JP2013006990A - Coal gasification-combined electric power plant and coal gasification plant - Google Patents

Coal gasification-combined electric power plant and coal gasification plant Download PDF

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琢也 石賀
Fumihiko Kiso
文彦 木曽
Tomoko Akiyama
朋子 穐山
Takashi Sasaki
崇 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coal gasification-combined electric power plant improved in efficiency by: reducing the concentration of nitrogen in a produced gas occurring in a gasification furnace; and reducing the flow amount of vapor to be added to the produced gas through a CO shift reaction.SOLUTION: The coal gasification-combined electric power plant gasifies coal by introducing oxygen into the gasification furnace 3. In the coal gasification-combined electric power plant, low-temperature CO2 collected in a CO2 separating unit 30 is heated in a low-temperature heat exchanger 15 and a high-temperature heat exchanger 16 by using waste heat generated in the plant, and then the heated CO2 is supplied to a coal hopper 2 and char hopper 25, whereby the CO2 is used as a transfer medium for the coal and char to the gasification furnace. Moreover, OC shift reaction is conducted by filling a CO shift catalyst and a CO2 adsorbent, layer by layer or alternately in plural layers, from an upstream side into a chamber in which the CO shift reaction is conducted.

Description

本発明は、石炭等の固体燃料を用いた石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントに係り、特に、ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化し、CO2を回収する石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントに関する。   The present invention relates to a coal gasification combined power plant and a coal gasification plant using a solid fuel such as coal, and in particular, a coal gasification composite in which oxygen is introduced into a gasification furnace to gasify coal and recover CO2. The present invention relates to a power plant and a coal gasification plant.

石炭を燃料として複合発電を行う石炭ガス化複合発電設備としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。この特許文献１では、石炭ガス化複合発電設備から排出される二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素の一部を微粉炭及びチャーの搬送用ガスとして使用している。   An example of a coal gasification combined power generation facility that performs combined power generation using coal as a fuel is disclosed in Patent Document 1. In Patent Document 1, carbon dioxide discharged from a coal gasification combined power generation facility is recovered, and a part of the recovered carbon dioxide is used as a pulverized coal and char transport gas.

特開２０１０−５９９４０号公報（第１図）JP 2010-59940 A (FIG. 1)

特許文献１では、空気を酸化剤としてガス化炉で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用した石炭ガス化複合発電設備において、微粉炭及びチャーの搬送用ガスとして窒素ガスに代わる新たな搬送源を確保し、空気分離装置を不要とするために、回収した二酸化炭素の一部を微粉炭及びチャーの搬送用ガスとして使用するものである。特許文献１では、空気分離装置をなくすことにより、空気分離装置の運転に必要となる補機類を駆動する動力の消費がないのでプラント効率を向上させることができるとしている。   In patent document 1, in the coal gasification combined cycle facility which employ | adopted the air combustion system which produces | generates coal gas in a gasification furnace using air as an oxidizing agent, the new conveyance source which replaces nitrogen gas as conveyance gas of pulverized coal and char In order to ensure the above and eliminate the need for an air separation device, a part of the recovered carbon dioxide is used as pulverized coal and char transport gas. In Patent Document 1, it is said that by eliminating the air separation device, there is no consumption of power for driving auxiliary machinery necessary for the operation of the air separation device, so that the plant efficiency can be improved.

しかし、ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化し、CO2を回収する石炭ガス化複合発電プラントでは、微粉炭及びチャーの搬送用ガスとして窒素ガスに替えて、回収した二酸化炭素を利用しても、空気分離装置をなくすことができない。このため、特許文献１に開示された技術思想は、ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化する石炭ガス化複合発電プラントには参考にできない。   However, in a coal gasification combined power plant that inputs CO into the gasifier and gasifies the coal to recover CO2, it uses the recovered carbon dioxide instead of nitrogen gas as the transport gas for pulverized coal and char. However, the air separation device cannot be eliminated. For this reason, the technical idea disclosed in Patent Document 1 cannot be referred to a combined coal gasification combined power plant that gasifies coal by introducing oxygen into the gasification furnace.

一方、本発明者らは、ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化し、また、CO2を回収する石炭ガス化複合発電プラントにおいて、プラントの高効率化を図るための方策を検討した。その結果、石炭ガス化複合発電プラントの高効率化には、ガス化炉で発生する生成ガス中の窒素濃度低減、さらにはCOシフト反応で生成ガスに添加する水蒸気流量の低減が有効である（詳細は後述する。）。   On the other hand, the inventors of the present invention have studied measures for improving the efficiency of a coal gasification combined power plant in which oxygen is introduced into a gasification furnace to gasify coal and CO2 is recovered. As a result, to improve the efficiency of a coal gasification combined power plant, it is effective to reduce the nitrogen concentration in the product gas generated in the gasifier and further reduce the flow rate of water vapor added to the product gas in the CO shift reaction ( Details will be described later).

また、上述のプラントの高効率化は、石炭ガス化複合発電プラントのみならず、石炭を燃料とした水素製造用等の化学プラントにおいても同様である。   Further, the above-described increase in efficiency of the plant is the same not only in a coal gasification combined power plant but also in a chemical plant for hydrogen production using coal as fuel.

本発明の目的は、ガス化炉で発生する生成ガス中の窒素濃度を低減することにより高効率化が可能な石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a combined coal gasification combined power plant and a coal gasification plant that can be highly efficient by reducing the concentration of nitrogen in a product gas generated in a gasification furnace.

また、本発明の目的は、COシフト反応で生成ガスに添加する水蒸気流量を低減することにより高効率化が可能な石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントを提供することにある。   Moreover, the objective of this invention is providing the coal gasification combined cycle power plant and coal gasification plant which can be made highly efficient by reducing the steam flow rate added to product gas by CO shift reaction.

上記目的を達成するため、本発明は、ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化し、また、CO2を回収する石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントにおいて、回収した低温のCO2を石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントで生成する熱（廃熱）を利用して加熱してガス化炉への石炭及びチャーの搬送媒体として利用するようにしたものである。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention introduces oxygen at a gasification furnace to gasify coal, and in the combined coal gasification combined power plant and coal gasification plant for recovering CO2, the recovered low-temperature CO2 is used. It is heated by using heat (waste heat) generated in the coal gasification combined power plant and the coal gasification plant and used as a transport medium for coal and char to the gasification furnace.

また、本発明は、石炭ガス化複合発電プラント及び石炭ガス化プラントにおけるCOシフト反応を行う容器内に、上流側からCOシフト触媒とCO2吸着材を一層ずつ、又は交互に複数層充填し、COシフト反応を行うようにしたものである。   In addition, the present invention is to fill a CO shift catalyst and a CO2 adsorbent layer one by one or alternately from the upstream side into a container that performs a CO shift reaction in a coal gasification combined power plant and a coal gasification plant, A shift reaction is performed.

本発明によれば、回収CO2の一部を、窒素代替として、石炭及びチャーの搬送媒体に利用することで、ガス化炉に投入する酸素流量、ガス化炉から発生する生成ガスの体積流量、及び生成ガス中の窒素濃度がそれぞれ低減する。   According to the present invention, a part of the recovered CO2 is used as a substitute for nitrogen as a carrier medium for coal and char, so that the oxygen flow rate to be introduced into the gasification furnace, the volume flow rate of the product gas generated from the gasification furnace, And the nitrogen concentration in the product gas is reduced.

ガス化炉に投入する酸素流量の低減は、酸素製造動力を低減できるため、プラント高効率化に繋がる。これは、搬送媒体のCO2と、石炭及びチャー中の炭素分による、CO2ガス化反応が促進するためである。   Reduction of the oxygen flow rate input to the gasification furnace can reduce the oxygen production power, leading to higher plant efficiency. This is because the CO2 gasification reaction is promoted by CO2 in the carrier medium and carbon in the coal and char.

また、本発明によれば、一つの容器内にCOシフト触媒とCO2吸着材を充填して、COシフト反応とCO2吸着のプロセスを行うようにしているので、生成ガス中のCO2を除去することで、少ない水蒸気流量で、COをCO2とするシフト反応を進めることができる。これにより、生成ガスに添加する水蒸気流量を低減できる。余剰の水蒸気流量の低減は、水蒸気製造で使用する動力削減、プラント高効率化に繋がる。   Further, according to the present invention, the CO shift catalyst and the CO2 adsorbent are filled in one container to perform the CO shift reaction and the CO2 adsorption process, so that CO2 in the generated gas is removed. Thus, a shift reaction in which CO is converted to CO2 can be advanced with a small steam flow rate. Thereby, the steam flow rate added to product gas can be reduced. Reduction of the excess steam flow rate leads to reduction of power used for steam production and higher plant efficiency.

第一実施例の石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す図。The figure which shows the process flow of the coal gasification combined cycle power plant of a 1st Example. 第二実施例の石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す図。The figure which shows the process flow of the coal gasification combined cycle power plant of a 2nd Example. 第二実施例の平衡改善型シフト反応器とCO2分離部の詳細フローを示す図。The figure which shows the detailed flow of the equilibrium improvement type shift reactor of 2nd Example, and a CO2 separation part. 第二実施例の平衡改善型シフト反応器の運用時のフローの一例を示す図。The figure which shows an example of the flow at the time of operation | movement of the balance improvement type shift reactor of a 2nd Example. 第三実施例の平衡改善型シフト反応器とCO2分離部の詳細フローを示す図。The figure which shows the detailed flow of the balance improvement type shift reactor and CO2 separation part of 3rd Example. 第三実施例の平衡改善型シフト反応器の運用時のフローの一例を示す図。The figure which shows an example of the flow at the time of operation | movement of the balance improvement type shift reactor of a 3rd Example. 第四実施例の石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す図。The figure which shows the process flow of the coal gasification combined cycle power plant of a 4th Example. 第五実施例の石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す図。The figure which shows the process flow of the coal gasification combined cycle power plant of 5th Example.

