JP5653794B2 - Coal gasification combined power generation facility and coal gasification combined power generation method - Google Patents

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Description

本発明は、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および石炭ガス化複合発電方法に関するものである。   The present invention relates to a coal gasification combined power generation facility and a coal gasification combined power generation method for performing combined power generation using coal as fuel.

石炭ガス化複合発電設備（IGCC：Integrated coal Gasification Combined Cycle）は、燃料となる石炭をガス化してガスタービンを運転させ、ガスタービンの駆動力とガスタービンの排熱を利用して発電する。   An integrated coal gasification combined cycle (IGCC) gasifies coal used as fuel to operate a gas turbine and generates power using the driving force of the gas turbine and the exhaust heat of the gas turbine.

IGCCには、ガス化炉にて微粉炭をガス化して石炭ガスを生成するため、ガス化剤として酸素を使用する酸素燃焼方式（「酸素吹き」ともいう。）と、空気を使用する空気燃焼方式（「空気吹き」ともいう。）がある。酸素吹きIGCCは、ガス化剤として多量の酸素が必要である。そのため、大容量の空気分離装置（ASU: Air Separation Unit）が必要だった。一方、空気吹きIGCCは、ガス化剤としての酸素は必須ではないが、微粉炭を高圧のガス化炉に搬送する際、不活性な窒素を使用して加圧する必要があるため、小容量ながら空気分離装置が必要となっている。   In IGCC, pulverized coal is gasified in a gasification furnace to generate coal gas, so oxygen combustion method using oxygen as a gasifying agent (also called “oxygen blowing”) and air combustion using air There is a method (also referred to as “air blowing”). Oxygen-blown IGCC requires a large amount of oxygen as a gasifying agent. For this reason, a large capacity air separation unit (ASU) was required. On the other hand, air-blown IGCC does not require oxygen as a gasifying agent, but it is necessary to pressurize with inert nitrogen when transporting pulverized coal to a high-pressure gasification furnace. An air separation device is required.

図４は、空気吹きIGCCについて、従来例を示す構成図である。
この空気吹きIGCCでは、最初に乾燥用ガスとともに原料となる石炭を微粉炭機１に導入し、石炭を乾燥粉砕することによって微粉炭が製造される。この微粉炭はサイクロン２に導かれ、排気と分離されてホッパ３に回収される。この後、ホッパ３内の微粉炭は、後述する空気分離装置１２から供給される加圧搬送用の窒素ガスにより、ガス化炉４に搬送されてガス化される。こうしてガス化炉４でガス化された石炭ガスは、ガス冷却器５を通ってチャー回収装置６に供給される。なお、ガス化炉４で微粉炭をガス化する際には、後述するガスタービン９から昇圧機１１を介して供給される圧縮空気と、空気分離装置１２から供給される酸素とがガス化剤として使用される。 FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional example of the air-blown IGCC.
In this air-blown IGCC, coal as a raw material is first introduced into the pulverized coal machine 1 together with the drying gas, and the pulverized coal is produced by drying and pulverizing the coal. The pulverized coal is guided to the cyclone 2, separated from the exhaust gas, and collected in the hopper 3. Thereafter, the pulverized coal in the hopper 3 is conveyed to the gasification furnace 4 and gasified by nitrogen gas for pressurized conveyance supplied from an air separation device 12 described later. The coal gas gasified in the gasification furnace 4 in this way is supplied to the char recovery device 6 through the gas cooler 5. When pulverized coal is gasified in the gasification furnace 4, compressed air supplied from a gas turbine 9 (described later) via a booster 11 and oxygen supplied from an air separation device 12 are used as a gasifying agent. Used as.

チャー回収装置６では、微粉炭をガス化した石炭ガスとともに生成されたチャーを分離する。一方の石炭ガスは、脱硫装置７を通って脱硫した後、二酸化炭素回収装置（CCS: Carbon dioxide Capture and Storage）８に供給される。   The char recovery device 6 separates the char generated together with coal gas obtained by gasifying pulverized coal. One coal gas is desulfurized through the desulfurization device 7 and then supplied to a carbon dioxide capture device (CCS) 8.

二酸化炭素回収装置８では、石炭ガス中の二酸化炭素が分離され、回収される。一方、二酸化炭素が分離された石炭ガスはガスタービン９の燃料ガスとなり、燃焼器に供給されて燃焼することで高温高圧の燃焼排ガスが生成される。この燃焼排ガスは、ガスタービン９のタービンを駆動した後、排ガスとして排出される。なお、ガスタービン９の主軸は発電機１５と連結され、発電機１５を駆動することにより発電が行われる。   In the carbon dioxide recovery device 8, carbon dioxide in the coal gas is separated and recovered. On the other hand, the coal gas from which carbon dioxide has been separated becomes the fuel gas of the gas turbine 9 and is supplied to the combustor and burned to generate high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas is discharged as exhaust gas after driving the turbine of the gas turbine 9. The main shaft of the gas turbine 9 is connected to the generator 15, and power is generated by driving the generator 15.

ガスタービン９から排出された高温の排ガスは、一部が排ガスボイラ１０に供給されて蒸気生成に使用される。なお、排ガスボイラ１０で蒸気生成に使用された排ガスは、必要な処理を施して大気に排気される。   A part of the high-temperature exhaust gas discharged from the gas turbine 9 is supplied to the exhaust gas boiler 10 and used for steam generation. The exhaust gas used for steam generation in the exhaust gas boiler 10 is subjected to necessary processing and exhausted to the atmosphere.

