石炭ガス化複合発電設備
【課題】ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させた石炭ガス化複合発電設備を提供する。
【解決手段】石炭をガス化するガス化炉１１と、空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機１３と、ガス化炉１１により生成されたガスと燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器１４と、燃焼器１４において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービン１５と、ガスタービン１５により駆動されて発電を行う発電機１６と、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラ１７と、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部を抽気してガス化炉１１に導入する抽気系統２０とを備え、排ガスボイラ１７が、抽気系統２０により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とガスタービン１５からの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器２１を有する石炭ガス化複合発電設備１を採用する。
【解決手段】石炭をガス化するガス化炉１１と、空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機１３と、ガス化炉１１により生成されたガスと燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器１４と、燃焼器１４において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービン１５と、ガスタービン１５により駆動されて発電を行う発電機１６と、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラ１７と、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部を抽気してガス化炉１１に導入する抽気系統２０とを備え、排ガスボイラ１７が、抽気系統２０により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とガスタービン１５からの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器２１を有する石炭ガス化複合発電設備１を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化炉とコンバインドサイクル発電とを組み合わせた石炭ガス化複合発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭をガス化し、Ｃ／Ｃ（コンバインドサイクル発電）と組み合わせた石炭ガス化複合発電設備（以下、「ＩＧＣＣ」という。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＧＣＣは、資源量が豊富な石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。このように、ガスタービンおよび蒸気タービンを用いて電力を発生させることで、発電効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２３３０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されている石炭ガス化複合発電設備において、石炭をガス化させるための空気は、燃焼用空気圧縮機から抽気した空気を抽気空気圧縮機により圧縮してガス化炉に導入される。本来、ガス化炉に導入する空気は、高温である方が発電効率の面からは望ましいが、圧縮機部材に許容温度があるとともに、高温になると圧縮機動力が増加するため、冷却器により冷却した空気を抽気空気圧縮機に供給せざるを得なかった。そのため、ガス化炉に導入される空気の温度も低くなり、石炭ガス化複合発電設備全体として、発電効率を低下させてしまうという不都合があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることが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。
本発明は、石炭をガス化するガス化炉と、該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、前記排ガスボイラが、前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備を採用する。
【０００８】
本発明によれば、ガス化炉により生成されたガスと燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気が燃焼器において燃焼され、発生した燃焼ガスによりガスタービンが駆動されて、発電機により発電が行われる。この際、燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部は、抽気系統により抽気され、排ガスボイラに備えられた排ガス熱交換器により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【０００９】
ここで、石炭をガス化するためには、例えば１８００℃程度の燃焼温度が必要であるが、本発明によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００１０】
また、ガス化炉に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。
【００１１】
以上のように、本発明によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００１２】
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、前記排ガス熱交換器が、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行うこととしてもよい。
【００１３】
冷却器により燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機の動力を低減させることができる。また、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、排ガス熱交換器によりガスタービンからの排ガスと熱交換することで、ガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００１４】
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備えることとしてもよい。
【００１５】
抽気空気熱交換器を備えることで、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、燃焼用圧縮機から抽気された空気と熱交換して昇温することができる。これにより、燃焼用圧縮機から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。
