タービン排気処理装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気から窒素，二酸化炭素等の不純ガスを効率的に除去するタービン排気処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハイドロカーボン系の燃料例えば石炭を利用して発電を行うことが試みられている。具体的には、石炭を空気等と共に高温高圧下のガス化炉内に吹き込み、炉内で石炭を部分燃焼（酸化）させて石炭ガス化ガス（ＣＯ，Ｈ2 ，Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を含むガス）を生成させる。この石炭ガス化ガスを冷却、脱硫、脱じん等後、ガスタービンに供給して発電を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の発電を行うシステムでは、ガス化炉で石炭を燃焼させて生成させた石炭ガス化ガスによってガスタービンを廻し、発電機にて電気エネルギを発生させているために、そのタービンからの排気には多量のＣＯ2 が含まれる。ＣＯ2 は、近年、温室効果による気候の温暖化等の地球レベルでの環境破壊の一つの要因として考えられているので、ＣＯ2 を排出させたくない。また、排気は極力なくしたい。
【０００４】このため、石炭ガス化ガスを水素リッチガスとしてタービンに供給することが提案され、これにより、タービンからの排気がほとんど蒸気であるので復水器で復水として回収でき排気をなくせる。その復水は、燃焼ガスの温度を調節すべくタービン等に戻されて循環されるが、排気には窒素，二酸化炭素の不純ガスが混入してくるので、復水器内の圧力を保つためには不純ガスを除去する必要があり、この除去を復水の際に行うと不純ガスの除去を効率よく行えない。すなわち、タービンからの排気を冷却凝縮させて水とガスとを分離除去する場合、蒸気が凝縮する前に不純ガスと共に除去されることがある。
【０００５】そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、不純ガスを効率的に除去することができるタービン排気処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、ガス化炉で生成したＣＯ，Ｈ2 ，Ｏ2，ＣＯ2 を含むガス化ガス中のＣＯを水蒸気でＨ2 とＣＯ2 にシフトさせ、そのＣＯ2 とガス化ガス中のＣＯ2 とを除去して水素リッチガスとし、この水素リッチガスと酸素を燃焼器に供給して燃焼させ、その水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気を処理する装置において、上記タービンからの過熱水蒸気からなる排気を冷却して湿り蒸気とする冷却器を設けると共にその冷却器からの蒸気を導入する凝縮器を接続し、その凝縮器に真空ポンプ又はエジェクタを接続して凝縮器にて湿り蒸気を凝縮させると共に二酸化炭素等の不純ガスを真空ポンプ等で吸引除去し、その凝縮器に、凝縮した水を冷却器を通して上記燃焼器に導入する水導入ラインを設け、その水導入ラインに、ガス化炉のガスクーラに冷却水を供給する水ラインを接続すると共にそのガスクーラからの蒸気を上記燃焼器に導入する蒸気導入ラインを設けたものである。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、ガス化炉で生成したガス化ガス中の一酸化炭素をシフト反応にて水素とし、ガス化ガス中の炭酸ガスを除去して水素リッチガスとし、その水素リッチガスと酸素とをタービンの燃焼器で燃焼させてタービンに供給し、その水素燃焼ガスを真空排気するにあたり、過熱状態の水素燃焼ガスを冷却器で冷却して湿り蒸気とすることで、その湿り蒸気を凝縮器で、容易に凝縮させることができ、これにより排気中に含まれた不純ガスを効率よく除去できる。また凝縮器で凝縮した水を、冷却器を通して燃焼器に導入すると共にその冷却器を通った水をガス化炉のガスクーラを通して燃焼器に導入することで、燃焼器内での燃焼が高温になり過ぎることを防止しつつ有効に熱回収することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】図１において、１は水素製造装置を示し、この水素製造装置１は、ハイドロカーボン系の燃料である石炭をガス化するガス化炉２からの石炭ガス化ガスを水素リッチガスとするものである。
