JPS5848705A - 石炭ガス化発電プラント - Google Patents

石炭ガス化発電プラント

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JPS5848705A
JPS5848705A JP14616881A JP14616881A JPS5848705A JP S5848705 A JPS5848705 A JP S5848705A JP 14616881 A JP14616881 A JP 14616881A JP 14616881 A JP14616881 A JP 14616881A JP S5848705 A JPS5848705 A JP S5848705A
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JP
Japan
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gas
fuel gas
air
coal
turbine
Prior art date
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Pending
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JP14616881A
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English (en)
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Narihisa Sugita
杉田 成久
Satoshi Tsukahara
聰 塚原
Hidekazu Fujimura
秀和 藤村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
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    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭ガス化発電プラントに係り、特に、発電プ
ラントとして好適に運用する石炭ガス化発亀プラントシ
ステムに関する。
石炭を空気または酸素を用いてガス化する試みは古くか
ら行なわれておシ、このガス化した燃料ガスによってガ
スタービンを運転し、発電を行なう石炭ガス化発電が、
石油代替発電の有力候補として実用化への検討が推進ら
れている。第1図は、数多くの計画例、検討例から選ん
だ代表例(ASMEpaper・80−GT−106)
であり、この第1図に従って石炭ガス化発電プラントの
構成を説明する。
石炭ガス化系統の主な構成機器は、石炭前処理および供
給装置9、酸素製造装置8、石炭ガス化炉10、燃料ガ
ス蒸気発生器11、ガススクラッーバ12、燃料ガス加
熱器13、給水加熱器14、ガスクーラ15、そしてガ
ス精製装置16より成立しており、発電プラント系統の
主な構成機器は、圧縮機17、燃焼器18、ガスタービ
ン19によって構成されるガスタービン装置、ガスター
ビン排熱回収ボイラ21、煙突26、蒸気タービン23
、コンデンサ24、低圧ドラム22等から成立している
石炭1は前処理装置により粉砕され供給装置によりガス
化炉10に供給される。ガス化炉lOは酸素酸化の噴流
床炉を想定しており、酸素製造装置8は空気2より、外
部電力3を使用し酸素4を分離しガス化炉へ供給する。
ガス化炉では石炭の部分酸化によって石炭のガス化が行
なわれる。一方、灰分5は溶融状態で炉下部より取り出
される。
ガス化炉出口のガスは高温であるため、燃料ガス蒸気発
生器11によって蒸気を発生させる。燃料ガス蒸気発生
器11を出たガスはガススフラッパ12で洗浄され、燃
料ガス加熱器13で精製後のガスを加熱し、給水加熱器
14で給水を力U熱し、ガスクーラ15でさらに温度を
低下させられ、ガス精製装置16に入る。ガス精製装置
では脱硫が行なわれ、精製されたガスは、燃料ガス加熱
器13、燃料ガス蒸気発生器11によって加熱されガス
タービン燃焼器18に噴射される。ガスタービン装置は
圧縮機17によって空気6を昇圧し、燃焼器18内で燃
料ガスを燃焼させ、ガスタービン19で仕事を行なわせ
る。ガスタービンを出た燃焼排気ガスは排熱回収ボイラ
21を通り蒸気を発生させ煙突26より排出される。
排熱回収ボイラ21や燃料ガス蒸気−発生器llで発生
した蒸気は蒸気タービン23を作動させ、復水器24で
復水され、給水7は給水加熱器14を通り、排熱回収ボ
イラ21に導かれる。この例では排熱回収ボイラにNO
xの発生低減用の蒸気発生低圧ドラム22が設けられて
いる。
この例に示されるような従来の石炭ガス化発電プラント
では、比較的応答性が良好で、部分負荷特性も良好な発
成プラント以外に、応答性や部分負荷特性の悪い、石炭
ガス化炉101酸素製造装置9、ガス精製装置16を含
んでおシ、プラント全体の応答性や部分負荷特性は、最
も特性の悪い装置によって決められる。
第2図は一日における需要電力量の時間的変化を発電設
備別に示したもので(火力原子力発電VoJ、 30.
