JP4126218B2 - 石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、石炭ガス複合発電プラントにて副生する固体状ハイドロカーボンの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭ガス複合発電プラントは限られた化石燃料の資源ソースを多様化し、高効率、高い環境性能を有する次世代火力発電システムとして注目されている。図２で基本となる従来のプラントの概要フロー図で説明すると、粉砕器１で微粉炭となった石炭はガス化炉２に導入されて、酸化熱分解し、生成する高温可燃性ガスは熱交換器３で熱回収、降温されて脱塵器４に導かれる。脱塵器４では、可燃性ガスに同伴されるチャー、アッシュが取り除かれ、更に脱硫器５に導かれる。脱硫器５で硫黄分などが除去されたクリーンガスは、燃焼器８で燃焼されて、高温燃焼ガスとなりガスタービン（ＧＴ）９を廻し発電する（特開平７−４１７７６号公報（特許文献１）参照）。
【０００３】
石炭の酸化熱分解では脂肪族飽和、不飽和炭化水素が生成するが、芳香族系の炭化水素も生成する。芳香族系炭化水素では周知のように、例えばベンゼンでは５．５℃、ナフタレンでは８０．２℃のように融点の低い化合物が多い。一方、ガス化炉で熱分解して発生した可燃性ガスは前記脱硫器によって脱硫されるが、脱硫器には乾式と湿式がある。乾式の場合には脱硫工程ではさほど降温はされないので、ガス化炉中の石炭の熱分解で生成する固体状ハイドロカーボンは固化せず、ガス状またはミスト状で直接タービン燃焼器に供給されて燃焼可能であるが、湿式ではガス温度が低下するため、これらの固体状ハイドロカーボンは析出し、プラント機器や配管を閉塞させる。また、有効に利用されないで廃液とともに産業廃棄物として処理しているため、コスト上昇要因の一つになっている。
【０００４】
石炭ガス複合発電プラントの脱硫工程は脱硫効率や技術の完成度の高いところから、例えばＭＤＥＡ法などの湿式が選択される場合がある。（三菱重工技法 Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．３ （２００２．５）１２４頁参照（非特許文献１））
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−４１７７６号公報
【非特許文献１】
三菱重工技法 Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．３ （２００２．５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、石炭ガス複合発電プラントにて副生する固体状ハイドロカーボンを有効に処理して、プラントの円滑な運転及びコスト低減を図る固体状ハイドロカーボンの処理方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、石炭を粉砕した微粉炭をガス化炉でガス化して生成する可燃性ガスを、脱硫工程でガス含有硫黄分を除去した後、燃焼器で燃焼させて得る燃焼ガスでガスタービンを駆動して発電する石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法において、
前記脱硫工程では、ガス化炉生成可燃性ガスを脱硫薬液と気液接触させて、該可燃性ガスから硫黄分を除去し、
該脱硫薬液に懸濁した状態で排出されるハイドロカーボンを含む懸濁液から固液分離手段にて、固体状ハイドロカーボンとして分離して、該分離した固体状ハイドロカーボンを、前記石炭ガス複合発電プロセス系内の燃料若しくはガス化成分の少なくとも１として使用することを特徴とする石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法を提案する。
【０００８】
前記脱硫工程における湿式脱硫工程では、ガス化炉生成可燃性ガスを脱硫薬液と向流させて、気液接触により、ガス含有硫黄分を除去するが、通常該ハイドロカーボンは湿式脱硫工程の薬液に懸濁した状態で排出されるので、例えばフィルタによる濾過、遠心分離などの固液分離手段が取られる。
【０００９】
本発明は前記ガスタービンにより駆動される第１の発電系とともに、蒸気タービンにより駆動される第２の発電系とを備えた石炭ガス複合発電プロセスにおいて、
前記分離した固体状ハイドロカーボンをボイラで燃焼して蒸気を生成させ、該蒸気を用いて前記蒸気タービンを駆動させてもよい。
【００１０】
前記分離した固体状ハイドロカーボンをボイラで燃焼して生成した蒸気は、直接蒸気タービンを廻して発電するのに用いてもよく、又他の蒸気源と併合して、蒸気タービン用動力源とすることもできる。
【００１１】
本発明は、前記分離した固体状ハイドロカーボンをガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする。
【００１２】
ガス化炉では更に固体状ハイドロカーボンが酸化分解されて、低炭素数のまたは直鎖状の炭化水素もしくは一酸化炭素及び水素に変化して、再度固形物を増加させない。
【００１３】
又本発明は、前記分離した固体状ハイドロカーボンを石炭とともに粉砕してガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする。
【００１４】
更に本発明は、前記分離した固体状ハイドロカーボンを石炭とともにスラリにしてガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする。
【００１５】
更に又本発明は、前記分離した固体状ハイドロカーボンを加熱溶融してガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする。
【００１６】
これらは供給の方法にかかわる選択であって、生成するハイドロカーボンの性状に応じて適宜選択することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。但し本実施例に記載される製品の寸法、形状、材質、その相対配置等は特に特定的な記載が無い限りは本発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１８】
図１は本発明の石炭ガス複合発電における固体状ハイドロカーボンの処理プロセスフロー図である。
【００１９】
石炭は粉砕器１で微粉炭となりガス化炉２で酸化的分解が行われる。生成高温可燃ガスは熱交換器３により熱回収され、温度を下げて脱塵器４に至り、チャー、アッシュなどの粉塵が除去され、脱硫器５に導かれる。脱硫器５は本例ではスクラバー式の湿式脱硫塔で、脱硫薬剤水溶液と該可燃性ガスとが向流接触して洗浄される内に温度が更に低下して、ガスに含まれる前記ハイドロカーボンが析出する。
【００２０】
析出したハイドロカーボンを含む懸濁脱硫廃液は塔低から抜き出し、ＨＣ分離器７でハイドロカーボン（以下ＨＣという）を分離する。本例では、セラミックフィルタを用いてろ過をした。一方クリーン可燃性ガスは燃焼器８で燃焼させ、燃焼ガスはガスタービン（ＧＴ）９を回転し、同軸に接続された発電機により発電する。
【００２１】
前記ＨＣの図１の▲１▼のルートでは分離されたＨＣは、ボイラ１０で燃焼して、蒸気を作り蒸気タービン１１を回転し同軸に接続された発電機により発電する。
【００２２】
前記ＨＣの図１の▲２▼のルートでは分離されたＨＣは、直接ガス化炉２の燃料入口付近に供給され、微粉炭とともに再度ガス化反応に付される。
【００２３】
前記ＨＣの図１の▲３▼のルートでは分離されたＨＣは、加熱器６で融点以上に加熱され流体状でガス化炉２の燃料入口付近に供給され、微粉炭とともに再度ガス化反応に付される。
【００２４】
前記ＨＣの図１の▲４▼のルートでは分離されたＨＣは、粉砕器１に導入され、石炭とともに粉砕されガス化炉２の燃料入口付近に供給され、微粉炭とともに再度ガス化反応に付される。
【００２５】
前記ＨＣの図１の▲５▼のルートでは分離されたＨＣは、粉砕器１で粉砕された微粉炭とスラリ状にされ、ガス化炉２の燃料入口付近に供給され、微粉炭とともに再度ガス化反応に付される。
【００２６】
以上によりいずれの方法でも有効に生成ハイドロカーボンは回収利用可能である。これらの方法を単独で用いることも可能であるし、複数組み合わせて用いてもよい。プロセスの規模、原料品位、生成ハイドロカーボンの性状などに応じて適宜選択すればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により、石炭ガス複合発電プラントにて副生する固体状ハイドロカーボンを有効に処理して、プラントの円滑な運転及びコスト低減を図ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の石炭ガス複合発電における固体状ハイドロカーボンの処理プロセスフロー図である。
【図２】 従来の石炭ガス複合発電プラントの概要プロセスフロー図である。
【符号の説明】
１…粉砕器
２…ガス化炉
３…熱交換器
４…脱塵器
５…脱硫器
６…加熱器
７…ＨＣ分離器
８…燃焼器
９…ガスタービン
１０…ボイラ
１１…蒸気タービン

