石炭ガス化複合発電プラント
【課題】プラントの設置コストを削減でき、かつ、プラントの効率の低下防止が可能な石炭ガス化複合発電プラントを提供することを目的とする。
【解決手段】石炭が導かれるガス化炉９と、ガス化炉９においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器１７を備えるガスタービン１６と、ガスタービン１６から導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラ２３と、排熱回収ボイラ２３において発生した蒸気が導かれる蒸気タービン２５と、蒸気タービン２５およびガスタービン１６によって駆動されて発電する発電機２１と、ガスタービン１６から導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置１３と、を備え、二酸化炭素は、石炭をガス化炉９へと搬送することを特徴とする。
【解決手段】石炭が導かれるガス化炉９と、ガス化炉９においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器１７を備えるガスタービン１６と、ガスタービン１６から導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラ２３と、排熱回収ボイラ２３において発生した蒸気が導かれる蒸気タービン２５と、蒸気タービン２５およびガスタービン１６によって駆動されて発電する発電機２１と、ガスタービン１６から導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置１３と、を備え、二酸化炭素は、石炭をガス化炉９へと搬送することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、乾式給炭空気吹きの石炭ガス化複合発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乾式給炭空気吹きの石炭ガス化複合発電プラントは、原炭バンカーから微粉炭機へと石炭が供給され、微粉炭機において石炭が微粉砕される。粉砕された石炭（以下「微粉炭」という。）は、微粉炭集塵器で捕集され微粉炭ビンおよび微粉炭ホッパを経てガス化炉へと供給される。
【０００３】
微粉炭が微粉炭ホッパからガス化炉に供給される際には、空気分離器によって空気から分離した不活性ガスである窒素ガスを用いて、微粉炭がガス化炉に搬送される。また、空気分離器によって空気から分離された酸素は、ガス化炉へと導かれて、窒素ガスによって搬送された微粉炭を燃焼させる。微粉炭は、ガス化炉内おいて部分燃焼・熱分解された後、ガス化されて生成ガスとなる。
【０００４】
生成された生成ガスからは、フィルタを介して生成ガス中に含まれるチャーが分離される。フィルタによって分離されたチャーは、ガス化炉へ回収されて微粉炭と共に燃焼される。その際に、チャーは、空気分離器によって発生させた窒素ガスによってガス化炉へと搬送される。また、チャーを分離するフィルタは、空気分離器によって発生させた窒素ガスを用いて逆洗することによって目詰まりが防止される。
【０００５】
フィルタを通過した生成ガスは、ガス精製装置において生成ガス中に含まれる硫黄化合物や窒素化合物などが取り除かれて燃料ガスとしてガスタービンへと導かれる。ガスタービンに導かれた燃料ガスは、ガスタービンの燃焼器において空気と共に燃焼されて排ガスとなる。
【０００６】
排ガスは、燃焼器から排出されてガスタービンのタービンを回転駆動させる。タービンが回転駆動することによって、同軸上に設けられている圧縮機が回転駆動されて空気を圧縮する。また、回転軸の端部に接続されている発電機により発電する。なお、圧縮機が圧縮した空気は、ガスタービンの燃焼器と、ガス化炉とに供給される。
【０００７】
タービンを回転駆動させた排ガスは、排熱回収ボイラへと導かれる。排熱回収ボイラに導かれた排ガスは、排ガス中の熱量によって排熱回収ボイラに導かれた水を蒸気にする。排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気は、ガスタービンの回転軸上に設置されている蒸気タービンを回転駆動させる。蒸気タービンに接続されている回転軸は、蒸気タービンが回転駆動されることによって、さらに駆動される。このように、発電機をガスタービンと蒸気タービンとによって駆動させて複合発電して発電効率を向上させている。
【０００８】
一方、排熱回収ボイラにおいて水に熱量を与えた排ガスは、煙突から石炭ガス化複合発電プラント外へと排出される。
また、ガスタービンから導出された排ガス中の一部は、微粉炭機へと導かれる。微粉炭機に導かれた排ガスは、乾燥しておりかつ大きな熱量を有するため、原炭バンカーから供給された石炭の乾燥に用いられる。
【０００９】
以上のような石炭ガス化複合発電プラントから排出される二酸化炭素の利用について特許文献１には、ガスタービンから導出された排ガスを回収してガスタービンの燃焼器や圧縮機に循環させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、微粉炭やチャーをガス化炉へと搬送する不活性ガスや、フィルタの逆洗に用いられる不活性ガスを発生させる空気分離器を設ける必要がある。しかし、空気分離器を稼働させるには大きな動力が必要なため、プラント全体の効率が低下するという問題があった。また、空気分離器を設置するためプラントの設備コストが高くなるという問題があった。さらには、空気分離器は、連続運転に対する信頼性が劣るという問題があった。
【００１２】
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、プラントの設置コストを削減でき、かつ、プラントの効率の低下防止が可能な石炭ガス化複合発電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】
【００１３】
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プラントは、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プラントによれば、石炭を微粉砕する粉砕機と、該粉砕機が微粉砕した石炭が導かれるガス化炉と、該ガス化炉においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器を備えるガスタービンと、該ガスタービンから導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、該蒸気タービンおよび前記ガスタービンによって駆動されて発電する発電機と、前記ガスタービンから導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、を備え、前記二酸化炭素を用いて、石炭およびチャーのホッパを加圧し、前記二酸化炭素を搬送ガスとして前記ガス化炉へと搬送することを特徴とする。
【００１４】
従来は、粉砕機によって微粉砕された石炭をガス化炉へと搬送するために空気分離器によって発生させた不活性ガスである窒素ガスを用いていた。しかし、空気分離器を稼働させるためには、大きな動力が必要となり石炭ガス化複合発電プラントの効率が低下するという問題があった。また、石炭ガス化複合発電プラントに空気分離器を設ける必要があるため、空気分離器の設置コストがかかり石炭ガス化複合発電プラントのコストが増すという問題があった。また、空気分離器は、その連続運転時における信頼性が劣るという問題があった。
【００１５】
本発明は、二酸化炭素回収装置を設けて、ガスタービンから導出される排ガス中の二酸化炭素を回収することとした。二酸化炭素回収装置によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスである。そのため、回収した二酸化炭素をガス化炉へ石炭を搬送するために用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減することができ、かつ、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置は、前記ガス化炉と前記燃焼器との間に設けられることを特徴とする。
【００１７】
