石炭ガス化複合発電設備及び石炭ガス化複合発電方法
【課題】 製造コスト及び運転コストが安価で、かつ発電効率を向上できる石炭ガス化複合発電設備を提供することを目的とする。
【解決手段】 微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉５と、気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備９と、ガスタービン設備９の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラ１３で生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備１１と、ガスタービン設備９及び／又は蒸気タービン設備１１と連結された発電機Ｇと、排熱回収ボイラ１３から排出される燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備１５と、石炭ガス化炉５へ微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置３とを備えることを特徴とする。
【解決手段】 微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉５と、気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備９と、ガスタービン設備９の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラ１３で生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備１１と、ガスタービン設備９及び／又は蒸気タービン設備１１と連結された発電機Ｇと、排熱回収ボイラ１３から排出される燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備１５と、石炭ガス化炉５へ微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置３とを備え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、固体燃料である石炭を石炭ガス化炉によって石炭ガス化ガスに変換し、ガスタービン複合発電に用いる石炭ガス化複合発電設備（IGCC；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）及び石炭ガス化複合発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電設備は、埋蔵量が豊富な石炭資源を利用している点、従来の微粉炭火力発電よりも熱効率が高く、二酸化炭素などの大気汚染物質の排出量が少ない点、石炭の灰がガラス質の溶融スラグとして排出され、体積が小さくなる点、などの利点を有している。そのため、石炭ガス化複合発電設備は、今後の石炭火力発電の主力となる技術として開発が進められている。
【０００３】
石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化炉への微粉炭供給には、特許文献１あるいは特許文献４に示されるような、微粉炭と水とを混合しスラリーとして供給する湿式給炭方式と、特許文献２あるいは特許文献３に示されるような、微粉炭を乾燥状態のまま空気、窒素等の加圧気体によって加圧し供給する乾式給炭方式とがある。
湿式給炭方式では、石炭ガス化炉内においてスラリー中に含まれる水分が蒸発するための熱（蒸発潜熱）が必要となるので、この蒸発潜熱分が熱損失となり効率が低下するという問題がある。
このため、乾式給炭方式が多用されていたのが実情である。しかし、乾式給炭方式では、乾燥状態の微粉炭を加圧するために、例えばロックホッパシステム等が必要となるなど、設備が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
このため、製造コストの面から湿式給炭方式が見直される状況になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８０３７３号公報（段落［０００５］〜［００１１］，及び図３）
【特許文献２】特開２００２−２５０２０６号公報（段落［００１０］〜［００１２］，及び図１）
【特許文献３】特許２７３３１８８号公報（段落［００１４］〜［００２６］，及び図１）
【特許文献４】特開平１０−２６６８７１号公報（段落［０００５］〜［００１１］，及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、石炭ガス化複合発電設備では、石炭ガス化炉で生成された気体燃料がガスタービンに供給される前にガス精製が行われるのが通常である。ガス精製には、特許文献１あるいは特許文献２に示されるような湿式ガス精製と、特許文献４に示されるような乾式ガス精製とがある。
しかし、湿式ガス精製を用いる場合、湿式給炭と組み合わせると（特許文献１）、ガス化炉に投入されたスラリー中の水分から生じた蒸気がガス精製設備で凝縮し除去されるので、熱損失が大きくなり、発電効率が大幅に低下するという問題がある。
一方、乾式ガス精製を用いる場合、湿式給炭と組み合わせると、気体燃料に含まれる蒸気は途中で凝縮することなくガスタービンに導入され、膨張するので、熱損失はそれほどでもない。しかし、膨張した水分は煙突から排出され回収できないので、スラリー製造のために外部から多量の水を補給する必要があり、運転コストがかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、製造コスト及び運転コストが安価で、かつ発電効率を向上できる石炭ガス化複合発電設備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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる石炭ガス化複合発電設備は、微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉と、前記気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備と連結された発電機と、前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備と、を備える石炭ガス化複合発電設備であって、前記石炭ガス化炉へ前記微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、給炭装置から石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）の熱エネルギーはガスタービン設備で有効に回収できる。さらに、この蒸気の凝縮潜熱は排熱回収ボイラの給水加熱を行うことで回収できる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
【０００９】