排ガスボイラ１０で生成された蒸気は、発電用の蒸気タービン１６等に供給される。図１では、蒸気タービン１６は、ガスタービン９と連結され、発電機１５を駆動している。ここで、空気分離装置１２は、大気から空気を導入して窒素及び酸素のガスに分離する装置である。   The steam generated in the exhaust gas boiler 10 is supplied to the steam turbine 16 for power generation and the like. In FIG. 1, the steam turbine 16 is connected to the gas turbine 9 and drives the generator 15. Here, the air separation device 12 is a device that introduces air from the atmosphere and separates it into nitrogen and oxygen gases.

特開２０１０−５９９４０号公報JP 2010-59940 A 米国特許出願公開第２００７／０２２５３８２号明細書US Patent Application Publication No. 2007/0225382

酸素吹きIGCCは、ガス化剤として多量の酸素が必要である。そのため、大容量の空気分離装置が必要だった。一方、空気吹きIGCCは、ガス化剤としての酸素は必須ではないが、微粉炭を高圧のガス化炉に搬送する際、不活性な窒素を使用して加圧する必要があるため、小容量ながら空気分離装置が必要となっている。   Oxygen-blown IGCC requires a large amount of oxygen as a gasifying agent. Therefore, a large capacity air separation device was required. On the other hand, air-blown IGCC does not require oxygen as a gasifying agent, but it is necessary to pressurize with inert nitrogen when transporting pulverized coal to a high-pressure gasification furnace. An air separation device is required.

しかし、空気分離装置は、設備費が高くかつ運転動力が大きく、さらに設備点数が多いためプラントの信頼性を下げる要因となっている。したがって、空気分離装置は、極力容量を低減するか、可能であれば無くすことが望ましいが、前述のとおり、空気吹きIGCCであっても小容量ながら、空気分離装置の設置は不可欠であった。したがって、IGCCにおいて、空気分離装置が経済性や信頼性への大きな制限要因となっている。   However, the air separation device has a high facility cost, a large operating power, and a large number of facilities, which causes a decrease in plant reliability. Therefore, it is desirable to reduce the capacity of the air separation device as much as possible, or to eliminate it if possible. However, as described above, it is indispensable to install the air separation device even though the air blowing IGCC has a small capacity. Therefore, in the IGCC, the air separation device is a major limiting factor for economic efficiency and reliability.

IGCCの二酸化炭素回収装置にて回収される二酸化炭素は、環境影響の側面から高純度に精製されており、不活性ガスとして窒素の代替に利用できる。IGCCには、特許文献１及び２のように、回収された二酸化炭素をガス化炉の加圧や、ガス化炉への微粉炭の搬送に使用するものがある。   Carbon dioxide recovered by IGCC's carbon dioxide recovery equipment has been purified to high purity from the aspect of environmental impact, and can be used as an inert gas for nitrogen replacement. As disclosed in Patent Documents 1 and 2, some IGCCs use recovered carbon dioxide for pressurization of a gasification furnace and transportation of pulverized coal to the gasification furnace.

しかし、二酸化炭素回収装置にて微粉炭の搬送に必要な二酸化炭素を供給できるようになるまでの間は、二酸化炭素をガス化炉へ供給できないため、空気分離装置を使用しないIGCCでは、システムを適切に起動させることができないという問題があった。   However, until carbon dioxide required for transporting pulverized coal can be supplied by the carbon dioxide recovery device, carbon dioxide cannot be supplied to the gasifier. There was a problem that it could not be started properly.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空気分離装置を使用しないでガス化炉を加圧したり、ガス化炉へ微粉炭を搬送する際、効率良くシステムを起動させることが可能な石炭ガス化複合発電設備および石炭ガス化複合発電方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and efficiently activates the system when pressurizing the gasification furnace without using an air separation device or transporting pulverized coal to the gasification furnace. An object of the present invention is to provide a combined coal gasification combined cycle facility and a combined coal gasification combined cycle method.

上記課題を解決するために、本発明の石炭ガス化複合発電設備および石炭ガス化複合発電方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る石炭ガス化複合発電設備は、ガス化剤として空気を用いて石炭からなる微粉炭をガス化して石炭ガスを生成するガス化炉と、二酸化炭素を貯蔵しており、ガス化炉を起動する際に二酸化炭素を供給する二酸化炭素貯蔵装置とを備え、二酸化炭素貯蔵装置から供給された二酸化炭素が微粉炭をガス化炉へ供給する。 In order to solve the above problems, the coal gasification combined power generation facility and the coal gasification combined power generation method of the present invention employ the following means.
That is, the combined coal gasification combined power generation facility according to the present invention stores carbon dioxide, a gasification furnace that generates coal gas by gasifying pulverized coal made of coal using air as a gasifying agent, A carbon dioxide storage device that supplies carbon dioxide when starting the gasification furnace, and the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device supplies pulverized coal to the gasification furnace.

