石炭ガス化複合発電プラント
【課題】液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを有効に利用すると共にボイルオフガスの大気放出を抑制可能な石炭ガス化複合発電プラントを提供する。
【解決手段】石炭ガス化装置１４で石炭を部分燃焼させ高圧高温の条件下で生成したガス化ガスを熱交換器２０に導き冷却し、さらに脱塵装置２２、ガス処理装置２４によりガス精製し、二酸化炭素を分離回収した後、精製ガスを燃焼しガスタービン発電機４０で発電すると共に、熱交換器２０等で回収したスチームを用いてスチームタービン発電機４６で発電する。分離回収した二酸化炭素を貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から発生するボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスとして利用することでボイルオフガスを有効に利用すると共にボイルオフガスの大気放出を抑制する。
【解決手段】石炭ガス化装置１４で石炭を部分燃焼させ高圧高温の条件下で生成したガス化ガスを熱交換器２０に導き冷却し、さらに脱塵装置２２、ガス処理装置２４によりガス精製し、二酸化炭素を分離回収した後、精製ガスを燃焼しガスタービン発電機４０で発電すると共に、熱交換器２０等で回収したスチームを用いてスチームタービン発電機４６で発電する。分離回収した二酸化炭素を貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から発生するボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスとして利用することでボイルオフガスを有効に利用すると共にボイルオフガスの大気放出を抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭をガス化しこれを燃料とする石炭ガス化複合発電プラントに関し、特に二酸化炭素を分離回収する炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電プラントは、石炭を燃料として効率の高い発電ができることから二酸化炭素（炭酸ガス）の発生が少なく、地球温暖化防止に有力な発電設備である。従来の石炭ガス化複合発電プラントは、石炭ガス化装置内で石炭を部分燃焼させ高圧高温の条件下で生成したガス化ガスを熱交換器に導き冷却し、さらに脱塵装置、ガス処理装置等によりガスを精製した後、ガスタービン発電設備で燃焼し発電すると共に、熱交換器及びガスタービンの下流側にある排熱回収ボイラからのスチームを用いたスチームタービン発電設備で発電する。さらに、精製したガス化ガスから二酸化炭素を分離回収し除去するシステムも提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８７０９２９号公報
【特許文献２】特開平９−２７９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二酸化炭素を回収する設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいては、回収した二酸化炭素を液化し、液化炭酸ガス貯蔵タンクに貯蔵した後、液化炭酸ガスは輸送され処理される。液化炭酸ガス貯蔵タンク内に貯蔵された液化炭酸ガスは、外部からの入熱により一部が気化しボイルオフガスとなる。ボイルオフガスは液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力を上昇させるため、液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力が所定の圧力に達すると、タンク保護のため一部ボイルオフガスは大気に放出される。回収した二酸化炭素を再度大気中に放出することは、本来の目的に反するため、ボイルオフガスを極力、大気中に放出しない対策が求められている。
【０００５】
液化炭酸ガス貯蔵タンク内に貯蔵する時間を短くし、短時間のうちに液化炭酸ガスを払い出せば自ずと外部からの入熱の影響が少なくなり、ボイルオフガスの発生量も抑制されるけれども、液化炭酸ガスの輸送、処理等の運用を考えれば貯蔵時間を短縮するにも限度がある。現在、炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいて、ボイルオフガスを有効に利用する技術、さらに発生するボイルオフガスの大気放出を抑制できる技術は開発されていない。
【０００６】
本発明の目的は、炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいて、液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを有効に利用すると共にボイルオフガスの大気放出を抑制可能な石炭ガス化複合発電プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、石炭とガス化剤とから石炭ガス化ガスを生成する、圧力容器に収容されたガス化炉を備える石炭ガス化装置と、前記石炭ガス化ガスを精製したガスを燃焼し、燃焼したガスを動力として発電するガスタービン発電設備と、前記ガス化炉の熱を回収する熱交換器及びガスタービンの排気熱を回収する排熱回収ボイラからのスチームを動力として発電するスチームタービン発電設備と、前記石炭ガス化ガスの生成工程で発生する炭酸ガスを液化炭酸ガスとして回収、貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクを有する炭酸ガス回収設備と、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを前記石炭ガス化装置のシールガスとして前記石炭ガス化装置に供給する石炭ガス化装置シールガス供給手段と、を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラントである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに前記石炭ガス化装置の下流側に設置され前記ガス化炉から飛散する未燃チャーを回収する脱塵装置と、前記脱塵装置で回収された未燃チャーを前記ガス化炉に戻す返送手段とを備え、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記返送手段の搬送用ガスとして前記返送手段に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに前記ガス化炉に供給する石炭を貯蔵する石炭ホッパーを備え、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記石炭ホッパーから前記ガス化炉に石炭を供給する搬送用ガスとして前記石炭ホッパーに供給する石炭搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機と、前記昇圧機を制御しボイルオフガスを所定の圧力にする制御装置とを備え、前記石炭ガス化装置シールガス供給手段、未燃チャー搬送用ガス供給手段及び石炭搬送用ガス供給手段のいずれか１以上のガス供給手段は、前記昇圧機で昇圧されたボイルオフガスを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスとして供給する、石炭ガス化装置シールガス供給手段を備えるので、シールガスとして一般的に利用されている窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。またシールガスとして供給されたボイルオフガスが、ガス化ガスに混入しても、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止に効果的である。