以下、本発明の実施例に説明する。以下の説明では、本発明をCO2回収型石炭ガス化複合発電プラント（IGCCシステム）に適用した実施例を中心に説明するが、発電プラントのみならず、水素製造用の化学プラント（石炭ガス化プラント）にも適用可能である。水素製造用の化学プラントの場合、IGCCシステムにおけるタービンがなく、製造された水素を貯蔵若しくは水素利用プラントに移送するシステム構成となる。
≪第一実施例≫
本実施例は、液体又は固体で回収した低温CO2の一部を、石炭及びチャーの搬送媒体に利用したCO2回収型IGCCシステムの一例である。 Examples of the present invention will be described below. In the following description, the present invention is mainly described in an embodiment in which the present invention is applied to a CO2 recovery type coal gasification combined power plant (IGCC system), but not only a power plant, but also a chemical plant for hydrogen production (coal gasification plant). ) Is also applicable. In the case of a chemical plant for hydrogen production, there is no turbine in the IGCC system, and the system configuration is such that the produced hydrogen is stored or transferred to a hydrogen utilization plant.
≪First Example≫
The present embodiment is an example of a CO2 recovery type IGCC system in which a part of low-temperature CO2 recovered in liquid or solid is used as a carrier medium for coal and char.

本実施例の基本的な構成は、石炭をガス化するガス化炉、ガス化炉で発生する生成ガスの熱回収部、ガス化炉で発生したチャーを回収する集塵部、生成ガスの冷却部、ベンチュリと水洗塔と脱硫塔からなるガス精製部、水蒸気を添加してシフト反応でCOをCO2に変換するCOシフト反応部、生成ガス中のCO2を除去するCO2吸着部、CO2除去後の生成ガスを用いた発電部、及びガス化炉に供給する酸素を製造する空気分離部を備えたCO2回収型石炭ガス化複合発電システムにおいて、CO2吸着部で捕捉したCO2の脱離ガスとして、空気分離部で製造した窒素をCO2吸着部に投入し、CO2吸着部から放出されるCO2と窒素を主成分とする脱離ガスをCO2分離部に供給し、CO2分離部でCO2を回収し、回収したCO2の一部を、ベンチュリ及び水洗塔で高温化した冷却水で予熱して、石炭及びチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いるようにしたものである。   The basic configuration of the present embodiment is a gasification furnace for gasifying coal, a heat recovery part for generated gas generated in the gasification furnace, a dust collecting part for recovering char generated in the gasification furnace, and cooling of the generated gas Gas purification section consisting of a venturi, a washing tower and a desulfurization tower, a CO shift reaction section that converts steam into CO2 by adding water vapor, a CO2 adsorption section that removes CO2 in the product gas, and a post-CO2 removal In the CO2 recovery coal gasification combined cycle power generation system equipped with a power generation unit using the product gas and an air separation unit that produces oxygen to be supplied to the gasification furnace, air is used as a desorption gas of CO2 captured by the CO2 adsorption unit. Nitrogen produced in the separation unit is input to the CO2 adsorption unit, CO2 released from the CO2 adsorption unit and desorption gas mainly composed of nitrogen are supplied to the CO2 separation unit, and CO2 is recovered and recovered by the CO2 separation unit Preheat a part of the CO2 with cooling water heated to high temperature in the venturi and washing tower, Coal and char are used as a transport medium for air transport to a gasification furnace.

本発明では、生成ガス中の窒素濃度を低減するため、ガス化炉への石炭及びチャーの搬送媒体に、回収したCO2を用いている。CO2吸着材でCO2回収した場合、CO2分圧を低減させて吸着材からCO2を脱離させるために、窒素などが必要となる。CO2吸着材からの脱離ガス中のCO2を回収するため、CO2と窒素などを分離するプロセスが必要となる。この分離プロセスによって回収されたCO2は、低温の液体又は固体であり、再加熱して気化する必要がある。この熱源にプラント内の廃熱を有効活用することで、高効率化を図るようにしている。本実施例では、液体又は固体で回収した低温のCO2を気化・予熱する熱源として、ガス精製部のベンチュリ、水洗塔で発生する100〜200℃程度の水又は蒸気の熱を用いている。100〜200℃程度の水又は蒸気の熱は、一般的には、有効利用されていない。一方、液体又は固体で回収した低温のCO2を利用するため、CO2を気化・予熱する新たな熱源が必要となるが、本実施例では、この熱源に廃熱を用いることで、追加の動力使用を回避し、高効率プラントを構築するようにしたものである。尚、特許文献１では、CO2を再利用するための具体的な方法、特に、液体及び固体の低温CO2を再利用するための加熱方法について言及されていない。   In the present invention, in order to reduce the nitrogen concentration in the product gas, the recovered CO2 is used as a transport medium for coal and char to the gasifier. When CO2 is recovered with a CO2 adsorbent, nitrogen or the like is required to reduce the CO2 partial pressure and desorb CO2 from the adsorbent. In order to recover CO2 in the desorbed gas from the CO2 adsorbent, a process to separate CO2 and nitrogen is required. The CO2 recovered by this separation process is a low temperature liquid or solid and must be reheated to vaporize. High efficiency is achieved by effectively utilizing the waste heat in the plant as the heat source. In this embodiment, as heat source for vaporizing and preheating low-temperature CO2 recovered in liquid or solid, heat of water or steam at about 100 to 200 ° C. generated in the venturi of the gas purification section and in the washing tower is used. Generally, the heat of water or steam at about 100 to 200 ° C. is not effectively used. On the other hand, in order to use low-temperature CO2 recovered in liquid or solid, a new heat source that vaporizes and preheats CO2 is required, but in this example, additional heat is used by using waste heat as this heat source. This is to build a highly efficient plant. Note that Patent Document 1 does not mention a specific method for reusing CO2, particularly a heating method for reusing liquid and solid low-temperature CO2.

また、本実施例では、ガス精製部で精製した生成ガスを、COシフト反応後の生成ガスで加熱する熱交換器と、CO2除去後の生成ガスを、脱塵直後の生成ガスで再加熱する熱交換器を備えている。   In this embodiment, the product gas purified by the gas purification unit is heated with the product gas after the CO shift reaction, and the product gas after CO2 removal is reheated with the product gas immediately after dedusting. It has a heat exchanger.

次に、図１を用いて第一実施例を詳細に説明する。図1は、液体又は固体で回収した低温CO2の一部を、生成ガスを精製・冷却するベンチュリ、及び水洗塔で発生する水又は水蒸気で加熱する熱交換器、ガス精製部で精製後の生成ガスを、COシフト反応後の生成ガスで加熱する熱交換器、CO2除去後の生成ガスを、脱塵直後の生成ガスで再加熱する熱交換器を備えた石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す。   Next, the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. Figure 1 shows a part of the low-temperature CO2 recovered in liquid or solid form after purification by a venturi that purifies and cools the product gas, a heat exchanger that heats with water or steam generated in the washing tower, and a gas purification unit. Process flow of a coal gasification combined power plant equipped with a heat exchanger that heats the gas with the product gas after the CO shift reaction and a heat exchanger that reheats the product gas after the CO2 removal with the product gas immediately after dedusting Indicates.

石炭1は、石炭ホッパ2に貯蔵され、不活性ガスを搬送媒体とする気流搬送でガス化炉3に供給される。石炭1の搬送媒体には、これまで窒素が多く用いられている。本発明では、石炭1の搬送媒体として、回収したCO2を用いる。   Coal 1 is stored in a coal hopper 2 and supplied to the gasification furnace 3 by air flow conveyance using an inert gas as a conveyance medium. Nitrogen is often used as a carrier medium for coal 1 so far. In the present invention, the recovered CO 2 is used as the coal 1 transport medium.

ガス化炉３において、石炭1は、空気分離器4で製造した酸素と混合してガス化する。石炭1中の可燃分はCOやH2を主成分とする生成ガス5に、石炭1中の灰分は溶融してスラグ6となる。   In the gasification furnace 3, the coal 1 is gasified by being mixed with oxygen produced by the air separator 4. The combustible component in the coal 1 is melted into the product gas 5 mainly composed of CO and H2, and the ash component in the coal 1 is melted into the slag 6.

ガス化炉3で発生した生成ガス5は、熱回収部7で約350℃に冷却され、脱塵装置8では、生成ガス5中のチャー9が除去される。脱塵直後の生成ガス43は、脱塵直後の熱交換器10で約300℃に冷却され、ガス精製部に供給される。   The product gas 5 generated in the gasification furnace 3 is cooled to about 350 ° C. by the heat recovery unit 7, and the char 9 in the product gas 5 is removed by the dust removing device 8. The product gas 43 immediately after dedusting is cooled to about 300 ° C. in the heat exchanger 10 immediately after dedusting and supplied to the gas purification unit.

脱塵直後の生成ガス43は、上流側からベンチュリ11，水洗塔13，脱硫塔17で構成されるガス精製部に供給される。ベンチュリ11と水洗塔13において、脱塵直後の生成ガス43は、常温の冷却水との気液接触により、微細なダスト分や塩素等の不純物を除去され、それぞれ約200℃、約100℃に冷却される。   The product gas 43 immediately after the dedusting is supplied from the upstream side to a gas purification unit including the venturi 11, the washing tower 13, and the desulfurization tower 17. In the venturi 11 and the washing tower 13, the product gas 43 immediately after dedusting is subjected to gas-liquid contact with normal temperature cooling water to remove fine dust and impurities such as chlorine, and to about 200 ° C. and about 100 ° C., respectively. To be cooled.

約100℃に冷却された水洗・脱硫後の生成ガス36は、水洗・脱硫直後の熱交換器47及び加熱器27で約300℃に再加熱されて、シフト反応器28に供給される。ここで、水洗・脱硫後の生成ガス36の再加熱温度は、シフト反応器28におけるCO転化率やCO2吸着器29a、29bにおけるCO2回収率の目標値、シフト反応触媒やCO2吸着材の材質等によって変動する。また、本実施例では、1台のシフト反応器28を例に説明しているが、複数台のシフト反応器28を使用しても構わない。   The product gas 36 after washing and desulfurization cooled to about 100 ° C. is reheated to about 300 ° C. by the heat exchanger 47 and the heater 27 immediately after washing and desulfurization and supplied to the shift reactor 28. Here, the reheating temperature of the product gas 36 after washing and desulfurization is the CO conversion rate in the shift reactor 28, the target value of the CO2 recovery rate in the CO2 adsorbers 29a and 29b, the material of the shift reaction catalyst and the CO2 adsorbent, etc. Fluctuates depending on. In this embodiment, a single shift reactor 28 is described as an example, but a plurality of shift reactors 28 may be used.