この発明によれば、ガス化炉では、石炭からなる微粉炭が、ガス化剤としての空気によってガス化されて、石炭ガスが生成される。また、二酸化炭素が二酸化炭素貯蔵装置において貯蔵されており、ガス化炉を起動する際に二酸化炭素貯蔵装置から供給される。そして、二酸化炭素貯蔵装置から供給された二酸化炭素は、例えば微粉炭が貯蔵されたホッパからガス化炉へ微粉炭を供給する。したがって、ガス化炉が起動する前に、二酸化炭素によって微粉炭をガス化炉へ供給できるため、起動時の供給用ガスを生成する空気分離装置の容量を低減したり、別途空気分離装置を設置する必要がなくなる。   According to the present invention, in the gasification furnace, pulverized coal made of coal is gasified by air as a gasifying agent to generate coal gas. Carbon dioxide is stored in the carbon dioxide storage device, and is supplied from the carbon dioxide storage device when the gasification furnace is started. And the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device supplies pulverized coal from the hopper in which pulverized coal is stored to the gasifier, for example. Therefore, pulverized coal can be supplied to the gasifier with carbon dioxide before the gasifier starts up, so the capacity of the air separator that generates the supply gas at startup can be reduced, or a separate air separator can be installed. There is no need to do it.

上記発明において、ガス化炉で生成された石炭ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素回収装置を備え、二酸化炭素貯蔵装置は、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素を貯蔵し、ガス化炉を次回起動する際に、貯蔵した二酸化炭素をガス化炉へ供給してもよい。   In the above invention, comprising a carbon dioxide recovery device that separates and recovers carbon dioxide from coal gas generated in the gasifier, the carbon dioxide storage device stores the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device, When the gasification furnace is started next time, the stored carbon dioxide may be supplied to the gasification furnace.

この発明によれば、二酸化炭素回収装置にて、ガス化炉で生成された石炭ガスから二酸化炭素が分離されて、回収される。そして、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素は、二酸化炭素貯蔵装置にて貯蔵され、貯蔵された二酸化炭素は、ガス化炉を次回起動する際に、二酸化炭素貯蔵装置からガス化炉へ供給される。そのため、石炭ガス化複合発電設備のシステム内で生成された二酸化炭素が、起動時の微粉炭供給用ガスとして使用される。また、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素を貯蔵するため、石炭ガス化複合発電設備の外から別途二酸化炭素を搬入してくる必要がない。   According to the present invention, carbon dioxide is separated and recovered from the coal gas generated in the gasification furnace by the carbon dioxide recovery device. The carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device is stored in the carbon dioxide storage device, and the stored carbon dioxide is transferred from the carbon dioxide storage device to the gasification furnace when the gasification furnace is started next time. Supplied. Therefore, the carbon dioxide produced | generated within the system of coal gasification combined cycle power generation equipment is used as pulverized coal supply gas at the time of starting. Further, since carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device is stored, it is not necessary to carry in carbon dioxide separately from outside the coal gasification combined power generation facility.

上記発明において、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素は、ガス化炉及び二酸化炭素貯蔵装置に供給され、ガス化炉の起動後、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素のみによって、微粉炭をガス化炉へ供給できるようになったとき、二酸化炭素貯蔵装置からの二酸化炭素の供給を停止してもよい。   In the above invention, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device is supplied to the gasification furnace and the carbon dioxide storage device, and after starting the gasification furnace, only by the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device, When the pulverized coal can be supplied to the gasifier, the supply of carbon dioxide from the carbon dioxide storage device may be stopped.

この発明によれば、起動後、二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素を回収し、回収した二酸化炭素をガス化炉及び二酸化炭素貯蔵装置へ供給する。そして、ガス化炉が起動されて石炭ガスを生成できるようになり、二酸化炭素回収装置が所定流量の二酸化炭素を供給できるようになると、二酸化炭素回収装置にて回収された二酸化炭素のみによって、微粉炭をガス化炉へ供給できるようになる。このとき、本発明によれば、二酸化炭素貯蔵装置からの二酸化炭素の供給が停止されるため、二酸化炭素貯蔵装置に貯蔵された二酸化炭素は、起動時以外に使用されることはない。したがって、二酸化炭素貯蔵装置は、ガス化炉の起動に必要な二酸化炭素を貯蔵しておけばよい。   According to this invention, after startup, the carbon dioxide recovery device recovers carbon dioxide and supplies the recovered carbon dioxide to the gasifier and the carbon dioxide storage device. When the gasification furnace is started and coal gas can be generated and the carbon dioxide recovery device can supply carbon dioxide at a predetermined flow rate, only fine carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device is used. Charcoal can be supplied to the gasifier. At this time, according to the present invention, since the supply of carbon dioxide from the carbon dioxide storage device is stopped, the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage device is not used except during startup. Therefore, the carbon dioxide storage device may store carbon dioxide necessary for starting the gasifier.

また、本発明に係る石炭ガス化複合発電方法は、ガス化炉にて、ガス化剤として空気を用いて石炭からなる微粉炭をガス化して石炭ガスを生成するステップと、二酸化炭素を貯蔵した二酸化炭素貯蔵装置が、ガス化炉を起動する際に二酸化炭素を供給するステップと、二酸化炭素貯蔵装置から供給された二酸化炭素が、微粉炭をガス化炉へ供給するステップとを含む。   Moreover, the coal gasification combined cycle power generation method according to the present invention includes a step of gasifying pulverized coal composed of coal using air as a gasifying agent in a gasification furnace to generate coal gas, and storing carbon dioxide. The carbon dioxide storage device includes the steps of supplying carbon dioxide when starting the gasification furnace, and the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device includes supplying pulverized coal to the gasification furnace.