【００１６】
上記発明において、前記排ガスボイラにより発生される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンを備え、前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行うこととしてもよい。
【００１７】
蒸気タービンを備えることで、排ガスボイラにより排ガスの熱量を利用して蒸気を発生させ、該蒸気を用いて蒸気タービンにより発電機を駆動させて発電を行うことができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００１８】
上記発明において、前記排ガスボイラは、蒸気を過熱する複数の過熱器を有し、前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置されることとしてもよい。
【００１９】
蒸気タービンに供給する蒸気、すなわち、複数の過熱器により過熱する蒸気が定格温度となるように、排ガス熱交換器を複数の過熱器の間、例えば２次過熱器と３次過熱器との間に配置する。このような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機から抽気されてガス化炉に導入する空気を、排ガス熱交換器により昇温するとともに、複数の過熱器により蒸気を過熱して蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンを効率的に駆動させることができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００２０】
上記発明において、前記ガスタービンの回転軸が、前記燃焼用空気圧縮機の回転軸に連結されることとしてもよい。
【００２１】
これにより、ガスタービンの駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機による空気を圧縮するために用いることができ、燃焼用空気圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図１の排ガスボイラの部分拡大図である。
【図３】従来の石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の石炭ガス化複合発電設備の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１は、石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１は、ガス化炉１１と、ガス精製装置１２と、燃焼用空気圧縮機１３と、燃焼器１４と、ガスタービン１５と、蒸気タービン（図示略）と、発電機１６と、排ガスボイラ（ＨＲＳＧ）１７と、排ガスボイラ１７を通過した排ガスを排出する煙突１８と、抽気系統２０とを主な構成要素として備えている。
【００２６】
ガス化炉１１は、例えば、固定床式、流動床式、噴流床式、あるいは溶融床式の石炭を加熱する炉であり、炉内に石炭および空気を供給して、例えば加圧下において１８００℃の高温で加熱して、一酸化炭素や水素等の可燃性ガスを生成する設備である。
【００２７】
ガス精製装置１２は、ガス化炉１１により生成されたガスから窒素酸化物や硫黄酸化物や微量成分等を除去してガスを精製し、精製したガスを燃焼器１４に供給する設備である。また、ガス精製装置１２と燃焼器１４との間には、ガス精製装置１２により精製されたガスの流量を調節する流量調節弁４１が設けられている。
【００２８】
燃焼用空気圧縮機１３は、外部から取り入れた空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気を燃焼器１４に供給するようになっている。すなわち、燃焼用空気圧縮機１３は、ガス精製装置１２により精製されたガスを燃焼させるための燃焼用空気を圧縮する設備である。また、燃焼用空気圧縮機１３は、ガスタービン１５と回転軸が連結されており、ガスタービン１５が回転駆動されることで、空気を圧縮する構成とされている。
【００２９】
燃焼器１４は、ガス化炉１１により生成されガス精製装置１２により精製されたガスと、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気との混合気を燃焼させる設備であり、燃焼により発生した高温の燃焼ガスをガスタービン１５に供給するようになっている。
【００３０】
ガスタービン１５は、燃焼器１４において発生した燃焼ガスにより駆動される設備であり、燃焼器１４から供給された燃焼ガスが有するエネルギーを回転駆動力に変換するようになっている。また、ガスタービン１５は、その回転駆動力を、燃焼用空気圧縮機１３に回転軸１９を介して伝達可能な構成とされている。
【００３１】
回転軸１９は、燃焼用空気圧縮機１３、ガスタービン１５、および発電機１６を連結する設備であり、ガスタービン１５から回転駆動力を燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６に伝達するものである。これにより、ガスタービン１５の駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機１３による空気を圧縮するために用いることができる。
【００３２】
発電機１６は、ガスタービン１５により回転駆動されて発電を行う設備である。発電機１６には、回転軸１９が連結されており、回転軸１９の回転駆動力を伝達されるようになっている。また、発電機１６には、図示しない蒸気タービンの回転軸が連結されており、蒸気タービンにより回転駆動されて発電が行われる。これにより、発電機１６は、ガスタービンおよび蒸気タービンからの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００３３】
排ガスボイラ１７は、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させる設備であり、発生させた蒸気を蒸気タービンに供給するようになっている。また、排ガスボイラ１７には、排ガス熱交換器２１が設けられており、排ガス熱交換器２１は抽気系統２０に接続されている。
【００３４】
抽気系統２０は、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部を抽気して、ガス化炉１１に導入する系統である。
抽気系統２０には、前述の排ガス熱交換器２１の他、冷却器２２と、抽気空気圧縮機２３と、抽気空気熱交換器２４とが設けられている。
【００３５】
また、抽気系統２０は、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気が流通する順序に、燃焼用空気圧縮機１３と抽気空気熱交換器２４とを接続する配管３１と、抽気空気熱交換器２４と冷却器２２とを接続する配管３２と、冷却器２２と抽気空気圧縮機２３とを接続する配管３３と、抽気空気圧縮機２３と抽気空気熱交換器２４とを接続する配管３４と、抽気空気熱交換器２４と排ガス熱交換器２１とを接続する配管３５と、排ガス熱交換器２１とガス化炉１１とを接続する配管３６とが設けられている。配管３６には、ガス化炉１１に導入する空気の流量を調節する流量調節弁４２が設けられている。