また、請求項２にかかる石炭ガス化複合発電設備では、前記排煙脱硫設備から回収した水分を、前記スラリーの材料として前記給炭装置に供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、排煙脱硫設備から回収した水分を、スラリーの材料として給炭装置に供給しているので、給炭装置に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減できる。
【００１１】
また、請求項３にかかる石炭ガス化複合発電設備では、前記石炭ガス化炉と前記ガスタービン設備との間に設けられたチャー回収装置によって前記気体燃料から分離回収されたチャー分を、前記スラリーの材料の一部として前記給炭装置に供給することを特徴とする。
【００１２】
このように、チャー回収装置によって気体燃料から分離回収されたチャー分を、スラリーの材料として給炭装置に供給するようにしているので、チャー分は給炭装置から石炭ガス化炉へ供給されることになる。このため、チャー分を石炭ガス化炉へ供給するための高価なチャーバーナ等が不要となるので、石炭ガス化複合発電設備の製造コストをさらに低減することができる。
【００１３】
本発明にかかる石炭ガス化複合発電方法は、微粉炭をスラリーとして石炭ガス化炉に供給して気体燃料に変換し、ガスタービン設備で前記気体燃料を燃焼し、排熱回収ボイラで前記ガスタービン設備からの燃焼排ガスを熱源として蒸気を生成して蒸気ガスタービン設備を駆動し、前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備の動力を用いて発電し、前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを排煙脱硫設備によって脱硫し、排出することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）の熱エネルギーはガスタービン設備で有効に回収できる。さらに、この蒸気の凝縮潜熱は排熱回収ボイラの給水加熱を行うことで回収できる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、給炭装置から石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、乾式給炭方式に比べて製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）は熱エネルギーとしてガスタービン設備で有効に活用できる。そして、この蒸気は排煙脱硫設備で凝縮潜熱として回収されることもあいまって微粉炭が有する熱量を有効に活用することができ、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
さらに、排煙脱硫設備から回収した水分を、スラリーの材料として給炭装置に供給しているので、運転コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１について図１を参照して説明する。
図１に示されているように、石炭ガス化複合発電設備（IGCC；Integrated Coal
Gasification Combined Cycle）１には、給炭装置３と、石炭ガス化炉５と、チャー回収装置７と、ガスタービン設備９と、蒸気タービン設備１１と、排熱回収ボイラ（HRSG）１３と、脱硫設備１５と、が備えられている。
【００１７】
給炭装置３には、石炭を貯留する原炭バンカ１７と、石炭を粉砕して微粉炭とする微粉炭機１９と、スラリー製造装置２１と、一次通風機（ＰＡＦ）２３と、スラリーポンプ２５とが備えられている。
微粉炭機１９は、原炭バンカ１７から供給される石炭を粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とする。微粉炭機１９によって粉砕された微粉炭は、一次通風機２３から供給される空気によってスラリー製造装置２１へと搬送される。
スラリー製造装置２１では、微粉炭（６５〜７０％）と水（３０〜３５％）とを掻き混ぜてスラリーが製造される。このスラリーは、スラリーポンプ２５によって加圧されて石炭ガス化炉５へと搬送される。
【００１８】
石炭ガス化炉５には、下方から上方へとガスが流されるように形成された石炭ガス化部２７と、石炭ガス化部２７の下流側に接続されて、上方から下方へとガスが流されるように形成された熱交換部２９とが備えられている。
石炭ガス化部２７には、下方から、コンバスタ３１及びリダクタ３３が設けられている。コンバスタ３１は、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させ、残りは熱分解により揮発分（ＣＯ，Ｈ２ ，低級炭化水素）として放出させる部分である。コンバスタ３３には噴流床が採用されている。しかし、流動床式であっても構わない。
【００１９】
コンバスタ３１及びリダクタ３３には、それぞれ、コンバスタバーナ３１ａ及びリダクタバーナ３３ａが設けられており、これらバーナ３１ａ，３３ａに対して給炭装置３から微粉炭がスラリーとして供給される。
コンバスタバーナ３１ａには、空気分離装置（ＡＳＵ）３５からの酸素が供給されるようになっている。
なお、コンバスタバーナ３１ａには、酸素に代わり、空気を供給してもよい。また、空気に酸素を加えて酸素量を調整して供給してもよい。
リダクタ３３では、コンバスタ３１からの高温燃焼ガスによって微粉炭がガス化される。これにより、石炭からＣＯやＨ２ 等の可燃性ガスが生成される。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ＣＯ２ 及びＨ２Ｏ と反応してＣＯやＨ２ を生成する吸熱反応である。
【００２０】
石炭ガス化炉５の熱交換部２９には、複数の熱交換器が設置されており、リダクタ３３から導かれる生成ガスから顕熱を得て蒸気を発生させるようになっている。熱交換器において発生した蒸気は、蒸気タービン５１の駆動用蒸気の一部として用いられる。
熱交換部２９を通過した生成ガスは、チャー回収装置７へと導かれる。このチャー回収装置７には、ポーラスフィルタ３７と、チャーロックホッパ３９と、チャー供給ホッパ４１とが備えられている。
ポーラスフィルタ３７は、例えばセラミック製のろ材を備えており、生成ガスがろ材を通過する際に、生成ガス中のチャーを濾し取るように構成されている。
捕捉されたチャーはポーラスフィルタ３７の濾過面に堆積してチャー層を形成している。チャー層には、生成ガスに含まれるＮａ分及びＫ分が凝縮し、結果的にチャー回収装置７においてＮａ分及びＫ分も除去され、ガスタービン９における著しい腐食を防止できる。
【００２１】
濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させ、チャーロックホッパ３９に堆積させられる。
チャーロックホッパ３９には、圧力調節機構が備えられており、チャーが所定量貯留されると、チャーは石炭ガス化炉５内圧力まで昇圧され、チャー供給ホッパ４１へ供給される。
チャー供給ホッパへ貯留されたチャーは、空気分離装置３５において分離された窒素によって気流搬送され、石炭ガス化炉５のコンバスタバーナ３１ａへと返送されてリサイクルされる。