この発明によれば、ガス化炉では、石炭からなる微粉炭が、ガス化剤としての空気によってガス化されて、石炭ガスが生成される。また、二酸化炭素が二酸化炭素貯蔵装置において貯蔵されており、ガス化炉を起動する際に二酸化炭素貯蔵装置から供給される。そして、二酸化炭素貯蔵装置から供給された二酸化炭素は、例えば微粉炭が貯蔵されたホッパからガス化炉へ微粉炭を供給する。したがって、ガス化炉が起動する前に、二酸化炭素によって微粉炭をガス化炉へ供給できるため、起動時の供給用ガスを生成する空気分離装置の容量を低減したり、別途空気分離装置を設置する必要がなくなる。   According to the present invention, in the gasification furnace, pulverized coal made of coal is gasified by air as a gasifying agent to generate coal gas. Carbon dioxide is stored in the carbon dioxide storage device, and is supplied from the carbon dioxide storage device when the gasification furnace is started. And the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device supplies pulverized coal from the hopper in which pulverized coal is stored to the gasifier, for example. Therefore, pulverized coal can be supplied to the gasifier with carbon dioxide before the gasifier starts up, so the capacity of the air separator that generates the supply gas at startup can be reduced, or a separate air separator can be installed. No need to do.

空気分離装置を使用しないでガス化炉を加圧したり、ガス化炉へ微粉炭を搬送する際、効率良くシステムを起動させることができる。   When pressurizing the gasification furnace without using an air separation device or transporting pulverized coal to the gasification furnace, the system can be efficiently started.

本発明の一実施形態に係る空気吹きIGCCを示す構成図である。It is a block diagram which shows the air blowing IGCC which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る空気吹きIGCCの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the air blowing IGCC which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る空気吹きIGCCの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the air blowing IGCC which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の空気吹きIGCCを示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional air blowing IGCC.

以下、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を図面に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態の石炭ガス化複合発電設備は、空気をガス化剤としてガス化炉４で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、かつ、二酸化炭素回収装置８で石炭ガス中から二酸化炭素を分離・回収して、二酸化炭素が分離された石炭ガスをガスタービン９へ供給する。すなわち、図１に示す石炭ガス化複合発電設備は、空気燃焼方式（空気吹き）の二酸化炭素回収石炭ガス化複合発電設備（以下、「空気吹きIGCC」という。）である。 Hereinafter, the coal gasification combined cycle power generation equipment concerning one embodiment of the present invention is explained based on a drawing.
The coal gasification combined cycle facility of this embodiment shown in FIG. 1 employs an air combustion method in which coal gas is generated in a gasification furnace 4 using air as a gasifying agent, and the carbon dioxide recovery device 8 in the coal gas. Then, carbon dioxide is separated and recovered from the gas, and the coal gas from which the carbon dioxide has been separated is supplied to the gas turbine 9. That is, the coal gasification combined power generation facility shown in FIG. 1 is an air combustion type (air-blown) carbon dioxide recovery coal gasification combined power generation facility (hereinafter referred to as “air-blown IGCC”).

この空気吹きIGCCは、乾燥用ガスとともに原料となる石炭を微粉炭機１に供給する。微粉炭機１では、乾燥用ガスにより供給された石炭を加熱し、石炭中の水分を除去しながら細かい粒子状に粉砕して微粉炭を製造する。
こうして製造された微粉炭は、乾燥用ガスによりサイクロン２へ搬送される。サイクロン２の内部では、乾燥用ガス等のガス成分と微粉炭（粒子成分）とが分離され、ガス成分は排気される。一方、粒子成分の微粉炭は、重力により落下してホッパ３に回収される。 The air-blown IGCC supplies coal as a raw material together with a drying gas to the pulverized coal machine 1. In the pulverized coal machine 1, the coal supplied by the drying gas is heated and pulverized into fine particles while removing moisture in the coal to produce pulverized coal.
The pulverized coal thus manufactured is conveyed to the cyclone 2 by the drying gas. Inside the cyclone 2, gas components such as drying gas and pulverized coal (particle components) are separated, and the gas components are exhausted. On the other hand, the pulverized coal of the particle component falls by gravity and is collected in the hopper 3.

ホッパ３内に回収された微粉炭は、後述する二酸化炭素回収装置８から加圧搬送用のガス（搬送用ガス）として導入した二酸化炭素により、ガス化炉４内へ搬送される。
ガス化炉４には、石炭ガスの原料として微粉炭が供給され、ガスタービン９から昇圧機１１を介して供給される圧縮空気をガス化剤として、微粉炭をガス化した石炭ガスが製造される。
こうしてガス化炉４で生成された石炭ガスは、ガス化炉４の上部からガス冷却器５へ導かれて冷却される。この石炭ガスは、ガス冷却器５で冷却された後にチャー回収装置６へ供給される。 The pulverized coal recovered in the hopper 3 is transported into the gasification furnace 4 by carbon dioxide introduced as a pressurized transport gas (transport gas) from a carbon dioxide recovery device 8 described later.
The gasification furnace 4 is supplied with pulverized coal as a raw material for coal gas, and coal gas is produced by gasifying the pulverized coal using compressed air supplied from the gas turbine 9 via the booster 11 as a gasifying agent. The
The coal gas thus generated in the gasification furnace 4 is led from the upper part of the gasification furnace 4 to the gas cooler 5 to be cooled. The coal gas is supplied to the char recovery device 6 after being cooled by the gas cooler 5.