【００３６】
冷却器２２は、燃焼用空気圧縮機１３と抽気空気圧縮機２３との間に設けられており、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気を冷却する設備である。冷却器２２により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機２３の動力を低減させることができる。
【００３７】
抽気空気圧縮機２３は、モータにより回転駆動されて、燃焼用空気圧縮機１３から抽気されて冷却器２２により冷却された空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気をガス化炉１１に供給するようになっている。すなわち、抽気空気圧縮機２３は、ガス化炉１１において石炭とともに加熱されてガスを生成するための空気を圧縮する設備である。
【００３８】
抽気空気熱交換器２４は、燃焼用空気圧縮機１３と冷却器２２との間、且つ、抽気空気圧縮機２３と排ガス熱交換器２１との間に設けられており、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気と、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とを熱交換するようになっている。
【００３９】
抽気空気熱交換器２４により、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気と燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とを熱交換することで、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気を昇温することができる。これにより、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉１１に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。また、冷却器２２に供給する空気の温度を低下させることができるため、冷却器２２の負荷を低減することができる。
【００４０】
排ガス熱交換器２１は、抽気系統２０により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気と、ガスタービン１５からの排ガスとの熱交換を行うようになっている。
排ガス熱交換器２１により、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気を、ガスタービン１５からの排ガスと熱交換することで、ガス化炉１１に導入する空気を昇温することができるため、ガス化炉１１において効率的にガスを生成することができる。
【００４１】
ここで、排ガスボイラ１７内における排ガス熱交換器２１の配置について、図２に示す具体例を参照して説明する。
図２に示す具体例において、排ガスボイラ１７は、蒸気を過熱する過熱器を複数備えている。また、排ガスボイラ１７には、図示しない１次過熱器と、２次過熱器５２と、３次過熱器５３と、例えば図示しない蒸気タービンを駆動させるための蒸気を再過熱する再熱器５４とが設けられている。このような構成を有する排ガスボイラ１７内において、排ガス熱交換器２１は、２次過熱器５２と３次過熱器５３および再熱器５４との間に配置されている。
【００４２】
ここで、排ガスボイラ１７内において、排ガス熱交換器２１通過前の排ガスの温度は、例えば５５８℃であり、排ガス熱交換器２１通過後の排ガスの温度は、例えば５４５℃となる。この場合において、排ガス熱交換器２１通過前の空気の温度は３７０℃であり、排ガス熱交換器２１通過後の空気の温度は４５０℃となる。また、この場合、複数の過熱器および再熱器により、蒸気の温度を蒸気タービンの定格温度まで昇温することができるものとする。
【００４３】
このように、図２に示すような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機１３から抽気されてガス化炉１１に導入する空気を、排ガス熱交換器２１により昇温することができる。また、複数の過熱器および再熱器により蒸気を過熱して、蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができるので、ガスタービン１５および蒸気タービンを効率的に駆動させることができ、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００４４】
上記構成を有する石炭ガス化複合発電設備１の運転について、図１を用いて説明する。
まず、流量調節弁４２により流量が調節された空気が、配管３６を介してガス化炉１１に導入され、ガス化炉１１において石炭がガス化される。生成されたガスは、ガス精製装置１２により硫黄酸化物等が除去され、流量調節弁４１により流量が調節されて燃焼器１４に供給される。
【００４５】
一方、燃焼用空気圧縮機１３は、回転軸１９により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入し、所定の圧力にまで昇圧する。昇圧された空気は、燃焼用空気圧縮機１３から燃焼器１４に供給される。
【００４６】
燃焼器１４では、ガス化炉１１により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機１３により昇圧された空気との混合気が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、燃焼器１４からガスタービン１５に供給される。
【００４７】
ガスタービン１５では、燃焼ガスの有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。回転駆動力はガスタービン１５から回転軸１９に伝達される。燃焼ガスは、その後、排ガスとしてガスタービン１５から排ガスボイラ１７に供給される。
【００４８】
回転軸１９は、燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６に回転駆動力を伝達し、燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６を回転駆動する。これにより、燃焼用空気圧縮機１３は外部の空気を圧縮し、発電機１６は発電を行う。
【００４９】
排ガスボイラ１７では、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させ、該蒸気が蒸気タービンに供給される。蒸気タービンでは、蒸気の有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。この回転駆動力は、発電機１６に伝達されて発電を行うために用いられる。
【００５０】
ここで、燃焼用空気圧縮機１３からは圧縮された空気の一部が、抽気系統２０により抽気され、排ガスボイラ１７に備えられた排ガス熱交換器２１により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉１１に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【００５１】
