固体燃料ガス化ガス利用プラント
【課題】ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用するプラントにおいて、ガス化ガスが通流する各要素間の温度変化の温度振幅を縮小して、かかる温度変化に伴うガス化ガスの熱損失を低減し、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上せしめた固体燃料ガス化ガス利用プラントを提供する。
【解決手段】ガス化炉において酸素を用いて固体燃料をガス化するとともに、液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力をガス化炉内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置で生成された酸素をガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする。
【解決手段】ガス化炉において酸素を用いて固体燃料をガス化するとともに、液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力をガス化炉内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置で生成された酸素をガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化複合プラント、バイオマス原料ガス化複合プラント等に適用され、石炭、バイオマス原料等の固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、前記ガス化ガスによりガスタービンを駆動し、あるいはこのガス化ガスを液体燃料合成手段で液体燃料を合成製造するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は石炭、バイオマス原料等の固体燃料のガス化ガス利用プラントの従来の一例を示す系統図である。
図５において、微粉炭、バイオマス原料等の固体燃料は固体燃料供給手段１によってガス化炉２に供給される。該ガス化炉２においては、空気分離装置で窒素と分離された酸素を炉内に噴出させることにより前記固体燃料をガス化する。該ガス化炉２の出口温度が４００℃程度のガス化ガスは、低温でガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去するガス精製を行うガス精製装置３に導入される。
該ガス精製装置３においては、作動温度４０〜−１５℃程度まで降温させて、湿式の低温ガス精製技術（化学吸収法、物理吸収法等）によって、ガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去する。かかる有害物が除去されたガス化ガスは、ＣＯシフト反応器４１に導入される。
【０００３】
ＣＯシフト反応器４１においては、ガス化ガス中の水素不足を補うため、ＣＯシフト触媒を使用し、５００℃程度の高温反応でＣＯ濃度５％程度までＨ２（水素）に変換した後、２５０℃程度の下記低温反応でＣＯ濃度１％程度まで変換する。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｈ２＋ＣＯ２
前記ＣＯシフト反応器４１におけるＣＯシフト反応では、前記式のようにＣＯと当量の水が反応に必要であり、実際の反応では水が余剰な条件が必要なため、水蒸気供給手段４２によってＣＯシフト反応器４１に大量の水蒸気を供給するか、あるいは該ＣＯシフト反応器４１出口のガス化ガスを冷却器４３で冷却して余剰水を凝縮回収した水を循環供給する。
【０００４】
前記ＣＯシフト反応器４１において、ＣＯのＨ２シフトがなされたガス化ガスは液体燃料合成反応器６に導入され、該液体燃料合成反応器６においてメタノール等の液体燃料に変換され、液体燃料取出手段７によって取り出される。該液体燃料合成反応器６からの約３００℃のオフガスはガスタービン８に供給されて、該ガスタービン８を駆動する。
該ガスタービン８から排出された排ガスは、排熱回収ボイラ９で給水を加熱することにより蒸気を発生せしめた後、排ガス浄化装置等の排ガス排出手段１２を経て大気中に排出される。該排熱回収ボイラ９で発生した蒸気は、蒸気タービン１０に導入されて該蒸気タービン１０を駆動する。該蒸気タービン１０の復水は前記排熱回収ボイラ９に戻される。
【０００５】
また、本件出願人の出願に係る特許文献１（特開２００２−１９３８５８号公報）には、バイオマス原料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記バイオマス原料をガス化し、このガス化ガスをメタノール合成手段で液化してメタノールを精製するように構成されたバイオマス原料からメタノールを精製するプラントであって、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記メタノール合成手段に供給するとともに、前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したバイオマス原料からのメタノール精製プラントが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９３８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５に示される石炭、バイオマス原料等の固体燃料のガス化ガス利用プラントにおいて、該固体燃料を石炭とした場合、液体燃料合成反応器６において液体燃料を合成するためには、ガス化ガス中のＣＯ（一酸化炭素）とＨ２（水素）とのモル比が1：２が望ましい値であるが、石炭ガス化ガスの場合、１：１〜３：１のモル比となり、Ｈ２（水素）が不足する。
そこで、図５に示される従来のガス化ガス利用プラントにおいては、液体燃料合成反応器６の上流側にＣＯシフト触媒を使用するＣＯシフト反応器４１を設け、該ＣＯシフト反応器４１に水蒸気供給手段４２によって余剰水を含む大量の水蒸気を供給するかあるいは該ＣＯシフト反応器４１出口のガス化ガスを冷却器４３で冷却し余剰水を凝縮回収した水を循環供給することにより、５００℃程度の高温反応でＣＯ濃度５％程度までＨ２（水素）に変換した後、２５０℃程度の下記低温反応でＣＯ濃度１％程度まで変換することにより前記Ｈ２（水素）を補充している。
【０００８】
従って、図５に示される従来のガス化ガス利用プラントにあっては、ガス化炉２出口のガス化ガスをガス精製装置３において最高作動温度４０℃程度まで降温させた後、ＣＯシフト反応器４１では５００℃程度の反応温度まで昇温させてから、さらに２５０℃程度の低温反応でＣＯ濃度１％程度までＨ２（水素）変換しており、ガス化ガスが通流する各要素の温度操作を、約４００℃（ガス化炉２）→４０〜−１５℃（ガス精製装置３）→５００℃→２５０℃（ＣＯシフト反応器４１）のように大きな温度振幅で変化させる必要がある。
【０００９】