【００１２】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、さらに回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、未燃チャーをガス化炉に戻す搬送用ガスとして供給する、未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えるので、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを未燃チャー搬送用ガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。また未燃チャー搬送用ガスとして供給されたボイルオフガスはガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止対策に対し効果的である。
【００１３】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、さらに回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを石炭ホッパーからガス化炉に石炭を供給するための搬送用ガスとして供給する、石炭搬送用ガス供給手段を備えるので、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを石炭搬送用ガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。また石炭搬送用ガスとして供給されたボイルオフガスはガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止対策に対し効果的である。
【００１４】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機を備えるので、液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力が石炭ガス化装置等の圧力に比較し低い場合であっても、ボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスなどとして有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント３の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図３】本発明の第３実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。石炭ガス化複合発電プラント１は、ガス化設備とガス精製設備と発電設備と炭酸ガス回収設備及びボイルオフガス供給設備を含む。
【００１７】
ガス化設備は、石炭をガス化させガス化ガスを生成させるための設備であって、石炭をガス化するためのガス化炉１０及び圧力容器１２から構成される石炭ガス化装置１４、石炭ガス化装置１４に石炭を供給するための石炭ホッパー１６、石炭ガス化装置１４に酸素を供給するための空気分離装置１８、ガス化したガスを冷却しスチームとして熱を回収する熱交換器２０を含み構成される。
【００１８】
ガス精製設備は、ガス化設備で生成されたガス化ガス中の不純物を除去するための設備であって、熱交換器２０で冷却されたガス化ガスを精製するための脱塵装置２２及びガス処理装置２４を含み構成される。
【００１９】
炭酸ガス回収設備は、ガス精製設備で精製されたガス化ガスから二酸化炭素を回収するための設備であって、精製したガス化ガスから炭酸ガスを回収する炭酸ガス分離回収装置２８、炭酸ガス液化装置３０及び液化炭酸ガス貯蔵タンク３２を含み構成される。
【００２０】
発電設備は、精製されたガス化ガスを燃料とし発電を行うガスタービン発電設備及び回収した熱を利用して発生させたスチームを動力源とするスチームタービン発電設備を含み構成される。ガスタービン発電設備は、燃焼器３４、ガスタービン３６、空気圧縮機３８、及びガスタービン発電機４０、燃焼した高温ガスを冷却しスチームを回収する排熱回収ボイラ４２を含み構成される。スチームタービン発電設備は、熱交換器２０及び排熱回収ボイラ４２で発生したスチームを動力源とする発電設備であって、スチームタービン４４及びスチームタービン発電機４６を含み構成される。
【００２１】
石炭ガス化装置１４は、石炭をガス化するための装置でガス化炉１０が圧力容器１２内に設置されている。ガス化炉１０は、石炭を酸素又は空気と酸素を混合したガス化剤を用いて高温でガス化するための炉である。ガス化炉１０には、石炭供給管４８より石炭が供給され、ガス化剤供給管５２よりガス化剤が供給される。ガス化炉１０に供給された石炭は、高圧の雰囲気で酸素と接触し部分燃焼反応を起こし、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）等を含むガス化ガスが生成される。また、ガス化炉１０の温度は部分燃焼反応により石炭に含まれる灰の融点以上の高温に保たれており灰は溶融する。溶融した灰は、石炭ガス化装置１４の下部より取り出される。またガス化ガスは、熱交換器２０に導かれる。
【００２２】
圧力容器１２は、内部にガス化炉１０を備えた容器である。石炭ホッパー１６は、粉砕された石炭を高圧の条件で貯蔵する容器である。石炭ホッパー１６に貯蔵された石炭は、石炭供給管４８を通りガス化炉１０に供給される。空気分離装置１８は、空気供給管５０から送られる空気を主に酸素と窒素に分離する深冷分離装置等で構成される。分離された酸素は、ガス化剤供給管５２からガス化炉１０に供給される。
【００２３】
熱交換器２０は、ガス化炉１０より取り出された高温のガス化ガスと水を伝熱管等を用いて熱交換させる。熱交換器２０で高温のガス化ガスは冷却され、一方、水はスチーム等として回収される。熱交換器２０を出たガス化ガスは、脱塵装置２２、続いてガス処理装置２４に導かれ精製される。
【００２４】
脱塵装置２２は、ガス化炉１０で十分にガス化されずにガス化ガスに同伴して飛散する未燃チャーを回収するサイクロン、フィルター等である。回収された未燃チャーは未燃チャー抜出し管５４からガス化炉１０に戻される。ガス処理装置２４は、ガス化ガスに含まれる硫化水素等を除去する装置である。
【００２５】
脱塵装置２２及びガス処理装置２４で精製されたガス化ガスからは二酸化炭素が回収される。
【００２６】
炭酸ガス分離回収装置２８は、ガス化ガスから二酸化炭素を分離し回収する。炭酸ガス液化装置３０は、回収した二酸化炭素を圧縮し冷却して液化するための装置であり、液化された炭酸ガスは、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２に貯蔵される。液化炭酸ガス貯蔵タンク３２に貯蔵されている液化炭酸ガスは、外気の熱で気化しボイルオフガスとなりタンク内の圧力を上昇させるので、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の上部にはタンクを保護するための圧力調節弁３３が設けられている。
【００２７】
二酸化炭素が分離され回収されたガス化ガスは、燃焼器３４、ガスタービン３６、空気圧縮機３８及びガスタービン発電機４０を備えたガスタービン発電設備に送られる。燃焼器３４は、高圧条件下でガス化ガスを燃焼する機器である。高温高圧の燃焼ガスは、ガスタービン３６に送られ、ガスタービン３６は、燃焼器３４で燃焼した高圧高温ガスを膨張させ、その動力でタービン翼を回転させ、ガスタービン３６と同軸に取り付けられた空気圧縮機３８及びガスタービン発電機４０を回転駆動させ発電を行う。
【００２８】
ガスタービン３６を出た燃焼ガスは、排熱回収ボイラ４２に送られた後に煙突５６から大気へ排出される。
【００２９】
排熱回収ボイラ４２は、燃焼ガスを冷却すると同時にスチームを発生させるボイラであり、排熱回収ボイラ４２で発生したスチームと、熱交換器２０から発生したスチームと合流しスチームタービン４４に送られる。スチームタービン４４は、熱交換器２０及び排熱回収ボイラ４２からのスチームを動力源としてタービン翼を回転させ、同軸に取り付けられたスチームタービン発電機４６に駆動し発電を行う。