ガス化炉によって生成される燃料ガス中には、二酸化炭素が含まれている。そこで、ガス化炉と燃焼器との間に二酸化炭素回収装置を設けることとした。そのため、ガス化炉から導出される燃料ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置によって回収することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置の上流側には、燃料ガス中の一酸化炭素を所定量の二酸化炭素に製造する一酸化炭素シフトコンバータが設けられることを特徴とする。
【００１９】
一酸化炭素は、水蒸気と触媒上で反応させることによって二酸化炭素へと生成される。そこで、一酸化炭素シフトコンバータを二酸化炭素回収装置の上流側に設けることとした。そのため、ガス化炉から導出される燃料ガス中の二酸化炭素量だけでは所定量に満たない場合であっても、一酸化炭素シフトコンバータを介して二酸化炭素を生成し、二酸化炭素回収装置に所定量の二酸化炭素を供給することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
なお、所定量の二酸化炭素とは、通常二酸化炭素回収装置に導かれる燃料ガス中の１０％相当の量をいうが、この量は石炭およびチャーの搬送システムの構成により異なる場合がある。
【００２０】
さらに、前記二酸化炭素回収装置は、石炭またはチャーの搬送およびそのホッパの加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収した場合、プラント外（たとえば地中など）へ貯留する貯留設備に前記回収された二酸化炭素を導くことにより、石炭ガス化複合発電プラントから直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００２１】
また、石炭またはチャーを供給するホッパは、石炭またはチャーをガス化炉に供給するため、不活性ガス（例えば、二酸化炭素）を用いて加圧されるが、石炭またはチャーをガス化炉に供給後空となった場合、一旦減圧・排気して、次の石炭を受け入れる必要がある。この際、排ガスは通常大気に放出される。
【００２２】
そこで、前記ホッパ内を減圧および排気をする減圧排気系統は、二酸化炭素を大気放出せず、石炭ガス化複合発電プラント外に設けられた貯留設備へ貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラントから大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することでき、地球温暖化防止になる。
【００２３】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられることを特徴とする。
【００２４】
ガスタービンから導出される排ガス中には、二酸化炭素が含まれていて、その排ガスを、排熱回収ボイラに導いている。そして、前記排熱回収ボイラから排出された前記排ガス中に含まれる二酸化炭素は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられた二酸化炭素回収装置により回収される。そのため、前記排熱回収ボイラから導出される排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置によって回収することができる。
【００２５】
さらに、前記二酸化炭素回収装置によって回収された二酸化炭素は、石炭・チャーの搬送およびそのホッパの加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収した場合、プラント外へ貯留する貯留設備に前記回収された二酸化炭素を導くことにより、石炭ガス化複合発電プラントから直接大気に放出する二酸化炭素を低減することができる。
【００２６】
また、前述と同様に石炭ガス化複合発電プラントから大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することができ、地球温暖化防止になる。
【発明の効果】
【００２７】
ガスタービンから導出される排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置を設けることにより回収される。二酸化炭素回収装置によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスである。そのため、回収された二酸化炭素をガス化炉へ石炭を搬送するために用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減することができ、かつ、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
図１に示されているように、石炭を燃料とする石炭ガス化複合発電プラント（ＩＧＣＣ；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１は、主として、石炭供給設備２と、石炭供給設備２から供給された石炭をガス化する石炭ガス化炉（ガス化炉）９と、石炭ガス化炉９によってガス化された燃料ガスを燃焼して駆動されるガスタービン１６と、ガスタービン１６から導出される排ガスの熱を利用して発生した蒸気が導かれる蒸気タービン２５と、ガスタービン１６および蒸気タービン２５によって駆動される発電機２１と、ガスタービン１６から導出される排ガスの一部が導かれる二酸化炭素回収装置１３とを備えている。
【００３０】
石炭供給設備２は、石炭ガス化炉９の上流側に設けられており、石炭ガス化炉９へと微粉炭を供給する。
石炭供給設備２は、原料炭が備蓄されている原炭バンカー３と、原料炭を微粉砕する微粉炭機４と、微粉炭機４に粉砕された微粉炭内のダストを捕集する微粉炭集塵器５と、微粉炭を貯留する微粉炭ホッパ７とを備えている。
【００３１】
原炭バンカー３から微粉炭機４へと導かれた原料炭は、微粉炭機４によって数μｍ〜数百μｍの微粉炭に粉砕される。微粉炭機４が粉砕した微粉炭は、微粉炭集塵器５によって捕集される。微粉炭集塵器５において捕集された微粉炭は、微粉炭を貯蔵する微粉炭ビン６を経て、微粉炭ホッパ７へと導かれる。
【００３２】
微粉炭ホッパ７内の微粉炭は、後述する二酸化炭素回収装置１３から供給される二酸化炭素ガスによって所定の圧力まで加圧され、その後一定流量ずつ石炭ガス化炉９へと搬送される。ここで、二酸化炭素ガスは、微粉炭を石炭ガス化炉９へと搬送する微粉炭搬送ガスとして用いられる。
【００３３】
また、微粉炭ホッパ７内には、微粉炭搬送ガスである二酸化炭素ガスが供給されることによって加圧状態となっている。しかし、微粉炭ホッパ７内の微粉炭が全て石炭ガス化炉９へと供給されて、微粉炭ホッパ７が空になった場合には、微粉炭ホッパ７内を減圧・排気する必要がある。そこで、空になった微粉炭ホッパ７に接続されている減圧排気系統の弁（図示せず）を開くことにより微粉炭ホッパ７内の減圧・排気を行う。排ガスである二酸化炭素は、図１の場合には、煙突２４の入口にもどされ、大気放出される。
【００３４】
石炭ガス化炉９は、下方から上方へと生成した生成ガスが流されるように形成された石炭ガス化部（図示せず）と、石炭ガス化部の下流側に接続されて、上方から下方へと生成ガスが流されるように形成された熱交換部（図示せず）とを備えている。
石炭ガス化部には、下方から、コンバスタ（図示せず）及びリダクタ（図示せず）が設けられている。コンバスタは、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させている。コンバスタには、噴流床が採用されているが、流動床式や固定床式であっても構わない。
【００３５】
コンバスタ及びリダクタには、それぞれ、コンバスタバーナー（図示せず）及びリダクタバーナー（図示せず）が設けられている。これらのバーナーに対して微粉炭ホッパ７から微粉炭が供給される。
コンバスタバーナーには、後述するガスタービン１６の圧縮機１９が圧縮した空気が供給されるようになっている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電プラント１は、いわゆる空気吹きとなっている。ここで、ガスタービン１６の圧縮機１９から供給される空気は、ガス化剤として用いられる。
【００３６】
リダクタは、コンバスタからの高温ガスによって微粉炭をガス化させている。これにより、微粉炭から一酸化炭素や水素等の可燃性の生成ガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中の二酸化炭素及び水分と反応して一酸化炭素や水素を生成する吸熱反応である。
【００３７】
石炭ガス化炉９のリダクタにおいて生成された生成ガスは、ポーラスフィルタ１０へと導かれる。ポーラスフィルタ１０は、生成ガスが通過することによって生成ガス中に混在するチャーを捕捉する。ポーラスフィルタ１０によって捕捉されたチャーは、チャーを貯蔵するチャービン１１を経て、チャーホッパ１２へと導かれる。