チャー回収装置６では、微粉炭をガス化した石炭ガスとともに生成されたチャーが分離される。石炭ガスは、チャー回収装置６の上部から流出し、脱硫装置７を通って脱硫された後に二酸化炭素回収装置８へ供給される。
二酸化炭素回収装置８では、石炭ガス中の二酸化炭素が分離され、回収される。ここで回収された二酸化炭素は、微粉炭の搬送用ガスとして一部が二酸化炭素供給ラインを通って圧縮機１３によって、ホッパ３へ圧送され、残りは適切に回収処理される。 In the char recovery device 6, the char generated together with the coal gas obtained by gasifying pulverized coal is separated. Coal gas flows out from the upper part of the char recovery device 6, is desulfurized through the desulfurization device 7, and then supplied to the carbon dioxide recovery device 8.
In the carbon dioxide recovery device 8, carbon dioxide in the coal gas is separated and recovered. A part of the collected carbon dioxide is transported to the hopper 3 by the compressor 13 through the carbon dioxide supply line as a carrier gas for pulverized coal, and the rest is appropriately collected.

こうして二酸化炭素が分離された石炭ガスは、ガスタービン９の燃料ガスとして使用される。この燃料ガスをガスタービン９の燃焼器に供給して燃焼させることにより、高温高圧の燃焼排ガスが生成される。
この燃焼排ガスは、ガスタービン９のタービンを駆動した後、高温の排ガスとして排出される。こうして駆動されたガスタービン９は、タービンとともに回転する主軸が発電機１５と連結されているので、発電機１５を駆動して発電を行うことができる。 The coal gas from which carbon dioxide has been separated in this way is used as a fuel gas for the gas turbine 9. By supplying this fuel gas to the combustor of the gas turbine 9 and burning it, high-temperature and high-pressure combustion exhaust gas is generated.
This combustion exhaust gas is discharged as high-temperature exhaust gas after driving the turbine of the gas turbine 9. The gas turbine 9 driven in this way can generate electric power by driving the generator 15 because the main shaft rotating together with the turbine is connected to the generator 15.

ガスタービン９から排出された高温の排ガスは、一部が排ガスボイラ１０に供給されて蒸気を生成する熱源として使用される。なお、排ガスボイラ１０で蒸気生成に使用された排ガスは、必要な処理を施した後に大気へ排気される。
排ガスボイラ１０で生成された蒸気は、発電用の蒸気タービン１６等に供給される。本実施形態では、蒸気タービン１６は、ガスタービン９と連結され、発電機１５を駆動して発電を行う。 A part of the high-temperature exhaust gas discharged from the gas turbine 9 is supplied to the exhaust gas boiler 10 and used as a heat source for generating steam. In addition, the exhaust gas used for steam generation in the exhaust gas boiler 10 is exhausted to the atmosphere after performing a necessary treatment.
The steam generated in the exhaust gas boiler 10 is supplied to the steam turbine 16 for power generation and the like. In the present embodiment, the steam turbine 16 is connected to the gas turbine 9 and drives the generator 15 to generate power.

石炭を粉砕して得られる微粉炭は、空気をガス化剤とするガス化炉４でガス化することによって石炭ガス及びチャーが生成され、石炭ガスはガスタービン９の燃料ガスとして使用される。このとき、二酸化炭素回収装置８で分離・回収した二酸化炭素の一部が圧縮機１３に導入して昇圧され、この二酸化炭素が微粉炭用のホッパ３に供給されて微粉炭の搬送用ガスとして使用される。   The pulverized coal obtained by pulverizing coal is gasified in a gasification furnace 4 using air as a gasifying agent to generate coal gas and char, and the coal gas is used as a fuel gas for the gas turbine 9. At this time, a part of the carbon dioxide separated and recovered by the carbon dioxide recovery device 8 is introduced into the compressor 13 to be pressurized, and this carbon dioxide is supplied to the pulverized coal hopper 3 to serve as a pulverized coal carrier gas. used.

二酸化炭素貯蔵装置１４は、二酸化炭素を貯蔵している。二酸化炭素貯蔵装置１４は、例えば空気吹きIGCCの完成直後は、外部から搬入された二酸化炭素によって、二酸化炭素が貯蔵されるが、通常のサイクルで空気吹きIGCCが運用されるときは、二酸化炭素回収装置８にて分離され回収された二酸化炭素が貯蔵される。二酸化炭素貯蔵装置１４は、冷却器を使用して液化した二酸化炭素を内部に貯蔵する。   The carbon dioxide storage device 14 stores carbon dioxide. For example, immediately after completion of the air-blown IGCC, the carbon dioxide storage device 14 stores carbon dioxide by carbon dioxide introduced from the outside. However, when the air-blown IGCC is operated in a normal cycle, the carbon dioxide recovery is performed. The carbon dioxide separated and recovered by the apparatus 8 is stored. The carbon dioxide storage device 14 stores the carbon dioxide liquefied using a cooler inside.

二酸化炭素は、ガス化炉を起動する際に二酸化炭素貯蔵装置１４から供給される。そして、二酸化炭素貯蔵装置１４から供給された二酸化炭素は、例えば微粉炭が貯蔵されたホッパ３からガス化炉４へ微粉炭を供給し、ガス化炉４を加圧する。したがって、ガス化炉４が起動する前に、二酸化炭素によって微粉炭をガス化炉４へ供給できるため、起動時の搬送用ガス（供給用ガス）を生成する空気分離装置の容量を低減したり、別途空気分離装置を設置する必要がなくなる。   Carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide storage device 14 when starting the gasifier. And the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device 14 supplies pulverized coal to the gasification furnace 4 from the hopper 3 in which pulverized coal is stored, for example, and pressurizes the gasification furnace 4. Accordingly, since the pulverized coal can be supplied to the gasification furnace 4 by carbon dioxide before the gasification furnace 4 is started, the capacity of the air separation device that generates the transfer gas (supply gas) at the time of start-up can be reduced. This eliminates the need for a separate air separation device.