シフト反応器28において、水蒸気39が添加される。(1)式に示すシフト反応により、生成ガス5中のCOはCO2へ、添加した水蒸気39は水素となる。   In the shift reactor 28, steam 39 is added. By the shift reaction shown in the formula (1), CO in the product gas 5 becomes CO2, and the added water vapor 39 becomes hydrogen.

CO + H2O → CO2 + H2 (1)
(1)式のシフト反応は発熱反応であるため、シフト反応後の生成ガス45の温度は、シフト反応器28の入口よりも高くなる。シフト反応後の生成ガス45の熱は、水洗・脱硫直後の熱交換器47に供給して、水洗・脱硫後の生成ガス36を再加熱する熱源として有効利用すると良い。また、シフト反応後の生成ガス45を適切な温度に冷却してからCO2吸着器29a、29bに投入することで、CO2吸着材の吸着性能の安定化と長寿命化に繋がる。 CO + H2O → CO2 + H2 (1)
Since the shift reaction of formula (1) is an exothermic reaction, the temperature of the product gas 45 after the shift reaction is higher than the inlet of the shift reactor 28. The heat of the product gas 45 after the shift reaction is preferably supplied to the heat exchanger 47 immediately after the water washing / desulfurization and effectively used as a heat source for reheating the product gas 36 after the water washing / desulfurization. Further, by cooling the product gas 45 after the shift reaction to an appropriate temperature and then introducing it into the CO2 adsorbers 29a and 29b, the adsorption performance of the CO2 adsorbent can be stabilized and the life can be extended.

ここで、CO2吸着器は、プラントを連続運転するためには、2系統以上必要である。CO2吸着器では、シフト反応後の生成ガス45からCO2を吸着するプロセスと、吸着したCO2をCO2吸着材から脱離するプロセスが必要となるためである。片方のCO2吸着器29aではCO2吸着を、残りのCO2吸着器29bではCO2脱離を実施し、ある一定時間の経過後に、両者のプロセスを入れ替えるという運転方法により、プラントを連続運転できる。   Here, two or more CO2 adsorbers are necessary to operate the plant continuously. This is because the CO2 adsorber requires a process for adsorbing CO2 from the product gas 45 after the shift reaction and a process for desorbing the adsorbed CO2 from the CO2 adsorbent. The plant can be continuously operated by an operation method in which CO2 adsorption is performed in one CO2 adsorber 29a and CO2 desorption is performed in the remaining CO2 adsorber 29b, and both processes are switched after a certain period of time.

後者のCO2を脱離するプロセスでは、生成ガス投入弁31a(または31b)を閉じて、シフト反応後の生成ガス45の供給を遮断し、水素、水蒸気、窒素等をCO2吸着器に供給してCO2分圧を低下させ、CO2を脱離させる。本実施例では、CO2脱離に、空気分離器4で製造した窒素を用いている。   In the latter process of desorbing CO2, the product gas input valve 31a (or 31b) is closed, the supply of the product gas 45 after the shift reaction is shut off, and hydrogen, water vapor, nitrogen, etc. are supplied to the CO2 adsorber. Reduce CO2 partial pressure and desorb CO2. In this embodiment, nitrogen produced by the air separator 4 is used for CO2 desorption.

前者のプロセスを経た、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46の主成分は、水素となる。シフト反応・CO2除去後の生成ガス46は、脱塵直後の熱交換器10で加熱されて、燃焼器18で燃焼する。ここで、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46に残存したCOを低減させたり、添加する水蒸気39の流量を低減させる目的で、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46をシフト反応器28に戻す系統を設けても構わない。   The main component of the product gas 46 after the shift reaction and CO2 removal through the former process is hydrogen. The product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal is heated by the heat exchanger 10 immediately after dedusting and burned in the combustor 18. Here, in order to reduce the CO remaining in the product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal or to reduce the flow rate of the added water vapor 39, the product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal is transferred to the shift reactor 28. A system for returning may be provided.

燃焼器18において、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46が燃焼する。その排ガスは、ガスタービン19を駆動し、さらにその廃熱をボイラ20で回収することで、蒸気タービン21を駆動する。   In the combustor 18, the product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal burns. The exhaust gas drives the gas turbine 19 and further recovers the waste heat by the boiler 20 to drive the steam turbine 21.

一方、後者のプロセスでは、CO2吸着器から脱離ガス44が放出される。CO2脱離に窒素を用いたことから、脱離ガス44の主成分は、CO2と窒素である。従って、脱離ガス44をCO2分離部30に供給し、純CO2を回収する。CO2分離部30におけるCO2分離方式は、深冷分離、超音速ノズルを利用した減圧膨張、断熱状態での減圧膨張(ジュール・トムソン効果)等が考えられる。   On the other hand, in the latter process, desorbed gas 44 is released from the CO2 adsorber. Since nitrogen is used for CO2 desorption, the main components of the desorption gas 44 are CO2 and nitrogen. Accordingly, the desorbed gas 44 is supplied to the CO2 separation unit 30 to recover pure CO2. Possible CO2 separation methods in the CO2 separation unit 30 include deep-cold separation, decompression expansion using a supersonic nozzle, decompression expansion in a heat insulation state (Joule-Thomson effect), and the like.

いずれのCO2分離方式でも、CO2は液体又は固体として回収される。CO2の沸点は、常圧で約-80℃、2MPaでも約-20℃である。このため、回収したCO2の一部を、石炭1及びチャー9の搬送媒体として利用するためには、液体又は固体のCO2を気化し、常温(約35℃)以上に予熱する必要がある。   In any CO2 separation method, CO2 is recovered as a liquid or a solid. The boiling point of CO2 is about -80 ° C at normal pressure and about -20 ° C even at 2MPa. For this reason, in order to use a part of the recovered CO2 as a carrier medium for the coal 1 and char 9, it is necessary to vaporize liquid or solid CO2 and preheat it to room temperature (about 35 ° C.) or higher.

そこで、液体又は固体のCO2を加熱する熱源として、プラント内の廃熱を用いる。本実施例では、前述したベンチュリ11、及び水洗塔13で高温化した冷却水を用いた場合を説明する。   Therefore, waste heat in the plant is used as a heat source for heating liquid or solid CO2. In the present embodiment, the case where the cooling water heated to the above-described venturi 11 and the washing tower 13 is used will be described.

ベンチュリの冷却水12は約200℃、水洗塔の冷却水14は約100℃に加熱されており、それぞれの冷却水は、常温(約35℃)まで冷却する必要がある。そこで、これら100〜200℃程度の水又は蒸気を熱源とし、液体又は固体で回収したCO2を気化・予熱する熱交換器を設ける。   The cooling water 12 of the venturi is heated to about 200 ° C., and the cooling water 14 of the washing tower is heated to about 100 ° C. Each cooling water needs to be cooled to room temperature (about 35 ° C.). Therefore, a heat exchanger for vaporizing and preheating CO2 recovered as a liquid or solid is provided using water or steam at about 100 to 200 ° C. as a heat source.

まず、液体又は固体で回収した低温のCO2は、低温熱交換器15において、約100℃の水洗塔の冷却水14で加熱され、気化する。気化したCO2は、高温熱交換器16において、約200℃のベンチュリの冷却水12で加熱され、石炭1及びチャー9の搬送媒体として利用できる35℃以上とする。   First, the low-temperature CO 2 recovered as a liquid or solid is heated in the low-temperature heat exchanger 15 with the cooling water 14 of the washing tower at about 100 ° C. and vaporized. The vaporized CO2 is heated by the venturi cooling water 12 at about 200 ° C. in the high-temperature heat exchanger 16 to 35 ° C. or higher that can be used as a carrier medium for the coal 1 and char 9.

ここで、CO2温度を高くするほど、廃熱利用によるプラント高効率化が期待される。従って、他のプラント廃熱も活用し、CO2温度をさらに高温化しても構わない。これは、ガス化炉3で発生した熱は回収できるためである。
本実施例によれば、従来のプラントでは廃熱となった100〜200℃の水又は蒸気の熱を有効利用でき、かつ回収CO2を石炭及びチャーの搬送媒体に再利用できる。これにより、低コストで高効率のCO2回収型IGCCプラントを構築できる。 Here, the higher the CO2 temperature, the more efficient the plant is expected to use waste heat. Therefore, the CO2 temperature may be further increased by utilizing other plant waste heat. This is because the heat generated in the gasification furnace 3 can be recovered.
According to the present embodiment, the heat of water or steam at 100 to 200 ° C. which has become waste heat in a conventional plant can be effectively used, and the recovered CO 2 can be reused as a transport medium for coal and char. As a result, a low-cost and high-efficiency CO2 recovery IGCC plant can be constructed.

即ち、搬送媒体を、従来の窒素からCO2に変えたことで、ガス化炉3内のCO2濃度が上昇する。石炭1及びチャー9中の炭素とCO2による、(2)式に示すCO2ガス化反応が促進する。   That is, the CO2 concentration in the gasification furnace 3 is increased by changing the carrier medium from conventional nitrogen to CO2. The CO2 gasification reaction represented by the formula (2) is promoted by carbon and CO2 in coal 1 and char 9.

C+ CO2 → 2CO (2)
これにより、ガス化炉3に投入する酸素量を低減できる。酸素量の低減は、酸素製造動力を低減させて、プラントを高効率化する。 C + CO2 → 2CO (2)
Thereby, the amount of oxygen charged into the gasification furnace 3 can be reduced. The reduction in the amount of oxygen reduces the oxygen production power and increases the efficiency of the plant.