【００１０】ガス化炉２には、炉２内に石炭を例えば石炭水スラリー（ＣＷＭ）として吹き込むための燃料ライン３が接続されていると共に、酸素を吹き込むための酸素ライン４が接続されている。
【００１１】酸素ライン４は酸素圧縮機５を介して酸素製造装置である空気分離装置６に接続されている。空気分離装置６は、空気圧縮機７からの空気から酸素のみを分離するものであり、この分離された酸素が酸素ライン４を介してガス化炉２に供給される。
【００１２】ガス化炉２は、石炭を高温（約1300〜1600℃）高圧（約20〜40kg／cm2 ）下で部分燃焼（酸化）させて水素及び一酸化炭素を含む石炭ガス化ガスを生成するもので、石炭をガス化する際に発生した灰分は化炉２下部に設けられたガスクーラ８を介してガラス状のスラグとなって排出される。また、石炭ガス化ガスはガスクーラ８で水及び蒸気と熱交換して冷却された後、ガスライン９に流入するようになっている。
【００１３】ガスライン９には、ガスの流れに沿って、脱硫装置１０、ガス中のダストを除去する脱じん装置１１及び燃料改質装置１２が介設されている。脱硫装置１０は、ガス中の硫黄分を除去するもので乾式・湿式どちらでもよく副産物として硫黄あるいは石こうを回収できる。
【００１４】燃料改質装置１２は、ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2 ）にシフトし、このＣＯ2 とガス中のＣＯ2 を除去して水素リッチガスを生成し、これをタービン１３の燃焼器１４に供給するもので、ＣＯシフト装置１５とＣＯ2 除去装置１６とからなる。
【００１５】ＣＯシフト装置１５は、石炭ガス化ガス中のＣＯを蒸気の存在によりＣＯ2 及び水素（Ｈ2 ）にシフトする（ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ）ように構成されている。そのＣＯシフト装置１５の上流のガスライン９には、上記ガスクーラ８に接続されガス冷却を行う途中の蒸気の一部を導入するための蒸気混入ライン１７が接続され、シフト反応に必要な蒸気が蒸気混入ライン１７から得られるようになっている。
【００１６】ＣＯ2 除去装置１６は、ガスに含まれるＣＯ2 を除去するもので、このＣＯ2 の除去によりガス化ガスは水素が主成分の水素リッチガスとなる。分離除去されたＣＯ2 はドライアイス用等の他産業に供給するかあるいは深海等に投棄される。水素リッチガスとなったガス化ガスは、ガスライン９を介してタービン１３の燃焼器１４に供給される。
【００１７】燃焼器１４には、上記酸素圧縮機５からの酸素ライン４中の酸素の一部を導入する酸素導入ライン１８が接続されていると共に、上記ガスクーラ８でガス化ガスを冷却した蒸気を導入する蒸気導入ライン１９及びガスクーラ８に水を送る水ライン２０に接続された水導入ライン２１が接続されている。燃焼器１４は、水素を酸素導入ライン１８からの酸素で燃焼させると共にこれに蒸気導入ライン１９及び水導入ライン２１からの蒸気及び水を吹き込み高温（1200℃以上例えば1300〜1400℃）高圧 (例えば20ata)の蒸気を生成させるように構成され、この蒸気でタービン１３が駆動される。タービン１３、上記酸素圧縮機５及び空気圧縮機７が同軸上に設けられ、タービン１３により発電機１３ａが駆動されて発電が行われると共に併せて圧縮機５，７が駆動されるように構成されている。
【００１８】タービン１３には排気ライン２２が接続され、この排気ライン２２には例えば約 100℃，0.1ataの排気（排気蒸気）を復水で約50℃まで冷却して湿り蒸気とする排気冷却器２３が介設されている。排気ライン２２は凝縮器２４に接続され、凝縮器２４は、排気蒸気を冷却水で約20〜30℃まで冷却して凝縮するものである。