二酸化炭素回収装置８にて回収された二酸化炭素は、二酸化炭素貯蔵装置１４にて貯蔵され、貯蔵された二酸化炭素は、ガス化炉４を次回起動する際に、二酸化炭素貯蔵装置１４から供給される。そのため、空気吹きIGCCのシステム内で生成された二酸化炭素が、起動時の微粉炭供給用ガスとして使用される。また、二酸化炭素貯蔵装置１４は、二酸化炭素回収装置８にて回収された二酸化炭素を貯蔵することになるため、通常の運用時には、空気吹きIGCCの外から別途二酸化炭素を搬入してくる必要がない。   The carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 8 is stored in the carbon dioxide storage device 14, and the stored carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide storage device 14 when the gasification furnace 4 is started next time. The Therefore, carbon dioxide generated in the system of the air-blown IGCC is used as pulverized coal supply gas at the time of startup. Further, since the carbon dioxide storage device 14 stores the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 8, it is necessary to carry in carbon dioxide separately from outside the air-blown IGCC during normal operation. Absent.

次に、本実施形態に係る空気吹きIGCCにおける微粉炭の搬送方法について説明する。図２は、本実施形態に係る空気吹きIGCCの動作を示すフローチャートである。   Next, a method for conveying pulverized coal in the air-blown IGCC according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the air-blown IGCC according to this embodiment.

まず、空気吹きIGCCが停止した状態、すなわち起動前の状態において、空気吹きIGCCのシステム全体が起動されたか否かが判断される（ステップＳ１）。システムが起動されると、まず、ガス化炉４を起動するため、二酸化炭素貯蔵装置１４から二酸化炭素が供給される（ステップＳ２）。二酸化炭素貯蔵装置１４から供給された二酸化炭素は、微粉炭が貯蔵されたホッパ３からガス化炉５へ微粉炭を搬送する（ステップＳ３）。   First, it is determined whether or not the entire system of the air-blown IGCC has been activated in a state where the air-blown IGCC is stopped, that is, a state before activation (step S1). When the system is activated, first, carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide storage device 14 to activate the gasification furnace 4 (step S2). The carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device 14 conveys the pulverized coal from the hopper 3 in which the pulverized coal is stored to the gasification furnace 5 (step S3).

ガス化炉４では、微粉炭がガス化剤としての空気によってガス化されて、石炭ガスが生成される（ステップＳ４）。ガス化炉４で生成された石炭ガスは、ガス化炉４の上部からガス冷却器５へ導かれて冷却され、チャー回収装置６へ供給される。石炭ガスは、さらに、チャー回収装置６の上部から流出し、脱硫装置７を通って脱硫された後に二酸化炭素回収装置８へ供給される。二酸化炭素回収装置８では、石炭ガスから二酸化炭素が分離され、回収される（ステップＳ５）。   In the gasification furnace 4, pulverized coal is gasified with air as a gasifying agent to generate coal gas (step S4). The coal gas generated in the gasification furnace 4 is led from the upper part of the gasification furnace 4 to the gas cooler 5 to be cooled and supplied to the char recovery device 6. The coal gas further flows out from the upper portion of the char recovery device 6, is desulfurized through the desulfurization device 7, and then is supplied to the carbon dioxide recovery device 8. In the carbon dioxide recovery device 8, carbon dioxide is separated from the coal gas and recovered (step S5).

次に、二酸化炭素回収装置８が所定流量の二酸化炭素を供給でき、回収した二酸化炭素によって微粉炭をホッパ３からガス化炉４へ搬送できるかどうかを判断する（ステップＳ６）。二酸化炭素回収装置８が所定流量の二酸化炭素を供給できないときは、二酸化炭素貯蔵装置１４からの二酸化炭素の供給を継続する。一方、ガス化炉４が起動されて石炭ガスを生成できるようになり、二酸化炭素回収装置８が所定流量の二酸化炭素を供給できるようになると、二酸化炭素回収装置８にて回収された二酸化炭素が微粉炭をガス化炉４へ供給し、ガス化炉４を加圧する（ステップＳ７）。   Next, it is determined whether or not the carbon dioxide recovery device 8 can supply a predetermined flow rate of carbon dioxide, and pulverized coal can be transported from the hopper 3 to the gasifier 4 by the recovered carbon dioxide (step S6). When the carbon dioxide recovery device 8 cannot supply carbon dioxide at a predetermined flow rate, the supply of carbon dioxide from the carbon dioxide storage device 14 is continued. On the other hand, when the gasification furnace 4 is started and coal gas can be generated and the carbon dioxide recovery device 8 can supply carbon dioxide at a predetermined flow rate, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 8 is reduced. The pulverized coal is supplied to the gasification furnace 4, and the gasification furnace 4 is pressurized (step S7).