【００３０】
以上の構成からなる石炭ガス化複合発電プラント１のうち、ガス化設備、ガス精製設備、発電設備及び炭酸ガス回収設備は、従来からある石炭ガス化複合発電プラントと基本的構成を同一とする。本発明に係る石炭ガス化複合発電プラント１は、以下に説明するボイルオフガス供給設備を備える点に大きな特徴があり、ガス化設備、ガス精製設備、発電設備及び炭酸ガス回収設備等を構成する機器、装置は、上記の機器、装置に限定されるものではない。
【００３１】
ボイルオフガス供給設備は、石炭ガス化装置シールガス供給手段と昇圧機５８と制御装置６０とを含み構成される。
【００３２】
昇圧機５８は、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２で発生するボイルオフガスを所定の圧力まで昇圧する装置であり、ボイルオフガス抜出し管６２を介して液化炭酸ガス貯蔵タンク３２と接続する。
【００３３】
石炭ガス化装置シールガス供給手段は、石炭ガス化装置１４へ昇圧機５８で昇圧されたボイルオフガスをシールガスとして供給するための装置であって、石炭ガス化装置シールガス供給管６４と差圧検出器６６を含み構成される。石炭ガス化装置シールガス供給管６４は、一端が昇圧機５８に、他端が石炭ガス化装置１４の空間領域６８に連結しており、昇圧機５８で昇圧されたボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスとして石炭ガス化装置１４の空間領域６８に供給する。なお、空間領域６８は、石炭ガス化装置１４のガス化炉１０と圧力容器１２との間で隔壁７０の上部である。差圧検出器６６は、空間領域６８とガス化炉１０内との圧力差を検出する。
【００３４】
制御装置６０は、差圧検出器６６からの信号を取込み、空間領域６８とガス化炉１０内との差圧が一定の範囲内、例えば空間領域６８の圧力がガス化炉１０の圧力に比べ常に数百から数万Ｐａ程度高くなるように昇圧機５８の吐出流量を制御する。空間領域６８の圧力をガス化炉１０の圧力より高く維持することにより、ガス化炉１０で発生する高温のガス化ガスが空間領域６８に流れ込み、圧力容器１２の温度上昇、ガス化ガスに含まれる腐食性ガスによる圧力容器１２の腐食等を防止し、圧力容器１２の破損などの危険を防止することができる。
【００３５】
また、石炭ガス化装置１４へ昇圧機５８で昇圧したボイルオフガスをシールガスとして供給するとき、昇圧機５８の駆動を直接制御することで流量を制御する方法の他、石炭ガス化装置シールガス供給管６４の管路の途中に流量検出器及び流量制御弁を設け、これらを制御装置６０で制御し、昇圧機５８で昇圧したボイルオフガスの流量を制御するようにしてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が石炭ガス化装置１４の空間領域６８の圧力よりも低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に石炭ガス化装置１４のシールガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が石炭ガス化装置１４の空間領域６８の圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは言うまでもない。
【００３６】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、石炭ガス化装置１４のシールガスとしては一般的に窒素ガスが用いられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。またシールガスとして供給されたボイルオフガスがガス化ガスに混入しても、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止に効果的である。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント３の概略的構成を示すプロセスフロー図である。図１に示す石炭ガス化複合発電プラント１と同一の構成部材には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３８】
脱塵装置２２により回収された未燃チャーは、未然チャーの返送手段である未燃チャー抜出し管５４からガス化炉１０に戻されガス化される。未燃チャーのガス化炉１０への返送には搬送用ガスが使用される。第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３では、第１実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント１の構成に加え、さらに昇圧されたボイルオフガスを未燃チャーの搬送用ガスとして未燃チャー抜出し管５４に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備える点に特徴がある。
【００３９】
未燃チャー搬送用ガス供給手段は、未燃チャー抜出し管５４に搬送用ガスを供給する未燃チャー搬送用ガス供給管８２と未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４と未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６とを含み構成される。未燃チャー搬送用ガス供給管８２は、一端を石炭ガス化装置シールガス供給管６４の途中に接続し、他端は未燃チャー抜出し管５４の搬送ガス供給口（図示所略）に接続する。未燃チャー搬送用ガス供給管８２の管路の途中には、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４が介装され、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４と未燃チャー抜出し管５４の搬送ガス供給口とを結ぶ管路の途中には未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６が装着されている。
【００４０】
制御装置６０は、未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６からの信号を取込み、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４を調節し、未燃チャー抜出し管５４に搬送用ガスとして昇圧機５８で所定の圧力まで昇圧されたボイルオフガスを供給する。未燃チャー抜出し管５４へ供給されるボイルオフガスは、未燃チャーをガス化炉１０に返送する。
【００４１】
未燃チャー抜出し管５４へボイルオフガスを搬送用ガスとして供給するとき、石炭ガス化装置１４に供給するシールガス用とは別に、単独にボイルオフガスを昇圧、供給可能な昇圧機を設けてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が、未燃チャー搬送用ガスとして必要な圧力よりも低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に未燃チャー搬送用ガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が未燃チャー搬送用ガスとして必要な圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは第１実施形態の場合と同じである。