【００１９】この凝縮器２４には、凝縮器２４内が蒸気の凝縮により圧力が下がるが凝縮器２４内圧が所定値例えば 0.1〜0.2ataにならないとき、例えば窒素，二酸化炭素等の不純ガスが混入している場合にそのガスを吸引除去するための真空ポンプ２５（又はエジェクタ）が接続されている。また、凝縮器２４には、凝縮した水を吸い出す復水ポンプ２６が接続されていると共に、そのポンプ２６により吸い出された復水が上記排気冷却器２３を介して流入するラインとして上記水ライン２０が接続されている。また、復水ポンプ２６により吸い出された水が余剰の場合にはその一部が余剰水として他の系に導かれる。
【００２０】次に本実施例の作用を説明する。
【００２１】空気分離装置６から酸素が酸素圧縮機５を介してガス化炉２内に吹き込まれると共にＣＷＭが炉２内に吹き込まれ、石炭が高温（約1300〜1600℃）高圧（約20〜40kg／cm2 ）下で部分燃焼（酸化）されて、石炭ガス化ガスが生成する。このガス中には、ガス化炉２に空気から分離された酸素のみが供給されるため、空気が炉２に供給される際の窒素の混入がなく、ＣＯ，Ｈ2 ，Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を含むガスとなる。
【００２２】石炭ガス化ガスは、ガスクーラ８で冷却された後、脱硫装置１０で脱硫及び脱じん装置１１で脱塵処理されて精製される。精製後、蒸気混入ライン１７からの蒸気と共にＣＯシフト装置１５に流入し、そこで、ガス中のＣＯがＣＯ2 にシフトされ（ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ）、ガス中のＣＯの大部分がなくなる。そして、ＣＯ2 除去装置１６に入り、そこでガス中のＣＯ2 が分離除去されて、石炭ガス化ガスは主成分がＨ2 の水素リッチガスとなる。
【００２３】この水素リッチガスがタービン１３の燃焼器１４に入り、ガスの主成分である水素が酸素導入ライン１８からの酸素により燃焼される。この際水素燃焼だけであると高温になり過ぎるため蒸気導入ライン１９及び水導入ライン２１から蒸気及びが適宜吹き込まれる。これにより、高温（1200℃以上例えば1300〜1400℃）高圧の燃焼ガス（蒸気）が生成され、これがタービン１３に供給されてタービン１３が廻り、発電機１３ａが駆動されて電気エネルギが発生する。
【００２４】タービン１３から排出された例えば約 100℃，0.1ataのガス（排気蒸気）は、排気ライン２２に入り、排気冷却器２３で約50℃まで冷却されて湿り蒸気となる。そして、凝縮器２４に流入して、冷却水により約20〜30℃まで冷却されて凝縮される。凝縮した水は、復水ポンプ２６により吸い出され排気冷却器２３及び水ライン２０を介して上記燃焼器１４及びガスクーラ８に供給され、再循環する。一方、凝縮器２４内の窒素，二酸化炭素等の不純ガスは真空ポンプ２５により吸引されて除去され大気に開放される。
【００２５】このように、タービン１３からの排気（排気蒸気）は冷却器２３で冷却されて湿り蒸気となってから凝縮器２４に流入することにより、凝縮器２４では蒸気が凝縮しやすいため、凝縮器２４に流入した蒸気は冷却されるとすぐに凝縮する。このため、凝縮器２４内のガスはほとんど窒素，二酸化炭素等の不純ガスであるため、蒸気（凝縮水）と不純ガスとの分離が容易となり、真空ポンプ２５により凝縮器２４内のガスを吸引すれば、この吸引されたガスはほとんど不純ガスであるので、不純ガスの除去を効率的に行えることになる。
【００２６】また、タービン１３の燃焼器１４には水素製造装置１からの水素リッチガスと酸素だけが供給されて、その燃焼ガスにはほとんど不純ガスが含まれないので、そのタービン１３からの排気はほとんどが蒸気である。このため、排気を大気に開放することなく、凝縮して例えば燃焼ガスの温度調節及びガス化ガスの冷却用の冷却水として用いられるので、大気への排気を抑制することができる。
【００２７】さらに、窒素や二酸化炭素等の不純ガスがほとんど含まれない水素リッチガスが燃焼器１４に供給されるため、ガスロスがほとんどなくなり、従来と同じ出力を得るには少ないガス量ですむので、タービン１３での単位消費量あたりの効率が向上することになる。
【００２８】さらにまた、タービン１３を高温高圧の蒸気により駆動させ、そこで仕事をした蒸気を凝縮器で凝縮させるので、さらにタービンでの出力をアップすることが可能となる。