次に、回収CO2を石炭及びチャーの搬送媒体に再利用すると、搬送媒体に窒素を用いた場合と比べて、生成ガスの体積流量の低減が期待できる。これは、CO2の分子量(44)は、窒素の分子量(28)の約1.6倍大きいためである。搬送媒体の質量流量を一定とすると、搬送媒体の体積流量を約30%低減できる。搬送媒体の体積流量を低減すれば、その分、生成ガスの体積流量も低減する。生成ガスの体積流量を低減できれば、ガス化炉下流の熱回収部や、ガス精製部の機器を小型化できる。これらは、プラントの低コスト化（建設コストの低減）に繋がる。   Next, when the recovered CO2 is reused as a carrier medium for coal and char, a reduction in the volume flow rate of the product gas can be expected as compared with the case where nitrogen is used as the carrier medium. This is because the molecular weight of CO2 (44) is about 1.6 times larger than the molecular weight of nitrogen (28). If the mass flow rate of the transport medium is constant, the volume flow rate of the transport medium can be reduced by about 30%. If the volumetric flow rate of the carrier medium is reduced, the volumetric flow rate of the product gas is also reduced accordingly. If the volume flow rate of the product gas can be reduced, the heat recovery unit downstream of the gasification furnace and the gas purification unit can be downsized. These lead to cost reduction of the plant (reduction of construction cost).

さらに、窒素濃度を低減した生成ガスは、シフト反応でCO2回収されるので、発電用の燃料(生成ガス)は、高純度の水素となる。発電用の燃料中の窒素は、そのまま燃焼排ガスとして放出される。このため、燃焼排ガス中の窒素の顕熱は、熱損失となる。従って、高純度の水素製造は、熱損失低減によるプラント高効率化に繋がる。高純度の水素製造プロセスは、発電プラントのみならず、水素製造用の化学プラント（石炭ガス化プラント）にも適用できる。水素製造用の化学プラントの場合、タービンがなく、製造された水素を貯蔵若しくは水素利用プラントに移送するシステム構成となる。尚、特許文献１では、石炭ガス化の酸化剤として空気を用いているため、回収CO2を石炭及びチャーの搬送媒体に再利用しても高純度の水素を得ることはできない。   Furthermore, since the produced gas with a reduced nitrogen concentration is CO2 recovered by a shift reaction, the fuel for power generation (produced gas) becomes high-purity hydrogen. Nitrogen in the fuel for power generation is released as combustion exhaust gas as it is. For this reason, the sensible heat of nitrogen in the combustion exhaust gas becomes a heat loss. Therefore, high-purity hydrogen production leads to higher plant efficiency by reducing heat loss. The high-purity hydrogen production process can be applied not only to power plants, but also to chemical plants for hydrogen production (coal gasification plants). In the case of a chemical plant for hydrogen production, there is no turbine, and the system configuration is such that the produced hydrogen is stored or transferred to a hydrogen utilization plant. In Patent Document 1, since air is used as an oxidant for coal gasification, high-purity hydrogen cannot be obtained even if the recovered CO2 is reused as a carrier medium for coal and char.

本実施例によれば、低コストで高効率の石炭ガス化複合発電システムを構築できる。
≪第二実施例≫
本実施例は、第一実施例に記載のCO2回収型IGCCシステムにおいて、COシフト触媒とCO2吸着材を一つの容器内に充填したCOシフト反応・CO2吸着部を備えたものである。即ち、本実施例では、COシフト反応で生成ガスに添加する水蒸気流量を低減するため、シフト反応とCO2吸着のプロセスを一つの容器内で行うようにしたものである。 According to the present embodiment, a low-cost and highly efficient coal gasification combined power generation system can be constructed.
≪Second Example≫
In this embodiment, the CO2 recovery type IGCC system described in the first embodiment is provided with a CO shift reaction / CO2 adsorbing section in which a CO shift catalyst and a CO2 adsorbent are packed in one container. That is, in this embodiment, the shift reaction and the CO2 adsorption process are performed in one container in order to reduce the flow rate of water vapor added to the product gas in the CO shift reaction.

本実施例の基本的な構成は、石炭をガス化するガス化炉、ガス化炉で発生する生成ガスの熱回収部、ガス化炉で発生したチャーを回収する集塵部、生成ガスの冷却部、ベンチュリと水洗塔と脱硫塔からなるガス精製部、COシフト反応触媒とCO2吸着材を一つの容器内に充填したCOシフト反応・CO2吸着部、COシフト反応・CO2吸着部でCO2除去後の生成ガスを用いた発電部、及びガス化炉に供給する酸素を製造する空気分離部を備えたCO2回収型石炭ガス化複合発電システムにおいて、COシフト反応・CO2吸着部で捕捉したCO2の脱離ガスとして、空気分離部で製造した窒素をCOシフト反応・CO2吸着部に投入し、COシフト反応・CO2吸着部から放出されるCO2と窒素を主成分とする脱離ガスをCO2分離部に供給し、CO2分離部でCO2を回収し、回収したCO2の一部を、ベンチュリ及び水洗塔で高温化した冷却水で予熱して、石炭及びチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いるようにしたものである。   The basic configuration of the present embodiment is a gasification furnace for gasifying coal, a heat recovery part for generated gas generated in the gasification furnace, a dust collecting part for recovering char generated in the gasification furnace, and cooling of the generated gas After the CO2 removal in the gas purification section consisting of the venturi, water washing tower and desulfurization tower, the CO shift reaction catalyst and the CO2 adsorbent packed in one container, the CO shift reaction section, the CO shift reaction section, and the CO2 adsorption section CO2 capture type coal gasification combined power generation system equipped with a power generation unit using the generated gas and an air separation unit for producing oxygen to be supplied to the gasifier, the CO shift reaction / desorption of CO2 captured by the CO2 adsorption unit Nitrogen produced in the air separation unit is introduced into the CO shift reaction / CO2 adsorption unit as the separation gas, and CO2 released from the CO shift reaction / CO2 adsorption unit and the desorption gas mainly composed of nitrogen are supplied to the CO2 separation unit. Supply and collect CO2 at the CO2 separation unit, and a part of the collected CO2 Preheated in the cooling water heated to a high temperature with Li and water scrubber, in which the coal and char as adapted to use a carrier medium for pneumatic conveying to the gasifier.

図２を用いて第二実施例を詳細に説明する。図2は、COシフト触媒とCO2吸着材を一つの容器内に充填したCOシフト反応・CO2吸着部(以下、平衡改善型シフト反応器と呼ぶ)を備え、液体又は固体で回収した低温CO2の一部を、生成ガスを精製・冷却するベンチュリ、及び水洗塔で発生する水又は水蒸気で加熱して、石炭及びチャーの搬送媒体とする石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す。   The second embodiment will be described in detail with reference to FIG. Figure 2 shows a CO shift reaction / CO2 adsorption unit (hereinafter referred to as an equilibrium improvement type shift reactor) filled with a CO shift catalyst and a CO2 adsorbent in one container, and low temperature CO2 recovered in liquid or solid form. The process flow of a coal gasification combined power plant in which a part is heated with a venturi that purifies and cools the product gas and water or steam generated in a washing tower to serve as a carrier medium for coal and char.

図3は、図2に示した平衡改善型シフト反応器からCO2分離部の詳細フロー図を示す。図4は、図3の運用時のフロー図の一例であり、一方のシフト反応器ではCOシフト反応とCO2吸着を、他方ではCO2脱離とCO2回収を、同時に実施する場合を示す。図4では、説明のため、使用する系統のみ示す。   FIG. 3 shows a detailed flow diagram of the CO2 separation unit from the equilibrium improvement type shift reactor shown in FIG. FIG. 4 is an example of a flow chart during operation of FIG. 3, and shows a case where CO shift reaction and CO2 adsorption are performed simultaneously in one shift reactor, and CO2 desorption and CO2 recovery are performed simultaneously on the other. In FIG. 4, only the system to be used is shown for explanation.

まず、図2のCO2回収型IGCCシステムのプロセスフローについて説明する。図2は、第一実施例に記載した図1から、COシフト反応器とCO2吸着器を一つの容器とした平衡改善型シフト反応器を備えた点が異なる。   First, the process flow of the CO2 recovery IGCC system shown in FIG. 2 will be described. FIG. 2 differs from FIG. 1 described in the first embodiment in that an equilibrium improvement type shift reactor having a CO shift reactor and a CO 2 adsorber as one container is provided.

通常、前述の(1)式に示すCOシフト反応では、生成ガスに添加する水蒸気流量が、量論比の約2倍必要である。このため、余剰蒸気を発生させる動力が、プラント高効率化を阻害している。添加する水蒸気流量を低減できれば、プラントの高効率化が可能となる。水蒸気流量を低減し、高効率化を図るCOシフト反応部の構造が求められる。   Usually, in the CO shift reaction shown in the above equation (1), the flow rate of water vapor added to the product gas needs to be about twice the stoichiometric ratio. For this reason, the motive power which generate | occur | produces surplus steam has inhibited the plant efficiency improvement. If the added water vapor flow rate can be reduced, the efficiency of the plant can be increased. The structure of the CO shift reaction section that reduces the water vapor flow rate and increases the efficiency is required.

本実施例ではこれを実現するため、COシフト触媒とCO2吸着材を一つの容器に充填する平衡改善型シフト反応器35a、35bを備えている。COシフト反応で発生したCO2を除去することでCOシフト反応を促進させ、平衡改善型シフト反応器35a、35bで水洗・脱硫後の生成ガス36に添加する水蒸気39a、39bの流量を低減させるものである。   In the present embodiment, in order to realize this, the balance improvement type shift reactors 35a and 35b are provided which are filled with a CO shift catalyst and a CO2 adsorbent in one container. The CO shift reaction is accelerated by removing the CO2 generated by the CO shift reaction, and the flow rate of the water vapor 39a, 39b added to the product gas 36 after washing and desulfurization in the equilibrium improvement type shift reactor 35a, 35b is reduced. It is.