なお、チャーとともにコンバスタバーナ３１ａへと返送されたＮａ分及びＫ分は、最終的に溶融した微粉炭の灰とともに石炭ガス化部２７の下方から排出される。溶融排出された灰は水で急冷、破砕されガラス状のスラグとなる。
【００２２】
チャー回収装置７を通過した生成ガスは、燃料ガスとしてガスタービン設備９の燃焼器４３へと送られる。
ガスタービン設備９には、生成ガスが燃焼させられる燃焼器４３と、燃焼ガスによって駆動されるガスタービン４５と、燃焼器４３へと高圧空気を送り出すターボ圧縮機４７とが備えられている。
ガスタービン４５とターボ圧縮機４７とは同一の回転軸４９によって接続されている。
ガスタービン４５を通過した燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ１３へと導かれる。
【００２３】
蒸気タービン設備１１の蒸気タービン５１は、ガスタービン４５と同じ回転軸４９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。
蒸気タービン５１には、石炭ガス化炉５及び排熱回収ボイラ１３から高圧蒸気が供給される。
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。
ガスタービン４５及び蒸気タービン５１によって駆動される回転軸４９から電気を出力する発電機Ｇが、蒸気タービン設備１１を挟んでガスタービン設備９の反対側に設けられている。
なお、発電機Ｇの配置位置については、この位置に限られず、回転軸４９から電気出力が得られるようであればどの位置であっても構わない。
【００２４】
排熱回収ボイラ１３は、ガスタービン４５からの燃焼排ガスによってボイラ給水を加熱して蒸気を生成するものである。蒸気タービン５１と排熱回収ボイラ１３との間を循環し、その中で水が、給水、蒸気及び復水の順に状態変化を繰り返すボイラ給水配管系（図示省略）が備えられている。排熱回収ボイラ１３の燃焼排ガス通路には、ボイラ給水配管系の内、燃焼排ガスから熱量を与えられ、給水から蒸気へと変化する部分が設けられている。これらの内、燃焼排ガス流れ下流側に位置する部分では、給水が予熱される部分となっており、温度が低いので、燃焼排ガス中の蒸気の一部が熱を奪われて凝縮して水となっている。
【００２５】
廃熱回収ボイラ１３の燃焼排ガス流の下流には脱硫設備１５が設けられている。
脱硫設備１５には、排煙脱硫設備（FGD；Flue Gas Desulfurization）５３と湿式電気集塵設備(Wet-EP)５９とが設けられている。
排煙脱硫設備５３としては、例えば石灰石―石膏法を用いた排煙脱硫設備や水酸化マグネシウムスラリー法を用いた排煙脱硫設備など、公知の排煙脱硫設備を用いることができる。
排煙脱硫設備５３では、下部に貯留された吸収液が上部から噴霧され、これが循環して行われることによって排ガス中の硫黄分（主として、ＳＯ２）が吸収液に取り除かれるようになっている。
排煙脱硫設備５３の下部に貯留される吸収液の一部は、排水処理装置５５に搬送される。排水処理装置５５では、吸収液を処理して副生品を生成するとともに水を排出する。この排出される水は、給水ポンプ５７によってスラリー製造装置２１へと搬送・供給される。
【００２６】
排煙脱硫設備５３の燃焼排ガス流の下流には湿式電気集塵設備５９が設けられている。湿式電気集塵設備は、主に排ガス中にミストとして残存するＳＯ３及び主に硫安からなる煤塵を取り除くものである。湿式電気集電設備５９の代わりに他の形式の集塵設備を用いるようにしてもよい。
湿式電気集塵設備５９の燃焼排ガス流の下流には、誘引ファン（ＢＵＦ）６１が設けられている。この誘引ファン６１は、ガスタービン燃焼排ガスを誘引することにより、燃焼排ガスを煙突６３から大気へと放出している。
【００２７】
なお、脱硫設備１５として排煙脱硫設備５３と湿式電気集塵設備５９との組み合わせに替えて、硫黄分を酸化させる触媒の作用を有する活性炭素繊維（ＡＣＦ；Activated Carbon Fiber）が備えられた活性炭素脱硫設備を用いてもよい。
【００２８】
次に、以上のように構成された本実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備１の動作について説明する。
原炭バンカ１７から供給された石炭は微粉炭機１９によって粉砕され微粉炭とされた後、一次通風機２３からの空気によってスラリー製造装置２１に供給される。スラリー製造装置２１では、微粉炭は排水処理装置５５から給水ポンプ５７によって供給された水及び図示しないその他の補給水と混合されてスラリーが形成される。
このように、脱硫設備５３の排水処理装置５５から回収した水を、スラリーの材料としてスラリー製造装置２１に供給しているので、別途スラリー製造装置２１に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減することができる。
【００２９】
スラリー製造装置２１によって製造されたスラリーは、スラリーポンプ２５によってリダクタバーナ３３ａ及びコンバスタバーナ３１ａへと供給される。さらに、別途設けられたチャーバーナ３２ａには、チャー回収装置７において回収されたチャーが供給される。
コンバスタバーナ３１ａの燃焼用気体としては、空気分離装置３５において分離された酸素が使用される。コンバスタ３１では、微粉炭及びチャーが燃焼用酸素によって部分燃焼させられる。
【００３０】
リダクタ３３では、リダクタバーナ３３ａから供給されたスラリー中の微粉炭及びコンバスタ３１内で揮発分を放出したチャーが、コンバスタ３１から上昇してきた高温ガスによりガス化され、ＣＯやＨ２等の可燃性ガス（生成ガス）が生成される。
リダクタ３３を通過した生成ガスは、石炭ガス化炉５の熱交換部２９を通過しつつ各熱交換器にその顕熱を与え、蒸気を発生させる。熱交換部２９で発生させた蒸気は、蒸気タービン５１の駆動のために用いられる。
熱交換部２９を通過した生成ガスは、チャー回収装置７のポーラスフィルタ３７へと導かれ、チャーはろ材に濾し取られ回収される。この時、ガス中のＮａ分及びＫ分は、ここで凝縮してチャーに取り込まれる。
【００３１】
ポーラスフィルタ３７によって濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させ、チャーロックホッパ３９に堆積させられる。
そして、チャーはチャーロックホッパ３９に所定量貯留されると、チャーロックホッパ３９内の圧力が石炭ガス化炉５内圧力まで昇圧され、その状態でチャー供給ホッパ４１と連通され、チャー供給ホッパ４１へ供給される。
貯留されたチャーがチャー供給ホッパ４１へ供給された後、チャーロックホッパ３９内の圧力は元に戻され、再びポーラスフィルタ３７からのチャーを受け入れる。
一方、チャー供給ホッパ４１へ貯留されたチャーは、空気分離装置３５において分離された窒素によって加圧状態で気送搬送され、石炭ガス化炉５のチャーバーナ３２ａへと供給される。
【００３２】
チャー回収装置７を通過した生成ガスは、ガスタービン設備９の燃焼器４３へと導かれ、ターボ圧縮機４７から供給される圧縮空気とともに燃焼させられる。この燃焼ガスによってガスタービン４５が回転させられ、回転軸４９が駆動させられる。