【００２９】すなわち、従来は例えば約1300℃、20ata のガスによりタービン１３を駆動する場合、ガスが大気圧になるとタービン１３での仕事が行えなくなるので、約600℃でガスを排気させ、このガスを熱交換器等で約 100℃まで冷却していた。これに対して、本発明に係るシステムでは、凝縮器２４内が真空例えば0.2ataになるため、タービン１３ではさらにガス圧を0.2ataまで下げられるので圧力比５（＝1ata／0.2ata）の仕事を従来より行えるので、タービン１３の出力をアップすることができる。この際、凝縮器２４内を例えば0.2ataの真空にするのに吸引ポンプ２３を用いたとしても、タービン１３を駆動するガスは不純ガスをほとんど含まないと共にそのほとんどが分子量の小さい蒸気であるので、少ない動力で真空ポンプ２５を駆動させることができる。
【００３０】また、タービン１３からの排気（排気蒸気）は、凝縮器２４で例えば約20〜30℃まで冷却されて凝縮するため、蒸気の顕熱の一部も回収することができ、蒸気の熱損失が少なくない。
【００３１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ガス化炉で生成したガス化ガス中の一酸化炭素をシフト反応にて水素とし、ガス化ガス中の炭酸ガスを除去して水素リッチガスとし、その水素リッチガスと酸素とをタービンの燃焼器で燃焼させてタービンに供給し、その水素燃焼ガスを真空排気するにあたり、過熱状態の水素燃焼ガスを冷却器で冷却して湿り蒸気とすることで、その湿り蒸気を凝縮器で、容易に凝縮させることができ、これにより排気中に含まれた不純ガスを効率よく除去できる。また凝縮器で凝縮した水を、冷却器を通して燃焼器に導入すると共にその冷却器を通った水をガス化炉のガスクーラを通して燃焼器に導入することで、燃焼器内での燃焼が高温になり過ぎることを防止しつつ有効に熱回収することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１３ タービン
２３ 冷却器
２４ 凝縮器
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気から窒素，二酸化炭素等の不純ガスを効率的に除去するタービン排気処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハイドロカーボン系の燃料例えば石炭を利用して発電を行うことが試みられている。具体的には、石炭を空気等と共に高温高圧下のガス化炉内に吹き込み、炉内で石炭を部分燃焼（酸化）させて石炭ガス化ガス（ＣＯ，Ｈ2 ，Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を含むガス）を生成させる。この石炭ガス化ガスを冷却、脱硫、脱じん等後、ガスタービンに供給して発電を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の発電を行うシステムでは、ガス化炉で石炭を燃焼させて生成させた石炭ガス化ガスによってガスタービンを廻し、発電機にて電気エネルギを発生させているために、そのタービンからの排気には多量のＣＯ2 が含まれる。ＣＯ2 は、近年、温室効果による気候の温暖化等の地球レベルでの環境破壊の一つの要因として考えられているので、ＣＯ2 を排出させたくない。また、排気は極力なくしたい。
【０００４】このため、石炭ガス化ガスを水素リッチガスとしてタービンに供給することが提案され、これにより、タービンからの排気がほとんど蒸気であるので復水器で復水として回収でき排気をなくせる。その復水は、燃焼ガスの温度を調節すべくタービン等に戻されて循環されるが、排気には窒素，二酸化炭素の不純ガスが混入してくるので、復水器内の圧力を保つためには不純ガスを除去する必要があり、この除去を復水の際に行うと不純ガスの除去を効率よく行えない。すなわち、タービンからの排気を冷却凝縮させて水とガスとを分離除去する場合、蒸気が凝縮する前に不純ガスと共に除去されることがある。