具体的には、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気は、配管３１を通って抽気空気熱交換器２４に供給される。ここで、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気の温度は、例えば４５０℃である。
抽気空気熱交換器２４に供給された空気は、配管３２を通って冷却器２２に供給され、冷却器２２により、例えば５０℃まで冷却される。
【００５２】
冷却器２２に供給された空気は、配管３３を通って抽気空気圧縮機２３に供給され、抽気空気圧縮機２３により昇圧される。
抽気空気圧縮機２３により昇圧された空気は、配管３４を通って再び抽気空気熱交換器２４に供給され、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば３７０℃まで昇温される。
【００５３】
抽気空気熱交換器２４により昇温された空気は、配管３５を通って排ガスボイラ１７内に設けられた排ガス熱交換器２１に供給される。
排ガス熱交換器２１に供給された空気は、排ガス熱交換器２１により、ガスタービン１５からの排ガスとの熱交換が行われ、例えば４５０℃まで昇温される。
排ガス熱交換器２１により昇温された空気は、配管３６を通って流量調節弁４２により流量が調節され、ガス化炉１１に導入されてガスを生成するために使用される。
【００５４】
ここで、比較例として、従来の石炭ガス化複合発電設備１００の運転について図３を用いて説明する。
ガス化炉１１１により生成されたガスは、ガス精製装置１１２および流量調節弁１４１を介して燃焼器１１４に供給される。燃焼器１１４では、ガス化炉１１１により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機１１３により昇圧された空気との混合気が燃焼され、生成された燃焼ガスによりガスタービン１１５が駆動されて、発電機１１６により発電が行われる。
【００５５】
一方、燃焼用空気圧縮機１１３から抽気された空気は、抽気空気熱交換器１２４および冷却器１２２を通って抽気空気圧縮機１２３に供給されて昇圧される。
抽気空気圧縮機１２３により昇圧された空気は、再び抽気空気熱交換器１２４に供給され、燃焼用空気圧縮機１１３から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば３７０℃まで昇温される。
抽気空気熱交換器１２４により昇温された空気は、そのままガス化炉１１１に導入されてガスを生成するために使用される。
【００５６】
このように、従来の石炭ガス化複合発電設備１００によれば、ガス化炉１１１に導入される空気は、抽気空気熱交換器１２４により昇温されるのみであるため、その昇温能力に限界があり、ガス化炉１１１に導入される空気を好適に昇温することができない。その結果、効率的に石炭のガス化を行うことができず、石炭ガス化複合発電設備１００全体としての発電効率を低下させてしまうこととなる。
【００５７】
これに対して、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部は、抽気系統２０により抽気され、排ガスボイラ１７に備えられた排ガス熱交換器２１により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉１１に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【００５８】
石炭をガス化するためには、例えば１８００℃程度の燃焼温度が必要であるが、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉１１に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００５９】
また、ガス化炉１１に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉１１に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉１１での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、図２の具体例において、排ガス熱交換器２１の配置を例示したが、排ガスボイラ１７内の温度分布によって異なる配置としてもよい。すなわち、蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように各過熱器および再熱器で蒸気を過熱できればよく、本発明は当該配置に限定されるものではない。
【００６２】
また、発電機１６にガスタービン１５および蒸気タービンが接続されていることとして説明したが、ガスタービン１５および蒸気タービンのそれぞれに発電機を設けることとしてもよい。
また、抽気空気圧縮機２３はモータにより駆動するものとして説明したが、回転軸１９に連結して、ガスタービン１５により駆動することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ 石炭ガス化複合発電設備
１１ ガス化炉
１２ ガス精製装置
１３ 燃焼用空気圧縮機
１４ 燃焼器
１５ ガスタービン
１６ 発電機
１７ 排ガスボイラ
１９ 回転軸
２０ 抽気系統
２１ 排ガス熱交換器
２２ 冷却器
２３ 抽気空気圧縮機
２４ 抽気空気熱交換器
５２ ２次過熱器
５３ ３次過熱器
５４ 再熱器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化炉とコンバインドサイクル発電とを組み合わせた石炭ガス化複合発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭をガス化し、Ｃ／Ｃ（コンバインドサイクル発電）と組み合わせた石炭ガス化複合発電設備（以下、「ＩＧＣＣ」という。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＩＧＣＣは、資源量が豊富な石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。このように、ガスタービンおよび蒸気タービンを用いて電力を発生させることで、発電効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２３３０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示されている石炭ガス化複合発電設備において、石炭をガス化させるための空気は、燃焼用空気圧縮機から抽気した空気を抽気空気圧縮機により圧縮してガス化炉に導入される。本来、ガス化炉に導入する空気は、高温である方が発電効率の面からは望ましいが、圧縮機部材に許容温度があるとともに、高温になると圧縮機動力が増加するため、冷却器により冷却した空気を抽気空気圧縮機に供給せざるを得なかった。そのため、ガス化炉に導入される空気の温度も低くなり、石炭ガス化複合発電設備全体として、発電効率を低下させてしまうという不都合があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることが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。