ガスタービン４５を通過した燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ１３へと導かれ、この燃焼排ガスの顕熱を利用することによって蒸気が発生させられる。排熱回収ボイラ１３において発生した蒸気は、蒸気タービン５１の駆動のために用いられる。
このような燃焼排ガスの排熱回収時において、排熱回収ボイラ１３に導入された燃焼排ガスの上流側では、ボイラ給水配管系を流れるボイラ給水が高温の燃焼排ガスにより加熱されて蒸気になる。この熱交換により温度低下した燃焼排ガスは、下流側に設置されたボイラ給水配管系を通過して低温のボイラ給水を加熱して予熱する。この時、燃焼排ガスに含まれる蒸気の一部は、凝縮して水になり、ボイラ給水に凝縮潜熱を熱量として供給する。
【００３３】
蒸気タービン５１は、石炭ガス化炉５からの蒸気及び排熱回収ボイラ１３からの蒸気によって回転させられ、ガスタービン設備９と同一の回転軸４９を駆動させる。回転軸４９の回転力は、発電機Ｇによって電気出力へと変換される。
排熱回収ボイラ１３を通過した燃焼排ガスは、排煙脱硫設備５３へと導かれ、ここで硫黄分（ＳＯ２）が除去される。例えば、石灰石―石膏法により除去する場合には、排煙脱硫設備５３内の水と混ぜた石灰石（ＣａＣＯ３）スラリーと硫黄分（ＳＯ２）とを反応させ、硫黄分を石膏（ＣａＳＯ４）として除去している。
【００３４】
排煙脱硫設備５３により硫黄分（ＳＯ２）が除去された燃焼排ガスには、なおミスト状の硫黄分（ＳＯ３）及び主に硫安からなる煤塵が含まれているが、これらは湿式電気集塵設備５９で除去される。煤塵は湿式電気集塵設備５９の集塵作用で除去され、ＳＯ３もミスト状になっているため湿式電気集塵設備５９の本来の集塵作用で除去される。
硫黄分（ＳＯ２，ＳＯ３）及び煤塵が取り除かれた燃焼排ガスは、誘引ファン６１を経由して煙突６３から大気へと放出される。誘引ファン６１は、湿式電気集塵設備５９から排出された燃焼排ガスを誘引し、煙突６３に向けて圧送している。
【００３５】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
本実施形態によれば、給炭装置３から石炭ガス化炉５へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉５で生成された生成ガスは、そのままガスタービン設備９に供給されるので、スラリーの水分から生じた生成ガス中に含まれる蒸気は熱エネルギーとしてガスタービン設備９で有効に活用できる。そして、この蒸気は排熱回収ボイラ１３の給水加熱にも活用され、その際凝縮して水分として回収されるので、この時の凝縮潜熱が石炭ガス化炉５にて蒸発潜熱として失われた熱量を回収することができる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備１の発電効率を向上することができる。
さらに、排煙脱硫設備５３から回収した水を、スラリーの材料として給炭装置３に供給しているので、給炭装置３に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減できる。
【００３６】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の基本構成は、第一実施形態と同様であるが、第一実施形態とは、チャー回収装置７の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図２を用いてチャー回収装置７について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１には、図２に示されるように給炭装置３と、石炭ガス化炉５と、チャー回収装置７と、ガスタービン設備９と、蒸気タービン設備１１と、排熱回収ボイラ１３と、脱硫設備１５と、が備えられている。
【００３７】
本実施形態では、チャー回収装置７には、ポーラスフィルタ３７と、減圧ホッパ６５と、ロータリフィーダ６７とが備えられている。
減圧ホッパ６５は、ポーラスフィルタ３７から落下するチャーを貯留する機能を有している。
ロータリフィーダ６７は、減圧ホッパ６５から排出されるチャーを大気圧状態でスラリー製造装置２１に供給するように構成されている。
【００３８】
このように構成された本実施形態では、チャー回収装置７のポーラスフィルタ３７によって回収されたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させられ、減圧ホッパ６５へ貯留される。
減圧ホッパ６５に貯留されたチャーは、減圧された後に、ロータリフィーダ６７によってスラリー製造装置２１へ供給される。
スラリー製造装置２１において、チャーは微粉炭と併せてスラリーとされ、スラリーポンプ２５によって再び石炭ガス化炉５内へ供給される。
【００３９】
本実施形態では、第一実施形態の作用・効果に加えて次の作用・効果を奏する。
すなわち、チャー回収装置７によって生成ガスから分離回収されたチャー分を、スラリーの材料としてスラリー製造装置２１に供給するようにしているので、チャー分は給炭装置３から石炭ガス化炉５内へ供給されることになる。このため、チャー分を高圧の石炭ガス化炉５へ供給するため圧力を調整する高価な気送搬送用システムが不要となる。また、チャーを供給する専用のチャーバーナ３２ａが不要となる。このため、石炭ガス化複合発電設備１の製造コストをさらに低減することができる。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 石炭ガス化複合発電設備
３ 給炭装置
５ 石炭ガス化炉
７ チャー回収装置
９ ガスタービン設備
１１ 蒸気タービン設備
１３ 排熱回収ボイラ
１５ 排煙脱硫設備
Ｇ 発電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料である石炭を石炭ガス化炉によって石炭ガス化ガスに変換し、ガスタービン複合発電に用いる石炭ガス化複合発電設備（IGCC；Integrated Coal Gasification Combined Cycle）及び石炭ガス化複合発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電設備は、埋蔵量が豊富な石炭資源を利用している点、従来の微粉炭火力発電よりも熱効率が高く、二酸化炭素などの大気汚染物質の排出量が少ない点、石炭の灰がガラス質の溶融スラグとして排出され、体積が小さくなる点、などの利点を有している。そのため、石炭ガス化複合発電設備は、今後の石炭火力発電の主力となる技術として開発が進められている。
【０００３】
石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化炉への微粉炭供給には、特許文献１あるいは特許文献４に示されるような、微粉炭と水とを混合しスラリーとして供給する湿式給炭方式と、特許文献２あるいは特許文献３に示されるような、微粉炭を乾燥状態のまま空気、窒素等の加圧気体によって加圧し供給する乾式給炭方式とがある。
湿式給炭方式では、石炭ガス化炉内においてスラリー中に含まれる水分が蒸発するための熱（蒸発潜熱）が必要となるので、この蒸発潜熱分が熱損失となり効率が低下するという問題がある。