【００３８】
チャーホッパ１２に回収されたチャーは、二酸化炭素回収装置１３によって供給される二酸化炭素ガスとともに石炭ガス化炉９のコンバスタバーナーへと返送されてリサイクルされる。
また、チャーホッパ１２内は、チャーを石炭ガス化炉９へと返送するガスである二酸化炭素ガスが供給されることによって加圧状態となっている。しかし、チャーホッパ１２内のチャーが全て石炭ガス化炉９へと供給されて、チャーホッパ１２が空になった場合には、チャーホッパ１２内を減圧・排気する必要がある。そこで、空になったチャーホッパ１２に接続されている減圧排気系統の弁を開くことによりチャーホッパ１２内の減圧・排気を行う。排ガスである二酸化炭素は、高圧のガスのため、全て生成ガスにもどされ（図示せず）大気には放出されない。
【００３９】
ポーラスフィルタ１０を通過した生成ガスには、硫化水素や硫化カルボニルといった硫黄化合物が含まれている。そのため、ポーラスフィルタ１０からガス精製装置１５へと生成ガスを導く。ガス精製装置１５は、硫化カルボニル変換器（図示せず）と、硫化水素吸収塔（図示せず）と、硫化水素燃焼炉（図示せず）とを備えている。
【００４０】
硫化カルボニル変換器は、導かれた生成ガス中の硫化カルボニルを触媒反応によって硫化水素へと変換する。硫化カルボニル変換器によって変換された硫化水素を含む生成ガスは、硫化水素吸収塔へと導かれる。硫化水素吸収塔に導かれた生成ガス中の硫化水素は、ジアチルエタノールアミン（ＭＥＤＡ）系の吸収液によって硫黄分が吸収される。ジアチルエタノールアミン系の吸収液に吸収されて硫黄分が除去された生成ガスは、燃料ガスとなって硫化水素吸収塔から導出される。
一方、ジアチルエタノールアミン系の吸収液に吸収された硫黄分は、硫化水素燃焼炉に導かれて燃焼されて石膏として回収される。
【００４１】
硫化水素吸収塔から導出された燃料ガスは、ガス精製装置１５からガスタービン１６へと導かれる。ガスタービン１６に導かれた燃料ガスは、ガスタービン１６の燃焼器１７へと送られる。ガスタービン１６は、燃焼器１７と、燃焼器１７によって燃焼された排ガスによって駆動されるタービン１８と、燃焼器１７へと高圧空気を送り出す圧縮機１９とを備えている。
【００４２】
燃焼器１７では、導かれた燃料ガスと、空気とが燃焼されて排ガスが排出される。燃焼器１７から排出される排ガスは、タービン１８へと導かれる。タービン１８に導かれた排ガスは、タービン１８を回転駆動する。タービン１８が排ガスによって駆動されることによって、タービン１８に接続されている回転軸２０が回転される。
【００４３】
圧縮機１９は、回転軸２０上に接続されていて、回転軸２０が回転されることによって、回転駆動して、空気を圧縮する。圧縮機１９によって圧縮された空気は、燃焼器１７と石炭ガス化炉９とへ導かれる。また、回転軸２０には、発電機２１が接続されている。そのため、回転軸２０が回転することによって、発電機２１が駆動して発電する。
【００４４】
タービン１８を回転駆動させた排ガスは、排熱回収ボイラ２３へと導かれる。排熱回収ボイラ２３は、タービン１８から導かれた排ガスの熱によって蒸気を発生するものである。排熱回収ボイラ２３において熱を回収された排ガスは、煙突２４から石炭ガス化複合発電プラント１の外へと排出される。
また、タービン１８を回転駆動させた排ガスの一部は、微粉炭機４へと導かれる。タービン１８から導出された排ガスは、高温で乾燥しているため微粉炭機４内の微粉炭を乾燥させるために用いられる。
【００４５】
排熱回収ボイラ２３においてタービン１８から導かれた高温の排ガスによって発生された蒸気は、蒸気タービン２５へと供給される。蒸気タービン２５は、ガスタービン１８と同回転軸２０に接続されており、いわゆる一軸式のコンバインドシステムとなっている。なお、一軸式のコンバインドシステムに限らず、別軸式のコンバインドシステムであっても構わない。
【００４６】
タービン１８によって駆動されている回転軸２０は、蒸気タービン２５によって駆動力が増加する。そのため、回転軸２０に接続されている発電機２１の発電量が増加する。
蒸気タービン２５を回転駆動した蒸気は、復水器２６へと導かれる。蒸気タービン２５を回転駆動した蒸気は、復水器２６で冷却されて水に戻された後、排熱回収ボイラ２３へと導かれる。
【００４７】
次に、二酸化炭素の回収、供給の流れについて説明する。
ガスタービン１６のタービン１８から導出された高温の乾燥した排ガスは、微粉炭機４へと導かれる。微粉炭機４に導かれた排ガスは、微粉炭機４内の微粉炭を乾燥する。微粉炭機４に導かれた排ガスは、微粉炭集塵器５を経て二酸化炭素回収装置１３へと導かれる。
【００４８】
二酸化炭素回収装置１３に導かれた排ガスは、排ガス中の二酸化炭素が回収される。二酸化炭素回収装置１３によって回収された二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧される。二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧された二酸化炭素は、微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、ポーラスフィルタ１０とへ導いても良い（図示しない）。
なお、二酸化炭素回収装置１３によって二酸化炭素が回収された排ガスは、排熱回収ボイラ２３から導出された排ガスと共に煙突２４へと導かれる。
【００４９】
微粉炭ホッパ７に導かれた二酸化炭素は、微粉炭を石炭ガス化炉９へと搬送する微粉炭搬送ガスとして用いられる。
チャーホッパ１２に導かれた二酸化炭素は、チャーを石炭ガス化炉９へ返送するチャー搬送ガスとして用いられる。
【００５０】
ポーラスフィルタ１０に導かれた二酸化炭素は、ポーラスフィルタ１０の目詰まりを防止するための逆洗用のガスに用いても良い（図示しない）。
なお、二酸化炭素は、不活性ガスであるため微粉炭やチャーの引火を防止することができる。
【００５１】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
ガスタービン１６から導出された排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収する。二酸化炭素回収装置１３によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスであるため、石炭ガス化炉（ガス化炉）９へ石炭を搬送するために二酸化炭素を用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５２】
また、二酸化炭素回収装置１３に導かれる排ガスは、石炭の乾燥に必要である。しかし、ファン（図示せず）等はすでに設置されており、二酸化炭素回収のため二酸化炭素回収装置１３を設ける以外に新たに別の機器の設置は不要である。よって、設備コストの増加と動力の増加を最小限に抑えることが可能となる。
【００５３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の石炭ガス化複合発電プラントは、ガス精製装置と燃焼器との間に二酸化炭素回収装置を設け、二酸化炭素回収装置の上流側に一酸化炭素シフトコンバータを設ける点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、二酸化炭素の回収、供給の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図２には、本発明の第２実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
二酸化炭素回収装置１３は、ガス精製装置１５とガスタービン１６との間に設けられている。また、一酸化炭素を二酸化炭素に転換する一酸化炭素シフトコンバータ２８は、ガス精製装置１５と二酸化炭素回収装置１３との間に設けられている。
【００５５】
ガス精製装置１５によって硫黄分が除去された燃料ガスには、一酸化炭素が約３０％含まれている。一酸化炭素を含む燃料ガスは、一酸化炭素シフトコンバータ２８へと導かれる。一酸化炭素シフトコンバータ２８は、触媒を用いて、一酸化炭素と水蒸気とを触媒反応させて二酸化炭素と水素とを発生するものである。一酸化炭素シフトコンバータ２８に導かれた燃料ガス中の一酸化炭素は、所要量の二酸化炭素量分になるように転換される。
なお、所定量の二酸化炭素とは、二酸化炭素回収装置１３に導かれる燃料ガス中の１０％相当の量をいう。
【００５６】
