石炭ガス化複合発電設備
【課題】発電設備における水消費量を低減することにより、設備の小型化および省電力化を図ることができる石炭ガス化複合発電設備を提供する。
【解決手段】石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備２と、変換された気体燃料を精製するとともに、前記気体に含まれる水銀を処理するガス精製設備３と、水銀を処理された気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備４と、ガスタービン設備４の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラ６において生成された蒸気により運転される蒸気タービン設備５と、ガスタービン設備４および蒸気タービン設備５の少なくとも一方に連結された発電機７Ｇ，７Ｓと、石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部８と、乾燥熱ガス中に含まれる水分と水銀をガス精製設備３に供給する酸素分離設備９と、が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備２と、変換された気体燃料を精製するとともに、前記気体に含まれる水銀を処理するガス精製設備３と、水銀を処理された気体燃料を燃料として運転されるガスタービン設備４と、ガスタービン設備４の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラ６において生成された蒸気により運転される蒸気タービン設備５と、ガスタービン設備４および蒸気タービン設備５の少なくとも一方に連結された発電機７Ｇ，７Ｓと、石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部８と、乾燥熱ガス中に含まれる水分と水銀をガス精製設備３に供給する酸素分離設備９と、が設けられてい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、石炭ガス化複合発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＩＧＣＣ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）が知られている。石炭ガス化複合発電は、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（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上述の石炭ガス化複合発電設備において石炭をガス化する際には、ガスタービンから抽出された排気を、石炭粉砕装置に用いられる乾燥熱ガスとして利用し、乾燥に用いた後の乾燥熱ガスは、排熱回収ボイラ煙突を介して大気に放出されていた。
【特許文献１】特開平１０−３３０７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、石炭ガス化複合発電設備に、二酸化炭素排出量の低減を目的としたＣＯシフト反応プロセスを組み込んだ場合、水所要量が増大するため、水供給設備や、排出される水に含まれる水銀やＨ２Ｓなどの有害物質を処理する処理設備が大型化するという問題があった。
【０００５】
その一方で、石炭の乾燥処理で抽出された水分は乾燥用ガスとともに、直接または排熱回収ボイラを経由して、大気に放出されている。
この石炭を乾燥処理する工程において、石炭に含まれる水銀などの環境規制対象物質が石炭から放出され、上述の水分や乾燥用ガスとともに大気に放出されているおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発電設備における水消費量を低減することにより、設備の小型化および省電力化を図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。
発電設備から大気放出される水銀の放出量を低減するとともに、水銀の処理を行うことで、環境への適合性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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の石炭ガス化複合発電設備は、石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、水銀を処理された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、該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入された排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給する分離部と、が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水分を、ガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【０００９】
さらに、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備の大型化を防止することができる。
【００１０】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００１１】
本発明の石炭ガス化複合発電設備は、石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、水銀を処理された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、該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、前記乾燥熱ガスから水分を分離して、該水分を前記ガス精製設備に供給する分離部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