従って、かかる従来のガス化ガス利用プラントにあっては、上記のようなガス化ガスが通流する各要素間の大きな温度振幅での温度変化があるため、ガス化ガスの熱損失が大きくなって、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が低くなる、という解決すべき課題を抱えている。
【００１０】
また、前記特許文献１（特開２００２−１９３８５８号公報）の技術においては、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置で生成された水素をメタノール合成手段に供給するとともに、水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成しているので、液体燃料合成手段（メタノール合成手段）での水素の補充が可能で、図５に示従来のガス化ガス利用プラントのようなＣＯシフト反応器４１を用いなくても所要の水素を得ることは可能であるが、特許文献１の技術は、バイオマス原料から液体燃料合成手段（メタノール合成手段）で液体燃料（メタノール）を生成する技術であり、特許文献１には、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用する固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、前記のような問題を解決する点には言及していない。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑み、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用するプラントにおいて、ガス化ガスが通流する各要素間の温度変化の温度振幅を縮小してかかる温度変化に伴うガス化ガスの熱損失を低減し、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上せしめた固体燃料ガス化ガス利用プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は前述の目的を達成するもので、石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスを液体燃料合成手段で液化して液体燃料を精製するとともに、該液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力を前記ガス化炉内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする。
この発明において、好ましくは、前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成する。
【００１４】
また本発明は、前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成されたされたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素通路に該酸素で駆動される酸素膨張タービンを設けるとともに、前記水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段に供給する水素通路に該水素で駆動される水素膨張タービンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、水電気分解装置で生成された水素を液体燃料合成手段に導入してガス化ガスから液体燃料の生成に供するので、前記従来技術のようなＣＯ（一酸化炭素）をＨ２（水素）に変換するＣＯシフト反応器が不要となる。
このため、ガス精製装置（操作温度４０〜−１５℃）を出たガス化ガスの温度を、液体燃料合成の反応温度である約３００℃程度まで上昇させれば済み、前記従来技術のように該ＣＯシフト反応器の反応温度である５００℃程度まで上昇させることが不要となり、従って、ガス化ガスが通流する各要素の温度は、約４００℃（ガス化炉）→４０〜−１５℃（ガス精製装置）→３００℃（液体燃料合成手段）となり、前記従来技術よりも温度変化量が小さくなる。
これにより、前記従来技術に比べて、ガス化ガスの熱損失を低減できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が向上する。
【００１７】
また、前記のように、前記従来技術におけるＣＯシフト反応器及び該ＣＯシフト反応器への水蒸気供給手段及び冷却器が不要となって、系統の圧力損失が低減されプラント効率が向上するとともに、装置が簡単化され、経済性の向上（低コスト化）できる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記水電気分解装置で生成された酸素を、前記ガス化炉内に噴出して、前記空気分離装置からの酸素とともに固体燃料のガス化に供するので、該空気分離装置からガス化炉に供給する酸素量を低減できて、該空気分離装置の駆動動力を低減できる。
【００１９】
また、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段を設け、特に、前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成すれば、ガス化炉のガス化剤の酸素として、ガスタービンから抽気された圧縮空気、及び蒸気タービンから抽気された蒸気により駆動される起動補助コンプレッサからの圧縮空気等のガス化ガスのエネルギーにより生成される空気を利用するので、空気分離装置の容量をプラントに必要なユーティリテイの容量まで小さくすることが可能となり、装置コストを低減できる。
【００２０】
また、前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成すれば、排ガスの出口側に排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備及びＣＯ２圧縮貯蔵設備からなる前記水、ＣＯ２回収手段を設けて、排ガス中のＣＯ２を回収するので、プラントからのＣＯ２の排出量を低減できる。
【００２１】
また、水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２を、ガス化炉のガス化剤として利用できるので、ガス化炉にガス化剤（酸素）を供給するための空気分離装置が不要となる。
さらに、水、ＣＯ２回収手段からの回収水を水電気分解装置の電解水に利用することにより、水電気分解装置での生成水素量を増加できて、液体燃料の製造量を増加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の第1実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。この実施例では、固体燃料として石炭の微粉炭を用いる場合について説明するが、この発明は石炭に限らず、バイオマス原料、その他、ガス化炉でガス化するエネルギー源としての固体燃料全般に適用可能である。
【００２４】
図１において、微粉炭で構成される固体燃料は、固体燃料供給手段１によってガス化炉２に供給される。該ガス化炉２においては、空気分離装置４で窒素と分離された酸素（O２）及び後述する水電気分解装置５からの酸素を炉内に噴出させることにより、前記固体燃料をガス化してＣＯ＋Ｈ２からなるガス化ガスを生成する。