一酸化炭素シフトコンバータ２８によって転換された二酸化炭素は、燃料ガスとともに二酸化炭素回収装置１３へと導かれる。転換された二酸化炭素と、ガス精製装置１５から導出された燃料ガス中の二酸化炭素とは、二酸化炭素回収装置１３によって所要量だけ回収される。二酸化炭素回収装置１３よって回収された二酸化炭素は、一部が二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧されて微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、さらにポーラスフィルタ１０とに導いても良い（図示しない）。残りの二酸化炭素は、石炭ガス化複合発電プラント１の地中に設けられている二酸化炭素貯留設備３０へと導かれる。
二酸化炭素回収装置１３によって回収されなかった二酸化炭素と、燃料ガスとは、ガスタービン１６の燃焼器１７へと導かれる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
石炭ガス化炉９によって生成される燃料ガス中には、二酸化炭素が含まれている。そこで、ガス精製装置１５と、ガスタービン１６の燃焼器１７との間に二酸化炭素回収装置１３を設けることとした。そのため、石炭ガス化炉９から導出された燃料ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置１３によって回収することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５８】
一酸化炭素シフトコンバータ２８は、二酸化炭素回収装置１３の上流側に設けることとした。そのため、石炭ガス化炉９から導出される燃料ガス中の二酸化炭素量だけでは所定量に満たない場合であっても、一酸化炭素シフトコンバータ２８を介して二酸化炭素に転換し、二酸化炭素回収装置１３に所定量の二酸化炭素を供給することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５９】
前記二酸化炭素回収装置１３により回収された二酸化炭素は、微粉炭やチャーの搬送およびその微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２の加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収し、石炭ガス化複合発電プラント１外に貯留することにより、石炭ガス化複合発電プラント１から直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００６０】
また、微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２内の減圧・排気をする減圧排気系統は、前記二酸化炭素を大気に放出せず、石炭ガス化複合発電プラント１外に設けられている貯留設備３０へ接続し、貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラント１から大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することでき、地球温暖化防止になる。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の石炭ガス化複合発電プラントは、排熱回収ボイラと煙突との間に二酸化炭素回収装置を設ける点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、二酸化炭素の回収、供給の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
図３には、本発明の第３実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
排熱回収ボイラ２３と煙突２４との間には、二酸化炭素回収装置１３が設けられている。
排熱回収ボイラ２３に導かれた水に熱を与えた排ガスには、二酸化炭素が１０％程度含まれている。排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収される。二酸化炭素回収装置１３によって回収された二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧されて微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、ポーラスフィルタ１０とへ導いても良い（図示しない）。
二酸化炭素回収装置１３によって回収されなかった二酸化炭素を含む排ガスは、煙突２４へと導かれる。
【００６３】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
二酸化炭素回収装置１３は、排熱回収ボイラ２３の下流側に設けることとした。そのため、排熱回収ボイラ２３から導出される排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収することができる。したがって、石炭ガス化複合発電プラント１から排出される二酸化炭素の量を削減することができる。
【００６４】
微粉炭やチャーの搬送およびその微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２の加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収し、石炭ガス化複合発電プラント１外に貯留することにより、石炭ガス化複合発電プラント１から直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００６５】
微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２内の減圧・排気をする減圧排気系統は、前記二酸化炭素を大気に放出せず、石炭ガス化複合発電プラント１外に設けられている貯留設備３０へ接続し、貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラント１から大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することができ、地球温暖化防止になる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 石炭ガス化複合発電プラント
２ 石炭供給設備
３ 原炭バンカー
４ 微粉炭機
５ 微粉炭集塵器
６ 微粉炭ビン
７ 微粉炭ホッパ
９ ガス化炉（石炭ガス化炉）
１０ ポーラスフィルタ
１１ チャービン
１２ チャーホッパ
１３ 二酸化炭素回収装置
１５ ガス精製装置
１６ ガスタービン
１７ 燃焼器
１８ タービン
１９ 圧縮機
２０ 回転軸
２１ 発電機
２３ 排熱回収ボイラ
２４ 煙突
２５ 蒸気タービン
２６ 復水器
２７ 二酸化炭素回収装置用圧縮機
２８ 一酸化炭素シフトコンバータ
３０ 貯留設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、乾式給炭空気吹きの石炭ガス化複合発電プラントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、乾式給炭空気吹きの石炭ガス化複合発電プラントは、原炭バンカーから微粉炭機へと石炭が供給され、微粉炭機において石炭が微粉砕される。粉砕された石炭（以下「微粉炭」という。）は、微粉炭集塵器で捕集され微粉炭ビンおよび微粉炭ホッパを経てガス化炉へと供給される。
【０００３】
微粉炭が微粉炭ホッパからガス化炉に供給される際には、空気分離器によって空気から分離した不活性ガスである窒素ガスを用いて、微粉炭がガス化炉に搬送される。また、空気分離器によって空気から分離された酸素は、ガス化炉へと導かれて、窒素ガスによって搬送された微粉炭を燃焼させる。微粉炭は、ガス化炉内おいて部分燃焼・熱分解された後、ガス化されて生成ガスとなる。
【０００４】
生成された生成ガスからは、フィルタを介して生成ガス中に含まれるチャーが分離される。フィルタによって分離されたチャーは、ガス化炉へ回収されて微粉炭と共に燃焼される。その際に、チャーは、空気分離器によって発生させた窒素ガスによってガス化炉へと搬送される。また、チャーを分離するフィルタは、空気分離器によって発生させた窒素ガスを用いて逆洗することによって目詰まりが防止される。
【０００５】
フィルタを通過した生成ガスは、ガス精製装置において生成ガス中に含まれる硫黄化合物や窒素化合物などが取り除かれて燃料ガスとしてガスタービンへと導かれる。ガスタービンに導かれた燃料ガスは、ガスタービンの燃焼器において空気と共に燃焼されて排ガスとなる。