このため、乾式給炭方式が多用されていたのが実情である。しかし、乾式給炭方式では、乾燥状態の微粉炭を加圧するために、例えばロックホッパシステム等が必要となるなど、設備が複雑となり、製造コストが高くなるという問題がある。
このため、製造コストの面から湿式給炭方式が見直される状況になっている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８０３７３号公報（段落［０００５］〜［００１１］，及び図３）
【特許文献２】特開２００２−２５０２０６号公報（段落［００１０］〜［００１２］，及び図１）
【特許文献３】特許２７３３１８８号公報（段落［００１４］〜［００２６］，及び図１）
【特許文献４】特開平１０−２６６８７１号公報（段落［０００５］〜［００１１］，及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、石炭ガス化複合発電設備では、石炭ガス化炉で生成された気体燃料がガスタービンに供給される前にガス精製が行われるのが通常である。ガス精製には、特許文献１あるいは特許文献２に示されるような湿式ガス精製と、特許文献４に示されるような乾式ガス精製とがある。
しかし、湿式ガス精製を用いる場合、湿式給炭と組み合わせると（特許文献１）、ガス化炉に投入されたスラリー中の水分から生じた蒸気がガス精製設備で凝縮し除去されるので、熱損失が大きくなり、発電効率が大幅に低下するという問題がある。
一方、乾式ガス精製を用いる場合、湿式給炭と組み合わせると、気体燃料に含まれる蒸気は途中で凝縮することなくガスタービンに導入され、膨張するので、熱損失はそれほどでもない。しかし、膨張した水分は煙突から排出され回収できないので、スラリー製造のために外部から多量の水を補給する必要があり、運転コストがかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、製造コスト及び運転コストが安価で、かつ発電効率を向上できる石炭ガス化複合発電設備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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる石炭ガス化複合発電設備は、微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉と、前記気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備と、前記ガスタービン設備の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備と連結された発電機と、前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備と、を備える石炭ガス化複合発電設備であって、前記石炭ガス化炉へ前記微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、給炭装置から石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）の熱エネルギーはガスタービン設備で有効に回収できる。さらに、この蒸気の凝縮潜熱は排熱回収ボイラの給水加熱を行うことで回収できる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
【０００９】
また、請求項２にかかる石炭ガス化複合発電設備では、前記排煙脱硫設備から回収した水分を、前記スラリーの材料として前記給炭装置に供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、排煙脱硫設備から回収した水分を、スラリーの材料として給炭装置に供給しているので、給炭装置に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減できる。
【００１１】
また、請求項３にかかる石炭ガス化複合発電設備では、前記石炭ガス化炉と前記ガスタービン設備との間に設けられたチャー回収装置によって前記気体燃料から分離回収されたチャー分を、前記スラリーの材料の一部として前記給炭装置に供給することを特徴とする。
【００１２】
このように、チャー回収装置によって気体燃料から分離回収されたチャー分を、スラリーの材料として給炭装置に供給するようにしているので、チャー分は給炭装置から石炭ガス化炉へ供給されることになる。このため、チャー分を石炭ガス化炉へ供給するための高価なチャーバーナ等が不要となるので、石炭ガス化複合発電設備の製造コストをさらに低減することができる。
【００１３】
本発明にかかる石炭ガス化複合発電方法は、微粉炭をスラリーとして石炭ガス化炉に供給して気体燃料に変換し、ガスタービン設備で前記気体燃料を燃焼し、排熱回収ボイラで前記ガスタービン設備からの燃焼排ガスを熱源として蒸気を生成して蒸気ガスタービン設備を駆動し、前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備の動力を用いて発電し、前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを排煙脱硫設備によって脱硫し、排出することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）の熱エネルギーはガスタービン設備で有効に回収できる。さらに、この蒸気の凝縮潜熱は排熱回収ボイラの給水加熱を行うことで回収できる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、給炭装置から石炭ガス化炉へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、乾式給炭方式に比べて製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉で生成された気体燃料は、そのままガスタービン設備に供給されるので、気体燃料中に含まれる蒸気（水分）は熱エネルギーとしてガスタービン設備で有効に活用できる。そして、この蒸気は排煙脱硫設備で凝縮潜熱として回収されることもあいまって微粉炭が有する熱量を有効に活用することができ、石炭ガス化複合発電設備の発電効率を向上することができる。
さらに、排煙脱硫設備から回収した水分を、スラリーの材料として給炭装置に供給しているので、運転コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１について図１を参照して説明する。
図１に示されているように、石炭ガス化複合発電設備（IGCC；Integrated Coal
Gasification Combined Cycle）１には、給炭装置３と、石炭ガス化炉５と、チャー回収装置７と、ガスタービン設備９と、蒸気タービン設備１１と、排熱回収ボイラ（HRSG）１３と、脱硫設備１５と、が備えられている。
【００１７】
給炭装置３には、石炭を貯留する原炭バンカ１７と、石炭を粉砕して微粉炭とする微粉炭機１９と、スラリー製造装置２１と、一次通風機（ＰＡＦ）２３と、スラリーポンプ２５とが備えられている。