【０００５】そこで、本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、不純ガスを効率的に除去することができるタービン排気処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、ガス化炉で生成したＣＯ，Ｈ2 ，Ｏ2，ＣＯ2 を含むガス化ガス中のＣＯを水蒸気でＨ2 とＣＯ2 にシフトさせ、そのＣＯ2 とガス化ガス中のＣＯ2 とを除去して水素リッチガスとし、この水素リッチガスと酸素を燃焼器に供給して燃焼させ、その水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気を処理する装置において、上記タービンからの過熱水蒸気からなる排気を冷却して湿り蒸気とする冷却器を設けると共にその冷却器からの蒸気を導入する凝縮器を接続し、その凝縮器に真空ポンプ又はエジェクタを接続して凝縮器にて湿り蒸気を凝縮させると共に二酸化炭素等の不純ガスを真空ポンプ等で吸引除去し、その凝縮器に、凝縮した水を冷却器を通して上記燃焼器に導入する水導入ラインを設け、その水導入ラインに、ガス化炉のガスクーラに冷却水を供給する水ラインを接続すると共にそのガスクーラからの蒸気を上記燃焼器に導入する蒸気導入ラインを設けたものである。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、ガス化炉で生成したガス化ガス中の一酸化炭素をシフト反応にて水素とし、ガス化ガス中の炭酸ガスを除去して水素リッチガスとし、その水素リッチガスと酸素とをタービンの燃焼器で燃焼させてタービンに供給し、その水素燃焼ガスを真空排気するにあたり、過熱状態の水素燃焼ガスを冷却器で冷却して湿り蒸気とすることで、その湿り蒸気を凝縮器で、容易に凝縮させることができ、これにより排気中に含まれた不純ガスを効率よく除去できる。また凝縮器で凝縮した水を、冷却器を通して燃焼器に導入すると共にその冷却器を通った水をガス化炉のガスクーラを通して燃焼器に導入することで、燃焼器内での燃焼が高温になり過ぎることを防止しつつ有効に熱回収することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【０００９】図１において、１は水素製造装置を示し、この水素製造装置１は、ハイドロカーボン系の燃料である石炭をガス化するガス化炉２からの石炭ガス化ガスを水素リッチガスとするものである。
【００１０】ガス化炉２には、炉２内に石炭を例えば石炭水スラリー（ＣＷＭ）として吹き込むための燃料ライン３が接続されていると共に、酸素を吹き込むための酸素ライン４が接続されている。
【００１１】酸素ライン４は酸素圧縮機５を介して酸素製造装置である空気分離装置６に接続されている。空気分離装置６は、空気圧縮機７からの空気から酸素のみを分離するものであり、この分離された酸素が酸素ライン４を介してガス化炉２に供給される。
【００１２】ガス化炉２は、石炭を高温（約1300〜1600℃）高圧（約20〜40kg／cm2 ）下で部分燃焼（酸化）させて水素及び一酸化炭素を含む石炭ガス化ガスを生成するもので、石炭をガス化する際に発生した灰分は化炉２下部に設けられたガスクーラ８を介してガラス状のスラグとなって排出される。また、石炭ガス化ガスはガスクーラ８で水及び蒸気と熱交換して冷却された後、ガスライン９に流入するようになっている。
【００１３】ガスライン９には、ガスの流れに沿って、脱硫装置１０、ガス中のダストを除去する脱じん装置１１及び燃料改質装置１２が介設されている。脱硫装置１０は、ガス中の硫黄分を除去するもので乾式・湿式どちらでもよく副産物として硫黄あるいは石こうを回収できる。
【００１４】燃料改質装置１２は、ガス化ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を二酸化炭素（ＣＯ2 ）にシフトし、このＣＯ2 とガス中のＣＯ2 を除去して水素リッチガスを生成し、これをタービン１３の燃焼器１４に供給するもので、ＣＯシフト装置１５とＣＯ2 除去装置１６とからなる。
【００１５】ＣＯシフト装置１５は、石炭ガス化ガス中のＣＯを蒸気の存在によりＣＯ2 及び水素（Ｈ2 ）にシフトする（ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ）ように構成されている。そのＣＯシフト装置１５の上流のガスライン９には、上記ガスクーラ８に接続されガス冷却を行う途中の蒸気の一部を導入するための蒸気混入ライン１７が接続され、シフト反応に必要な蒸気が蒸気混入ライン１７から得られるようになっている。