【０００６】
排ガスは、燃焼器から排出されてガスタービンのタービンを回転駆動させる。タービンが回転駆動することによって、同軸上に設けられている圧縮機が回転駆動されて空気を圧縮する。また、回転軸の端部に接続されている発電機により発電する。なお、圧縮機が圧縮した空気は、ガスタービンの燃焼器と、ガス化炉とに供給される。
【０００７】
タービンを回転駆動させた排ガスは、排熱回収ボイラへと導かれる。排熱回収ボイラに導かれた排ガスは、排ガス中の熱量によって排熱回収ボイラに導かれた水を蒸気にする。排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気は、ガスタービンの回転軸上に設置されている蒸気タービンを回転駆動させる。蒸気タービンに接続されている回転軸は、蒸気タービンが回転駆動されることによって、さらに駆動される。このように、発電機をガスタービンと蒸気タービンとによって駆動させて複合発電して発電効率を向上させている。
【０００８】
一方、排熱回収ボイラにおいて水に熱量を与えた排ガスは、煙突から石炭ガス化複合発電プラント外へと排出される。
また、ガスタービンから導出された排ガス中の一部は、微粉炭機へと導かれる。微粉炭機に導かれた排ガスは、乾燥しておりかつ大きな熱量を有するため、原炭バンカーから供給された石炭の乾燥に用いられる。
【０００９】
以上のような石炭ガス化複合発電プラントから排出される二酸化炭素の利用について特許文献１には、ガスタービンから導出された排ガスを回収してガスタービンの燃焼器や圧縮機に循環させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平４−１４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、微粉炭やチャーをガス化炉へと搬送する不活性ガスや、フィルタの逆洗に用いられる不活性ガスを発生させる空気分離器を設ける必要がある。しかし、空気分離器を稼働させるには大きな動力が必要なため、プラント全体の効率が低下するという問題があった。また、空気分離器を設置するためプラントの設備コストが高くなるという問題があった。さらには、空気分離器は、連続運転に対する信頼性が劣るという問題があった。
【００１２】
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、プラントの設置コストを削減でき、かつ、プラントの効率の低下防止が可能な石炭ガス化複合発電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】
【００１３】
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プラントは、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プラントによれば、石炭を微粉砕する粉砕機と、該粉砕機が微粉砕した石炭が導かれるガス化炉と、該ガス化炉においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器を備えるガスタービンと、該ガスタービンから導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、該蒸気タービンおよび前記ガスタービンによって駆動されて発電する発電機と、前記ガスタービンから導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、を備え、前記二酸化炭素を用いて、石炭およびチャーのホッパを加圧し、前記二酸化炭素を搬送ガスとして前記ガス化炉へと搬送することを特徴とする。
【００１４】
従来は、粉砕機によって微粉砕された石炭をガス化炉へと搬送するために空気分離器によって発生させた不活性ガスである窒素ガスを用いていた。しかし、空気分離器を稼働させるためには、大きな動力が必要となり石炭ガス化複合発電プラントの効率が低下するという問題があった。また、石炭ガス化複合発電プラントに空気分離器を設ける必要があるため、空気分離器の設置コストがかかり石炭ガス化複合発電プラントのコストが増すという問題があった。また、空気分離器は、その連続運転時における信頼性が劣るという問題があった。
【００１５】
本発明は、二酸化炭素回収装置を設けて、ガスタービンから導出される排ガス中の二酸化炭素を回収することとした。二酸化炭素回収装置によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスである。そのため、回収した二酸化炭素をガス化炉へ石炭を搬送するために用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減することができ、かつ、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【００１６】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置は、前記ガス化炉と前記燃焼器との間に設けられることを特徴とする。
【００１７】
ガス化炉によって生成される燃料ガス中には、二酸化炭素が含まれている。そこで、ガス化炉と燃焼器との間に二酸化炭素回収装置を設けることとした。そのため、ガス化炉から導出される燃料ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置によって回収することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【００１８】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置の上流側には、燃料ガス中の一酸化炭素を所定量の二酸化炭素に製造する一酸化炭素シフトコンバータが設けられることを特徴とする。
【００１９】
一酸化炭素は、水蒸気と触媒上で反応させることによって二酸化炭素へと生成される。そこで、一酸化炭素シフトコンバータを二酸化炭素回収装置の上流側に設けることとした。そのため、ガス化炉から導出される燃料ガス中の二酸化炭素量だけでは所定量に満たない場合であっても、一酸化炭素シフトコンバータを介して二酸化炭素を生成し、二酸化炭素回収装置に所定量の二酸化炭素を供給することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
なお、所定量の二酸化炭素とは、通常二酸化炭素回収装置に導かれる燃料ガス中の１０％相当の量をいうが、この量は石炭およびチャーの搬送システムの構成により異なる場合がある。
【００２０】
さらに、前記二酸化炭素回収装置は、石炭またはチャーの搬送およびそのホッパの加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収した場合、プラント外（たとえば地中など）へ貯留する貯留設備に前記回収された二酸化炭素を導くことにより、石炭ガス化複合発電プラントから直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００２１】
また、石炭またはチャーを供給するホッパは、石炭またはチャーをガス化炉に供給するため、不活性ガス（例えば、二酸化炭素）を用いて加圧されるが、石炭またはチャーをガス化炉に供給後空となった場合、一旦減圧・排気して、次の石炭を受け入れる必要がある。この際、排ガスは通常大気に放出される。
【００２２】
そこで、前記ホッパ内を減圧および排気をする減圧排気系統は、二酸化炭素を大気放出せず、石炭ガス化複合発電プラント外に設けられた貯留設備へ貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラントから大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することでき、地球温暖化防止になる。
【００２３】
さらに、本発明に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、前記二酸化炭素回収装置は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられることを特徴とする。
【００２４】