本発明は、石炭をガス化するガス化炉と、該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、前記排ガスボイラが、前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備を採用する。
【０００８】
本発明によれば、ガス化炉により生成されたガスと燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気が燃焼器において燃焼され、発生した燃焼ガスによりガスタービンが駆動されて、発電機により発電が行われる。この際、燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部は、抽気系統により抽気され、排ガスボイラに備えられた排ガス熱交換器により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【０００９】
ここで、石炭をガス化するためには、例えば１８００℃程度の燃焼温度が必要であるが、本発明によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００１０】
また、ガス化炉に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。
【００１１】
以上のように、本発明によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００１２】
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、前記排ガス熱交換器が、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行うこととしてもよい。
【００１３】
冷却器により燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機の動力を低減させることができる。また、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、排ガス熱交換器によりガスタービンからの排ガスと熱交換することで、ガス化炉に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００１４】
上記発明において、前記抽気系統が、前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備えることとしてもよい。
【００１５】
抽気空気熱交換器を備えることで、抽気空気圧縮機により圧縮された空気を、燃焼用圧縮機から抽気された空気と熱交換して昇温することができる。これにより、燃焼用圧縮機から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。
【００１６】
上記発明において、前記排ガスボイラにより発生される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンを備え、前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行うこととしてもよい。
【００１７】
蒸気タービンを備えることで、排ガスボイラにより排ガスの熱量を利用して蒸気を発生させ、該蒸気を用いて蒸気タービンにより発電機を駆動させて発電を行うことができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００１８】
上記発明において、前記排ガスボイラは、蒸気を過熱する複数の過熱器を有し、前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置されることとしてもよい。
【００１９】
蒸気タービンに供給する蒸気、すなわち、複数の過熱器により過熱する蒸気が定格温度となるように、排ガス熱交換器を複数の過熱器の間、例えば２次過熱器と３次過熱器との間に配置する。このような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機から抽気されてガス化炉に導入する空気を、排ガス熱交換器により昇温するとともに、複数の過熱器により蒸気を過熱して蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができる。これにより、ガスタービンおよび蒸気タービンを効率的に駆動させることができるので、石炭ガス化複合発電設備全体の発電効率を向上させることができる。
【００２０】
上記発明において、前記ガスタービンの回転軸が、前記燃焼用空気圧縮機の回転軸に連結されることとしてもよい。
【００２１】
これにより、ガスタービンの駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機による空気を圧縮するために用いることができ、燃焼用空気圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ガス化炉に導入する空気の温度を上昇させて、発電効率を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【図２】図１の排ガスボイラの部分拡大図である。
【図３】従来の石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の石炭ガス化複合発電設備の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１は、石炭をガス化し、このガスを用いてガスタービンを駆動して発電するとともに、排ガスボイラによってガスタービンの排ガスが持つ熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する設備である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１は、ガス化炉１１と、ガス精製装置１２と、燃焼用空気圧縮機１３と、燃焼器１４と、ガスタービン１５と、蒸気タービン（図示略）と、発電機１６と、排ガスボイラ（ＨＲＳＧ）１７と、排ガスボイラ１７を通過した排ガスを排出する煙突１８と、抽気系統２０とを主な構成要素として備えている。
【００２６】
ガス化炉１１は、例えば、固定床式、流動床式、噴流床式、あるいは溶融床式の石炭を加熱する炉であり、炉内に石炭および空気を供給して、例えば加圧下において１８００℃の高温で加熱して、一酸化炭素や水素等の可燃性ガスを生成する設備である。
【００２７】
ガス精製装置１２は、ガス化炉１１により生成されたガスから窒素酸化物や硫黄酸化物や微量成分等を除去してガスを精製し、精製したガスを燃焼器１４に供給する設備である。また、ガス精製装置１２と燃焼器１４との間には、ガス精製装置１２により精製されたガスの流量を調節する流量調節弁４１が設けられている。
【００２８】
燃焼用空気圧縮機１３は、外部から取り入れた空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気を燃焼器１４に供給するようになっている。すなわち、燃焼用空気圧縮機１３は、ガス精製装置１２により精製されたガスを燃焼させるための燃焼用空気を圧縮する設備である。また、燃焼用空気圧縮機１３は、ガスタービン１５と回転軸が連結されており、ガスタービン１５が回転駆動されることで、空気を圧縮する構成とされている。