【００４２】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、未燃チャー搬送用ガスとしては一般的に窒素ガスが用いられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを未燃チャー搬送用ガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。未燃チャー搬送用ガスであるボイルオフガスは、未然チャーと共にガス化炉１０に供給されガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスは大気に放散されることはなく、地球温暖化防止に効果的である。また、未燃チャー搬送用ガスとして窒素ガスを用いた場合は、窒素ガスがガス化炉１０に入りガス化ガスに混入するため、ガス化ガスを燃焼器３４で燃焼した場合、一部の窒素ガスが窒素酸化物に変換し大気を汚染するが、未燃チャー搬送用ガスとして二酸化炭素を用いるためこれらの問題も無い。
【００４３】
図３は、本発明の第３実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。図１又は図２に示す石炭ガス化複合発電プラント１、石炭ガス化複合発電プラント３と同一の構成部材には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４４】
石炭ホッパー１６に充填された石炭は、石炭ホッパー１６とガス化炉１０とを連絡する石炭供給管４８を介してガス化炉１０に供給される。石炭のガス化炉１０への搬送には搬送用ガスが使用される。第３実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント５では、第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３の構成に加え、さらに昇圧されたボイルオフガスを石炭の搬送用ガスとして石炭供給管４８に供給する石炭搬送用ガス供給手段を備える点に特徴がある。
【００４５】
石炭搬送用ガス供給手段は、石炭供給管４８に搬送用ガスを供給する石炭搬送用ガス供給管８８と石炭搬送用ガス流量調節弁９０と石炭搬送用ガス流量検出器９２とを含み構成される。石炭搬送用ガス供給管８８は、石炭供給管４８の搬送ガス供給口（図示所略）に接続されている。石炭搬送用ガス供給管８８の管路の途中には、石炭搬送用ガス流量調節弁９０が介装され、石炭搬送用ガス流量調節弁９０と石炭供給管４８の搬送ガス供給口とを結ぶ管路の途中には石炭搬送用ガス流量検出器９２が装着されている。
【００４６】
制御装置６０は、石炭搬送用ガス流量検出器９２からの信号を取込み、石炭搬送用ガス流量調節弁９０を調節し、石炭供給管４８に搬送用ガスとして昇圧機５８で所定の圧力まで昇圧されたボイルオフガスを供給する。石炭供給管４８へ供給される搬送用ガスは、石炭をガス化炉１０に送出する。
【００４７】
石炭供給管４８へボイルオフガスを搬送用ガスとして供給するとき、石炭ガス化装置１４へ供給するシールガス用、未燃チャー搬送用ガスとは別に、単独にボイルオフガスを昇圧、供給可能な昇圧機を設けてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が、石炭搬送用ガスとしては圧力が低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に石炭搬送用ガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が石炭搬送用ガスとして必要な圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは第１又は第２実施形態の場合と同じである。
【００４８】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、石炭搬送用ガスとしては一般的に窒素ガスが用いてられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを石炭搬送用ガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。石炭搬送用ガスであるボイルオフガスは、石炭と共にガス化炉１０に供給されガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスは大気に放散されることはなく、地球温暖化防止に効果的である。また、石炭搬送用ガスとして窒素ガスを用いた場合は、窒素ガスがガス化炉１０に入りガス化ガスに混入するため、ガス化ガスを燃焼器３４で燃焼した場合、一部の窒素ガスが窒素酸化物に変換し大気を汚染するが、石炭搬送用ガスとして二酸化炭素を用いるためこれらの問題も無い。
【００４９】
上記第２及び第３実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラントでは、ボイルオフガスを同時に複数の用途に利用する例、例えば、第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３では、石炭ガス化装置１４のシールガスとして利用すると共に未燃チャーの搬送用ガスとして利用する例を示したけれども、これらは単独で利用可能なことは言うまでもない。また本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントにおいては、ボイルオフガスを同時に複数の用途に利用する場合であっても、使用する圧力がほぼ同じであるので、装置構成が非常に簡単である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 石炭ガス化複合発電プラント
３ 石炭ガス化複合発電プラント
５ 石炭ガス化複合発電プラント
１０ ガス化炉
１２ 圧力容器
１４ 石炭ガス化装置
１６ 石炭ホッパー
２０ 熱交換器
３２ 液化炭酸ガス貯蔵タンク
３６ ガスタービン
４０ ガスタービン発電機
４２ 排熱回収ボイラ
４４ スチームタービン
４６ スチームタービン発電機
４８ 石炭供給管
５４ 未燃チャー抜出し管
５６ 煙突
５８ 昇圧機
６０ 制御装置
６４ 石炭ガス化装置シールガス供給管
６６ 差圧検出器
６８ 空間領域
７０ 隔壁
７８ 石炭ガス化装置シールガス流量調節弁
８０ 石炭ガス化装置シールガス流量検出器
８２ 未燃チャー搬送用ガス供給管
８４ 未燃チャー搬送用ガス流量調節弁
８６ 未燃チャー搬送用ガス流量検出器
８８ 石炭搬送用ガス供給管
９０ 石炭搬送用ガス流量調節弁
９２ 石炭搬送用ガス流量検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭をガス化しこれを燃料とする石炭ガス化複合発電プラントに関し、特に二酸化炭素を分離回収する炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電プラントは、石炭を燃料として効率の高い発電ができることから二酸化炭素（炭酸ガス）の発生が少なく、地球温暖化防止に有力な発電設備である。従来の石炭ガス化複合発電プラントは、石炭ガス化装置内で石炭を部分燃焼させ高圧高温の条件下で生成したガス化ガスを熱交換器に導き冷却し、さらに脱塵装置、ガス処理装置等によりガスを精製した後、ガスタービン発電設備で燃焼し発電すると共に、熱交換器及びガスタービンの下流側にある排熱回収ボイラからのスチームを用いたスチームタービン発電設備で発電する。さらに、精製したガス化ガスから二酸化炭素を分離回収し除去するシステムも提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８７０９２９号公報
【特許文献２】特開平９−２７９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二酸化炭素を回収する設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいては、回収した二酸化炭素を液化し、液化炭酸ガス貯蔵タンクに貯蔵した後、液化炭酸ガスは輸送され処理される。液化炭酸ガス貯蔵タンク内に貯蔵された液化炭酸ガスは、外部からの入熱により一部が気化しボイルオフガスとなる。ボイルオフガスは液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力を上昇させるため、液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力が所定の圧力に達すると、タンク保護のため一部ボイルオフガスは大気に放出される。回収した二酸化炭素を再度大気中に放出することは、本来の目的に反するため、ボイルオフガスを極力、大気中に放出しない対策が求められている。