次に、図3で、平衡改善型シフト反応器の構造を説明する。上流側からCOシフト触媒、CO2吸着材を一層ずつ、又は交互に複数層充填している。即ち、平衡改善型シフト反応器35a、35bにおいて、上流側からCOシフト触媒37a、37bを充填し、その直下にCO2吸着材38a、38bを充填する。その直下にCOシフト触媒37c、37dを、さらにその直下にCO2吸着材38c、38dを充填する。本実施例では、COシフト触媒とCO2吸着材を別々で交互に2層ずつ充填した場合で説明するが、積層数をさらに増やしても良いし、COシフト触媒とCO2吸着材を混合して充填しても構わない。   Next, the structure of the balanced improvement type shift reactor will be described with reference to FIG. The CO shift catalyst and CO2 adsorbent are packed one layer at a time or alternately in multiple layers from the upstream side. That is, in the equilibrium improvement type shift reactors 35a and 35b, the CO shift catalysts 37a and 37b are filled from the upstream side, and the CO2 adsorbents 38a and 38b are filled immediately below. The CO shift catalysts 37c and 37d are directly underneath, and the CO2 adsorbents 38c and 38d are further underneath. In this embodiment, the CO shift catalyst and the CO2 adsorbent are separately and alternately filled in two layers. However, the number of stacks may be increased, or the CO shift catalyst and the CO2 adsorbent may be mixed and filled. It doesn't matter.

平衡改善型シフト反応器35a、35bに供給された水洗・脱硫後の生成ガス36は、添加された水蒸気39a、39bと混合し、COシフト触媒37a、37b の存在下で、前述の(1)式に示すCOシフト反応が進行する。これにより、水洗・脱硫後の生成ガス36の主成分であるCOは、CO2となる。   The product gas 36 after washing and desulfurization supplied to the equilibrium improvement type shift reactors 35a and 35b is mixed with the added steam 39a and 39b, and in the presence of the CO shift catalysts 37a and 37b, (1) The CO shift reaction shown in the formula proceeds. Thereby, CO which is the main component of the product gas 36 after washing and desulfurization becomes CO2.

COシフト反応でできたCO2は、直下のCO2吸着材38a、38bで回収される。CO2吸着材38a、38bの直下では、平衡組成に対してCO2濃度が著しく低い状態となる。   The CO2 produced by the CO shift reaction is recovered by the CO2 adsorbents 38a and 38b directly below. Just below the CO2 adsorbents 38a and 38b, the CO2 concentration is significantly lower than the equilibrium composition.

ここで水蒸気39a、39bの一部とCOが残留し、COシフト触媒37c、37dの存在下であれば、平衡濃度までCO2濃度を高めるべく、(1)式のCOシフト反応がさらに進行する。   Here, if a part of the water vapor 39a, 39b and CO remain and in the presence of the CO shift catalysts 37c, 37d, the CO shift reaction of the formula (1) further proceeds to increase the CO2 concentration to the equilibrium concentration.

以上のプロセスにより、より少ない水蒸気量でCOシフト反応を進行させるため、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46中に残留する水蒸気流量も低減できる。   By the above process, the CO shift reaction proceeds with a smaller amount of water vapor, so the flow rate of water vapor remaining in the product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal can also be reduced.

次に、複数系列の平衡改善型シフト反応器を用いた、連続運転方法を、図4を用いて説明する。本図では、2系列の平衡改善型シフト反応器を用い、一方ではCOシフト反応とCO2吸着を、他方ではCO2脱離とCO2回収時、同時に実施する場合を示す。本図では、説明のため、使用する系統のみ示す。   Next, a continuous operation method using a plurality of series of equilibrium improvement type shift reactors will be described with reference to FIG. This figure shows a case where two series of equilibrium improvement type shift reactors are used, and on the one hand, CO shift reaction and CO2 adsorption are performed simultaneously, and on the other hand, CO2 desorption and CO2 recovery are performed simultaneously. In this figure, only the system to be used is shown for explanation.

まず、COシフト反応とCO2吸着を、平衡改善型シフト反応器35aで実施した場合のプロセスを示す。水洗・脱硫後の生成ガス36は、生成ガス投入弁31aを介して、平衡改善型シフト反応器35aに投入される。ここで水蒸気39aを添加され、COシフト触媒37a、37cの存在下で、前述の(1)式に示すCOシフト反応が進行する。   First, a process in the case where the CO shift reaction and CO2 adsorption are performed in the equilibrium improvement type shift reactor 35a will be described. The product gas 36 after the water washing and desulfurization is input to the equilibrium improving shift reactor 35a via the product gas input valve 31a. Here, the water vapor 39a is added, and the CO shift reaction shown in the above formula (1) proceeds in the presence of the CO shift catalysts 37a and 37c.

COシフト反応でできたCO2は、CO2吸着材38a、38cで除去される。従って、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46は、CO2吸着後の生成ガス放出弁33aを介して放出され、発電用の燃料となる。本実施例では、図2に示したように、石炭1及びチャー9の搬送媒体をCO2としたことからも、シフト反応・CO2除去後の生成ガス46は、第一実施例と同様に、純度の高い水素となる。   The CO2 produced by the CO shift reaction is removed by the CO2 adsorbents 38a and 38c. Accordingly, the product gas 46 after the shift reaction / CO2 removal is released through the product gas release valve 33a after the CO2 adsorption and becomes a fuel for power generation. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the transport medium of coal 1 and char 9 is CO2, the generated gas 46 after the shift reaction / CO2 removal is similar in purity to the first embodiment. High hydrogen.

次に、CO2脱離とCO2回収を、平衡改善型シフト反応器35bで実施した場合のプロセスを示す。この場合、水洗・脱硫後の生成ガス36、及び水蒸気は供給せず、上流のガス化炉及び下流の発電部と独立させて運転する。   Next, a process in the case where CO2 desorption and CO2 recovery are performed in the equilibrium improvement type shift reactor 35b is shown. In this case, the product gas 36 after water washing and desulfurization and the steam are not supplied, and the operation is performed independently of the upstream gasification furnace and the downstream power generation unit.

平衡改善型シフト反応器35bに、窒素を供給し、反応器内のCO2分圧を低下させて、CO2吸着材38b、38dからCO2を脱離させる。窒素は、図2の空気分離器4から供給すると良い。CO2と窒素を主成分とする脱離ガス44は、脱離ガス放出弁34bを介して、CO2分離部30に供給される。CO2分離部30において、純CO2は、深冷分離や減圧膨張などにより、液体又は固体として回収される。これは、CO2の沸点が、窒素と比べて100℃以上高いためである。   Nitrogen is supplied to the equilibrium improvement type shift reactor 35b, and the CO2 partial pressure in the reactor is lowered to desorb CO2 from the CO2 adsorbents 38b and 38d. Nitrogen may be supplied from the air separator 4 in FIG. The desorbed gas 44 containing CO2 and nitrogen as main components is supplied to the CO2 separation unit 30 via the desorbed gas release valve 34b. In the CO2 separation unit 30, pure CO2 is recovered as a liquid or a solid by cryogenic separation or expansion under reduced pressure. This is because the boiling point of CO2 is 100 ° C. or more higher than that of nitrogen.

本実施例によれば、量論比の約2倍必要であった水蒸気流量を低減し、余剰の水蒸気流量を低減させることができる。これにより、水蒸気発生で使用する動力を低減でき、プラント高効率化を図ることができる。また、複数系列の平衡改善型シフト反応器を用い、一方ではCOシフト反応とCO2吸着を、他方ではCO2脱離とCO2回収時を、それぞれ同時に実施し、ある時間周期で両者のプロセスを入れ替えることで、プラントでの連続運転も可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to reduce the water vapor flow rate that was required to be about twice the stoichiometric ratio, and to reduce the surplus water vapor flow rate. Thereby, the power used for steam generation can be reduced, and the plant can be highly efficient. Also, using multiple series of improved equilibrium shift reactors, CO shift reaction and CO2 adsorption on the one hand, and CO2 desorption and CO2 recovery on the other hand are carried out at the same time, and both processes are switched in a certain time period. Thus, continuous operation in the plant is also possible.

本実施例では、第一実施例に加えて、平衡改善型シフト反応器で余剰の水蒸気流量を低減したCO2回収型IGCCシステムである。これにより、第一実施例より高効率化を期待できるCO2回収型IGCCシステムを構築できる。   In this example, in addition to the first example, a CO2 recovery type IGCC system in which the excess steam flow rate is reduced by an equilibrium improvement type shift reactor. As a result, a CO2 recovery type IGCC system that can be expected to be more efficient than the first embodiment can be constructed.

また、発電用燃料である、シフト反応・CO2除去後の生成ガスとして、第一実施例と同様に、純度の高い水素が得られる。本システムは、発電プラントのみならず、水素製造用の化学プラントへの適用も可能である。   In addition, high-purity hydrogen can be obtained as a product gas after the shift reaction and CO2 removal, which is a power generation fuel, as in the first embodiment. This system can be applied not only to power plants, but also to chemical plants for hydrogen production.

また、本実施例の平衡改善型シフト反応器は、シフト反応における水蒸気流量を低減することを主目的とした、即ち、回収CO2を石炭及びチャーの搬送媒体に用いないCO2回収型IGCCシステムにも適用できる。
≪第三実施例≫
本実施例は、第二実施例に記載のCO2回収型IGCCシステムにおいて、平衡改善型シフト反応器内のCOシフト触媒の下流側でかつCO2吸着剤の上流側に、シフト反応後の生成ガスを冷却する熱交換器を備えたものである。COシフト反応で高温化した生成ガスを熱回収・冷却することで、生成ガスの熱利用とCO2吸着材の保護を両立できる。以下の説明では、第二実施例と異なる点を主に説明する。 In addition, the equilibrium improvement type shift reactor of the present example is mainly intended to reduce the water vapor flow rate in the shift reaction, that is, to a CO2 recovery type IGCC system that does not use recovered CO2 as a carrier medium for coal and char. Applicable.
≪Third Example≫
In this example, in the CO2 recovery type IGCC system described in the second example, the product gas after the shift reaction is placed downstream of the CO shift catalyst in the equilibrium improvement type shift reactor and upstream of the CO2 adsorbent. A heat exchanger for cooling is provided. By heat recovery and cooling of the product gas that has been heated by the CO shift reaction, it is possible to achieve both heat utilization of the product gas and protection of the CO2 adsorbent. In the following description, differences from the second embodiment will be mainly described.