【００２９】
燃焼器１４は、ガス化炉１１により生成されガス精製装置１２により精製されたガスと、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気との混合気を燃焼させる設備であり、燃焼により発生した高温の燃焼ガスをガスタービン１５に供給するようになっている。
【００３０】
ガスタービン１５は、燃焼器１４において発生した燃焼ガスにより駆動される設備であり、燃焼器１４から供給された燃焼ガスが有するエネルギーを回転駆動力に変換するようになっている。また、ガスタービン１５は、その回転駆動力を、燃焼用空気圧縮機１３に回転軸１９を介して伝達可能な構成とされている。
【００３１】
回転軸１９は、燃焼用空気圧縮機１３、ガスタービン１５、および発電機１６を連結する設備であり、ガスタービン１５から回転駆動力を燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６に伝達するものである。これにより、ガスタービン１５の駆動力を直接、燃焼用空気圧縮機１３による空気を圧縮するために用いることができる。
【００３２】
発電機１６は、ガスタービン１５により回転駆動されて発電を行う設備である。発電機１６には、回転軸１９が連結されており、回転軸１９の回転駆動力を伝達されるようになっている。また、発電機１６には、図示しない蒸気タービンの回転軸が連結されており、蒸気タービンにより回転駆動されて発電が行われる。これにより、発電機１６は、ガスタービンおよび蒸気タービンからの回転駆動力を用いて発電を行うことができるので、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００３３】
排ガスボイラ１７は、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させる設備であり、発生させた蒸気を蒸気タービンに供給するようになっている。また、排ガスボイラ１７には、排ガス熱交換器２１が設けられており、排ガス熱交換器２１は抽気系統２０に接続されている。
【００３４】
抽気系統２０は、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部を抽気して、ガス化炉１１に導入する系統である。
抽気系統２０には、前述の排ガス熱交換器２１の他、冷却器２２と、抽気空気圧縮機２３と、抽気空気熱交換器２４とが設けられている。
【００３５】
また、抽気系統２０は、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気が流通する順序に、燃焼用空気圧縮機１３と抽気空気熱交換器２４とを接続する配管３１と、抽気空気熱交換器２４と冷却器２２とを接続する配管３２と、冷却器２２と抽気空気圧縮機２３とを接続する配管３３と、抽気空気圧縮機２３と抽気空気熱交換器２４とを接続する配管３４と、抽気空気熱交換器２４と排ガス熱交換器２１とを接続する配管３５と、排ガス熱交換器２１とガス化炉１１とを接続する配管３６とが設けられている。配管３６には、ガス化炉１１に導入する空気の流量を調節する流量調節弁４２が設けられている。
【００３６】
冷却器２２は、燃焼用空気圧縮機１３と抽気空気圧縮機２３との間に設けられており、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気を冷却する設備である。冷却器２２により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気を冷却することで、抽気空気圧縮機２３の動力を低減させることができる。
【００３７】
抽気空気圧縮機２３は、モータにより回転駆動されて、燃焼用空気圧縮機１３から抽気されて冷却器２２により冷却された空気を圧縮する設備であり、圧縮した空気をガス化炉１１に供給するようになっている。すなわち、抽気空気圧縮機２３は、ガス化炉１１において石炭とともに加熱されてガスを生成するための空気を圧縮する設備である。
【００３８】
抽気空気熱交換器２４は、燃焼用空気圧縮機１３と冷却器２２との間、且つ、抽気空気圧縮機２３と排ガス熱交換器２１との間に設けられており、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気と、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とを熱交換するようになっている。
【００３９】
抽気空気熱交換器２４により、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気と燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気とを熱交換することで、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気を昇温することができる。これにより、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気の熱量を、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気、すなわち、ガス化炉１１に導入する空気を昇温するために利用することができるため、効率的に石炭をガス化することができる。また、冷却器２２に供給する空気の温度を低下させることができるため、冷却器２２の負荷を低減することができる。
【００４０】
排ガス熱交換器２１は、抽気系統２０により燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気と、ガスタービン１５からの排ガスとの熱交換を行うようになっている。
排ガス熱交換器２１により、抽気空気圧縮機２３により圧縮された空気を、ガスタービン１５からの排ガスと熱交換することで、ガス化炉１１に導入する空気を昇温することができるため、ガス化炉１１において効率的にガスを生成することができる。
【００４１】
ここで、排ガスボイラ１７内における排ガス熱交換器２１の配置について、図２に示す具体例を参照して説明する。
図２に示す具体例において、排ガスボイラ１７は、蒸気を過熱する過熱器を複数備えている。また、排ガスボイラ１７には、図示しない１次過熱器と、２次過熱器５２と、３次過熱器５３と、例えば図示しない蒸気タービンを駆動させるための蒸気を再過熱する再熱器５４とが設けられている。このような構成を有する排ガスボイラ１７内において、排ガス熱交換器２１は、２次過熱器５２と３次過熱器５３および再熱器５４との間に配置されている。
【００４２】
ここで、排ガスボイラ１７内において、排ガス熱交換器２１通過前の排ガスの温度は、例えば５５８℃であり、排ガス熱交換器２１通過後の排ガスの温度は、例えば５４５℃となる。この場合において、排ガス熱交換器２１通過前の空気の温度は３７０℃であり、排ガス熱交換器２１通過後の空気の温度は４５０℃となる。また、この場合、複数の過熱器および再熱器により、蒸気の温度を蒸気タービンの定格温度まで昇温することができるものとする。
【００４３】