微粉炭機１９は、原炭バンカ１７から供給される石炭を粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とする。微粉炭機１９によって粉砕された微粉炭は、一次通風機２３から供給される空気によってスラリー製造装置２１へと搬送される。
スラリー製造装置２１では、微粉炭（６５〜７０％）と水（３０〜３５％）とを掻き混ぜてスラリーが製造される。このスラリーは、スラリーポンプ２５によって加圧されて石炭ガス化炉５へと搬送される。
【００１８】
石炭ガス化炉５には、下方から上方へとガスが流されるように形成された石炭ガス化部２７と、石炭ガス化部２７の下流側に接続されて、上方から下方へとガスが流されるように形成された熱交換部２９とが備えられている。
石炭ガス化部２７には、下方から、コンバスタ３１及びリダクタ３３が設けられている。コンバスタ３１は、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させ、残りは熱分解により揮発分（ＣＯ，Ｈ２ ，低級炭化水素）として放出させる部分である。コンバスタ３３には噴流床が採用されている。しかし、流動床式であっても構わない。
【００１９】
コンバスタ３１及びリダクタ３３には、それぞれ、コンバスタバーナ３１ａ及びリダクタバーナ３３ａが設けられており、これらバーナ３１ａ，３３ａに対して給炭装置３から微粉炭がスラリーとして供給される。
コンバスタバーナ３１ａには、空気分離装置（ＡＳＵ）３５からの酸素が供給されるようになっている。
なお、コンバスタバーナ３１ａには、酸素に代わり、空気を供給してもよい。また、空気に酸素を加えて酸素量を調整して供給してもよい。
リダクタ３３では、コンバスタ３１からの高温燃焼ガスによって微粉炭がガス化される。これにより、石炭からＣＯやＨ２ 等の可燃性ガスが生成される。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ＣＯ２ 及びＨ２Ｏ と反応してＣＯやＨ２ を生成する吸熱反応である。
【００２０】
石炭ガス化炉５の熱交換部２９には、複数の熱交換器が設置されており、リダクタ３３から導かれる生成ガスから顕熱を得て蒸気を発生させるようになっている。熱交換器において発生した蒸気は、蒸気タービン５１の駆動用蒸気の一部として用いられる。
熱交換部２９を通過した生成ガスは、チャー回収装置７へと導かれる。このチャー回収装置７には、ポーラスフィルタ３７と、チャーロックホッパ３９と、チャー供給ホッパ４１とが備えられている。
ポーラスフィルタ３７は、例えばセラミック製のろ材を備えており、生成ガスがろ材を通過する際に、生成ガス中のチャーを濾し取るように構成されている。
捕捉されたチャーはポーラスフィルタ３７の濾過面に堆積してチャー層を形成している。チャー層には、生成ガスに含まれるＮａ分及びＫ分が凝縮し、結果的にチャー回収装置７においてＮａ分及びＫ分も除去され、ガスタービン９における著しい腐食を防止できる。
【００２１】
濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させ、チャーロックホッパ３９に堆積させられる。
チャーロックホッパ３９には、圧力調節機構が備えられており、チャーが所定量貯留されると、チャーは石炭ガス化炉５内圧力まで昇圧され、チャー供給ホッパ４１へ供給される。
チャー供給ホッパへ貯留されたチャーは、空気分離装置３５において分離された窒素によって気流搬送され、石炭ガス化炉５のコンバスタバーナ３１ａへと返送されてリサイクルされる。
なお、チャーとともにコンバスタバーナ３１ａへと返送されたＮａ分及びＫ分は、最終的に溶融した微粉炭の灰とともに石炭ガス化部２７の下方から排出される。溶融排出された灰は水で急冷、破砕されガラス状のスラグとなる。
【００２２】
チャー回収装置７を通過した生成ガスは、燃料ガスとしてガスタービン設備９の燃焼器４３へと送られる。
ガスタービン設備９には、生成ガスが燃焼させられる燃焼器４３と、燃焼ガスによって駆動されるガスタービン４５と、燃焼器４３へと高圧空気を送り出すターボ圧縮機４７とが備えられている。
ガスタービン４５とターボ圧縮機４７とは同一の回転軸４９によって接続されている。
ガスタービン４５を通過した燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ１３へと導かれる。
【００２３】
蒸気タービン設備１１の蒸気タービン５１は、ガスタービン４５と同じ回転軸４９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。
蒸気タービン５１には、石炭ガス化炉５及び排熱回収ボイラ１３から高圧蒸気が供給される。
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。
ガスタービン４５及び蒸気タービン５１によって駆動される回転軸４９から電気を出力する発電機Ｇが、蒸気タービン設備１１を挟んでガスタービン設備９の反対側に設けられている。
なお、発電機Ｇの配置位置については、この位置に限られず、回転軸４９から電気出力が得られるようであればどの位置であっても構わない。
【００２４】
排熱回収ボイラ１３は、ガスタービン４５からの燃焼排ガスによってボイラ給水を加熱して蒸気を生成するものである。蒸気タービン５１と排熱回収ボイラ１３との間を循環し、その中で水が、給水、蒸気及び復水の順に状態変化を繰り返すボイラ給水配管系（図示省略）が備えられている。排熱回収ボイラ１３の燃焼排ガス通路には、ボイラ給水配管系の内、燃焼排ガスから熱量を与えられ、給水から蒸気へと変化する部分が設けられている。これらの内、燃焼排ガス流れ下流側に位置する部分では、給水が予熱される部分となっており、温度が低いので、燃焼排ガス中の蒸気の一部が熱を奪われて凝縮して水となっている。
【００２５】
廃熱回収ボイラ１３の燃焼排ガス流の下流には脱硫設備１５が設けられている。
脱硫設備１５には、排煙脱硫設備（FGD；Flue Gas Desulfurization）５３と湿式電気集塵設備(Wet-EP)５９とが設けられている。
排煙脱硫設備５３としては、例えば石灰石―石膏法を用いた排煙脱硫設備や水酸化マグネシウムスラリー法を用いた排煙脱硫設備など、公知の排煙脱硫設備を用いることができる。
排煙脱硫設備５３では、下部に貯留された吸収液が上部から噴霧され、これが循環して行われることによって排ガス中の硫黄分（主として、ＳＯ２）が吸収液に取り除かれるようになっている。
排煙脱硫設備５３の下部に貯留される吸収液の一部は、排水処理装置５５に搬送される。排水処理装置５５では、吸収液を処理して副生品を生成するとともに水を排出する。この排出される水は、給水ポンプ５７によってスラリー製造装置２１へと搬送・供給される。
【００２６】
排煙脱硫設備５３の燃焼排ガス流の下流には湿式電気集塵設備５９が設けられている。湿式電気集塵設備は、主に排ガス中にミストとして残存するＳＯ３及び主に硫安からなる煤塵を取り除くものである。湿式電気集電設備５９の代わりに他の形式の集塵設備を用いるようにしてもよい。