 No、 5 (May 1979 )l、負荷応答性
、部分負荷特性の悪い流れ込み水力、原子力は一定の負
荷運転を行ない、大容量火力は小規模な負荷変化、中小
容量火力および貯水池式水力、調整池式水力は大きな負
荷変化を伴なう。また、揚水式水力はピーク時の負荷を
相当する。将来、原子力発電の割合が増加する事を想定
すると大容量火力に対しても大規模な負荷変化が要求さ
れると考えられ、起動停止、負荷変化が容易に行なえる
事が重要となり、第1図に示したような従来の石炭ガス
化発電プラントでは、これらの要求に十分対応する事は
困難である。  ゛ 本発明の目的は、起動停止負荷変化特性および部分負荷
特性を良好とし、好適な運用性が可能な石炭ガス化発電
プラントを提供するにある。
本発明により上記の目的は、石炭ガス化炉、酸素製造装
置、ガス精製装置等、石炭ガス化発電プラントの中で、
石炭ガス化装置系統の連続運転を行ない、夜間等におい
てシカ発生の要求が・威少した場合は、発生した燃料ガ
スによりガスタービンを動かし、それによって圧縮機を
駆動し、高圧空気を貯蔵し、電力発生の要求が生じた場
合は、発生した燃料ガスと貯蔵した空気により発成を行
なう事で達成される。また、シカ発生の要求が減少した
場合に、発生した燃料ガスを燃料ガスの顕熱で作動する
蒸気タービンで駆動さする圧縮機で圧縮し、高圧燃料ガ
スを貯蔵し、電力発生の要求が生じた場合は、貯蔵され
た燃料ガスを用いて発電を行なづ事で達成される。
以下、本発明の一実施例を第3図により説明する。本実
施例の主な構成は、石炭前処理および供給装置9、酸素
製造プラント8、石炭ガス化炉lO5燃料ガス蒸気発生
器11.ガススフラッパ1゛2、給水加熱器14、ガス
クーラ151.ガス精製装置16、ガスターピン圧縮機
17、ガスタービン燃焼器18、ガスタービ/19、排
熱回収ボイラ21(煙突26、蒸気タービン23、復水
器24、燃料ガス弁27.zci、空気弁30,31゜
39、排気ガスダンパ28,34、モータ36、ギヤボ
ックス37、空気圧縮機35、空気冷却器38、空気貯
蔵空洞32、圧力調整池33より成シ立っている。
石炭lは石炭前処理装置で粉砕され、供給装置によって
ガス化炉10へ供給される。一方、空気は酸素製造プラ
ント8によって、酸素4となりガス化炉へ供給される。
酸素製造プラントには外部電力3が供給される。ガス化
炉では石炭をガス化し高温となったガスは燃料ガス蒸気
発生器11に導かれる。一方、石炭のガス化した残シの
灰分5は溶融状態で炉下部よシ取シ出される。燃料ガス
蒸気発生器を出たガスはガススフラッパ12で洗浄され
、給水加熱器14に入シ給水を加熱し、ガスクーラ15
でさらに冷却されガス精製装置16に入り脱硫される。
夜間または週末などで発電の要求が停止した9、発゛成
の要求が減少し之場合でも、石炭ガス化炉およびその付
属設備は負荷を減少させることなく運転を行ない、発電
の要求が停止した場合は燃料ガス弁29を閉じ、燃料ガ
ス弁27を開け、また、発電の要求が減少した場合は両
燃料ガス弁を適度に開ける事によシガスタービン燃焼器
18に燃料を供給する。ガスタービンは空気6を圧縮機
17で昇圧し、燃焼器18で燃焼させ、ガスタービン1
9で膨張させ仕事を行なう。このガスタービンとモータ
36はギヤボックス37を介して空気圧縮機35を駆動
し、空気を昇圧し、空気冷却器38で冷却された空気は
空気弁39.30を流n1空気貯蔵空洞32に貯蔵され
る。空気貯蔵空洞内には水が満ちており、上方の圧力調
整池33と通じており、空気貯蔵空洞における空気の圧
力を一定に保つ。
部分負荷の発電を行なう場合は、燃料ガス弁27および
29を開け、空気弁39,30.31を′開け、圧縮機
駆動用ガスタービンに燃料ガスをおくり、発電用ガスタ
ービンに燃料ガスと圧縮空−気をおぐる。
発電の含水が大きい場合には、燃料ガス弁27および空
気弁39を閉じ、発或は貯蔵空洞内の貯蔵空気を用いて
行なう。排気ガスダンパ28および34はそれぞれのガ
スタービンが作動している場合に開き、排熱回収ボイラ
21に排気ガスを流す。
蒸気タービン23は燃料ガス蒸気発生器1□および排熱
回収ボイラ21によシ発生した蒸気によシ駆動される。
復水器を出た給水は空気冷却器381&:通シ給水力U
熱器14へおくら詐る。
本実施例によれば、石炭燃料ガスのエネルギを空気圧力
へ変換し貯蔵できるため、貯蔵に関して安全性が高い効
果がある。
第4図は本発明の他の実施例を示す。主な構成要素は石
炭前処理および供給装置9、酸素製造プラント8、石炭
ガス化炉10、燃料ガス蒸気発生器11、ガススフラッ
パ12、給水加熱器14、ガスクーラ15、ガス精製装