【００１６】ＣＯ2 除去装置１６は、ガスに含まれるＣＯ2 を除去するもので、このＣＯ2 の除去によりガス化ガスは水素が主成分の水素リッチガスとなる。分離除去されたＣＯ2 はドライアイス用等の他産業に供給するかあるいは深海等に投棄される。水素リッチガスとなったガス化ガスは、ガスライン９を介してタービン１３の燃焼器１４に供給される。
【００１７】燃焼器１４には、上記酸素圧縮機５からの酸素ライン４中の酸素の一部を導入する酸素導入ライン１８が接続されていると共に、上記ガスクーラ８でガス化ガスを冷却した蒸気を導入する蒸気導入ライン１９及びガスクーラ８に水を送る水ライン２０に接続された水導入ライン２１が接続されている。燃焼器１４は、水素を酸素導入ライン１８からの酸素で燃焼させると共にこれに蒸気導入ライン１９及び水導入ライン２１からの蒸気及び水を吹き込み高温（1200℃以上例えば1300〜1400℃）高圧 (例えば20ata)の蒸気を生成させるように構成され、この蒸気でタービン１３が駆動される。タービン１３、上記酸素圧縮機５及び空気圧縮機７が同軸上に設けられ、タービン１３により発電機１３ａが駆動されて発電が行われると共に併せて圧縮機５，７が駆動されるように構成されている。
【００１８】タービン１３には排気ライン２２が接続され、この排気ライン２２には例えば約 100℃，0.1ataの排気（排気蒸気）を復水で約50℃まで冷却して湿り蒸気とする排気冷却器２３が介設されている。排気ライン２２は凝縮器２４に接続され、凝縮器２４は、排気蒸気を冷却水で約20〜30℃まで冷却して凝縮するものである。
【００１９】この凝縮器２４には、凝縮器２４内が蒸気の凝縮により圧力が下がるが凝縮器２４内圧が所定値例えば 0.1〜0.2ataにならないとき、例えば窒素，二酸化炭素等の不純ガスが混入している場合にそのガスを吸引除去するための真空ポンプ２５（又はエジェクタ）が接続されている。また、凝縮器２４には、凝縮した水を吸い出す復水ポンプ２６が接続されていると共に、そのポンプ２６により吸い出された復水が上記排気冷却器２３を介して流入するラインとして上記水ライン２０が接続されている。また、復水ポンプ２６により吸い出された水が余剰の場合にはその一部が余剰水として他の系に導かれる。
【００２０】次に本実施例の作用を説明する。
【００２１】空気分離装置６から酸素が酸素圧縮機５を介してガス化炉２内に吹き込まれると共にＣＷＭが炉２内に吹き込まれ、石炭が高温（約1300〜1600℃）高圧（約20〜40kg／cm2 ）下で部分燃焼（酸化）されて、石炭ガス化ガスが生成する。このガス中には、ガス化炉２に空気から分離された酸素のみが供給されるため、空気が炉２に供給される際の窒素の混入がなく、ＣＯ，Ｈ2 ，Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 を含むガスとなる。
【００２２】石炭ガス化ガスは、ガスクーラ８で冷却された後、脱硫装置１０で脱硫及び脱じん装置１１で脱塵処理されて精製される。精製後、蒸気混入ライン１７からの蒸気と共にＣＯシフト装置１５に流入し、そこで、ガス中のＣＯがＣＯ2 にシフトされ（ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 ）、ガス中のＣＯの大部分がなくなる。そして、ＣＯ2 除去装置１６に入り、そこでガス中のＣＯ2 が分離除去されて、石炭ガス化ガスは主成分がＨ2 の水素リッチガスとなる。
【００２３】この水素リッチガスがタービン１３の燃焼器１４に入り、ガスの主成分である水素が酸素導入ライン１８からの酸素により燃焼される。この際水素燃焼だけであると高温になり過ぎるため蒸気導入ライン１９及び水導入ライン２１から蒸気及びが適宜吹き込まれる。これにより、高温（1200℃以上例えば1300〜1400℃）高圧の燃焼ガス（蒸気）が生成され、これがタービン１３に供給されてタービン１３が廻り、発電機１３ａが駆動されて電気エネルギが発生する。