ガス精製設備における水を用いた気体燃料の精製としては、例えば、ＣＯシフト反応プロセスを挙げることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記分離部は、さらに、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給することが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備など、他の設備に用いることができる。
また酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備の大型化を防止することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記乾燥熱ガス供給部は、前記排熱回収ボイラから前記乾燥熱ガスを抽気することが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、排気回収ボイラに導入された燃焼排ガスの一部を乾燥熱ガスとして抽気することにより、乾燥熱ガスを供給する設備を別途設ける必要がなくなり、設備の小型化を図ることができる。
さらに、乾燥熱ガスを別途生成する必要がなくなり、乾燥熱ガスの生成に用いられる電力などの省力化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の石炭ガス化複合発電設備によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減され、設備の小型化および省電力化を図ることができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明の石炭ガス化複合発電設備によれば、乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理されため、発電設備から大気放出される水銀の放出量を低減するとともに、水銀の処理を行うことで、環境への適合性を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備について図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の構成を説明する模式図である。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１には、石炭ガス化設備２と、ガス精製設備３と、ガスタービン設備４と、蒸気タービン設備５と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６と、発電機７Ｇ，７Ｓと、乾燥熱ガス供給部８と、酸素分離設備９と、が設けられている。
【００２０】
図２および図３は、図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
石炭ガス化設備２は、供給された石炭から可燃成分を含むガス、つまり燃料ガスを生成し、ガス精製設備３を介してガスタービン設備４に供給するものである。
石炭ガス化設備２には、図２および図３に示すように、原炭バンカコンベア２１と、原炭バンカ２２と、微粉炭機２３と、微粉炭集塵機２４と、微粉炭ホッパ２５と、石炭ガス化炉（ＳＧＣ）２６と、サイクロン２７Ａと、ポーラスフィルタ２７Ｂと、チャービン２８と、チャー供給ホッパ２９と、が設けられている。
【００２１】
原炭バンカコンベア２１は、図２に示すように、例えば貯炭場の原料石炭を原炭バンカ２２に供給するコンベアであり、原炭バンカ２２は、原炭バンカコンベア２１により供給された原料石炭を一時的に貯蔵した後に、微粉炭機２３に原料石炭を供給するものである。
【００２２】
微粉炭機２３は、原炭バンカ２２から供給された原料原炭を粉砕するものであって、例えば、数μｍから数百μｍの微粉炭とするものである。微粉炭機２３には、乾燥熱ガス供給部８から乾燥熱ガスが供給され、石炭の乾燥に用いられている。粉砕された微粉炭は、乾燥熱ガスとともに微粉炭集塵機２４に送られる。
なお、微粉炭機２３は、石炭を圧砕する形式によりチューブミル、ボールミル、ローラミルなどの形式に分類され、どの形式の微粉炭機２３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００２３】
微粉炭集塵機２４は、微粉炭機２３により粉砕された微粉炭と、石炭を乾燥させた乾燥熱ガスとを分離するものである。分離された微粉炭は微粉炭ホッパ２５に送られ、分離された乾燥熱ガスは微粉炭乾燥ブロア８１に吸引される。
微粉炭ホッパ２５は、微粉炭集塵機２４により分離された微粉炭を一時的に貯留し、空気昇圧機４５から供給された圧縮空気とともに、貯留した微粉炭を石炭ガス化炉２６のコンバスタ２６Ｃおよびリダクタ２６Ｄに供給するものである。
【００２４】
石炭ガス化炉２６は、供給された微粉炭を処理して気体燃料に変換するものである。
石炭ガス化炉２６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２６Ａと、石炭ガス化部２６Ａ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２６Ｂとが設けられている。
【００２５】
石炭ガス化部２６Ａには、下方から、コンバスタ２６Ｃおよびリダクタ２６Ｄが設けられている。
コンバスタ２６Ｃでは、供給された微粉炭およびチャーの一部分が燃焼され、残りの微粉炭およびチャーは燃焼熱により熱分解され揮発分（ＣＯ，Ｈ２，低級炭化水素）として放出される。本実施形態では、コンバスタ２６Ｃに噴流床を採用した例に適用して説明するが、流動床式や固定床式を採用してもよく、特に限定するものではない。
【００２６】