図5は、平衡改善型シフト反応器内のCOシフト触媒の下流に、シフト反応直後の生成ガスを冷却する熱交換器を備えた場合の、平衡改善型シフト反応器からCO2分離部の詳細フロー図を示す。図6は、図5の運用時のフロー図の一例であり、一方のシフト反応器ではCOシフト反応とCO2吸着を、他方ではCO2脱離とCO2回収を、同時に実施する場合を示す。図6では、説明のため、使用する系統のみ示す。   Fig. 5 shows the detailed flow of the CO2 separation unit from the equilibrium improvement type shift reactor when a heat exchanger for cooling the product gas immediately after the shift reaction is provided downstream of the CO shift catalyst in the equilibrium improvement type shift reactor. The figure is shown. FIG. 6 is an example of a flow chart during operation of FIG. 5, and shows a case where CO shift reaction and CO2 adsorption are performed simultaneously in one shift reactor, and CO2 desorption and CO2 recovery are performed simultaneously on the other. In FIG. 6, only the system to be used is shown for explanation.

図5を用いて平衡改善型シフト反応器の構造を説明する。平衡改善型シフト反応器35a、35b内で、上流側からCOシフト触媒37a、37b、CO2吸着材38a、38b、COシフト触媒37c、37d、CO2吸着材38c、38dと交互に充填する。本実施例では、第一層目のCOシフト触媒37a、37bの下流に、シフト反応器内熱交換器42a、42bを設置している。   The structure of the equilibrium improvement type shift reactor will be described with reference to FIG. In the equilibrium improvement type shift reactors 35a and 35b, CO shift catalysts 37a and 37b, CO2 adsorbents 38a and 38b, CO shift catalysts 37c and 37d, and CO2 adsorbents 38c and 38d are alternately packed from the upstream side. In this embodiment, the shift reactor internal heat exchangers 42a and 42b are installed downstream of the first-layer CO shift catalysts 37a and 37b.

平衡改善型シフト反応器35a、35bに約300℃で供給された水洗・脱硫後の生成ガス36は、添加された水蒸気39a、39bと混合し、COシフト触媒37a、37b の存在下で、前述の(1)式に示すCOシフト反応が進行する。これにより、水洗・脱硫後の生成ガス36の主成分であったCOは、CO2となる。   The product gas 36 after washing and desulfurization supplied to the equilibrium improvement type shift reactors 35a and 35b at about 300 ° C. is mixed with the added steam 39a and 39b, and in the presence of the CO shift catalysts 37a and 37b, The CO shift reaction shown in the equation (1) proceeds. As a result, the CO that is the main component of the product gas 36 after washing and desulfurization becomes CO2.

ここで、COシフト反応は発熱反応であるため、シフト反応後の生成ガス温度は、シフト反応前よりも高くなる。COシフト触媒の直下に充填されるCO2吸着材を保護し、吸着性能を保持するために、シフト反応直後の生成ガスの冷却が必要となる可能性がある。   Here, since the CO shift reaction is an exothermic reaction, the product gas temperature after the shift reaction is higher than that before the shift reaction. In order to protect the CO2 adsorbent filled directly under the CO shift catalyst and maintain the adsorption performance, it may be necessary to cool the product gas immediately after the shift reaction.

そこで、本実施例のように、COシフト触媒37a、37bの下流に、シフト反応器内熱交換器42a、42bを設置する。この熱交換器により、シフト反応直後の生成ガスを冷却し、CO2吸着材を保護でき、高い吸着性能の得られる温度で、CO2吸着材38a、38bを使用する。   Therefore, as in the present embodiment, shift reactor internal heat exchangers 42a and 42b are installed downstream of the CO shift catalysts 37a and 37b. This heat exchanger cools the product gas immediately after the shift reaction, protects the CO2 adsorbent, and uses the CO2 adsorbents 38a and 38b at a temperature at which high adsorption performance is obtained.

次に、複数系列の平衡改善型シフト反応器を用いた、連続運転方法を、図6を用いて説明する。本図では、2系列の平衡改善型シフト反応器を用い、一方ではCOシフト反応とCO2吸着を、他方ではCO2脱離とCO2回収時、同時に実施する場合を示す。本図では、説明のため、使用する系統のみ示す。   Next, a continuous operation method using a plurality of series of equilibrium improvement type shift reactors will be described with reference to FIG. This figure shows a case where two series of equilibrium improvement type shift reactors are used, and on the one hand, CO shift reaction and CO2 adsorption are performed simultaneously, and on the other hand, CO2 desorption and CO2 recovery are performed simultaneously. In this figure, only the system to be used is shown for explanation.

まず、COシフト反応とCO2吸着を、平衡改善型シフト反応器35aで実施した場合のプロセスを示す。水洗・脱硫後の生成ガス36は、生成ガス投入弁31aを介して、平衡改善型シフト反応器35aに投入される。ここで水蒸気39aを添加され、COシフト触媒37aの存在下で、前述の(1)式に示すCOシフト反応が進行する。   First, a process in the case where the CO shift reaction and CO2 adsorption are performed in the equilibrium improvement type shift reactor 35a will be described. The product gas 36 after the water washing and desulfurization is input to the equilibrium improving shift reactor 35a via the product gas input valve 31a. Here, the water vapor 39a is added, and the CO shift reaction shown in the above formula (1) proceeds in the presence of the CO shift catalyst 37a.

シフト反応直後の生成ガスは、シフト反応器内熱交換器42a で冷却された後、CO2吸着材38aの充填層を通過する。COシフト触媒37aの存在下でできたCO2は、CO2吸着材38aに吸着され、生成ガスから除去される。   The product gas immediately after the shift reaction is cooled by the heat exchanger 42a in the shift reactor and then passes through the packed bed of the CO2 adsorbent 38a. CO2 produced in the presence of the CO shift catalyst 37a is adsorbed by the CO2 adsorbent 38a and removed from the product gas.

この生成ガスは、水素、水蒸気、及び未反応のCOを主成分とし、CO2が極端に少ない。そこで、この生成ガスを、再度COシフト触媒37cの充填層を通過させることで、少ない水蒸気添加量で効率良くシフト反応を促進できる。   This product gas is mainly composed of hydrogen, water vapor, and unreacted CO, and is extremely low in CO2. Therefore, by allowing the product gas to pass through the packed bed of the CO shift catalyst 37c again, the shift reaction can be efficiently promoted with a small amount of added steam.

COシフト触媒37cを通過してできたCO2は、その下流のCO2吸着材38cで除去される。ここで、CO2吸着材38cを保護するため、シフト反応器内熱交換器42aと同様の熱交換器を設置しても構わない。   The CO2 produced through the CO shift catalyst 37c is removed by the downstream CO2 adsorbent 38c. Here, in order to protect the CO2 adsorbent 38c, a heat exchanger similar to the shift reactor heat exchanger 42a may be installed.

一方、平衡改善型シフト反応器35bでは、CO2を脱離して回収する。平衡改善型シフト反応器35bに、窒素を供給し、反応器内のCO2分圧を低下させて、CO2吸着材38b、38dからCO2を脱離させる。CO2と窒素を主成分とする脱離ガス44は、脱離ガス放出弁34bを介して、CO2分離部30に供給される。CO2分離部30において、純CO2は、深冷分離や減圧膨張などにより、液体又は固体として回収される。窒素も、CO2同様に低温化される。   On the other hand, in the equilibrium improvement type shift reactor 35b, CO2 is desorbed and recovered. Nitrogen is supplied to the equilibrium improvement type shift reactor 35b, and the CO2 partial pressure in the reactor is lowered to desorb CO2 from the CO2 adsorbents 38b and 38d. The desorbed gas 44 containing CO2 and nitrogen as main components is supplied to the CO2 separation unit 30 via the desorbed gas release valve 34b. In the CO2 separation unit 30, pure CO2 is recovered as a liquid or a solid by cryogenic separation or expansion under reduced pressure. Nitrogen is also chilled like CO2.

シフト反応器内熱交換器42aで、生成ガスを冷却する冷媒には、CO2分離部30で回収した、低温のCO2及び／又は窒素を用いると良い。また、図示しないが、生成ガスの冷却媒体としては、水又は低温蒸気を用いても構わない。   Low-temperature CO2 and / or nitrogen recovered by the CO2 separation unit 30 may be used as a refrigerant for cooling the product gas in the heat exchanger 42a in the shift reactor. Although not shown, water or low-temperature steam may be used as a cooling medium for the product gas.

本実施例では、第二実施例と同様に、第一実施例に加えて、平衡改善型シフト反応器で余剰の水蒸気流量を低減したCO2回収型IGCCシステムである。これにより、第一実施例より高効率化を期待できるCO2回収型IGCCシステムを構築できる。   In this example, in the same manner as the second example, in addition to the first example, a CO2 recovery type IGCC system in which the excess steam flow rate is reduced by an equilibrium improvement type shift reactor. As a result, a CO2 recovery type IGCC system that can be expected to be more efficient than the first embodiment can be constructed.

また、発電用燃料である、シフト反応・CO2除去後の生成ガスとして、第一実施例と同様に、純度の高い水素が得られる。本システムは、発電プラントのみならず、水素製造用の化学プラントへの適用も可能である。   In addition, high-purity hydrogen can be obtained as a product gas after the shift reaction and CO2 removal, which is a power generation fuel, as in the first embodiment. This system can be applied not only to power plants, but also to chemical plants for hydrogen production.

また、本実施例の平衡改善型シフト反応器は、シフト反応における水蒸気流量を低減することを主目的とした、即ち、回収CO2を石炭及びチャーの搬送媒体に用いないCO2回収型IGCCシステムにも適用できる。
≪第四実施例≫
本実施例は、第二実施例に記載のCO2回収型IGCCシステムにおいて、ガス精製部で精製後の生成ガスを、脱塵直後の生成ガスで再加熱する熱交換器を備えたものである。即ち、生成ガス同士の熱交換器を1台のみとし、ガス精製部で精製後の生成ガスを、脱塵直後の生成ガスで再加熱するようにしたものである。基本的な構成は第二実施例と同様あり、異なる点を主に説明する。 In addition, the equilibrium improvement type shift reactor of the present example is mainly intended to reduce the water vapor flow rate in the shift reaction, that is, to a CO2 recovery type IGCC system that does not use recovered CO2 as a carrier medium for coal and char. Applicable.
≪Fourth Example≫
In this embodiment, the CO2 recovery type IGCC system described in the second embodiment is provided with a heat exchanger for reheating the product gas purified by the gas purification unit with the product gas immediately after dedusting. That is, only one heat exchanger between the product gases is used, and the product gas purified by the gas purification unit is reheated with the product gas immediately after dedusting. The basic configuration is the same as that of the second embodiment, and different points will be mainly described.