このように、図２に示すような配置とすることで、燃焼用空気圧縮機１３から抽気されてガス化炉１１に導入する空気を、排ガス熱交換器２１により昇温することができる。また、複数の過熱器および再熱器により蒸気を過熱して、蒸気タービンに供給する蒸気を定格温度に昇温することができるので、ガスタービン１５および蒸気タービンを効率的に駆動させることができ、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００４４】
上記構成を有する石炭ガス化複合発電設備１の運転について、図１を用いて説明する。
まず、流量調節弁４２により流量が調節された空気が、配管３６を介してガス化炉１１に導入され、ガス化炉１１において石炭がガス化される。生成されたガスは、ガス精製装置１２により硫黄酸化物等が除去され、流量調節弁４１により流量が調節されて燃焼器１４に供給される。
【００４５】
一方、燃焼用空気圧縮機１３は、回転軸１９により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入し、所定の圧力にまで昇圧する。昇圧された空気は、燃焼用空気圧縮機１３から燃焼器１４に供給される。
【００４６】
燃焼器１４では、ガス化炉１１により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機１３により昇圧された空気との混合気が燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。生成された燃焼ガスは、燃焼器１４からガスタービン１５に供給される。
【００４７】
ガスタービン１５では、燃焼ガスの有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。回転駆動力はガスタービン１５から回転軸１９に伝達される。燃焼ガスは、その後、排ガスとしてガスタービン１５から排ガスボイラ１７に供給される。
【００４８】
回転軸１９は、燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６に回転駆動力を伝達し、燃焼用空気圧縮機１３および発電機１６を回転駆動する。これにより、燃焼用空気圧縮機１３は外部の空気を圧縮し、発電機１６は発電を行う。
【００４９】
排ガスボイラ１７では、ガスタービン１５からの排ガスを用いて蒸気を発生させ、該蒸気が蒸気タービンに供給される。蒸気タービンでは、蒸気の有する熱エネルギーなどが回転駆動力に変換される。この回転駆動力は、発電機１６に伝達されて発電を行うために用いられる。
【００５０】
ここで、燃焼用空気圧縮機１３からは圧縮された空気の一部が、抽気系統２０により抽気され、排ガスボイラ１７に備えられた排ガス熱交換器２１により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉１１に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【００５１】
具体的には、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気は、配管３１を通って抽気空気熱交換器２４に供給される。ここで、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気の温度は、例えば４５０℃である。
抽気空気熱交換器２４に供給された空気は、配管３２を通って冷却器２２に供給され、冷却器２２により、例えば５０℃まで冷却される。
【００５２】
冷却器２２に供給された空気は、配管３３を通って抽気空気圧縮機２３に供給され、抽気空気圧縮機２３により昇圧される。
抽気空気圧縮機２３により昇圧された空気は、配管３４を通って再び抽気空気熱交換器２４に供給され、燃焼用空気圧縮機１３から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば３７０℃まで昇温される。
【００５３】
抽気空気熱交換器２４により昇温された空気は、配管３５を通って排ガスボイラ１７内に設けられた排ガス熱交換器２１に供給される。
排ガス熱交換器２１に供給された空気は、排ガス熱交換器２１により、ガスタービン１５からの排ガスとの熱交換が行われ、例えば４５０℃まで昇温される。
排ガス熱交換器２１により昇温された空気は、配管３６を通って流量調節弁４２により流量が調節され、ガス化炉１１に導入されてガスを生成するために使用される。
【００５４】
ここで、比較例として、従来の石炭ガス化複合発電設備１００の運転について図３を用いて説明する。
ガス化炉１１１により生成されたガスは、ガス精製装置１１２および流量調節弁１４１を介して燃焼器１１４に供給される。燃焼器１１４では、ガス化炉１１１により生成されたガスと、燃焼用空気圧縮機１１３により昇圧された空気との混合気が燃焼され、生成された燃焼ガスによりガスタービン１１５が駆動されて、発電機１１６により発電が行われる。
【００５５】
一方、燃焼用空気圧縮機１１３から抽気された空気は、抽気空気熱交換器１２４および冷却器１２２を通って抽気空気圧縮機１２３に供給されて昇圧される。
抽気空気圧縮機１２３により昇圧された空気は、再び抽気空気熱交換器１２４に供給され、燃焼用空気圧縮機１１３から抽気された空気との熱交換が行われ、例えば３７０℃まで昇温される。
抽気空気熱交換器１２４により昇温された空気は、そのままガス化炉１１１に導入されてガスを生成するために使用される。
【００５６】
このように、従来の石炭ガス化複合発電設備１００によれば、ガス化炉１１１に導入される空気は、抽気空気熱交換器１２４により昇温されるのみであるため、その昇温能力に限界があり、ガス化炉１１１に導入される空気を好適に昇温することができない。その結果、効率的に石炭のガス化を行うことができず、石炭ガス化複合発電設備１００全体としての発電効率を低下させてしまうこととなる。
【００５７】
これに対して、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、燃焼用空気圧縮機１３により圧縮された空気の一部は、抽気系統２０により抽気され、排ガスボイラ１７に備えられた排ガス熱交換器２１により排ガスと熱交換されて昇温された後に、ガス化炉１１に導入されて石炭をガス化するために使用される。
【００５８】
石炭をガス化するためには、例えば１８００℃程度の燃焼温度が必要であるが、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、排ガス中の熱量を利用してガス化炉１１に導入する空気を昇温することができるため、効率的にガスを生成することができる。
【００５９】
また、ガス化炉１１に導入する空気の温度を上げることで、その顕熱をガス生成に利用することができるので、ガス化炉１１に導入する空気の量を減らすことができる。その結果、ガス化炉１１での空気比を低下させることができるので、高い発熱量の生成ガスが得られ、冷ガス効率といったガス化性能を高くすることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備１によれば、排ガス中の熱量を有効に利用することで、高いガス化性能が得られるので、石炭ガス化複合発電設備１全体の発電効率を向上させることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、図２の具体例において、排ガス熱交換器２１の配置を例示したが、排ガスボイラ１７内の温度分布によって異なる配置としてもよい。すなわち、蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように各過熱器および再熱器で蒸気を過熱できればよく、本発明は当該配置に限定されるものではない。