【０００５】
液化炭酸ガス貯蔵タンク内に貯蔵する時間を短くし、短時間のうちに液化炭酸ガスを払い出せば自ずと外部からの入熱の影響が少なくなり、ボイルオフガスの発生量も抑制されるけれども、液化炭酸ガスの輸送、処理等の運用を考えれば貯蔵時間を短縮するにも限度がある。現在、炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいて、ボイルオフガスを有効に利用する技術、さらに発生するボイルオフガスの大気放出を抑制できる技術は開発されていない。
【０００６】
本発明の目的は、炭酸ガス回収設備を備える石炭ガス化複合発電プラントにおいて、液化炭酸ガスを貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを有効に利用すると共にボイルオフガスの大気放出を抑制可能な石炭ガス化複合発電プラントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明は、石炭とガス化剤とから石炭ガス化ガスを生成する、圧力容器に収容されたガス化炉を備える石炭ガス化装置と、前記石炭ガス化ガスを精製したガスを燃焼し、燃焼したガスを動力として発電するガスタービン発電設備と、前記ガス化炉の熱を回収する熱交換器及びガスタービンの排気熱を回収する排熱回収ボイラからのスチームを動力として発電するスチームタービン発電設備と、前記石炭ガス化ガスの生成工程で発生する炭酸ガスを液化炭酸ガスとして回収、貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクを有する炭酸ガス回収設備と、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを前記石炭ガス化装置のシールガスとして前記石炭ガス化装置に供給する石炭ガス化装置シールガス供給手段と、を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラントである。
【０００８】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに前記石炭ガス化装置の下流側に設置され前記ガス化炉から飛散する未燃チャーを回収する脱塵装置と、前記脱塵装置で回収された未燃チャーを前記ガス化炉に戻す返送手段とを備え、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記返送手段の搬送用ガスとして前記返送手段に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに前記ガス化炉に供給する石炭を貯蔵する石炭ホッパーを備え、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記石炭ホッパーから前記ガス化炉に石炭を供給する搬送用ガスとして前記石炭ホッパーに供給する石炭搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の石炭ガス化複合発電プラントにおいて、さらに、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機と、前記昇圧機を制御しボイルオフガスを所定の圧力にする制御装置とを備え、前記石炭ガス化装置シールガス供給手段、未燃チャー搬送用ガス供給手段及び石炭搬送用ガス供給手段のいずれか１以上のガス供給手段は、前記昇圧機で昇圧されたボイルオフガスを供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスとして供給する、石炭ガス化装置シールガス供給手段を備えるので、シールガスとして一般的に利用されている窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。またシールガスとして供給されたボイルオフガスが、ガス化ガスに混入しても、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止に効果的である。
【００１２】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、さらに回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、未燃チャーをガス化炉に戻す搬送用ガスとして供給する、未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えるので、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを未燃チャー搬送用ガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。また未燃チャー搬送用ガスとして供給されたボイルオフガスはガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止対策に対し効果的である。
【００１３】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、さらに回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを石炭ホッパーからガス化炉に石炭を供給するための搬送用ガスとして供給する、石炭搬送用ガス供給手段を備えるので、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを石炭搬送用ガスとして有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。また石炭搬送用ガスとして供給されたボイルオフガスはガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止対策に対し効果的である。
【００１４】
また本発明の石炭ガス化複合発電プラントは、回収した二酸化炭素を液化し貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機を備えるので、液化炭酸ガス貯蔵タンク内の圧力が石炭ガス化装置等の圧力に比較し低い場合であっても、ボイルオフガスを石炭ガス化装置のシールガスなどとして有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント３の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【図３】本発明の第３実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント１の概略的構成を示すプロセスフロー図である。石炭ガス化複合発電プラント１は、ガス化設備とガス精製設備と発電設備と炭酸ガス回収設備及びボイルオフガス供給設備を含む。
【００１７】
ガス化設備は、石炭をガス化させガス化ガスを生成させるための設備であって、石炭をガス化するためのガス化炉１０及び圧力容器１２から構成される石炭ガス化装置１４、石炭ガス化装置１４に石炭を供給するための石炭ホッパー１６、石炭ガス化装置１４に酸素を供給するための空気分離装置１８、ガス化したガスを冷却しスチームとして熱を回収する熱交換器２０を含み構成される。
【００１８】
ガス精製設備は、ガス化設備で生成されたガス化ガス中の不純物を除去するための設備であって、熱交換器２０で冷却されたガス化ガスを精製するための脱塵装置２２及びガス処理装置２４を含み構成される。
【００１９】