【００２４】タービン１３から排出された例えば約 100℃，0.1ataのガス（排気蒸気）は、排気ライン２２に入り、排気冷却器２３で約50℃まで冷却されて湿り蒸気となる。そして、凝縮器２４に流入して、冷却水により約20〜30℃まで冷却されて凝縮される。凝縮した水は、復水ポンプ２６により吸い出され排気冷却器２３及び水ライン２０を介して上記燃焼器１４及びガスクーラ８に供給され、再循環する。一方、凝縮器２４内の窒素，二酸化炭素等の不純ガスは真空ポンプ２５により吸引されて除去され大気に開放される。
【００２５】このように、タービン１３からの排気（排気蒸気）は冷却器２３で冷却されて湿り蒸気となってから凝縮器２４に流入することにより、凝縮器２４では蒸気が凝縮しやすいため、凝縮器２４に流入した蒸気は冷却されるとすぐに凝縮する。このため、凝縮器２４内のガスはほとんど窒素，二酸化炭素等の不純ガスであるため、蒸気（凝縮水）と不純ガスとの分離が容易となり、真空ポンプ２５により凝縮器２４内のガスを吸引すれば、この吸引されたガスはほとんど不純ガスであるので、不純ガスの除去を効率的に行えることになる。
【００２６】また、タービン１３の燃焼器１４には水素製造装置１からの水素リッチガスと酸素だけが供給されて、その燃焼ガスにはほとんど不純ガスが含まれないので、そのタービン１３からの排気はほとんどが蒸気である。このため、排気を大気に開放することなく、凝縮して例えば燃焼ガスの温度調節及びガス化ガスの冷却用の冷却水として用いられるので、大気への排気を抑制することができる。
【００２７】さらに、窒素や二酸化炭素等の不純ガスがほとんど含まれない水素リッチガスが燃焼器１４に供給されるため、ガスロスがほとんどなくなり、従来と同じ出力を得るには少ないガス量ですむので、タービン１３での単位消費量あたりの効率が向上することになる。
【００２８】さらにまた、タービン１３を高温高圧の蒸気により駆動させ、そこで仕事をした蒸気を凝縮器で凝縮させるので、さらにタービンでの出力をアップすることが可能となる。
【００２９】すなわち、従来は例えば約1300℃、20ata のガスによりタービン１３を駆動する場合、ガスが大気圧になるとタービン１３での仕事が行えなくなるので、約600℃でガスを排気させ、このガスを熱交換器等で約 100℃まで冷却していた。これに対して、本発明に係るシステムでは、凝縮器２４内が真空例えば0.2ataになるため、タービン１３ではさらにガス圧を0.2ataまで下げられるので圧力比５（＝1ata／0.2ata）の仕事を従来より行えるので、タービン１３の出力をアップすることができる。この際、凝縮器２４内を例えば0.2ataの真空にするのに吸引ポンプ２３を用いたとしても、タービン１３を駆動するガスは不純ガスをほとんど含まないと共にそのほとんどが分子量の小さい蒸気であるので、少ない動力で真空ポンプ２５を駆動させることができる。
【００３０】また、タービン１３からの排気（排気蒸気）は、凝縮器２４で例えば約20〜30℃まで冷却されて凝縮するため、蒸気の顕熱の一部も回収することができ、蒸気の熱損失が少なくない。
【００３１】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ガス化炉で生成したガス化ガス中の一酸化炭素をシフト反応にて水素とし、ガス化ガス中の炭酸ガスを除去して水素リッチガスとし、その水素リッチガスと酸素とをタービンの燃焼器で燃焼させてタービンに供給し、その水素燃焼ガスを真空排気するにあたり、過熱状態の水素燃焼ガスを冷却器で冷却して湿り蒸気とすることで、その湿り蒸気を凝縮器で、容易に凝縮させることができ、これにより排気中に含まれた不純ガスを効率よく除去できる。また凝縮器で凝縮した水を、冷却器を通して燃焼器に導入すると共にその冷却器を通った水をガス化炉のガスクーラを通して燃焼器に導入することで、燃焼器内での燃焼が高温になり過ぎることを防止しつつ有効に熱回収することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１３ タービン
２３ 冷却器