該ガス化炉２の出口温度が４００℃程度のガス化ガスは、低温でガス化ガス中の硫黄、塩素等を除去するガス精製を行うガス精製装置３に導入される。
該ガス精製装置３においては、ガス化ガスを作動温度４０〜−１５℃程度まで降温させて、湿式の低温ガス精製技術（化学吸収法、物理吸収法等）によって、該ガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去する。かかる有害物が除去されたガス化ガスは、後述する水電気分解装置５で生成された水素（Ｈ２）を供給された後、液体燃料合成手段を構成する液体燃料合成反応器６に導入される。
【００２５】
前記水電気分解装置５は水を水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）に分解する公知の装置であり、該水電気分解装置５（操作温度約１００℃）で生成された水素は前記液体燃料合成反応器６の上流側のガス化ガス通路３ａに供給されて該液体燃料合成反応器６に導入される。
また、前記水電気分解装置５で生成された酸素は、前記ガス化炉２内に噴出されて前記空気分離装置４からの酸素とともに固体燃料のガス化に供される。
この場合、前記水電気分解装置５の操作圧力を前記ガス化炉２内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置５で生成された酸素を前記ガス化炉２に供給する。このような圧力レベルを設定することにより、水電気分解装置５で生成された酸素を該ガス化炉２内からの吹き返しを生ずることなくスムーズにガス化炉２に供給できる。
【００２６】
前記水電気分解装置５で生成され前記ガス化ガス通路３ａに供給された水素は前記液体燃料合成反応器６に導入される。該液体燃料合成反応器６においては、約３００℃の操作温度で前記ガス化ガスのメタノール等の液体燃料への合成反応が行われて、該液体燃料が合成製造される。この液体燃料は液体燃料取出手段７によって取り出されて、各種機関の燃料として利用される。
一方、該液体燃料合成反応器６からの約３００℃のオフガスはガスタービン８に供給されて、該ガスタービン８を駆動する。
該ガスタービン８から排出された排ガスは、排熱回収ボイラ９で給水を加熱することにより蒸気を発生せしめた後、排ガス浄化装置等の排ガス排出手段１２を経て大気中に排出される。また、該排熱回収ボイラ９で発生した蒸気は、蒸気タービン１０に導入されて該蒸気タービン１０を駆動する。該蒸気タービン１０の復水は前記排熱回収ボイラ９に戻される。
【００２７】
かかる第1実施例によれば、水電気分解装置５で生成された水素を液体燃料合成反応器６に導入してガス化ガスからの液体燃料の生成に供するので、前記従来技術のようなＣＯ（一酸化炭素）をＨ２（水素）に変換するＣＯシフト反応器４１が不要となる。
このため、ガス精製装置３（操作温度４０〜−１５℃）を出たガス化ガスの温度を、液体燃料合成反応器６の反応温度である約３００℃程度まで上昇させれば済み、前記従来技術のように該ＣＯシフト反応器４１の反応温度である５００℃程度まで上昇させることが不要となり、従って、ガス化ガスが通流する各要素の温度は、約４００℃（ガス化炉２）→４０〜−１５℃（ガス精製装置３）→３００℃（液体燃料合成反応器６）となり、前記従来技術よりも温度変化の温度振幅が小さくなる。
これにより、前記従来技術に比べて、ガス化ガスの熱損失を低減できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が向上する。
【００２８】
また、前記のように、前記従来技術におけるＣＯシフト反応器４１及び該ＣＯシフト反応器４１への水蒸気供給手段４２及び冷却器４３が不要となって、系統の圧力損失が低減紙プラント効率向上とともに、装置が簡単化されるとともに、経済性向上（低コスト化）ができる。
【００２９】
また、かかる第1実施例によれば、前記水電気分解装置５で生成された酸素を、前記ガス化炉２内に噴出して、前記空気分離装置４からの酸素とともに固体燃料のガス化に供するので、該空気分離装置４からガス化炉２に供給する酸素量を低減できて、該空気分離装置４の駆動動力を低減できる。
【実施例２】
【００３０】
図２は、本発明の第２実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第２実施例においては、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設けている。そして、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより、十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、そして、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１を駆動することにより、十分に膨張した酸素をガス化炉２に供給する。
この場合、前記水電気分解装置５での水の電気分解圧力は、前記ガス化炉２の圧力を超え、水の亜臨界状態の範囲に保持する。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３１】
かかる第２実施例によれば、水電気分解装置５で水の圧縮による電気分解圧力の上昇により生成された水素で水素用動力回収タービン１４を駆動し、該水電気分解装置５で生成された酸素で酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより、水電気分解装置５のエネルギーを水素用動力回収タービン１４及び酸素用動力回収タービン１３で回収できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上できる。
【実施例３】
【００３２】
図３は、本発明の第３実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第３実施例においては、前記ガス化炉２の起動時に、前記ガスタービン８から圧縮空気の一部を抽気し、この空気を開閉弁１７をそなえた空気管８ａを通して該ガス化炉２に供給している。
また、この第３実施例においては、前記ガス化炉２の起動時に、前記蒸気タービン１０から抽気した蒸気をコンプレッサ駆動動力に変換するコンプレッサ駆動手段１６に導き、該コンプレッサ駆動手段１６によって起動補助コンプレッサ１５を駆動し、該起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気を開閉弁１８をそなえた空気管１０ａを通して該ガス化炉２に供給している。
前記ガスタービン８からの圧縮空気をガス化炉２に送るときは開閉弁１７を開き、起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気をガス化炉２に送るときは開閉弁１８を開く。
