との間に設けられ、前記アンモニア気化器へ前記温水を送るための温水系統と、
    前記温水系統に設けられ、前記アンモニア気化器へ送る前記温水の流量を制御する流量制御部と、
    を備え、
    前記流量制御部は、前記アンモニア気化器内の前記温水温度が目標温度となるよう、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御する
    ことを特徴とする燃焼装置。
  2. 前記流量制御部は、予め推定計算された前記アンモニアの必要量に基づき算出される当該必要量を気化する際に必要となる熱量に応じて、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
  3. 前記温水系統に設けられ、前記排熱回収ボイラと前記アンモニア気化器との間で前記温水を循環させるための循環ポンプを更に備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
  4. 前記流量制御部は、
    前記排熱回収部を流れる前記排気ガスの温度と、当該排気ガスの流量と、前記排熱回収部内の前記温水系統を流れる前記温水温度と、に基づき計算される前記排熱回収部へ送られる前記温水流量と、前記アンモニア気化器内の前記温水温度と、前記目標温度との偏差と、を考慮して、前記温水系統により前記アンモニア気化器へ送られる前記温水流量を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼装置。
  5. 前記温水系統は、前記排熱回収部の下流側において前記排熱の所定温度以下の低温域を利用して加熱される
    ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼装置を備えるガスタービンによって発電機を駆動することを特徴とする発電設備。
  7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼装置を備え、アンモニアを燃料として使用することを特徴とするボイラ設備。
JP2017501333A 2016-04-28 2016-04-28 燃焼装置および発電設備 Active JP6245404B1 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/063437 WO2017187619A1 (ja) 2016-04-28 2016-04-28 燃焼装置および発電設備

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6245404B1 JP6245404B1 (ja) 2017-12-13
JPWO2017187619A1 true JPWO2017187619A1 (ja) 2018-05-17

Family

ID=60160371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017501333A Active JP6245404B1 (ja) 2016-04-28 2016-04-28 燃焼装置および発電設備

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6245404B1 (ja)
WO (1) WO2017187619A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11078808B2 (en) * 2016-03-30 2021-08-03 Mitsubishi Power, Ltd. Plant and operation method therefor
JP7249109B2 (ja) * 2018-05-11 2023-03-30 株式会社Ihi 蒸気発生設備
CN109057898B (zh) * 2018-08-07 2023-10-20 西安热工研究院有限公司 一种基于二氧化碳热泵的燃气蒸汽联合循环余热利用系统
WO2020111114A1 (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 国立研究開発法人科学技術振興機構 発電装置及び燃焼装置
JP7269761B2 (ja) * 2019-03-15 2023-05-09 三菱重工業株式会社 原料流体の処理プラント、及び原料流体の処理方法
CN112920854A (zh) * 2021-02-07 2021-06-08 华能（天津）煤气化发电有限公司 一种用于igcc气化炉激冷气降温效果提升的流程设置
JP2022124156A (ja) 2021-02-15 2022-08-25 三菱重工業株式会社 ガスタービンプラント、及びその燃料供給方法
KR102538689B1 (ko) 2022-02-15 2023-05-30 두산에너빌리티 주식회사 복합 발전 시스템 및 복합 발전 시스템의 구동 방법
WO2023181512A1 (ja) * 2022-03-25 2023-09-28 株式会社Ihi 燃焼システム
WO2023188672A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 株式会社Ihi 汽力発電プラント
WO2023188673A1 (ja) * 2022-03-28 2023-10-05 株式会社Ihi 汽力発電プラント
WO2024009595A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 株式会社Ihi 燃焼システム

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2585787B2 (ja) * 1989-03-16 1997-02-26 中部電力株式会社 発電プラントのアンモニア処理装置
JP4187894B2 (ja) * 1999-12-27 2008-11-26 株式会社東芝 排煙脱硝方法
JP4518827B2 (ja) * 2004-04-05 2010-08-04 株式会社タクマ 凍結融解システムと凍結融解方法
JP5024460B2 (ja) * 2009-01-14 2012-09-12 トヨタ自動車株式会社 エンジン
JP5315492B1 (ja) * 2012-06-13 2013-10-16 武史 畑中 次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法並びに次世代カーボンフリー発電プラント及び次世代カーボンフリー発電方法に利用する尿素水

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017187619A1 (ja) 2017-11-02
JP6245404B1 (ja) 2017-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6245404B1 (ja) 燃焼装置および発電設備
US7793501B2 (en) Apparatus for steam attemperation using fuel gas heater water discharge to reduce feedwater pump size
JP2011032954A (ja) 液化ガスの冷熱を利用した複合発電システム
US11274575B2 (en) Gas turbine plant and operation method therefor
US20160003159A1 (en) Preheating device for gas turbine fuel, gas turbine plant provided therewith, and preheating method for gas turbine fuel
JP2007032568A (ja) 複合サイクル発電プラント
JP2012149541A (ja) 排熱回収発電装置および船舶
US11300010B2 (en) Cooling equipment, combined cycle plant comprising same, and cooling method
JP6819323B2 (ja) 熱サイクル設備
US8387355B2 (en) Gas turbine exhaust gas cooling system
JP2014034924A (ja) 内燃機関の排熱回収装置及びコジェネレーション・システム
JP2015068314A (ja) 燃料ガス加熱設備およびコンバインドサイクル発電プラント
US9404395B2 (en) Selective pressure kettle boiler for rotor air cooling applications
JP5946697B2 (ja) ガスタービン高温部の冷却システム
JP4666641B2 (ja) エネルギー供給システム、エネルギー供給方法、及びエネルギー供給システムの改造方法
JP2009097735A (ja) 給水加温システムおよび排熱回収ボイラ
JP2019090352A (ja) 産業設備
JPH11173109A (ja) 発電・給湯システム
JP2022538725A (ja) コンバインドサイクル発電プラント用のデュアルサイクルシステム
JP6905329B2 (ja) 熱交換システム及びその運転方法、ガスタービンの冷却システム及び冷却方法、並びにガスタービンシステム
JP2009097389A (ja) エネルギー回収機能を備えた減圧設備
JP7121185B2 (ja) 天然ガス再ガス化を含む発電プラント
JP2001241304A (ja) ガス圧力エネルギを利用した複合発電システム
KR101343007B1 (ko) 열병합 발전 시스템
JP2009180101A (ja) エネルギー回収機能を備えた減圧設備

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170718

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170922

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20171002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171017

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171018

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171030

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6245404

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150