炭酸ガス回収設備は、ガス精製設備で精製されたガス化ガスから二酸化炭素を回収するための設備であって、精製したガス化ガスから炭酸ガスを回収する炭酸ガス分離回収装置２８、炭酸ガス液化装置３０及び液化炭酸ガス貯蔵タンク３２を含み構成される。
【００２０】
発電設備は、精製されたガス化ガスを燃料とし発電を行うガスタービン発電設備及び回収した熱を利用して発生させたスチームを動力源とするスチームタービン発電設備を含み構成される。ガスタービン発電設備は、燃焼器３４、ガスタービン３６、空気圧縮機３８、及びガスタービン発電機４０、燃焼した高温ガスを冷却しスチームを回収する排熱回収ボイラ４２を含み構成される。スチームタービン発電設備は、熱交換器２０及び排熱回収ボイラ４２で発生したスチームを動力源とする発電設備であって、スチームタービン４４及びスチームタービン発電機４６を含み構成される。
【００２１】
石炭ガス化装置１４は、石炭をガス化するための装置でガス化炉１０が圧力容器１２内に設置されている。ガス化炉１０は、石炭を酸素又は空気と酸素を混合したガス化剤を用いて高温でガス化するための炉である。ガス化炉１０には、石炭供給管４８より石炭が供給され、ガス化剤供給管５２よりガス化剤が供給される。ガス化炉１０に供給された石炭は、高圧の雰囲気で酸素と接触し部分燃焼反応を起こし、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）等を含むガス化ガスが生成される。また、ガス化炉１０の温度は部分燃焼反応により石炭に含まれる灰の融点以上の高温に保たれており灰は溶融する。溶融した灰は、石炭ガス化装置１４の下部より取り出される。またガス化ガスは、熱交換器２０に導かれる。
【００２２】
圧力容器１２は、内部にガス化炉１０を備えた容器である。石炭ホッパー１６は、粉砕された石炭を高圧の条件で貯蔵する容器である。石炭ホッパー１６に貯蔵された石炭は、石炭供給管４８を通りガス化炉１０に供給される。空気分離装置１８は、空気供給管５０から送られる空気を主に酸素と窒素に分離する深冷分離装置等で構成される。分離された酸素は、ガス化剤供給管５２からガス化炉１０に供給される。
【００２３】
熱交換器２０は、ガス化炉１０より取り出された高温のガス化ガスと水を伝熱管等を用いて熱交換させる。熱交換器２０で高温のガス化ガスは冷却され、一方、水はスチーム等として回収される。熱交換器２０を出たガス化ガスは、脱塵装置２２、続いてガス処理装置２４に導かれ精製される。
【００２４】
脱塵装置２２は、ガス化炉１０で十分にガス化されずにガス化ガスに同伴して飛散する未燃チャーを回収するサイクロン、フィルター等である。回収された未燃チャーは未燃チャー抜出し管５４からガス化炉１０に戻される。ガス処理装置２４は、ガス化ガスに含まれる硫化水素等を除去する装置である。
【００２５】
脱塵装置２２及びガス処理装置２４で精製されたガス化ガスからは二酸化炭素が回収される。
【００２６】
炭酸ガス分離回収装置２８は、ガス化ガスから二酸化炭素を分離し回収する。炭酸ガス液化装置３０は、回収した二酸化炭素を圧縮し冷却して液化するための装置であり、液化された炭酸ガスは、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２に貯蔵される。液化炭酸ガス貯蔵タンク３２に貯蔵されている液化炭酸ガスは、外気の熱で気化しボイルオフガスとなりタンク内の圧力を上昇させるので、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の上部にはタンクを保護するための圧力調節弁３３が設けられている。
【００２７】
二酸化炭素が分離され回収されたガス化ガスは、燃焼器３４、ガスタービン３６、空気圧縮機３８及びガスタービン発電機４０を備えたガスタービン発電設備に送られる。燃焼器３４は、高圧条件下でガス化ガスを燃焼する機器である。高温高圧の燃焼ガスは、ガスタービン３６に送られ、ガスタービン３６は、燃焼器３４で燃焼した高圧高温ガスを膨張させ、その動力でタービン翼を回転させ、ガスタービン３６と同軸に取り付けられた空気圧縮機３８及びガスタービン発電機４０を回転駆動させ発電を行う。
【００２８】
ガスタービン３６を出た燃焼ガスは、排熱回収ボイラ４２に送られた後に煙突５６から大気へ排出される。
【００２９】
排熱回収ボイラ４２は、燃焼ガスを冷却すると同時にスチームを発生させるボイラであり、排熱回収ボイラ４２で発生したスチームと、熱交換器２０から発生したスチームと合流しスチームタービン４４に送られる。スチームタービン４４は、熱交換器２０及び排熱回収ボイラ４２からのスチームを動力源としてタービン翼を回転させ、同軸に取り付けられたスチームタービン発電機４６に駆動し発電を行う。
【００３０】
以上の構成からなる石炭ガス化複合発電プラント１のうち、ガス化設備、ガス精製設備、発電設備及び炭酸ガス回収設備は、従来からある石炭ガス化複合発電プラントと基本的構成を同一とする。本発明に係る石炭ガス化複合発電プラント１は、以下に説明するボイルオフガス供給設備を備える点に大きな特徴があり、ガス化設備、ガス精製設備、発電設備及び炭酸ガス回収設備等を構成する機器、装置は、上記の機器、装置に限定されるものではない。
【００３１】
ボイルオフガス供給設備は、石炭ガス化装置シールガス供給手段と昇圧機５８と制御装置６０とを含み構成される。
【００３２】
昇圧機５８は、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２で発生するボイルオフガスを所定の圧力まで昇圧する装置であり、ボイルオフガス抜出し管６２を介して液化炭酸ガス貯蔵タンク３２と接続する。
【００３３】
石炭ガス化装置シールガス供給手段は、石炭ガス化装置１４へ昇圧機５８で昇圧されたボイルオフガスをシールガスとして供給するための装置であって、石炭ガス化装置シールガス供給管６４と差圧検出器６６を含み構成される。石炭ガス化装置シールガス供給管６４は、一端が昇圧機５８に、他端が石炭ガス化装置１４の空間領域６８に連結しており、昇圧機５８で昇圧されたボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスとして石炭ガス化装置１４の空間領域６８に供給する。なお、空間領域６８は、石炭ガス化装置１４のガス化炉１０と圧力容器１２との間で隔壁７０の上部である。差圧検出器６６は、空間領域６８とガス化炉１０内との圧力差を検出する。
【００３４】
制御装置６０は、差圧検出器６６からの信号を取込み、空間領域６８とガス化炉１０内との差圧が一定の範囲内、例えば空間領域６８の圧力がガス化炉１０の圧力に比べ常に数百から数万Ｐａ程度高くなるように昇圧機５８の吐出流量を制御する。空間領域６８の圧力をガス化炉１０の圧力より高く維持することにより、ガス化炉１０で発生する高温のガス化ガスが空間領域６８に流れ込み、圧力容器１２の温度上昇、ガス化ガスに含まれる腐食性ガスによる圧力容器１２の腐食等を防止し、圧力容器１２の破損などの危険を防止することができる。
【００３５】
また、石炭ガス化装置１４へ昇圧機５８で昇圧したボイルオフガスをシールガスとして供給するとき、昇圧機５８の駆動を直接制御することで流量を制御する方法の他、石炭ガス化装置シールガス供給管６４の管路の途中に流量検出器及び流量制御弁を設け、これらを制御装置６０で制御し、昇圧機５８で昇圧したボイルオフガスの流量を制御するようにしてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が石炭ガス化装置１４の空間領域６８の圧力よりも低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に石炭ガス化装置１４のシールガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が石炭ガス化装置１４の空間領域６８の圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは言うまでもない。