２４ 凝縮器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガス化炉で生成したＣＯ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 を含むガス化ガス中のＣＯを水蒸気でＨ2 とＣＯ2 にシフトさせ、そのＣＯ2 とガス化ガス中のＣＯ2 とを除去して水素リッチガスとし、この水素リッチガスと酸素を燃焼器に供給して燃焼させ、その水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気を処理する装置において、上記タービンからの過熱水蒸気からなる排気を冷却して湿り蒸気とする冷却器を設けると共にその冷却器からの蒸気を導入する凝縮器を接続し、その凝縮器に真空ポンプ又はエジェクタを接続して凝縮器にて湿り蒸気を凝縮させると共に二酸化炭素等の不純ガスを真空ポンプ等で吸引除去し、その凝縮器に、凝縮した水を冷却器を通して上記燃焼器に導入する水導入ラインを設け、その水導入ラインに、ガス化炉のガスクーラに冷却水を供給する水ラインを接続すると共にそのガスクーラからの蒸気を上記燃焼器に導入する蒸気導入ラインを設けたことを特徴とするタービン排気処理装置。
【請求項１】 ガス化炉で生成したＣＯ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，ＣＯ2 を含むガス化ガス中のＣＯを水蒸気でＨ2 とＣＯ2 にシフトさせ、そのＣＯ2 とガス化ガス中のＣＯ2 とを除去して水素リッチガスとし、この水素リッチガスと酸素を燃焼器に供給して燃焼させ、その水素燃焼ガスにより駆動されるタービンからの排気を処理する装置において、上記タービンからの過熱水蒸気からなる排気を冷却して湿り蒸気とする冷却器を設けると共にその冷却器からの蒸気を導入する凝縮器を接続し、その凝縮器に真空ポンプ又はエジェクタを接続して凝縮器にて湿り蒸気を凝縮させると共に二酸化炭素等の不純ガスを真空ポンプ等で吸引除去し、その凝縮器に、凝縮した水を冷却器を通して上記燃焼器に導入する水導入ラインを設け、その水導入ラインに、ガス化炉のガスクーラに冷却水を供給する水ラインを接続すると共にそのガスクーラからの蒸気を上記燃焼器に導入する蒸気導入ラインを設けたことを特徴とするタービン排気処理装置。
【図１】
【特許番号】特許第３１８５４１０号（Ｐ３１８５４１０）
【登録日】平成１３年５月１１日（２００１．５．１１）
【発行日】平成１３年７月９日（２００１．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−２９００５３
【出願日】平成４年１０月２８日（１９９２．１０．２８）
【公開番号】特開平６−１３７１１４
【公開日】平成６年５月１７日（１９９４．５．１７）
【審査請求日】平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【参考文献】
【文献】特開 平５−１３３２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６６４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−３２１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２５８９０２（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年５月１１日（２００１．５．１１）
【発行日】平成１３年７月９日（２００１．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年１０月２８日（１９９２．１０．２８）
【公開番号】特開平６−１３７１１４
【公開日】平成６年５月１７日（１９９４．５．１７）
【審査請求日】平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）石川島播磨重工業株式会社 (5,014)
【参考文献】
【文献】特開 平５−１３３２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６４−６６４０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−３２１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２５８９０２（ＪＰ，Ａ）
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