コンバスタ２６Ｃの内部は、石炭灰の融点以上の温度で運転されるため、石炭灰は完全に溶融され、ガラス状のスラグとしてコンバスタ２６Ｃの下部の排出口から排出される。
【００２７】
リダクタ２６Ｄでは、コンバスタ２６Ｃから流入した高温燃焼ガスによって、供給された微粉炭がガス化される。これにより、石炭からＣＯやＨ２等の気体燃料となる可燃性ガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭およ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。
【００２８】
石炭ガス化炉２６の熱交換部２６Ｂには、リダクタ２６Ｄから導かれたガスから顕熱を回収する複数の熱交換器２６Ｅが設けられている。熱交換器２６Ｅにより回収された熱は、排熱回収ボイラ６を介して蒸気タービン設備５に蒸気として供給される。
【００２９】
サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂは、石炭ガス化炉２６から流出した気体燃料からチャーを分離するものである。サイクロン２７Ａは、石炭ガス化炉２６から気体燃料が直接流入するサイクロン方式の集塵機であり、ポーラスフィルタ２７Ｂは、サイクロン２７Ａにより一度、チャーの分離が行われた気体燃料が流入する集塵機である。
サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂにより分離されたチャーは、チャービン２８に送られ、チャー分離後の気体燃料はガス精製設備３に供給される。
【００３０】
なお、サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂとしては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
チャービン２８は、サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂにより分離されたチャーを一時的に貯留し、チャー供給ホッパ２９に供給するものである。チャー供給ホッパ２９は、チャービン２８から供給されたチャーを石炭ガス化炉２６に送り込むものである。
【００３２】
図４は、図１のガス精製設備、ガスタービン設備および酸素分離設備の構成を説明する模式図である。
ガス精製設備３は、図１および図４に示すように、石炭ガス化設備２において変換された気体燃料を精製するとともに、気体燃料に含まれる水銀を処理するものである。ガス精製設備３により精製された気体燃料は、ガスタービン設備４に供給されている。また、ガス精製設備３には、酸素分離設備９から酸素を分離された乾燥熱ガスとともに水分と水銀が供給されている。
【００３３】
気体燃料の精製としては、例えば、気体燃料に含まれる一酸化炭素と、酸素分離設備９から供給された水分とを用いたＣＯシフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）による精製など、種々の精製方法が挙げられる。
一方、水銀の処理とは、気体燃料および乾燥熱ガスに含まれる水銀を除去する処理のことであり、公知の処理方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３４】
石炭ガス化炉２６とサイクロン２７Ａとの間、ポーラスフィルタ２７Ｂとガス精製設備３との間、および、ガス精製設備３とガスタービン設備４との間には、図３および図４に示すように、分岐路が設けられ、分岐路の下流側には開閉弁３１を介してグランドフレア３２が設けられている。グランドフレア３２は、石炭ガス化炉２６の起動時において生成される発熱量の少ないガスを燃焼させて処理する設備である。
【００３５】
ガスタービン設備４には、図４に示すように、ターボ圧縮機４１と、燃焼器４２と、タービン４３と、回転軸４４と、空気昇圧機４５が設けられている。
【００３６】
ターボ圧縮機４１は、空気を吸入して圧縮して後、圧縮した空気を燃焼器４２に供給するものである。ターボ圧縮機４１は回転軸４４に設けられ、回転軸４４により回転駆動されるものである。
【００３７】
燃焼器４２は、ターボ圧縮機４１から供給された圧縮空気とガス精製設備３から供給された気体燃料との混合気を燃焼させるものであり、燃焼ガスをタービン４３に供給するものである。
【００３８】
タービン４３は、燃焼器４２により生成された燃焼ガスを用いて回転駆動力を発生させるものであり、言い換えると、燃焼ガスの有する熱エネルギなどの一部を回転エネルギに変換するものである。タービン４３において発生した回転駆動力は回転軸４４を介して、ターボ圧縮機４１および発電機７Ｇに伝達される。
タービン４３から排出された燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ６へと導かれる。
【００３９】
回転軸４４は、タービン４３において発生された回転駆動力を、ターボ圧縮機４１および発電機７Ｇに伝達するものであり、回転軸４４には、ターボ圧縮機４１、タービン４３および発電機７Ｇが配置されている。
【００４０】
空気昇圧機４５は、ターボ圧縮機４１から圧縮空気の一部を抽気して、さらに昇圧して、石炭ガス化炉２６に供給するものである。石炭ガス化炉２６に供給される圧縮空気は、微粉炭やチャーとともに石炭ガス化炉２６の内部に送り込まれる。
【００４１】
図５は、図１の排熱回収ボイラおよび蒸気タービン設備の構成を説明する模式図である。
排熱回収ボイラ６は、図４および図５に示すように、ガスタービン設備４から排出された燃焼排ガスの熱、および、石炭ガス化炉２６の熱交換部２６Ｂにより回収された熱を用いて高圧蒸気を発生させるものである。
排熱回収ボイラ６により発生された高圧蒸気は蒸気タービン設備５の高圧タービン５１に供給される。蒸気タービン設備５の高圧タービン５１を駆動した蒸気は、排熱回収ボイラ６に戻って再熱され、高温の再熱蒸気として中圧タービン５２に供給される。
【００４２】