ガスタービンから導出される排ガス中には、二酸化炭素が含まれていて、その排ガスを、排熱回収ボイラに導いている。そして、前記排熱回収ボイラから排出された前記排ガス中に含まれる二酸化炭素は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられた二酸化炭素回収装置により回収される。そのため、前記排熱回収ボイラから導出される排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置によって回収することができる。
【００２５】
さらに、前記二酸化炭素回収装置によって回収された二酸化炭素は、石炭・チャーの搬送およびそのホッパの加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収した場合、プラント外へ貯留する貯留設備に前記回収された二酸化炭素を導くことにより、石炭ガス化複合発電プラントから直接大気に放出する二酸化炭素を低減することができる。
【００２６】
また、前述と同様に石炭ガス化複合発電プラントから大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することができ、地球温暖化防止になる。
【発明の効果】
【００２７】
ガスタービンから導出される排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置を設けることにより回収される。二酸化炭素回収装置によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスである。そのため、回収された二酸化炭素をガス化炉へ石炭を搬送するために用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電プラントの設備コストを低減することができ、かつ、石炭ガス化複合発電プラントの効率低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
図１に示されているように、石炭を燃料とする石炭ガス化複合発電プラント（ＩＧＣＣ；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１は、主として、石炭供給設備２と、石炭供給設備２から供給された石炭をガス化する石炭ガス化炉（ガス化炉）９と、石炭ガス化炉９によってガス化された燃料ガスを燃焼して駆動されるガスタービン１６と、ガスタービン１６から導出される排ガスの熱を利用して発生した蒸気が導かれる蒸気タービン２５と、ガスタービン１６および蒸気タービン２５によって駆動される発電機２１と、ガスタービン１６から導出される排ガスの一部が導かれる二酸化炭素回収装置１３とを備えている。
【００３０】
石炭供給設備２は、石炭ガス化炉９の上流側に設けられており、石炭ガス化炉９へと微粉炭を供給する。
石炭供給設備２は、原料炭が備蓄されている原炭バンカー３と、原料炭を微粉砕する微粉炭機４と、微粉炭機４に粉砕された微粉炭内のダストを捕集する微粉炭集塵器５と、微粉炭を貯留する微粉炭ホッパ７とを備えている。
【００３１】
原炭バンカー３から微粉炭機４へと導かれた原料炭は、微粉炭機４によって数μｍ〜数百μｍの微粉炭に粉砕される。微粉炭機４が粉砕した微粉炭は、微粉炭集塵器５によって捕集される。微粉炭集塵器５において捕集された微粉炭は、微粉炭を貯蔵する微粉炭ビン６を経て、微粉炭ホッパ７へと導かれる。
【００３２】
微粉炭ホッパ７内の微粉炭は、後述する二酸化炭素回収装置１３から供給される二酸化炭素ガスによって所定の圧力まで加圧され、その後一定流量ずつ石炭ガス化炉９へと搬送される。ここで、二酸化炭素ガスは、微粉炭を石炭ガス化炉９へと搬送する微粉炭搬送ガスとして用いられる。
【００３３】
また、微粉炭ホッパ７内には、微粉炭搬送ガスである二酸化炭素ガスが供給されることによって加圧状態となっている。しかし、微粉炭ホッパ７内の微粉炭が全て石炭ガス化炉９へと供給されて、微粉炭ホッパ７が空になった場合には、微粉炭ホッパ７内を減圧・排気する必要がある。そこで、空になった微粉炭ホッパ７に接続されている減圧排気系統の弁（図示せず）を開くことにより微粉炭ホッパ７内の減圧・排気を行う。排ガスである二酸化炭素は、図１の場合には、煙突２４の入口にもどされ、大気放出される。
【００３４】
石炭ガス化炉９は、下方から上方へと生成した生成ガスが流されるように形成された石炭ガス化部（図示せず）と、石炭ガス化部の下流側に接続されて、上方から下方へと生成ガスが流されるように形成された熱交換部（図示せず）とを備えている。
石炭ガス化部には、下方から、コンバスタ（図示せず）及びリダクタ（図示せず）が設けられている。コンバスタは、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させている。コンバスタには、噴流床が採用されているが、流動床式や固定床式であっても構わない。
【００３５】
コンバスタ及びリダクタには、それぞれ、コンバスタバーナー（図示せず）及びリダクタバーナー（図示せず）が設けられている。これらのバーナーに対して微粉炭ホッパ７から微粉炭が供給される。
コンバスタバーナーには、後述するガスタービン１６の圧縮機１９が圧縮した空気が供給されるようになっている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電プラント１は、いわゆる空気吹きとなっている。ここで、ガスタービン１６の圧縮機１９から供給される空気は、ガス化剤として用いられる。
【００３６】
リダクタは、コンバスタからの高温ガスによって微粉炭をガス化させている。これにより、微粉炭から一酸化炭素や水素等の可燃性の生成ガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中の二酸化炭素及び水分と反応して一酸化炭素や水素を生成する吸熱反応である。
【００３７】
石炭ガス化炉９のリダクタにおいて生成された生成ガスは、ポーラスフィルタ１０へと導かれる。ポーラスフィルタ１０は、生成ガスが通過することによって生成ガス中に混在するチャーを捕捉する。ポーラスフィルタ１０によって捕捉されたチャーは、チャーを貯蔵するチャービン１１を経て、チャーホッパ１２へと導かれる。
【００３８】
チャーホッパ１２に回収されたチャーは、二酸化炭素回収装置１３によって供給される二酸化炭素ガスとともに石炭ガス化炉９のコンバスタバーナーへと返送されてリサイクルされる。
また、チャーホッパ１２内は、チャーを石炭ガス化炉９へと返送するガスである二酸化炭素ガスが供給されることによって加圧状態となっている。しかし、チャーホッパ１２内のチャーが全て石炭ガス化炉９へと供給されて、チャーホッパ１２が空になった場合には、チャーホッパ１２内を減圧・排気する必要がある。そこで、空になったチャーホッパ１２に接続されている減圧排気系統の弁を開くことによりチャーホッパ１２内の減圧・排気を行う。排ガスである二酸化炭素は、高圧のガスのため、全て生成ガスにもどされ（図示せず）大気には放出されない。
【００３９】
ポーラスフィルタ１０を通過した生成ガスには、硫化水素や硫化カルボニルといった硫黄化合物が含まれている。そのため、ポーラスフィルタ１０からガス精製装置１５へと生成ガスを導く。ガス精製装置１５は、硫化カルボニル変換器（図示せず）と、硫化水素吸収塔（図示せず）と、硫化水素燃焼炉（図示せず）とを備えている。
【００４０】
硫化カルボニル変換器は、導かれた生成ガス中の硫化カルボニルを触媒反応によって硫化水素へと変換する。硫化カルボニル変換器によって変換された硫化水素を含む生成ガスは、硫化水素吸収塔へと導かれる。硫化水素吸収塔に導かれた生成ガス中の硫化水素は、ジアチルエタノールアミン（ＭＥＤＡ）系の吸収液によって硫黄分が吸収される。ジアチルエタノールアミン系の吸収液に吸収されて硫黄分が除去された生成ガスは、燃料ガスとなって硫化水素吸収塔から導出される。
一方、ジアチルエタノールアミン系の吸収液に吸収された硫黄分は、硫化水素燃焼炉に導かれて燃焼されて石膏として回収される。
【００４１】
硫化水素吸収塔から導出された燃料ガスは、ガス精製装置１５からガスタービン１６へと導かれる。ガスタービン１６に導かれた燃料ガスは、ガスタービン１６の燃焼器１７へと送られる。ガスタービン１６は、燃焼器１７と、燃焼器１７によって燃焼された排ガスによって駆動されるタービン１８と、燃焼器１７へと高圧空気を送り出す圧縮機１９とを備えている。
【００４２】
燃焼器１７では、導かれた燃料ガスと、空気とが燃焼されて排ガスが排出される。燃焼器１７から排出される排ガスは、タービン１８へと導かれる。タービン１８に導かれた排ガスは、タービン１８を回転駆動する。タービン１８が排ガスによって駆動されることによって、タービン１８に接続されている回転軸２０が回転される。
【００４３】