なお、ガスタービンからガス化炉への空気供給手段（８ａ〜１７）および蒸気タービン抽気蒸気による空気供給手段（１６〜１５〜１０ａ〜１８）については、双方またはどちらか１方の手段を構成することでもよい。
尚、この実施例は、前記液体燃料合成反応器６を備えず、前記ガス化ガスを直接にガスタービン８に送り込む固体燃料ガス化ガス利用プラントにも適用できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３３】
かかる第３実施例によれば、ガス化炉２のガス化剤の酸素として、ガスタービン８から抽気された圧縮空気及び蒸気タービンから抽気された蒸気により駆動される起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気を利用するので、空気分離装置４の容量をプラントに必要なユーティリテイの容量まで小さくすることが可能となり、装置コストを低減できる。
【００３４】
尚、この第３実施例において、図３に鎖線で示されるように、前記第２実施例と同様に、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設け、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより十分に膨張した酸素をガス化炉に供給するように構成することも可能である。
【実施例４】
【００３５】
図４は、本発明の第４実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第４実施例においては、排ガスの出口側つまり前記排ガス排出手段１２の下流側に、前記ガスタービン８駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１を設けている。
そして該水、ＣＯ２回収手段からの水は、水管２０ａを通して前記水電気分解装置５に供給して電気分解用水に用いる。
また、該ＣＯ２圧縮貯蔵設備２１で圧縮、貯蔵されたＣＯ２リッチガスは、ガス管２１ａを通して前記ガス化炉２に供給してガス化剤として用いられるとともに、ユーティリティ用ガスとして用いられる。
【００３６】
以上の第４実施例によれば、排ガスの出口側に排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１を設けて、排ガス中のＣＯ２を回収するので、プラントからのＣＯ２の排出量を低減できる。
また、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１からのＣＯ２を、ガス化炉２のガス化剤として利用できるので、ガス化炉２にガス化剤（酸素）を供給するための空気分離装置４が不要となる。
さらに、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１からの回収水を水電気分解装置５の電解水に利用することにより、水電気分解装置５での生成水素量を増加できて、液体燃料の製造量を増加できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３７】
尚、この第４実施例において、図４に鎖線で示されるように、前記第２実施例と同様に、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設け、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより十分に膨張した酸素をガス化炉に供給するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用するプラントにおいて、ガス化ガスが通流する各要素間の温度変化の温度振幅を縮小してかかる温度変化に伴うガス化ガスの熱損失を低減し、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上せしめた固体燃料ガス化ガス利用プラントを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第1実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す図１対応図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図１対応図である。
【図５】固体燃料のガス化ガス利用プラントの従来の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 固体燃料供給手段
２ ガス化炉
３ ガス精製装置
４ 空気分離装置
５ 水電気分解装置
６ 液体燃料合成反応器
８ ガスタービン
８ａ 空気管
９ 排熱回収ボイラ
１０ 蒸気タービン
１０ａ 空気管
１３ 酸素用動力回収タービン
１４ 水素用動力回収タービン
１５ 起動補助コンプレッサ
１６ コンプレッサ駆動手段
２０ 水、ＣＯ２回収設備
２１ ＣＯ２圧縮貯蔵設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化複合プラント、バイオマス原料ガス化複合プラント等に適用され、石炭、バイオマス原料等の固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、前記ガス化ガスによりガスタービンを駆動し、あるいはこのガス化ガスを液体燃料合成手段で液体燃料を合成製造するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は石炭、バイオマス原料等の固体燃料のガス化ガス利用プラントの従来の一例を示す系統図である。
図５において、微粉炭、バイオマス原料等の固体燃料は固体燃料供給手段１によってガス化炉２に供給される。該ガス化炉２においては、空気分離装置で窒素と分離された酸素を炉内に噴出させることにより前記固体燃料をガス化する。該ガス化炉２の出口温度が４００℃程度のガス化ガスは、低温でガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去するガス精製を行うガス精製装置３に導入される。
該ガス精製装置３においては、作動温度４０〜−１５℃程度まで降温させて、湿式の低温ガス精製技術（化学吸収法、物理吸収法等）によって、ガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去する。かかる有害物が除去されたガス化ガスは、ＣＯシフト反応器４１に導入される。
【０００３】
ＣＯシフト反応器４１においては、ガス化ガス中の水素不足を補うため、ＣＯシフト触媒を使用し、５００℃程度の高温反応でＣＯ濃度５％程度までＨ２（水素）に変換した後、２５０℃程度の下記低温反応でＣＯ濃度１％程度まで変換する。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ⇔Ｈ２＋ＣＯ２
前記ＣＯシフト反応器４１におけるＣＯシフト反応では、前記式のようにＣＯと当量の水が反応に必要であり、実際の反応では水が余剰な条件が必要なため、水蒸気供給手段４２によってＣＯシフト反応器４１に大量の水蒸気を供給するか、あるいは該ＣＯシフト反応器４１出口のガス化ガスを冷却器４３で冷却して余剰水を凝縮回収した水を循環供給する。