【００３６】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、石炭ガス化装置１４のシールガスとしては一般的に窒素ガスが用いられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを石炭ガス化装置１４のシールガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。またシールガスとして供給されたボイルオフガスがガス化ガスに混入しても、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスの大気放出を抑制することができ、地球温暖化防止に効果的である。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント３の概略的構成を示すプロセスフロー図である。図１に示す石炭ガス化複合発電プラント１と同一の構成部材には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３８】
脱塵装置２２により回収された未燃チャーは、未然チャーの返送手段である未燃チャー抜出し管５４からガス化炉１０に戻されガス化される。未燃チャーのガス化炉１０への返送には搬送用ガスが使用される。第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３では、第１実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント１の構成に加え、さらに昇圧されたボイルオフガスを未燃チャーの搬送用ガスとして未燃チャー抜出し管５４に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備える点に特徴がある。
【００３９】
未燃チャー搬送用ガス供給手段は、未燃チャー抜出し管５４に搬送用ガスを供給する未燃チャー搬送用ガス供給管８２と未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４と未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６とを含み構成される。未燃チャー搬送用ガス供給管８２は、一端を石炭ガス化装置シールガス供給管６４の途中に接続し、他端は未燃チャー抜出し管５４の搬送ガス供給口（図示所略）に接続する。未燃チャー搬送用ガス供給管８２の管路の途中には、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４が介装され、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４と未燃チャー抜出し管５４の搬送ガス供給口とを結ぶ管路の途中には未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６が装着されている。
【００４０】
制御装置６０は、未燃チャー搬送用ガス流量検出器８６からの信号を取込み、未燃チャー搬送用ガス流量調節弁８４を調節し、未燃チャー抜出し管５４に搬送用ガスとして昇圧機５８で所定の圧力まで昇圧されたボイルオフガスを供給する。未燃チャー抜出し管５４へ供給されるボイルオフガスは、未燃チャーをガス化炉１０に返送する。
【００４１】
未燃チャー抜出し管５４へボイルオフガスを搬送用ガスとして供給するとき、石炭ガス化装置１４に供給するシールガス用とは別に、単独にボイルオフガスを昇圧、供給可能な昇圧機を設けてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が、未燃チャー搬送用ガスとして必要な圧力よりも低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に未燃チャー搬送用ガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が未燃チャー搬送用ガスとして必要な圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは第１実施形態の場合と同じである。
【００４２】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、未燃チャー搬送用ガスとしては一般的に窒素ガスが用いられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを未燃チャー搬送用ガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。未燃チャー搬送用ガスであるボイルオフガスは、未然チャーと共にガス化炉１０に供給されガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスは大気に放散されることはなく、地球温暖化防止に効果的である。また、未燃チャー搬送用ガスとして窒素ガスを用いた場合は、窒素ガスがガス化炉１０に入りガス化ガスに混入するため、ガス化ガスを燃焼器３４で燃焼した場合、一部の窒素ガスが窒素酸化物に変換し大気を汚染するが、未燃チャー搬送用ガスとして二酸化炭素を用いるためこれらの問題も無い。
【００４３】
図３は、本発明の第３実施形態としての石炭ガス化複合発電プラント５の概略的構成を示すプロセスフロー図である。図１又は図２に示す石炭ガス化複合発電プラント１、石炭ガス化複合発電プラント３と同一の構成部材には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４４】
石炭ホッパー１６に充填された石炭は、石炭ホッパー１６とガス化炉１０とを連絡する石炭供給管４８を介してガス化炉１０に供給される。石炭のガス化炉１０への搬送には搬送用ガスが使用される。第３実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント５では、第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３の構成に加え、さらに昇圧されたボイルオフガスを石炭の搬送用ガスとして石炭供給管４８に供給する石炭搬送用ガス供給手段を備える点に特徴がある。
【００４５】
石炭搬送用ガス供給手段は、石炭供給管４８に搬送用ガスを供給する石炭搬送用ガス供給管８８と石炭搬送用ガス流量調節弁９０と石炭搬送用ガス流量検出器９２とを含み構成される。石炭搬送用ガス供給管８８は、石炭供給管４８の搬送ガス供給口（図示所略）に接続されている。石炭搬送用ガス供給管８８の管路の途中には、石炭搬送用ガス流量調節弁９０が介装され、石炭搬送用ガス流量調節弁９０と石炭供給管４８の搬送ガス供給口とを結ぶ管路の途中には石炭搬送用ガス流量検出器９２が装着されている。
【００４６】
制御装置６０は、石炭搬送用ガス流量検出器９２からの信号を取込み、石炭搬送用ガス流量調節弁９０を調節し、石炭供給管４８に搬送用ガスとして昇圧機５８で所定の圧力まで昇圧されたボイルオフガスを供給する。石炭供給管４８へ供給される搬送用ガスは、石炭をガス化炉１０に送出する。
【００４７】
石炭供給管４８へボイルオフガスを搬送用ガスとして供給するとき、石炭ガス化装置１４へ供給するシールガス用、未燃チャー搬送用ガスとは別に、単独にボイルオフガスを昇圧、供給可能な昇圧機を設けてもよい。なお、本実施形態では、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２の圧力が低く、発生するボイルオフガスの圧力が、石炭搬送用ガスとしては圧力が低いケースを想定し、ボイルオフガスを昇圧機５８で昇圧した後に石炭搬送用ガスとして供給する例を示したけども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２内の圧力が石炭搬送用ガスとして必要な圧力よりも高い場合には、昇圧機５８が必要ないことは第１又は第２実施形態の場合と同じである。
【００４８】