【００６２】
また、発電機１６にガスタービン１５および蒸気タービンが接続されていることとして説明したが、ガスタービン１５および蒸気タービンのそれぞれに発電機を設けることとしてもよい。
また、抽気空気圧縮機２３はモータにより駆動するものとして説明したが、回転軸１９に連結して、ガスタービン１５により駆動することとしてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ 石炭ガス化複合発電設備
１１ ガス化炉
１２ ガス精製装置
１３ 燃焼用空気圧縮機
１４ 燃焼器
１５ ガスタービン
１６ 発電機
１７ 排ガスボイラ
１９ 回転軸
２０ 抽気系統
２１ 排ガス熱交換器
２２ 冷却器
２３ 抽気空気圧縮機
２４ 抽気空気熱交換器
５２ ２次過熱器
５３ ３次過熱器
５４ 再熱器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化するガス化炉と、
該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、
前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、
前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、
前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、
前記排ガスボイラが、
前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記抽気系統が、
前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、
該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、
前記排ガス熱交換器が、
前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う請求項１に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項３】
前記抽気系統が、
前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備える請求項２に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項４】
前記排ガスボイラにより発生される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンを備え、
前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項５】
前記排ガスボイラは、蒸気を過熱する複数の過熱器を有し、
前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置された請求項４に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項６】
前記ガスタービンの回転軸が、前記燃焼用空気圧縮機の回転軸に連結された請求項１から請求項５のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項１】
石炭をガス化するガス化炉と、
該ガス化炉により生成されたガスを燃焼させるための空気を圧縮する燃焼用空気圧縮機と、
前記ガス化炉により生成されたガスと前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気との混合気を燃焼させる燃焼器と、
該燃焼器において発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンと、
該ガスタービンにより駆動されて発電を行う発電機と、
前記ガスタービンからの排ガスを用いて蒸気を発生させる排ガスボイラと、
前記燃焼用空気圧縮機により圧縮された空気の一部を抽気して前記ガス化炉に導入する抽気系統とを備え、
前記排ガスボイラが、
前記抽気系統により前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う排ガス熱交換器を有する石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記抽気系統が、
前記燃焼用空気圧縮機から抽気された空気を冷却する冷却器と、
該冷却器により冷却された空気を圧縮する抽気空気圧縮機とを備え、
前記排ガス熱交換器が、
前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記ガスタービンからの排ガスとの熱交換を行う請求項１に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項３】
前記抽気系統が、
前記燃焼用空気圧縮機と前記冷却器との間に設けられ、前記抽気空気圧縮機により圧縮された空気と前記燃焼用圧縮機から抽気された空気とを熱交換する抽気空気熱交換器を備える請求項２に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項４】
前記排ガスボイラにより発生される蒸気を用いて駆動される蒸気タービンを備え、
前記発電機が、前記ガスタービンおよび前記蒸気タービンにより駆動されて発電を行う請求項１から請求項３のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項５】
前記排ガスボイラは、蒸気を過熱する複数の過熱器を有し、
前記排ガス熱交換器が、前記蒸気タービンに供給する蒸気が定格温度となるように、前記複数の過熱器の間に配置された請求項４に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項６】
前記ガスタービンの回転軸が、前記燃焼用空気圧縮機の回転軸に連結された請求項１から請求項５のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２４１９５７（Ｐ２０１０−２４１９５７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２０７１（Ｐ２００９−９２０７１）
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【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２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【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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