【０００４】
前記ＣＯシフト反応器４１において、ＣＯのＨ２シフトがなされたガス化ガスは液体燃料合成反応器６に導入され、該液体燃料合成反応器６においてメタノール等の液体燃料に変換され、液体燃料取出手段７によって取り出される。該液体燃料合成反応器６からの約３００℃のオフガスはガスタービン８に供給されて、該ガスタービン８を駆動する。
該ガスタービン８から排出された排ガスは、排熱回収ボイラ９で給水を加熱することにより蒸気を発生せしめた後、排ガス浄化装置等の排ガス排出手段１２を経て大気中に排出される。該排熱回収ボイラ９で発生した蒸気は、蒸気タービン１０に導入されて該蒸気タービン１０を駆動する。該蒸気タービン１０の復水は前記排熱回収ボイラ９に戻される。
【０００５】
また、本件出願人の出願に係る特許文献１（特開２００２−１９３８５８号公報）には、バイオマス原料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記バイオマス原料をガス化し、このガス化ガスをメタノール合成手段で液化してメタノールを精製するように構成されたバイオマス原料からメタノールを精製するプラントであって、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記メタノール合成手段に供給するとともに、前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したバイオマス原料からのメタノール精製プラントが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９３８５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５に示される石炭、バイオマス原料等の固体燃料のガス化ガス利用プラントにおいて、該固体燃料を石炭とした場合、液体燃料合成反応器６において液体燃料を合成するためには、ガス化ガス中のＣＯ（一酸化炭素）とＨ２（水素）とのモル比が1：２が望ましい値であるが、石炭ガス化ガスの場合、１：１〜３：１のモル比となり、Ｈ２（水素）が不足する。
そこで、図５に示される従来のガス化ガス利用プラントにおいては、液体燃料合成反応器６の上流側にＣＯシフト触媒を使用するＣＯシフト反応器４１を設け、該ＣＯシフト反応器４１に水蒸気供給手段４２によって余剰水を含む大量の水蒸気を供給するかあるいは該ＣＯシフト反応器４１出口のガス化ガスを冷却器４３で冷却し余剰水を凝縮回収した水を循環供給することにより、５００℃程度の高温反応でＣＯ濃度５％程度までＨ２（水素）に変換した後、２５０℃程度の下記低温反応でＣＯ濃度１％程度まで変換することにより前記Ｈ２（水素）を補充している。
【０００８】
従って、図５に示される従来のガス化ガス利用プラントにあっては、ガス化炉２出口のガス化ガスをガス精製装置３において最高作動温度４０℃程度まで降温させた後、ＣＯシフト反応器４１では５００℃程度の反応温度まで昇温させてから、さらに２５０℃程度の低温反応でＣＯ濃度１％程度までＨ２（水素）変換しており、ガス化ガスが通流する各要素の温度操作を、約４００℃（ガス化炉２）→４０〜−１５℃（ガス精製装置３）→５００℃→２５０℃（ＣＯシフト反応器４１）のように大きな温度振幅で変化させる必要がある。
【０００９】
従って、かかる従来のガス化ガス利用プラントにあっては、上記のようなガス化ガスが通流する各要素間の大きな温度振幅での温度変化があるため、ガス化ガスの熱損失が大きくなって、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が低くなる、という解決すべき課題を抱えている。
【００１０】
また、前記特許文献１（特開２００２−１９３８５８号公報）の技術においては、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置で生成された水素をメタノール合成手段に供給するとともに、水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成しているので、液体燃料合成手段（メタノール合成手段）での水素の補充が可能で、図５に示従来のガス化ガス利用プラントのようなＣＯシフト反応器４１を用いなくても所要の水素を得ることは可能であるが、特許文献１の技術は、バイオマス原料から液体燃料合成手段（メタノール合成手段）で液体燃料（メタノール）を生成する技術であり、特許文献１には、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用する固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、前記のような問題を解決する点には言及していない。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑み、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用するプラントにおいて、ガス化ガスが通流する各要素間の温度変化の温度振幅を縮小してかかる温度変化に伴うガス化ガスの熱損失を低減し、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上せしめた固体燃料ガス化ガス利用プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は前述の目的を達成するもので、石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスを液体燃料合成手段で液化して液体燃料を精製するとともに、該液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力を前記ガス化炉内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする。
この発明において、好ましくは、前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成する。
【００１４】
また本発明は、前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成されたされたことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素通路に該酸素で駆動される酸素膨張タービンを設けるとともに、前記水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段に供給する水素通路に該水素で駆動される水素膨張タービンを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、水電気分解装置で生成された水素を液体燃料合成手段に導入してガス化ガスから液体燃料の生成に供するので、前記従来技術のようなＣＯ（一酸化炭素）をＨ２（水素）に変換するＣＯシフト反応器が不要となる。