置16、蒸気タービン23、復水器24、燃料ガス圧縮
機41、モータ36、燃料ガス冷却器46、燃料ガス貯
蔵タンク42、燃料ガス弁43,46.47,48、燃
料ガス膨張タービン44、燃料ガス加熱器45より成り
立っている。
石炭をガス化するプロセスは第3図の実施例と′はぼ同
一であるが、蒸気タービン23は燃料ガス蒸気発生器1
1より発生する蒸気のみにより動く、復水器24を出た
給水は燃料ガス冷却器40、給水加熱器14を通った後
に燃料ガス蒸気発生器11へ供給される。ガス精製装置
を出た燃料ガスはモータ36によって駆動される燃料ガ
ス圧縮機41によって昇圧して、燃料ガス貯蔵タンク4
2に貯蔵する。発電の要求がない場合は、燃料ガス弁4
3.47を閉じ、燃料ガス弁46.48を開放し、全燃
料ガスを燃料ガス貯蔵タンク42に貯蔵する。発電の要
求が生じた場合、燃料ガス弁46.47..48.43
を制御して、燃料ガスをガスタービンへ流す。100%
負荷の電力発生を要求された場合には、燃料ガス弁46
.48を全閉し、モータ、燃料ガス圧縮機を停止し、燃
料ガ・ス弁47.43を全開し、精製された燃料ガスと
貯蔵タンク42に貯蔵された燃料ガスを用いる。
貯蔵された燃料ガスは膨張タービン44でガスタービン
燃料として適当な圧力まで膨張させ、動力を回収する。
膨張し低温となった燃料ガスは燃料ガス加熱器によって
加熱する。
電力発生の要求がない場合でも石炭ガス化プラントは1
00%負荷で一定運転を行なう、したがって、石炭ガス
化プラントの容量は、発電プラントが全草荷時に要求す
る燃料ガスを発生するに必要な容量よシ小さくする事が
できる。例えば、昼間10時間、全負荷発電を行ない、
夜間14時間発電を停止するパターンが要求される鳩舎
、全負荷時の使用燃料量fGfkg/hrとすれば石炭
ガス化プラントの容量は、Gf xi O/24=0.
417Gfkg/sの燃料ガスを発生すれば良い。本実
施例によれば、石炭ガス化プラントを連続運転させるた
めに、発電容量と比較し、石炭ガス化プラントの容tを
小さくできる効果がある。
本発明によれば、石炭ガス化プラントの運転を連続的か
つ定常に保つ事が可能で、発電プラントの負荷変化と石
炭ガス化プラントの運転とを独立に扱う事が可能である
ため、発電プラントの起動停止負荷変化特性および部分
負荷特性を良好とし石炭ガス化発電プラントの好適な運
用ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す系統図、第2図は一日の電力需要
変化を示す図、第3態は本発明の一実施例の系統図、第
4図は本発明の他の実施例を示す系統図である。 9・・・石炭ガス化炉、11・・・燃料ガス蒸気発生器
、16・・・ガス精製装置、23・・・蒸気タービン、
32・・・空気貯蔵空洞、33・・・圧力調整池、42
・・・燃料ガス貯蔵タンク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 ガス化炉により石炭をガス化し、このガスの精製
    装置により発生ガスの脱硫を行ない、精製されたガスを
    ガスタービンの燃料として使用し、さらにガス化炉出口
    の燃料ガスおよび前記ガスタービン出口の排気ガスの顕
    熱により、蒸気タービンを作動させる石炭ガス化発電プ
    ラントにおいて、前記精製された燃料ガスを用い前記ガ
    スタービンを運転し、前記ガスタービンは空気圧縮機を
    駆動し、高圧となった空気の貯蔵設備を設けたことを特
    徴とする石炭ガス化発電プラント。
JP14616881A 1981-09-18 1981-09-18 石炭ガス化発電プラント Pending JPS5848705A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59231112A (ja) * 1983-05-31 1984-12-25 シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト ガスタ−ビン−蒸気タ−ビン複合設備
JPH06346668A (ja) * 1993-06-11 1994-12-20 Mitsui Constr Co Ltd シーリング構造
JP2020051419A (ja) * 2018-09-28 2020-04-02 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン装置、ガスタービン設備およびガス化設備ならびにガスタービン装置の運転方法

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