圧縮機１９は、回転軸２０上に接続されていて、回転軸２０が回転されることによって、回転駆動して、空気を圧縮する。圧縮機１９によって圧縮された空気は、燃焼器１７と石炭ガス化炉９とへ導かれる。また、回転軸２０には、発電機２１が接続されている。そのため、回転軸２０が回転することによって、発電機２１が駆動して発電する。
【００４４】
タービン１８を回転駆動させた排ガスは、排熱回収ボイラ２３へと導かれる。排熱回収ボイラ２３は、タービン１８から導かれた排ガスの熱によって蒸気を発生するものである。排熱回収ボイラ２３において熱を回収された排ガスは、煙突２４から石炭ガス化複合発電プラント１の外へと排出される。
また、タービン１８を回転駆動させた排ガスの一部は、微粉炭機４へと導かれる。タービン１８から導出された排ガスは、高温で乾燥しているため微粉炭機４内の微粉炭を乾燥させるために用いられる。
【００４５】
排熱回収ボイラ２３においてタービン１８から導かれた高温の排ガスによって発生された蒸気は、蒸気タービン２５へと供給される。蒸気タービン２５は、ガスタービン１８と同回転軸２０に接続されており、いわゆる一軸式のコンバインドシステムとなっている。なお、一軸式のコンバインドシステムに限らず、別軸式のコンバインドシステムであっても構わない。
【００４６】
タービン１８によって駆動されている回転軸２０は、蒸気タービン２５によって駆動力が増加する。そのため、回転軸２０に接続されている発電機２１の発電量が増加する。
蒸気タービン２５を回転駆動した蒸気は、復水器２６へと導かれる。蒸気タービン２５を回転駆動した蒸気は、復水器２６で冷却されて水に戻された後、排熱回収ボイラ２３へと導かれる。
【００４７】
次に、二酸化炭素の回収、供給の流れについて説明する。
ガスタービン１６のタービン１８から導出された高温の乾燥した排ガスは、微粉炭機４へと導かれる。微粉炭機４に導かれた排ガスは、微粉炭機４内の微粉炭を乾燥する。微粉炭機４に導かれた排ガスは、微粉炭集塵器５を経て二酸化炭素回収装置１３へと導かれる。
【００４８】
二酸化炭素回収装置１３に導かれた排ガスは、排ガス中の二酸化炭素が回収される。二酸化炭素回収装置１３によって回収された二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧される。二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧された二酸化炭素は、微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、ポーラスフィルタ１０とへ導いても良い（図示しない）。
なお、二酸化炭素回収装置１３によって二酸化炭素が回収された排ガスは、排熱回収ボイラ２３から導出された排ガスと共に煙突２４へと導かれる。
【００４９】
微粉炭ホッパ７に導かれた二酸化炭素は、微粉炭を石炭ガス化炉９へと搬送する微粉炭搬送ガスとして用いられる。
チャーホッパ１２に導かれた二酸化炭素は、チャーを石炭ガス化炉９へ返送するチャー搬送ガスとして用いられる。
【００５０】
ポーラスフィルタ１０に導かれた二酸化炭素は、ポーラスフィルタ１０の目詰まりを防止するための逆洗用のガスに用いても良い（図示しない）。
なお、二酸化炭素は、不活性ガスであるため微粉炭やチャーの引火を防止することができる。
【００５１】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
ガスタービン１６から導出された排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収する。二酸化炭素回収装置１３によって回収される二酸化炭素は、不活性ガスであるため、石炭ガス化炉（ガス化炉）９へ石炭を搬送するために二酸化炭素を用いることができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる装置を設ける必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５２】
また、二酸化炭素回収装置１３に導かれる排ガスは、石炭の乾燥に必要である。しかし、ファン（図示せず）等はすでに設置されており、二酸化炭素回収のため二酸化炭素回収装置１３を設ける以外に新たに別の機器の設置は不要である。よって、設備コストの増加と動力の増加を最小限に抑えることが可能となる。
【００５３】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の石炭ガス化複合発電プラントは、ガス精製装置と燃焼器との間に二酸化炭素回収装置を設け、二酸化炭素回収装置の上流側に一酸化炭素シフトコンバータを設ける点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、二酸化炭素の回収、供給の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
図２には、本発明の第２実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
二酸化炭素回収装置１３は、ガス精製装置１５とガスタービン１６との間に設けられている。また、一酸化炭素を二酸化炭素に転換する一酸化炭素シフトコンバータ２８は、ガス精製装置１５と二酸化炭素回収装置１３との間に設けられている。
【００５５】
ガス精製装置１５によって硫黄分が除去された燃料ガスには、一酸化炭素が約３０％含まれている。一酸化炭素を含む燃料ガスは、一酸化炭素シフトコンバータ２８へと導かれる。一酸化炭素シフトコンバータ２８は、触媒を用いて、一酸化炭素と水蒸気とを触媒反応させて二酸化炭素と水素とを発生するものである。一酸化炭素シフトコンバータ２８に導かれた燃料ガス中の一酸化炭素は、所要量の二酸化炭素量分になるように転換される。
なお、所定量の二酸化炭素とは、二酸化炭素回収装置１３に導かれる燃料ガス中の１０％相当の量をいう。
【００５６】
一酸化炭素シフトコンバータ２８によって転換された二酸化炭素は、燃料ガスとともに二酸化炭素回収装置１３へと導かれる。転換された二酸化炭素と、ガス精製装置１５から導出された燃料ガス中の二酸化炭素とは、二酸化炭素回収装置１３によって所要量だけ回収される。二酸化炭素回収装置１３よって回収された二酸化炭素は、一部が二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧されて微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、さらにポーラスフィルタ１０とに導いても良い（図示しない）。残りの二酸化炭素は、石炭ガス化複合発電プラント１の地中に設けられている二酸化炭素貯留設備３０へと導かれる。
二酸化炭素回収装置１３によって回収されなかった二酸化炭素と、燃料ガスとは、ガスタービン１６の燃焼器１７へと導かれる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
石炭ガス化炉９によって生成される燃料ガス中には、二酸化炭素が含まれている。そこで、ガス精製装置１５と、ガスタービン１６の燃焼器１７との間に二酸化炭素回収装置１３を設けることとした。そのため、石炭ガス化炉９から導出された燃料ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素回収装置１３によって回収することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５８】
一酸化炭素シフトコンバータ２８は、二酸化炭素回収装置１３の上流側に設けることとした。そのため、石炭ガス化炉９から導出される燃料ガス中の二酸化炭素量だけでは所定量に満たない場合であっても、一酸化炭素シフトコンバータ２８を介して二酸化炭素に転換し、二酸化炭素回収装置１３に所定量の二酸化炭素を供給することができる。したがって、不活性ガスを別途発生させる必要がないため、石炭ガス化複合発電プラント１の設備コストを低減するとともに、石炭ガス化複合発電プラント１の効率低下を防止することができる。
【００５９】
前記二酸化炭素回収装置１３により回収された二酸化炭素は、微粉炭やチャーの搬送およびその微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２の加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収し、石炭ガス化複合発電プラント１外に貯留することにより、石炭ガス化複合発電プラント１から直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００６０】