このため、ガス精製装置（操作温度４０〜−１５℃）を出たガス化ガスの温度を、液体燃料合成の反応温度である約３００℃程度まで上昇させれば済み、前記従来技術のように該ＣＯシフト反応器の反応温度である５００℃程度まで上昇させることが不要となり、従って、ガス化ガスが通流する各要素の温度は、約４００℃（ガス化炉）→４０〜−１５℃（ガス精製装置）→３００℃（液体燃料合成手段）となり、前記従来技術よりも温度変化量が小さくなる。
これにより、前記従来技術に比べて、ガス化ガスの熱損失を低減できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が向上する。
【００１７】
また、前記のように、前記従来技術におけるＣＯシフト反応器及び該ＣＯシフト反応器への水蒸気供給手段及び冷却器が不要となって、系統の圧力損失が低減されプラント効率が向上するとともに、装置が簡単化され、経済性の向上（低コスト化）できる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記水電気分解装置で生成された酸素を、前記ガス化炉内に噴出して、前記空気分離装置からの酸素とともに固体燃料のガス化に供するので、該空気分離装置からガス化炉に供給する酸素量を低減できて、該空気分離装置の駆動動力を低減できる。
【００１９】
また、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段を設け、特に、前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成すれば、ガス化炉のガス化剤の酸素として、ガスタービンから抽気された圧縮空気、及び蒸気タービンから抽気された蒸気により駆動される起動補助コンプレッサからの圧縮空気等のガス化ガスのエネルギーにより生成される空気を利用するので、空気分離装置の容量をプラントに必要なユーティリテイの容量まで小さくすることが可能となり、装置コストを低減できる。
【００２０】
また、前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成すれば、排ガスの出口側に排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備及びＣＯ２圧縮貯蔵設備からなる前記水、ＣＯ２回収手段を設けて、排ガス中のＣＯ２を回収するので、プラントからのＣＯ２の排出量を低減できる。
【００２１】
また、水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２を、ガス化炉のガス化剤として利用できるので、ガス化炉にガス化剤（酸素）を供給するための空気分離装置が不要となる。
さらに、水、ＣＯ２回収手段からの回収水を水電気分解装置の電解水に利用することにより、水電気分解装置での生成水素量を増加できて、液体燃料の製造量を増加できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の第1実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。この実施例では、固体燃料として石炭の微粉炭を用いる場合について説明するが、この発明は石炭に限らず、バイオマス原料、その他、ガス化炉でガス化するエネルギー源としての固体燃料全般に適用可能である。
【００２４】
図１において、微粉炭で構成される固体燃料は、固体燃料供給手段１によってガス化炉２に供給される。該ガス化炉２においては、空気分離装置４で窒素と分離された酸素（O２）及び後述する水電気分解装置５からの酸素を炉内に噴出させることにより、前記固体燃料をガス化してＣＯ＋Ｈ２からなるガス化ガスを生成する。
該ガス化炉２の出口温度が４００℃程度のガス化ガスは、低温でガス化ガス中の硫黄、塩素等を除去するガス精製を行うガス精製装置３に導入される。
該ガス精製装置３においては、ガス化ガスを作動温度４０〜−１５℃程度まで降温させて、湿式の低温ガス精製技術（化学吸収法、物理吸収法等）によって、該ガス化ガス中の硫黄、ハロゲン等を除去する。かかる有害物が除去されたガス化ガスは、後述する水電気分解装置５で生成された水素（Ｈ２）を供給された後、液体燃料合成手段を構成する液体燃料合成反応器６に導入される。
【００２５】
前記水電気分解装置５は水を水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）に分解する公知の装置であり、該水電気分解装置５（操作温度約１００℃）で生成された水素は前記液体燃料合成反応器６の上流側のガス化ガス通路３ａに供給されて該液体燃料合成反応器６に導入される。
また、前記水電気分解装置５で生成された酸素は、前記ガス化炉２内に噴出されて前記空気分離装置４からの酸素とともに固体燃料のガス化に供される。
この場合、前記水電気分解装置５の操作圧力を前記ガス化炉２内の圧力よりも大きく設定して該水電気分解装置５で生成された酸素を前記ガス化炉２に供給する。このような圧力レベルを設定することにより、水電気分解装置５で生成された酸素を該ガス化炉２内からの吹き返しを生ずることなくスムーズにガス化炉２に供給できる。
【００２６】
前記水電気分解装置５で生成され前記ガス化ガス通路３ａに供給された水素は前記液体燃料合成反応器６に導入される。該液体燃料合成反応器６においては、約３００℃の操作温度で前記ガス化ガスのメタノール等の液体燃料への合成反応が行われて、該液体燃料が合成製造される。この液体燃料は液体燃料取出手段７によって取り出されて、各種機関の燃料として利用される。
一方、該液体燃料合成反応器６からの約３００℃のオフガスはガスタービン８に供給されて、該ガスタービン８を駆動する。
該ガスタービン８から排出された排ガスは、排熱回収ボイラ９で給水を加熱することにより蒸気を発生せしめた後、排ガス浄化装置等の排ガス排出手段１２を経て大気中に排出される。また、該排熱回収ボイラ９で発生した蒸気は、蒸気タービン１０に導入されて該蒸気タービン１０を駆動する。該蒸気タービン１０の復水は前記排熱回収ボイラ９に戻される。
【００２７】
かかる第1実施例によれば、水電気分解装置５で生成された水素を液体燃料合成反応器６に導入してガス化ガスからの液体燃料の生成に供するので、前記従来技術のようなＣＯ（一酸化炭素）をＨ２（水素）に変換するＣＯシフト反応器４１が不要となる。
このため、ガス精製装置３（操作温度４０〜−１５℃）を出たガス化ガスの温度を、液体燃料合成反応器６の反応温度である約３００℃程度まで上昇させれば済み、前記従来技術のように該ＣＯシフト反応器４１の反応温度である５００℃程度まで上昇させることが不要となり、従って、ガス化ガスが通流する各要素の温度は、約４００℃（ガス化炉２）→４０〜−１５℃（ガス精製装置３）→３００℃（液体燃料合成反応器６）となり、前記従来技術よりも温度変化の温度振幅が小さくなる。
これにより、前記従来技術に比べて、ガス化ガスの熱損失を低減できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率が向上する。
【００２８】