図7は、ガス精製部で精製後の生成ガスを、脱塵直後の生成ガスで再加熱して平衡改善型シフト反応器に供給する石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す。   FIG. 7 shows a process flow of the combined coal gasification combined power plant in which the product gas purified by the gas purification unit is reheated with the product gas immediately after dedusting and supplied to the equilibrium improvement type shift reactor.

脱硫塔17から約100℃で供給される水洗・脱硫後の生成ガス36は、平衡改善型シフト反応器35a、35bに供給するために、約300℃に加熱する。この熱源に、約350℃で供給される脱塵直後の生成ガス43を用いる。   The water-washed / desulfurized product gas 36 supplied from the desulfurization tower 17 at about 100 ° C. is heated to about 300 ° C. in order to be supplied to the equilibrium improvement type shift reactors 35a and 35b. For this heat source, the product gas 43 immediately after dedusting supplied at about 350 ° C. is used.

このため、水洗・脱硫後の生成ガス36を、脱塵直後の生成ガス43で再加熱するための脱塵直後の熱交換器10を設置する。   For this reason, the heat exchanger 10 immediately after dedusting is installed to reheat the product gas 36 after washing and desulfurization with the product gas 43 immediately after dedusting.

本実施例によれば、第二実施例における効果に加え、生成ガス同士の熱交換器を1台とできるため、系統簡略化によるプラントの機器コストを低減できる。
≪第五実施例≫
本実施例は、CO2分離部で回収した低温のCO2と窒素の一部を、石炭及びチャーの搬送媒体に利用したCO2回収型IGCCシステムの一例を示すものである。本実施例の特徴の一つは、ベンチュリ及び水洗塔で高温化した冷却水を、CO2分離部でCO2と分離された低温の窒素で冷却する熱交換器を備えることである。また、本実施例のもう一つの特徴は、この熱交換器で予熱された窒素の一部又は全部を、石炭又はチャーの搬送媒体として用いる系統を備えることである。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the number of product gas-to-heat exchangers can be reduced to one, so that the equipment cost of the plant due to simplification of the system can be reduced.
≪Fifth Example≫
The present embodiment shows an example of a CO2 recovery type IGCC system in which a part of low temperature CO2 and nitrogen recovered by the CO2 separation unit is used as a carrier medium for coal and char. One of the features of the present embodiment is that it includes a heat exchanger that cools the cooling water heated at the venturi and the washing tower with low-temperature nitrogen separated from CO2 at the CO2 separation section. Further, another feature of the present embodiment is that a system using a part or all of nitrogen preheated by the heat exchanger as a carrier medium for coal or char is provided.

図8は、CO2分離部で回収した低温のCO2と窒素の一部を、生成ガスを精製・冷却するベンチュリ、及び水洗塔で発生する水又は水蒸気で加熱して、石炭及びチャーの搬送媒体として利用する石炭ガス化複合発電プラントのプロセスフローを示す。   Figure 8 shows a part of the low-temperature CO2 and nitrogen recovered by the CO2 separation unit, heated with water or steam generated in the water purging tower and the venturi that purifies and cools the product gas, and serves as a carrier medium for coal and char. The process flow of the combined coal gasification combined power plant is shown.

CO2分離部30で回収した低温のCO2を、約100℃の水洗塔の冷却水14を熱源とする低温熱交換器15、約200℃のベンチュリの冷却水12を熱源とする高温熱交換器16で加熱して、石炭1及びチャー9の搬送媒体とするプロセスフローは、第一実施例〜第四実施例と同じである。   The low-temperature CO2 recovered by the CO2 separation unit 30 is converted into a low-temperature heat exchanger 15 using the cooling water 14 of the washing tower at about 100 ° C. as a heat source, and a high-temperature heat exchanger 16 using the venturi cooling water 12 at about 200 ° C. as a heat source. The process flow of heating at 1 and using it as a carrier medium for coal 1 and char 9 is the same as in the first to fourth embodiments.

本実施例では、さらに、CO2分離部30で回収した低温の窒素も、予熱して再利用する。CO2分離部30で回収した窒素は、CO2と同じ低温であり、常温で約-80℃、2MPaで約-20℃である。この窒素も、CO2と同様に、低温熱交換器15と高温熱交換器16で、常温(35℃)以上に予熱する。   In this embodiment, the low-temperature nitrogen recovered by the CO2 separation unit 30 is also preheated and reused. Nitrogen recovered by the CO2 separation unit 30 is at the same low temperature as CO2, and is about -80 ° C at normal temperature and about -20 ° C at 2 MPa. This nitrogen is also preheated to a room temperature (35 ° C.) or higher by the low-temperature heat exchanger 15 and the high-temperature heat exchanger 16 as in the case of CO2.

ここで、上記した2つの熱交換器で熱容量が不足する場合、あるいは窒素をさらに加熱するために、他のプラント廃熱を利用しても構わない。   Here, when the heat capacity is insufficient with the two heat exchangers described above, or in order to further heat nitrogen, other plant waste heat may be used.

常温以上に加熱した窒素の一部は、石炭1及びチャー9の搬送媒体として再利用できるよう、石炭ホッパ2及びチャーホッパ25に供給する系統を設けると良い。これは、石炭1及びチャー9がガス化炉3への搬送管内で閉塞した場合等の緊急時に、パージ用として窒素を利用すると便利なためである。   It is preferable to provide a system for supplying a part of nitrogen heated to room temperature or higher to the coal hopper 2 and the char hopper 25 so that they can be reused as a transport medium for the coal 1 and the char 9. This is because it is convenient to use nitrogen for purging in an emergency such as when the coal 1 and the char 9 are blocked in the transfer pipe to the gasification furnace 3.

常温以上に加熱した窒素の残りは、大気放出するか、ガスタービン19用の燃焼器18に供給すると良い。ガスタービン19用の燃焼器18に供給する場合は、燃焼器18内の燃焼ガス温度の調整用として利用すると良い。   The remainder of the nitrogen heated to room temperature or higher is preferably released into the atmosphere or supplied to the combustor 18 for the gas turbine 19. When the gas is supplied to the combustor 18 for the gas turbine 19, it may be used for adjusting the temperature of the combustion gas in the combustor 18.

上述の各実施例では、CO2分離部30で回収したCO2の一部を、ベンチュリ及び水洗塔で高温化した冷却水で予熱して、石炭及びチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いているが、場合によっては、ベンチュリと水洗塔の何れかで高温化した冷却水で予熱するようにしても良く、また、石炭とチャーの何れかの搬送媒体に用いるようにしても良い。また、CO2分離部でCO2と分離した窒素の予熱、搬送媒体としての利用についても同様である。   In each of the above-described embodiments, a part of the CO2 recovered by the CO2 separation unit 30 is preheated with cooling water heated to high temperature in the venturi and the water washing tower, and used as a transport medium for transporting coal and char to the gasification furnace. However, depending on the case, it may be preheated with cooling water heated at either the venturi or the water washing tower, or may be used as a carrier medium for either coal or char. The same applies to preheating of nitrogen separated from CO2 in the CO2 separation unit and use as a carrier medium.

１…石炭、 ２…石炭ホッパ、 ３…ガス化炉、 ４…空気分離器、 ５…生成ガス、 ６…スラグ、 ７…熱回収部、 ８…脱塵装置、 ９…チャー、 １０…脱塵直後の熱交換器、 １１…ベンチュリ、 １２…ベンチュリの冷却水、 １３…水洗塔、 １４…水洗塔の冷却水、 １５…低温熱交換器、 １６…高温熱交換器、 １７…脱硫塔、 １８…燃焼器、 １９…ガスタービン、 ２０…ボイラ、 ２１…蒸気タービン、 ２２…煙突、 ２３…硫黄分燃焼炉、 ２４…コンプレッサ、 ２５…チャーホッパ、 ２６…復水器、 ２７…加熱器、 ２８…シフト反応器、 ２９a,b…CO2吸着器、 ３０…CO2分離部、 ３１a,b…生成ガス投入弁、 ３２a,b…脱離N2投入弁、 ３３a,b…CO2吸着後の生成ガス放出弁、 ３４a,b…脱離ガス放出弁、 ３５a,b…平衡改善型シフト反応器、 ３６…水洗・脱硫後の生成ガス、 ３7a,b,c,d…COシフト触媒、 ３８a,b,c,d…CO2吸着材、 ３９,３９a,３９b…水蒸気、 ４０a,b…回収CO2放出弁、 ４１a,b…回収N2放出弁、 ４２a,b…シフト反応器内熱交換器、 ４３…脱塵直後の生成ガス、 ４４…脱離ガス、 ４５…シフト反応後の生成ガス、 ４６…シフト反応・CO2除去後の生成ガス、 ４７…水洗・脱硫直後の熱交換器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coal, 2 ... Coal hopper, 3 ... Gasification furnace, 4 ... Air separator, 5 ... Product gas, 6 ... Slag, 7 ... Heat recovery part, 8 ... Dedusting device, 9 ... Char, 10 ... Dedusting Immediately after the heat exchanger, 11 ... Venturi, 12 ... Venturi cooling water, 13 ... Washing tower, 14 ... Washing tower cooling water, 15 ... Low temperature heat exchanger, 16 ... High temperature heat exchanger, 17 ... Desulfurization tower, 18 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Combustor, 19 ... Gas turbine, 20 ... Boiler, 21 ... Steam turbine, 22 ... Chimney, 23 ... Sulfur combustion furnace, 24 ... Compressor, 25 ... Char hopper, 26 ... Condenser, 27 ... Heater, 28 ... Shift reactor, 29a, b ... CO2 adsorber, 30 ... CO2 separator, 31a, b ... product gas input valve, 32a, b ... desorption N2 input valve, 33a, b ... product gas release valve after CO2 adsorption, 34a, b ... desorption gas release valve, 35a, b ... balance improvement Good type shift reactor, 36 ... Product gas after washing and desulfurization, 37a, b, c, d ... CO shift catalyst, 38a, b, c, d ... CO2 adsorbent, 39,39a, 39b ... steam, 40a, b ... recovered CO2 release valve, 41a, b ... recovered N2 release valve, 42a, b ... heat exchanger in the shift reactor, 43 ... generated gas immediately after dedusting, 44 ... desorbed gas, 45 ... generated after shift reaction Gas, 46 ... Production gas after shift reaction / CO2 removal, 47 ... Heat exchanger immediately after washing and desulfurization.