このとき、二酸化炭素貯蔵装置１４からの二酸化炭素の供給は停止してよいため、二酸化炭素貯蔵装置１４に貯蔵された二酸化炭素は、起動時以外に使用されることはない。したがって、二酸化炭素貯蔵装置１４は、ガス化炉の起動に必要な二酸化炭素を貯蔵しておけばよい。   At this time, since the supply of carbon dioxide from the carbon dioxide storage device 14 may be stopped, the carbon dioxide stored in the carbon dioxide storage device 14 is not used except during startup. Therefore, the carbon dioxide storage device 14 may store carbon dioxide necessary for starting the gasifier.

次に、二酸化炭素貯蔵装置１４における二酸化炭素の貯蔵動作について図３を用いて説明する。二酸化炭素の二酸化炭素貯蔵装置１４への貯蔵は、本実施形態の空気吹きIGCCが通常サイクルで運転されているときに行われる。   Next, the storage operation of carbon dioxide in the carbon dioxide storage device 14 will be described with reference to FIG. Storage of carbon dioxide in the carbon dioxide storage device 14 is performed when the air-blown IGCC of the present embodiment is operated in a normal cycle.

まず、二酸化炭素貯蔵装置１４に、空気吹きIGCCの起動に必要な容量の二酸化炭素が貯蔵されているかどうかが判断される（ステップＳ１１）。空気吹きIGCCを起動するために必要な二酸化炭素が二酸化炭素貯蔵装置１４に貯蔵されている場合は、二酸化炭素の貯蔵動作は行われない。   First, it is determined whether the carbon dioxide storage device 14 stores a volume of carbon dioxide necessary for starting the air-blown IGCC (step S11). When the carbon dioxide necessary for starting the air-blown IGCC is stored in the carbon dioxide storage device 14, the carbon dioxide storage operation is not performed.

一方、空気吹きIGCCを起動するために必要な二酸化炭素が二酸化炭素貯蔵装置１４に貯蔵されていない場合、二酸化炭素回収装置８にて回収された二酸化炭素を二酸化炭素貯蔵装置１４に貯蔵させる（ステップＳ１２）。但し、二酸化炭素回収装置８にて回収された二酸化炭素が、微粉炭をガス化炉４へ供給できる流量を確保できるように、二酸化炭素貯蔵装置１４へ供給する二酸化炭素の流量を調整する必要がある。   On the other hand, when the carbon dioxide necessary for starting the air-blown IGCC is not stored in the carbon dioxide storage device 14, the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 8 is stored in the carbon dioxide storage device 14 (step). S12). However, it is necessary to adjust the flow rate of carbon dioxide supplied to the carbon dioxide storage device 14 so that the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device 8 can secure a flow rate at which pulverized coal can be supplied to the gasification furnace 4. is there.

以上、本実施形態によれば、ガス化炉４が起動する前に、二酸化炭素によって微粉炭をガス化炉４へ供給し、ガス化炉４を加圧できるため、起動時の供給用ガスを生成する空気分離装置の容量を低減したり、別途空気分離装置を設置する必要がなくなる。   As described above, according to the present embodiment, before the gasification furnace 4 is started, pulverized coal can be supplied to the gasification furnace 4 by carbon dioxide, and the gasification furnace 4 can be pressurized. There is no need to reduce the capacity of the air separation device to be generated or to install a separate air separation device.

空気吹きIGCCにおいて、ガス化炉４で生成された石炭ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素回収装置８を用いて、回収された二酸化炭素が微粉炭をガス化炉４へ搬送するシステムが提案されているものがあった。しかし、ガス化炉４が起動しない限り、二酸化炭素による微粉炭の搬送を実施できない。そのため、二酸化炭素回収装置８にて微粉炭の搬送に必要な二酸化炭素を供給できるようになるまでの間は、二酸化炭素をガス化炉４へ供給できないため、空気分離装置を使用しないIGCCでは、システムを適切に起動させることができないという問題があった。   In the air-blown IGCC, a system is proposed in which the recovered carbon dioxide transports pulverized coal to the gasification furnace 4 using a carbon dioxide recovery device 8 that separates carbon dioxide from the coal gas generated in the gasification furnace 4. There was something that was. However, unless the gasification furnace 4 is started, it is not possible to carry pulverized coal by carbon dioxide. Therefore, until carbon dioxide necessary for transporting pulverized coal can be supplied by the carbon dioxide recovery device 8, carbon dioxide cannot be supplied to the gasification furnace 4, so in the IGCC that does not use an air separation device, There was a problem that the system could not be started properly.

一方、本実施形態では、起動時の観点からも、空気分離装置の容量を低減したり、別途空気分離装置を設置する必要がなくなる。そのため、本実施形態は、設備費を下げ、プラント効率を向上することができ、かつ機器点数を減らして信頼性を向上させることができることから、プラントの経済性を改善できる。その結果、本実施形態によれば、空気吹きIGCCの利点を最大限に発揮できることになる。   On the other hand, in this embodiment, it is not necessary to reduce the capacity of the air separation device or install a separate air separation device from the viewpoint of starting. Therefore, this embodiment can reduce the equipment cost, improve the plant efficiency, and can improve the reliability of the plant by reducing the number of equipment, thereby improving the economics of the plant. As a result, according to the present embodiment, the advantages of the air-blown IGCC can be maximized.