また、前記のように、前記従来技術におけるＣＯシフト反応器４１及び該ＣＯシフト反応器４１への水蒸気供給手段４２及び冷却器４３が不要となって、系統の圧力損失が低減紙プラント効率向上とともに、装置が簡単化されるとともに、経済性向上（低コスト化）ができる。
【００２９】
また、かかる第1実施例によれば、前記水電気分解装置５で生成された酸素を、前記ガス化炉２内に噴出して、前記空気分離装置４からの酸素とともに固体燃料のガス化に供するので、該空気分離装置４からガス化炉２に供給する酸素量を低減できて、該空気分離装置４の駆動動力を低減できる。
【実施例２】
【００３０】
図２は、本発明の第２実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第２実施例においては、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設けている。そして、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより、十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、そして、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１を駆動することにより、十分に膨張した酸素をガス化炉２に供給する。
この場合、前記水電気分解装置５での水の電気分解圧力は、前記ガス化炉２の圧力を超え、水の亜臨界状態の範囲に保持する。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３１】
かかる第２実施例によれば、水電気分解装置５で水の圧縮による電気分解圧力の上昇により生成された水素で水素用動力回収タービン１４を駆動し、該水電気分解装置５で生成された酸素で酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより、水電気分解装置５のエネルギーを水素用動力回収タービン１４及び酸素用動力回収タービン１３で回収できて、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上できる。
【実施例３】
【００３２】
図３は、本発明の第３実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第３実施例においては、前記ガス化炉２の起動時に、前記ガスタービン８から圧縮空気の一部を抽気し、この空気を開閉弁１７をそなえた空気管８ａを通して該ガス化炉２に供給している。
また、この第３実施例においては、前記ガス化炉２の起動時に、前記蒸気タービン１０から抽気した蒸気をコンプレッサ駆動動力に変換するコンプレッサ駆動手段１６に導き、該コンプレッサ駆動手段１６によって起動補助コンプレッサ１５を駆動し、該起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気を開閉弁１８をそなえた空気管１０ａを通して該ガス化炉２に供給している。
前記ガスタービン８からの圧縮空気をガス化炉２に送るときは開閉弁１７を開き、起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気をガス化炉２に送るときは開閉弁１８を開く。
なお、ガスタービンからガス化炉への空気供給手段（８ａ〜１７）および蒸気タービン抽気蒸気による空気供給手段（１６〜１５〜１０ａ〜１８）については、双方またはどちらか１方の手段を構成することでもよい。
尚、この実施例は、前記液体燃料合成反応器６を備えず、前記ガス化ガスを直接にガスタービン８に送り込む固体燃料ガス化ガス利用プラントにも適用できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３３】
かかる第３実施例によれば、ガス化炉２のガス化剤の酸素として、ガスタービン８から抽気された圧縮空気及び蒸気タービンから抽気された蒸気により駆動される起動補助コンプレッサ１５からの圧縮空気を利用するので、空気分離装置４の容量をプラントに必要なユーティリテイの容量まで小さくすることが可能となり、装置コストを低減できる。
【００３４】
尚、この第３実施例において、図３に鎖線で示されるように、前記第２実施例と同様に、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設け、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより十分に膨張した酸素をガス化炉に供給するように構成することも可能である。
【実施例４】
【００３５】
図４は、本発明の第４実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
この第４実施例においては、排ガスの出口側つまり前記排ガス排出手段１２の下流側に、前記ガスタービン８駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１を設けている。
そして該水、ＣＯ２回収手段からの水は、水管２０ａを通して前記水電気分解装置５に供給して電気分解用水に用いる。
また、該ＣＯ２圧縮貯蔵設備２１で圧縮、貯蔵されたＣＯ２リッチガスは、ガス管２１ａを通して前記ガス化炉２に供給してガス化剤として用いられるとともに、ユーティリティ用ガスとして用いられる。
【００３６】
以上の第４実施例によれば、排ガスの出口側に排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１を設けて、排ガス中のＣＯ２を回収するので、プラントからのＣＯ２の排出量を低減できる。
また、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１からのＣＯ２を、ガス化炉２のガス化剤として利用できるので、ガス化炉２にガス化剤（酸素）を供給するための空気分離装置４が不要となる。
さらに、ＣＯ２回収設備２０及びＣＯ２圧縮貯蔵設備２１からの回収水を水電気分解装置５の電解水に利用することにより、水電気分解装置５での生成水素量を増加できて、液体燃料の製造量を増加できる。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００３７】
尚、この第４実施例において、図４に鎖線で示されるように、前記第２実施例と同様に、前記水電気分解装置５で生成された水素で駆動される水素用動力回収タービン１４、及び前記水電気分解装置５で生成された酸素で駆動される酸素用動力回収タービン１３を設け、前記水電気分解装置５で生成された水素の膨張仕事によって水素用動力回収タービン１４を駆動することにより十分に膨張した水素を液体燃料合成反応器６に供給し、前記水電気分解装置５で生成された酸素の膨張仕事によって酸素用動力回収タービン１３を駆動することにより十分に膨張した酸素をガス化炉に供給するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、ガス化ガスを液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電の双方に利用するプラントにおいて、ガス化ガスが通流する各要素間の温度変化の温度振幅を縮小してかかる温度変化に伴うガス化ガスの熱損失を低減し、ガス化ガスによる液体燃料の合成及びガスタービン駆動による発電に係るプラント効率を向上せしめた固体燃料ガス化ガス利用プラントを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第1実施例に係る固体燃料のガス化ガス利用プラントの全体構成を示す系統図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図１対応図である。