Claims (6)

1. 石炭を粉砕した微粉炭をガス化炉でガス化して生成する可燃性ガスを、脱硫工程でガス含有硫黄分を除去した後、燃焼器で燃焼させて得る燃焼ガスでガスタービンを駆動して発電する石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法において、
   前記脱硫工程では、ガス化炉生成可燃性ガスを脱硫薬液と気液接触させて、該可燃性ガスから硫黄分を除去し、
   該脱硫薬液に懸濁した状態で排出されるハイドロカーボンを含む懸濁液から固液分離手段にて、固体状ハイドロカーボンとして分離して、該分離した固体状ハイドロカーボンを、前記石炭ガス複合発電プロセス系内の燃料若しくはガス化成分の少なくとも１として使用することを特徴とする石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。
2. 前記ガスタービンにより駆動される第１の発電系とともに、蒸気タービンにより駆動される第２の発電系とを備えた石炭ガス複合発電プロセスにおいて、
   前記分離した固体状ハイドロカーボンをボイラで燃焼して蒸気を生成させ、該蒸気を用いて前記蒸気タービンを駆動させることを特徴とする請求項１記載の石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。
3. 前記分離した固体状ハイドロカーボンをガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする請求項１記載の石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。
4. 前記分離した固体状ハイドロカーボンを石炭とともに粉砕してガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする請求項３記載の石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。
5. 前記分離した固体状ハイドロカーボンを石炭とともにスラリにしてガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする請求項３記載の石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。
6. 前記分離した固体状ハイドロカーボンを加熱溶融してガス化炉に再投入してガス化反応を行うことを特徴とする請求項３記載の石炭ガス複合発電プロセスにおける固体状ハイドロカーボンの処理方法。

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