従来の石炭ガス化複合発電プラントでは、石炭搬送用ガスとしては一般的に窒素ガスが用いてられていたけれども、液化炭酸ガス貯蔵タンク３２から排出されるボイルオフガスを石炭搬送用ガスに利用することにより、窒素ガスの代替ガスとしてボイルオフガスを有効に利用することができる。これにより窒素ガスの使用量を削減することができる。石炭搬送用ガスであるボイルオフガスは、石炭と共にガス化炉１０に供給されガス化ガスに混入するけれども、再度、炭酸ガス回収設備で回収されるので、ボイルオフガスは大気に放散されることはなく、地球温暖化防止に効果的である。また、石炭搬送用ガスとして窒素ガスを用いた場合は、窒素ガスがガス化炉１０に入りガス化ガスに混入するため、ガス化ガスを燃焼器３４で燃焼した場合、一部の窒素ガスが窒素酸化物に変換し大気を汚染するが、石炭搬送用ガスとして二酸化炭素を用いるためこれらの問題も無い。
【００４９】
上記第２及び第３実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラントでは、ボイルオフガスを同時に複数の用途に利用する例、例えば、第２実施形態に示す石炭ガス化複合発電プラント３では、石炭ガス化装置１４のシールガスとして利用すると共に未燃チャーの搬送用ガスとして利用する例を示したけれども、これらは単独で利用可能なことは言うまでもない。また本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントにおいては、ボイルオフガスを同時に複数の用途に利用する場合であっても、使用する圧力がほぼ同じであるので、装置構成が非常に簡単である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 石炭ガス化複合発電プラント
３ 石炭ガス化複合発電プラント
５ 石炭ガス化複合発電プラント
１０ ガス化炉
１２ 圧力容器
１４ 石炭ガス化装置
１６ 石炭ホッパー
２０ 熱交換器
３２ 液化炭酸ガス貯蔵タンク
３６ ガスタービン
４０ ガスタービン発電機
４２ 排熱回収ボイラ
４４ スチームタービン
４６ スチームタービン発電機
４８ 石炭供給管
５４ 未燃チャー抜出し管
５６ 煙突
５８ 昇圧機
６０ 制御装置
６４ 石炭ガス化装置シールガス供給管
６６ 差圧検出器
６８ 空間領域
７０ 隔壁
７８ 石炭ガス化装置シールガス流量調節弁
８０ 石炭ガス化装置シールガス流量検出器
８２ 未燃チャー搬送用ガス供給管
８４ 未燃チャー搬送用ガス流量調節弁
８６ 未燃チャー搬送用ガス流量検出器
８８ 石炭搬送用ガス供給管
９０ 石炭搬送用ガス流量調節弁
９２ 石炭搬送用ガス流量検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭とガス化剤とから石炭ガス化ガスを生成する、圧力容器に収容されたガス化炉を備える石炭ガス化装置と、
前記石炭ガス化ガスを精製したガスを燃焼し、燃焼したガスを動力として発電するガスタービン発電設備と、
前記ガス化炉の熱を回収する熱交換器及びガスタービンの排気熱を回収する排熱回収ボイラからのスチームを動力として発電するスチームタービン発電設備と、
前記石炭ガス化ガスの生成工程で発生する炭酸ガスを液化炭酸ガスとして回収、貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクを有する炭酸ガス回収設備と、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを前記石炭ガス化装置のシールガスとして前記石炭ガス化装置に供給する石炭ガス化装置シールガス供給手段と、
を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項２】
さらに前記石炭ガス化装置の下流側に設置され前記ガス化炉から飛散する未燃チャーを回収する脱塵装置と、前記脱塵装置で回収された未燃チャーを前記ガス化炉に戻す返送手段とを備え、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記返送手段の搬送用ガスとして前記返送手段に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項３】
さらに前記ガス化炉に供給する石炭を貯蔵する石炭ホッパーを備え、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記石炭ホッパーから前記ガス化炉に石炭を供給する搬送用ガスとして前記石炭ホッパーに供給する石炭搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項４】
さらに、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機を制御しボイルオフガスを所定の圧力にする制御装置とを備え、
前記石炭ガス化装置シールガス供給手段、未燃チャー搬送用ガス供給手段及び石炭搬送用ガス供給手段のいずれか１以上のガス供給手段は、前記昇圧機で昇圧されたボイルオフガスを供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項１】
石炭とガス化剤とから石炭ガス化ガスを生成する、圧力容器に収容されたガス化炉を備える石炭ガス化装置と、
前記石炭ガス化ガスを精製したガスを燃焼し、燃焼したガスを動力として発電するガスタービン発電設備と、
前記ガス化炉の熱を回収する熱交換器及びガスタービンの排気熱を回収する排熱回収ボイラからのスチームを動力として発電するスチームタービン発電設備と、
前記石炭ガス化ガスの生成工程で発生する炭酸ガスを液化炭酸ガスとして回収、貯蔵する液化炭酸ガス貯蔵タンクを有する炭酸ガス回収設備と、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを前記石炭ガス化装置のシールガスとして前記石炭ガス化装置に供給する石炭ガス化装置シールガス供給手段と、
を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項２】
さらに前記石炭ガス化装置の下流側に設置され前記ガス化炉から飛散する未燃チャーを回収する脱塵装置と、前記脱塵装置で回収された未燃チャーを前記ガス化炉に戻す返送手段とを備え、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記返送手段の搬送用ガスとして前記返送手段に供給する未燃チャー搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項３】
さらに前記ガス化炉に供給する石炭を貯蔵する石炭ホッパーを備え、
前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを、前記石炭ホッパーから前記ガス化炉に石炭を供給する搬送用ガスとして前記石炭ホッパーに供給する石炭搬送用ガス供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項４】
さらに、前記液化炭酸ガス貯蔵タンクから発生するボイルオフガスを昇圧する昇圧機と、
前記昇圧機を制御しボイルオフガスを所定の圧力にする制御装置とを備え、
前記石炭ガス化装置シールガス供給手段、未燃チャー搬送用ガス供給手段及び石炭搬送用ガス供給手段のいずれか１以上のガス供給手段は、前記昇圧機で昇圧されたボイルオフガスを供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１９６６０６（Ｐ２０１０−１９６６０６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３２４０（Ｐ２００９−４３２４０）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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