【図３】本発明の第３実施例を示す図１対応図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図１対応図である。
【図５】固体燃料のガス化ガス利用プラントの従来の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 固体燃料供給手段
２ ガス化炉
３ ガス精製装置
４ 空気分離装置
５ 水電気分解装置
６ 液体燃料合成反応器
８ ガスタービン
８ａ 空気管
９ 排熱回収ボイラ
１０ 蒸気タービン
１０ａ 空気管
１３ 酸素用動力回収タービン
１４ 水素用動力回収タービン
１５ 起動補助コンプレッサ
１６ コンプレッサ駆動手段
２０ 水、ＣＯ２回収設備
２１ ＣＯ２圧縮貯蔵設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスを液体燃料合成手段で液体燃料を合成製造するとともに、該液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力を前記ガス化炉内の圧力よりも高く設定して該水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項２】
前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項３】
石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項４】
前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成されたことを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかの項に記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項５】
前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成されたされたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項６】
前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素通路に該酸素で駆動される酸素膨張タービンを設けるとともに、前記水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段に供給する水素通路に該水素で駆動される水素膨張タービンを設けたことを特徴とする請求項１、２、５のいずれかの項に記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項１】
石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスを液体燃料合成手段で液体燃料を合成製造するとともに、該液体燃料合成手段からのオフガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、水を電気分解して水素と酸素を生成する水電気分解装置を設け、該水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段の上流側のガス化ガス通路に供給するとともに、前記水電気分解装置の操作圧力を前記ガス化炉内の圧力よりも高く設定して該水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給するように構成したことを特徴とする固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項２】
前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーにより生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項３】
石炭を含む固体燃料をガス化炉に供給し、該ガス化炉において酸素供給手段から供給される酸素を用いて前記固体燃料をガス化し、このガス化ガスによりガスタービンを駆動するように構成された固体燃料ガス化ガス利用プラントにおいて、前記ガスタービンから抽気された空気及び前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気のいずれか一方又は双方を用いて前記ガス化炉の起動を行う起動空気供給手段をそなえたことを特徴とする固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項４】
前記ガス化ガスのエネルギーによって生成される空気を、前記ガスタービンに付設される排熱回収ボイラからの蒸気のエネルギーで駆動されるコンプレッサで生成するように構成されたことを特徴とする請求項２もしくは３のいずれかの項に記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項５】
前記ガスタービン駆動後の排ガスを冷却、圧縮してＣＯ２リッチガス及び水を生成する水、ＣＯ２回収手段を設け、該水、ＣＯ２回収手段からの水を前記水電気分解装置に供給して電気分解用水に用いるとともに、該水、ＣＯ２回収手段からのＣＯ２リッチガスを前記ガス化炉に供給するように構成されたされたことを特徴とする請求項１記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【請求項６】
前記水電気分解装置で生成された酸素を前記ガス化炉に供給する酸素通路に該酸素で駆動される酸素膨張タービンを設けるとともに、前記水電気分解装置で生成された水素を前記液体燃料合成手段に供給する水素通路に該水素で駆動される水素膨張タービンを設けたことを特徴とする請求項１、２、５のいずれかの項に記載の固体燃料ガス化ガス利用プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１６３８７３（Ｐ２００８−１６３８７３Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５５６６９（Ｐ２００６−３５５６６９）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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