湿式電気集塵設備５９の燃焼排ガス流の下流には、誘引ファン（ＢＵＦ）６１が設けられている。この誘引ファン６１は、ガスタービン燃焼排ガスを誘引することにより、燃焼排ガスを煙突６３から大気へと放出している。
【００２７】
なお、脱硫設備１５として排煙脱硫設備５３と湿式電気集塵設備５９との組み合わせに替えて、硫黄分を酸化させる触媒の作用を有する活性炭素繊維（ＡＣＦ；Activated Carbon Fiber）が備えられた活性炭素脱硫設備を用いてもよい。
【００２８】
次に、以上のように構成された本実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備１の動作について説明する。
原炭バンカ１７から供給された石炭は微粉炭機１９によって粉砕され微粉炭とされた後、一次通風機２３からの空気によってスラリー製造装置２１に供給される。スラリー製造装置２１では、微粉炭は排水処理装置５５から給水ポンプ５７によって供給された水及び図示しないその他の補給水と混合されてスラリーが形成される。
このように、脱硫設備５３の排水処理装置５５から回収した水を、スラリーの材料としてスラリー製造装置２１に供給しているので、別途スラリー製造装置２１に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減することができる。
【００２９】
スラリー製造装置２１によって製造されたスラリーは、スラリーポンプ２５によってリダクタバーナ３３ａ及びコンバスタバーナ３１ａへと供給される。さらに、別途設けられたチャーバーナ３２ａには、チャー回収装置７において回収されたチャーが供給される。
コンバスタバーナ３１ａの燃焼用気体としては、空気分離装置３５において分離された酸素が使用される。コンバスタ３１では、微粉炭及びチャーが燃焼用酸素によって部分燃焼させられる。
【００３０】
リダクタ３３では、リダクタバーナ３３ａから供給されたスラリー中の微粉炭及びコンバスタ３１内で揮発分を放出したチャーが、コンバスタ３１から上昇してきた高温ガスによりガス化され、ＣＯやＨ２等の可燃性ガス（生成ガス）が生成される。
リダクタ３３を通過した生成ガスは、石炭ガス化炉５の熱交換部２９を通過しつつ各熱交換器にその顕熱を与え、蒸気を発生させる。熱交換部２９で発生させた蒸気は、蒸気タービン５１の駆動のために用いられる。
熱交換部２９を通過した生成ガスは、チャー回収装置７のポーラスフィルタ３７へと導かれ、チャーはろ材に濾し取られ回収される。この時、ガス中のＮａ分及びＫ分は、ここで凝縮してチャーに取り込まれる。
【００３１】
ポーラスフィルタ３７によって濾し取られたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させ、チャーロックホッパ３９に堆積させられる。
そして、チャーはチャーロックホッパ３９に所定量貯留されると、チャーロックホッパ３９内の圧力が石炭ガス化炉５内圧力まで昇圧され、その状態でチャー供給ホッパ４１と連通され、チャー供給ホッパ４１へ供給される。
貯留されたチャーがチャー供給ホッパ４１へ供給された後、チャーロックホッパ３９内の圧力は元に戻され、再びポーラスフィルタ３７からのチャーを受け入れる。
一方、チャー供給ホッパ４１へ貯留されたチャーは、空気分離装置３５において分離された窒素によって加圧状態で気送搬送され、石炭ガス化炉５のチャーバーナ３２ａへと供給される。
【００３２】
チャー回収装置７を通過した生成ガスは、ガスタービン設備９の燃焼器４３へと導かれ、ターボ圧縮機４７から供給される圧縮空気とともに燃焼させられる。この燃焼ガスによってガスタービン４５が回転させられ、回転軸４９が駆動させられる。
ガスタービン４５を通過した燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ１３へと導かれ、この燃焼排ガスの顕熱を利用することによって蒸気が発生させられる。排熱回収ボイラ１３において発生した蒸気は、蒸気タービン５１の駆動のために用いられる。
このような燃焼排ガスの排熱回収時において、排熱回収ボイラ１３に導入された燃焼排ガスの上流側では、ボイラ給水配管系を流れるボイラ給水が高温の燃焼排ガスにより加熱されて蒸気になる。この熱交換により温度低下した燃焼排ガスは、下流側に設置されたボイラ給水配管系を通過して低温のボイラ給水を加熱して予熱する。この時、燃焼排ガスに含まれる蒸気の一部は、凝縮して水になり、ボイラ給水に凝縮潜熱を熱量として供給する。
【００３３】
蒸気タービン５１は、石炭ガス化炉５からの蒸気及び排熱回収ボイラ１３からの蒸気によって回転させられ、ガスタービン設備９と同一の回転軸４９を駆動させる。回転軸４９の回転力は、発電機Ｇによって電気出力へと変換される。
排熱回収ボイラ１３を通過した燃焼排ガスは、排煙脱硫設備５３へと導かれ、ここで硫黄分（ＳＯ２）が除去される。例えば、石灰石―石膏法により除去する場合には、排煙脱硫設備５３内の水と混ぜた石灰石（ＣａＣＯ３）スラリーと硫黄分（ＳＯ２）とを反応させ、硫黄分を石膏（ＣａＳＯ４）として除去している。
【００３４】
排煙脱硫設備５３により硫黄分（ＳＯ２）が除去された燃焼排ガスには、なおミスト状の硫黄分（ＳＯ３）及び主に硫安からなる煤塵が含まれているが、これらは湿式電気集塵設備５９で除去される。煤塵は湿式電気集塵設備５９の集塵作用で除去され、ＳＯ３もミスト状になっているため湿式電気集塵設備５９の本来の集塵作用で除去される。
硫黄分（ＳＯ２，ＳＯ３）及び煤塵が取り除かれた燃焼排ガスは、誘引ファン６１を経由して煙突６３から大気へと放出される。誘引ファン６１は、湿式電気集塵設備５９から排出された燃焼排ガスを誘引し、煙突６３に向けて圧送している。
【００３５】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
本実施形態によれば、給炭装置３から石炭ガス化炉５へ微粉炭をスラリーとして供給するようにしたので、微粉炭を乾燥状態で供給するものと比べて機器構成を簡素化でき、製造コストを大幅に低減できる。
また、石炭ガス化炉５で生成された生成ガスは、そのままガスタービン設備９に供給されるので、スラリーの水分から生じた生成ガス中に含まれる蒸気は熱エネルギーとしてガスタービン設備９で有効に活用できる。そして、この蒸気は排熱回収ボイラ１３の給水加熱にも活用され、その際凝縮して水分として回収されるので、この時の凝縮潜熱が石炭ガス化炉５にて蒸発潜熱として失われた熱量を回収することができる。これらによって、微粉炭が有する熱量を有効に活用することができるので、石炭ガス化複合発電設備１の発電効率を向上することができる。
さらに、排煙脱硫設備５３から回収した水を、スラリーの材料として給炭装置３に供給しているので、給炭装置３に供給される用水量を大幅に低減でき、運転コストを低減できる。
【００３６】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図２を用いて説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の基本構成は、第一実施形態と同様であるが、第一実施形態とは、チャー回収装置７の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図２を用いてチャー回収装置７について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１には、図２に示されるように給炭装置３と、石炭ガス化炉５と、チャー回収装置７と、ガスタービン設備９と、蒸気タービン設備１１と、排熱回収ボイラ１３と、脱硫設備１５と、が備えられている。