Claims (12)

ガス化炉に酸素を投入して石炭をガス化し、生成ガスをシフト反応させてCO2を回収する石炭ガス化プラントにおいて、回収した低温のCO2を石炭ガス化プラントで生成する熱を利用して加熱してガス化炉への石炭及びチャーの搬送媒体として利用することを特徴とする石炭ガス化プラント。   In a coal gasification plant in which oxygen is introduced into a gasification furnace to gasify coal, and the generated gas is shift-reacted to recover CO2, the recovered low-temperature CO2 is heated using the heat generated in the coal gasification plant. The coal gasification plant is used as a carrier medium for coal and char to the gasification furnace. 請求項１において、石炭ガス化プラントにおけるCOシフト反応を行う容器内に、上流側からCOシフト触媒とCO2吸着材を一層ずつ、又は交互に複数層充填し、COシフト反応を行うようにしたことを特徴とする石炭ガス化プラント。   In Claim 1, in the container which performs CO shift reaction in a coal gasification plant, the CO shift catalyst and the CO2 adsorbent are filled one by one or alternately in multiple layers from the upstream side to perform the CO shift reaction. A coal gasification plant characterized by 請求項１又は２において、石炭ガス化プラントは、CO2除去後の生成ガスを用いた発電部を備えた石炭ガス化複合発電プラントであることを特徴とする石炭ガス化プラント。   3. The coal gasification plant according to claim 1, wherein the coal gasification plant is a combined coal gasification combined power plant including a power generation unit using the generated gas after CO 2 removal. ガス化炉に供給する酸素を製造する空気分離部、前記空気分離部からの酸素を酸化剤として石炭をガス化するガス化炉、前記ガス化炉で発生する生成ガスの熱回収部、前記ガス化炉で発生したチャーを回収する集塵部、前記生成ガスの冷却部、前記冷却部からの生成ガスをベンチュリと水洗塔と脱硫塔で精製するガス精製部、前記ガス精製部からの精製ガスに水蒸気を添加してシフト反応でCOをCO2に変換するCOシフト反応部、前記COシフト反応部からの生成ガス中のCO2を除去し、捕捉したCO2の脱離ガスとして前記空気分離部で製造した窒素が用いられるCO2吸着部、前記CO2吸着部からのCO2除去後の生成ガスを用いる発電部、前記CO2吸着部から放出されるCO2と窒素を主成分とする脱離ガスを分離するCO2分離部を備え、前記CO2分離部で回収したCO2の一部を、前記ベンチュリ及び／又は前記水洗塔で高温化した冷却水で予熱して、石炭及び／又はチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。   An air separation unit for producing oxygen to be supplied to the gasification furnace, a gasification furnace for gasifying coal using oxygen from the air separation unit as an oxidant, a heat recovery unit for the generated gas generated in the gasification furnace, and the gas A dust collection unit for collecting char generated in the conversion furnace, a cooling unit for the generated gas, a gas purification unit for purifying the generated gas from the cooling unit in a venturi, a washing tower and a desulfurization tower, and a purified gas from the gas purification unit CO shift reaction unit that converts CO into CO2 by shift reaction by adding water vapor to the CO shift reaction unit, removes CO2 in the product gas from the CO shift reaction unit, and produces it as a desorption gas of the captured CO2 in the air separation unit CO2 adsorbing unit that uses the nitrogen, CO2 separation that separates the CO2 released from the CO2 adsorbing unit and the desorbed gas containing nitrogen as the main component from the CO2 adsorbing unit Part of the CO2 recovered by the CO2 separation unit. , Said venturi and / or the water washing tower was preheated in the cooling water heated to a high temperature, coal and / or coal gasification combined cycle power plant, which comprises using the char to the transport medium stream transported to the gasification furnace. 請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記ガス精製部で精製後の生成ガスを、前記COシフト反応部でCOシフト反応後の生成ガスで加熱する熱交換器と、前記CO2吸着部でCO2除去後の生成ガスを、前記集塵部で脱塵直後の生成ガスで再加熱する熱交換器を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant according to claim 1,
A heat exchanger that heats the product gas purified in the gas purification unit with the product gas after the CO shift reaction in the CO shift reaction unit, and the product gas after the CO2 removal in the CO2 adsorption unit, the dust collection unit A coal gasification combined power plant comprising a heat exchanger that reheats with the product gas immediately after dedusting at the plant. ガス化炉に供給する酸素を製造する空気分離部、前記空気分離部からの酸素を酸化剤として石炭をガス化するガス化炉、前記ガス化炉で発生する生成ガスの熱回収部、前記ガス化炉で発生したチャーを回収する集塵部、前記生成ガスの冷却部、前記冷却部からの生成ガスをベンチュリと水洗塔と脱硫塔で精製するガス精製部、COシフト反応触媒とCO2吸着材を一つの容器内に充填したCOシフト反応・CO2吸着部であって、前記ガス精製部からの精製ガスに水蒸気を添加してCOシフト反応触媒でCOをCO2に変換し、CO2をCO2吸着材で吸着除去し、捕捉したCO2の脱離ガスとして前記空気分離部で製造した窒素が用いられるCOシフト反応・CO2吸着部、前記COシフト反応・CO2吸着部からのCO2除去後の生成ガスを用いる発電部、前記COシフト反応・CO2吸着部から放出されるCO2と窒素を主成分とする脱離ガスを分離するCO2分離部を備え、前記CO2分離部で回収したCO2の一部を、前記ベンチュリ及び／又は前記水洗塔で高温化した冷却水で予熱して、石炭及び／又はチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。   An air separation unit for producing oxygen to be supplied to the gasification furnace, a gasification furnace for gasifying coal using oxygen from the air separation unit as an oxidant, a heat recovery unit for the generated gas generated in the gasification furnace, and the gas A dust collection unit for collecting char generated in the conversion furnace, a cooling unit for the produced gas, a gas purification unit for purifying the produced gas from the cooling unit with a venturi, a washing tower and a desulfurization tower, a CO shift reaction catalyst and a CO2 adsorbent Is a CO shift reaction / CO2 adsorbing unit packed in a single container, and steam is added to the purified gas from the gas purification unit to convert CO to CO2 with a CO shift reaction catalyst, and CO2 is converted into a CO2 adsorbent. The CO shift reaction / CO2 adsorption part using nitrogen produced in the air separation unit as the desorbed gas of CO2 that has been adsorbed and removed by the trap, and the product gas after CO2 removal from the CO shift reaction / CO2 adsorption part is used Emission from power generation unit, CO shift reaction / CO2 adsorption unit A CO2 separation unit that separates CO2 and desorption gas mainly composed of nitrogen, and preheats a part of the CO2 recovered by the CO2 separation unit with cooling water heated to a high temperature in the venturi and / or the washing tower. The coal gasification combined power plant is characterized in that the coal and / or char is used as a transport medium for transporting air to a gasification furnace. 請求項６に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記COシフト反応・CO2吸着部の一つの容器内に、上流側からCOシフト触媒の充填層、CO2吸着材の充填層を一層ずつ、又は交互に複数層充填したことを特徴とする石炭ガス化複合発電システム。 In the coal gasification combined cycle power plant according to claim 6,
Coal gasification characterized in that a CO shift catalyst packed bed and a CO 2 adsorbent packed bed are packed one layer at a time or alternately in multiple layers in one container of the CO shift reaction / CO2 adsorbing section. Combined power generation system. 請求項７に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記COシフト反応・CO2吸着部の一つの容器内に、COシフト触媒の充填層の下流側及びCO2吸着材の上流側に熱交換器を設置し、シフト反応後の生成ガスを冷却することを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant according to claim 7,
In one container of the CO shift reaction / CO2 adsorbing section, a heat exchanger is installed on the downstream side of the packed bed of the CO shift catalyst and on the upstream side of the CO2 adsorbent to cool the generated gas after the shift reaction. A coal gasification combined cycle power plant. 請求項８に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記COシフト反応・CO2吸着部の容器内に設置する熱交換器に、回収したCO2を冷媒として投入することを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant according to claim 8,
A combined coal gasification combined power plant, wherein the recovered CO2 is introduced as a refrigerant into a heat exchanger installed in a container of the CO shift reaction / CO2 adsorption section. 請求項６〜９の何れかに記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記ガス精製部で精製後の生成ガスを、前記集塵部で脱塵直後の生成ガスで再加熱する熱交換器を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant according to any one of claims 6 to 9,
A coal gasification combined power plant comprising a heat exchanger that reheats the product gas purified by the gas purification unit with the product gas immediately after dedusting by the dust collecting unit. 請求項６〜９の何れかに記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記ベンチュリ及び／又は前記水洗塔で高温化した冷却水を、前記CO2分離部でCO2と分離された低温の窒素で冷却する熱交換器を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant according to any one of claims 6 to 9,
A coal gasification combined power plant, comprising: a heat exchanger that cools cooling water heated to high temperature in the venturi and / or the washing tower with low-temperature nitrogen separated from CO2 in the CO2 separation unit. 請求項４〜１１の何れかに記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、
前記CO2分離部でCO2と分離した窒素を、前記ベンチュリ及び／又は前記水洗塔で高温化した冷却水で予熱し、前記の窒素の一部又は全部を、石炭及び／又はチャーをガス化炉に気流搬送する搬送媒体に用いることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。 In the coal gasification combined cycle power plant in any one of Claims 4-11,
Nitrogen separated from CO2 in the CO2 separation unit is preheated with cooling water heated at the venturi and / or the water washing tower, and part or all of the nitrogen is converted into coal and / or char into a gasifier. A combined coal gasification combined power plant characterized in that it is used as a carrier medium for air current transportation.
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