また、微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２内の減圧・排気をする減圧排気系統は、前記二酸化炭素を大気に放出せず、石炭ガス化複合発電プラント１外に設けられている貯留設備３０へ接続し、貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラント１から大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することでき、地球温暖化防止になる。
【００６１】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の石炭ガス化複合発電プラントは、排熱回収ボイラと煙突との間に二酸化炭素回収装置を設ける点で第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成、二酸化炭素の回収、供給の流れについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
図３には、本発明の第３実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの概略構成図が示されている。
排熱回収ボイラ２３と煙突２４との間には、二酸化炭素回収装置１３が設けられている。
排熱回収ボイラ２３に導かれた水に熱を与えた排ガスには、二酸化炭素が１０％程度含まれている。排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収される。二酸化炭素回収装置１３によって回収された二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置用圧縮機２７によって昇圧されて微粉炭ホッパ７と、チャーホッパ１２と、ポーラスフィルタ１０とへ導いても良い（図示しない）。
二酸化炭素回収装置１３によって回収されなかった二酸化炭素を含む排ガスは、煙突２４へと導かれる。
【００６３】
以上の通り、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
二酸化炭素回収装置１３は、排熱回収ボイラ２３の下流側に設けることとした。そのため、排熱回収ボイラ２３から導出される排ガス中の二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置１３によって回収することができる。したがって、石炭ガス化複合発電プラント１から排出される二酸化炭素の量を削減することができる。
【００６４】
微粉炭やチャーの搬送およびその微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２の加圧に必要な所定量以上の二酸化炭素を回収し、石炭ガス化複合発電プラント１外に貯留することにより、石炭ガス化複合発電プラント１から直接大気に放出される二酸化炭素を低減することができる。
【００６５】
微粉炭ホッパ７やチャーホッパ１２内の減圧・排気をする減圧排気系統は、前記二酸化炭素を大気に放出せず、石炭ガス化複合発電プラント１外に設けられている貯留設備３０へ接続し、貯留することとした。そのため、石炭ガス化複合発電プラント１から大気に放出する二酸化炭素の排出量を低減することができ、地球温暖化防止になる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 石炭ガス化複合発電プラント
２ 石炭供給設備
３ 原炭バンカー
４ 微粉炭機
５ 微粉炭集塵器
６ 微粉炭ビン
７ 微粉炭ホッパ
９ ガス化炉（石炭ガス化炉）
１０ ポーラスフィルタ
１１ チャービン
１２ チャーホッパ
１３ 二酸化炭素回収装置
１５ ガス精製装置
１６ ガスタービン
１７ 燃焼器
１８ タービン
１９ 圧縮機
２０ 回転軸
２１ 発電機
２３ 排熱回収ボイラ
２４ 煙突
２５ 蒸気タービン
２６ 復水器
２７ 二酸化炭素回収装置用圧縮機
２８ 一酸化炭素シフトコンバータ
３０ 貯留設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭が導かれるガス化炉と、
該ガス化炉においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器を備えるガスタービンと、
該ガスタービンから導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、
該蒸気タービンおよび前記ガスタービンによって駆動されて発電する発電機と、
前記ガスタービンから導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、を備え、
前記二酸化炭素により、石炭を前記ガス化炉へと搬送す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】
前記二酸化炭素回収装置は、前記ガス化炉と前記燃焼器との間に設けられる請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項３】
前記二酸化炭素回収装置の上流側には、燃料ガス中の一酸化炭素を所定量の二酸化炭素に製造する一酸化炭素シフトコンバータが設けられる請求項２に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項４】
前記二酸化炭素回収装置は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられる請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項５】
前記ガス化炉に石炭またはチャーを供給するホッパ内が空の場合には、前記ホッパ内の排ガスを二酸化炭素を貯留する貯留設備に導く請求項２から請求項４のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項１】
石炭が導かれるガス化炉と、
該ガス化炉においてガス化された燃料ガスが燃焼する燃焼器を備えるガスタービンと、
該ガスタービンから導出された排ガスによって蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が導かれる蒸気タービンと、
該蒸気タービンおよび前記ガスタービンによって駆動されて発電する発電機と、
前記ガスタービンから導出された排ガスの一部が導かれて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、を備え、
前記二酸化炭素により、石炭を前記ガス化炉へと搬送す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】
前記二酸化炭素回収装置は、前記ガス化炉と前記燃焼器との間に設けられる請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項３】
前記二酸化炭素回収装置の上流側には、燃料ガス中の一酸化炭素を所定量の二酸化炭素に製造する一酸化炭素シフトコンバータが設けられる請求項２に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項４】
前記二酸化炭素回収装置は、前記排熱回収ボイラの下流側に設けられる請求項１に記載の石炭ガス化複合発電プラント。
【請求項５】
前記ガス化炉に石炭またはチャーを供給するホッパ内が空の場合には、前記ホッパ内の排ガスを二酸化炭素を貯留する貯留設備に導く請求項２から請求項４のいずれか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２０１１−２０８５１３（Ｐ２０１１−２０８５１３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４６１８（Ｐ２０１０−７４６１８）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【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２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【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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