１ 微粉炭機
２ サイクロン
３ ホッパ
４ ガス化炉
５ ガス冷却器
６ チャー回収装置
７ 脱硫装置
８ 二酸化炭素回収装置
９ ガスタービン
１０ 排ガスボイラ
１１ 昇圧機
１２ 空気分離装置
１３ 圧縮機
１４ 二酸化炭素貯蔵装置
１５ 発電機
１６ 蒸気タービン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pulverized coal machine 2 Cyclone 3 Hopper 4 Gasifier 5 Gas cooler 6 Char recovery device 7 Desulfurization device 8 Carbon dioxide recovery device 9 Gas turbine 10 Exhaust gas boiler 11 Booster 12 Air separation device 13 Compressor 14 Carbon dioxide storage device 15 Generator 16 Steam turbine

Claims (4)

ガス化剤として空気を用いて石炭からなる微粉炭をガス化して石炭ガスを生成するガス化炉と、
前記微粉炭を貯蔵し、前記ガス化炉へ前記微粉炭を供給するホッパと、
前記ガス化炉で生成された前記石炭ガスから二酸化炭素を分離して回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置と前記ホッパを結び、前記二酸化炭素回収装置で回収された前記二酸化炭素が流通する流路と、
前記流路から分岐して設けられ、前記二酸化炭素回収装置で回収された前記二酸化炭素を貯蔵し、貯蔵した前記二酸化炭素を前記ホッパに供給する二酸化炭素貯蔵装置と、
を備え、
前記ガス化炉を起動する際に、前記二酸化炭素貯蔵装置で貯蔵された、前記二酸化炭素貯蔵装置から供給された前記二酸化炭素が、前記微粉炭を前記ホッパから前記ガス化炉へ供給する石炭ガス化複合発電設備。 A gasification furnace for generating coal gas by gasifying pulverized coal made of coal using air as a gasifying agent;
A hopper for storing the pulverized coal and supplying the pulverized coal to the gasifier;
A carbon dioxide recovery device that separates and recovers carbon dioxide from the coal gas generated in the gasifier;
A flow path that connects the carbon dioxide recovery device and the hopper, and through which the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device flows;
A carbon dioxide storage device branched from the flow path, storing the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device, and supplying the stored carbon dioxide to the hopper ;
With
When starting the gasification furnace, the stored carbon dioxide storage apparatus, the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage apparatus, coal gas for supplying the pulverized coal from said hopper to said gasification furnace Combined power generation facilities. 前記二酸化炭素回収装置にて回収された前記二酸化炭素は、前記ガス化炉及び前記二酸化炭素貯蔵装置に供給され、前記ガス化炉の起動後、前記二酸化炭素回収装置にて回収された前記二酸化炭素のみによって、前記微粉炭を前記ガス化炉へ供給できるようになったとき、前記二酸化炭素貯蔵装置からの前記二酸化炭素の供給を停止する請求項１に記載の石炭ガス化複合発電設備。 The carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device is supplied to the gasification furnace and the carbon dioxide storage device, and the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device after activation of the gasification furnace. 2. The combined coal gasification combined power generation facility according to claim 1 , wherein the supply of the carbon dioxide from the carbon dioxide storage device is stopped when the pulverized coal can be supplied to the gasification furnace only by the above. ガス化炉にて、ガス化剤として空気を用いて石炭からなる微粉炭をガス化して石炭ガスを生成するステップと、
ホッパにて、前記微粉炭を貯蔵し、前記ガス化炉へ前記微粉炭を供給するステップと、
二酸化炭素回収装置にて、前記ガス化炉で生成された前記石炭ガスから二酸化炭素を分離して回収するステップと、
前記二酸化炭素回収装置と前記ホッパを結び、前記二酸化炭素回収装置で回収された前記二酸化炭素が流通する流路から分岐して設けられた二酸化炭素貯蔵装置にて、前記二酸化炭素回収装置で回収された前記二酸化炭素を貯蔵するステップと、
前記ガス化炉を起動する際に、前記二酸化炭素貯蔵装置で貯蔵された、前記二酸化炭素貯蔵装置から供給された前記二酸化炭素が、前記微粉炭を前記ホッパから前記ガス化炉へ供給するステップと、
を含む石炭ガス化複合発電方法。 Gasifying a pulverized coal made of coal using air as a gasifying agent in a gasification furnace to generate coal gas;
Storing the pulverized coal in a hopper and supplying the pulverized coal to the gasifier;
In a carbon dioxide recovery device, separating and recovering carbon dioxide from the coal gas generated in the gasification furnace;
The carbon dioxide recovery device is connected to the hopper and is recovered by the carbon dioxide recovery device by a carbon dioxide storage device provided by branching from a flow path through which the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device flows. Storing the carbon dioxide;
Supplying the pulverized coal from the hopper to the gasifier when the gasifier is started up, and the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide storage device stored in the carbon dioxide storage device; ,
Coal gasification combined power generation method including 前記ガス化炉の起動後、前記二酸化炭素回収装置にて回収された前記二酸化炭素のみによって、前記微粉炭を前記ガス化炉へ供給できるようになったとき、前記二酸化炭素貯蔵装置からの前記二酸化炭素の供給を停止し、前記二酸化炭素回収装置から供給された前記二酸化炭素が、前記微粉炭を前記ガス化炉へ供給するステップを更に含む請求項３に記載の石炭ガス化複合発電方法。  After the gasifier is started, when the pulverized coal can be supplied to the gasifier only by the carbon dioxide recovered by the carbon dioxide recovery device, the carbon dioxide from the carbon dioxide storage device. The coal gasification combined cycle power generation method according to claim 3, further comprising a step of stopping the supply of carbon and supplying the pulverized coal to the gasification furnace by the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide recovery device.
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