【００３７】
本実施形態では、チャー回収装置７には、ポーラスフィルタ３７と、減圧ホッパ６５と、ロータリフィーダ６７とが備えられている。
減圧ホッパ６５は、ポーラスフィルタ３７から落下するチャーを貯留する機能を有している。
ロータリフィーダ６７は、減圧ホッパ６５から排出されるチャーを大気圧状態でスラリー製造装置２１に供給するように構成されている。
【００３８】
このように構成された本実施形態では、チャー回収装置７のポーラスフィルタ３７によって回収されたチャーは、所定タイミングでガス燃料の流れと逆方向に窒素等の逆洗ガスを流すことにより下方に落下させられ、減圧ホッパ６５へ貯留される。
減圧ホッパ６５に貯留されたチャーは、減圧された後に、ロータリフィーダ６７によってスラリー製造装置２１へ供給される。
スラリー製造装置２１において、チャーは微粉炭と併せてスラリーとされ、スラリーポンプ２５によって再び石炭ガス化炉５内へ供給される。
【００３９】
本実施形態では、第一実施形態の作用・効果に加えて次の作用・効果を奏する。
すなわち、チャー回収装置７によって生成ガスから分離回収されたチャー分を、スラリーの材料としてスラリー製造装置２１に供給するようにしているので、チャー分は給炭装置３から石炭ガス化炉５内へ供給されることになる。このため、チャー分を高圧の石炭ガス化炉５へ供給するため圧力を調整する高価な気送搬送用システムが不要となる。また、チャーを供給する専用のチャーバーナ３２ａが不要となる。このため、石炭ガス化複合発電設備１の製造コストをさらに低減することができる。
【００４０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第二実施形態にかかる石炭ガス化複合発電設備の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 石炭ガス化複合発電設備
３ 給炭装置
５ 石炭ガス化炉
７ チャー回収装置
９ ガスタービン設備
１１ 蒸気タービン設備
１３ 排熱回収ボイラ
１５ 排煙脱硫設備
Ｇ 発電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉と、
前記気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備と連結された発電機と、
前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備と、
前記石炭ガス化炉へ前記微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置と、を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記排煙脱硫設備から回収した水分を、前記スラリーの材料として前記給炭装置に供給す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設備。
【請求項３】
前記石炭ガス化炉と前記ガスタービン設備との間に設けられたチャー回収装置によって前記気体燃料から分離回収されたチャー分を、前記スラリーの材料の一部として前記給炭装置に供給す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設備。
【請求項４】
微粉炭をスラリーとして石炭ガス化炉に供給して気体燃料に変換し、
ガスタービン設備で前記気体燃料を燃焼し、
排熱回収ボイラで前記ガスタービン設備からの燃焼排ガスを熱源として蒸気を生成して蒸気ガスタービン設備を駆動し、
前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備の動力を用いて発電し、
前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを排煙脱硫設備によって脱硫し、排出することを特徴とする石炭ガス化複合発電方法。
【請求項１】
微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化炉と、
前記気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備の燃焼排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により運転される蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備と連結された発電機と、
前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを脱硫する排煙脱硫設備と、
前記石炭ガス化炉へ前記微粉炭をスラリーとして供給する給炭装置と、を備えることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記排煙脱硫設備から回収した水分を、前記スラリーの材料として前記給炭装置に供給す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設備。
【請求項３】
前記石炭ガス化炉と前記ガスタービン設備との間に設けられたチャー回収装置によって前記気体燃料から分離回収されたチャー分を、前記スラリーの材料の一部として前記給炭装置に供給す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設備。
【請求項４】
微粉炭をスラリーとして石炭ガス化炉に供給して気体燃料に変換し、
ガスタービン設備で前記気体燃料を燃焼し、
排熱回収ボイラで前記ガスタービン設備からの燃焼排ガスを熱源として蒸気を生成して蒸気ガスタービン設備を駆動し、
前記ガスタービン設備及び／又は前記蒸気タービン設備の動力を用いて発電し、
前記排熱回収ボイラから排出される前記燃焼排ガスを排煙脱硫設備によって脱硫し、排出することを特徴とする石炭ガス化複合発電方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１０７４７２（Ｐ２００７−１０７４７２Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３００１００（Ｐ２００５−３００１００）
【出願日】平成１７年１０月１４日（２００５．１０．１４）
【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１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１４日（２００５．１０．１４）
【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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