排熱回収ボイラ６には脱硝設備（ＳＣＲ）６１が設けられており、高圧蒸気及び再熱蒸気を発生させた後、燃焼排ガスは脱硝設備６１において燃焼排ガスに含まれる硫黄分が取り除かれる。脱硝設備６１としては、公知の脱硝設備を用いることができる。この脱硝設備６１により、主に燃焼排ガス中のＳＯ２が取り除かれる。
【００４３】
脱硝設備６１の燃焼排ガス流の下流には煙突６２が設けられ、燃焼排ガスを煙突６２から大気へと放出している。
【００４４】
乾燥熱ガス供給部８は、図１および図２に示すように、石炭の乾燥に用いる乾燥熱ガスを石炭ガス化設備２の微粉炭機２３に供給する配管である。乾燥熱ガス供給部８は、図５に示すように、排熱回収ボイラ６における脱硝設備６１の燃焼排ガス流の下流、および、煙突６２から燃焼排ガスの一部を抽気するとともに、石炭を乾燥させた後の燃焼排ガスを煙突６２に戻している。
【００４５】
乾燥熱ガス供給部８における微粉炭集塵機２４の乾燥熱ガス流れの下流には、図１および図２に示すように、微粉炭乾燥ブロア８１が設けられている。微粉炭乾燥ブロア８１は、微粉炭集塵機２４から乾燥熱ガスを吸入し、煙突６２に向けて乾燥熱ガスを送出するものである。このように、微粉炭乾燥ブロア８１により乾燥熱ガスを送風することにより、燃焼排ガスが乾燥熱ガスとして微粉炭機２３に供給される。
【００４６】
酸素分離設備９は、図１および図５に示すように、石炭を乾燥させた後の乾燥熱ガスに含まれる酸素を分離するとともに、分離後の乾燥熱ガスを、それに含まれる水分および水銀とともにガス精製設備３に供給するものである。酸素分離設備９は、微粉炭乾燥ブロア８１の乾燥熱ガスの下流に設けられ、分離された酸素などは、煙突６２に送られる。
【００４７】
酸素分離の方法としては、ガスを圧縮・膨張を繰り返すことにより、液化点近傍まで冷却し、ガスを構成する各気体成分の液化点の差を利用して特定の気体（この場合は酸素）を分離・抽出する深冷分離法が一般的であるが、これ以外の膜分離法或いは吸着分離法といった方法でもよく、特に限定するものではない。
【００４８】
なお、本実施形態では、分離された酸素を煙突６２から大気放出する例に適用して説明するが、分離された酸素をガスタービン設備４などの他の設備に供給してもよく、特に限定するものではない。
【００４９】
蒸気タービン設備５には、図５に示すように、高圧タービン５１と、中圧タービン５２と、低圧タービン５３と、回転軸５４と、が設けられている。
【００５０】
高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３は、排熱回収ボイラ６において発生された高圧蒸気を用いて回転駆動力を発生させるものであり、言い換えると、高圧蒸気の有する熱エネルギなどの一部を回転エネルギに変換するものである。
排熱回収ボイラ６において発生された高圧蒸気は、高圧タービン５１に直接供給される。高圧タービン５１から排出された蒸気は排熱回収ボイラ６に戻され、再熱されて高温の再熱蒸気として中圧タービン５２に供給される。中圧タービン５２から排出された蒸気は低圧タービン５３に供給される。
【００５１】
回転軸５４は、高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３が配置されるものであって、高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３において発生された回転駆動力を発電機７Ｓに伝達するものである。
【００５２】
発電機７Ｇは、ガスタービン設備４の回転軸５４により回転駆動されて発電を行うものであり、発電機７Ｓは、蒸気タービン設備５の回転軸５４により回転駆動されて発電を行うものである。
【００５３】
次に、上記の構成からなる石炭ガス化複合発電設備１における乾燥熱ガスに含まれる水分の回収および水銀の処理方法について説明する。
【００５４】
図１および図２に示すように、石炭ガス化設備２における石炭の乾燥に用いられた乾燥熱ガスには、石炭に含まれていた水分や水銀が含まれる。水分や水銀が含まれた乾燥熱ガスは、微粉炭集塵機２４において微粉炭と分離され、微粉炭乾燥ブロア８１に吸引され、酸素分離設備９に向けて送風される。
【００５５】
乾燥熱ガスは、酸素分離設備９において酸素が分離され、分離後の乾燥熱ガスには水分および水銀が残留する。水分および水銀が含まれる乾燥熱ガスは、酸素分離設備９からガス精製設備３に供給される。
乾燥熱ガスに含まれる水分は、ガス精製設備３におけるＣＯシフト反応に用いられ、乾燥熱ガスに含まれる水銀は、ガス精製設備３に設けられた水銀処理部で処理される。
なお、ガス精製設備３の水銀処理部は、乾燥熱ガスに含まれる水銀、および、石炭ガス化設備２により変換された気体燃料に含まれる水銀を処理するものである。
【００５６】
上記の構成によれば、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水分を、ガス精製設備３における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備１における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【００５７】
さらに、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀はガス精製設備３で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備１から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備１の大型化を防止することができる。
【００５８】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備４など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００５９】
排熱回収ボイラ６に導入された燃焼排ガスの一部を乾燥熱ガスとして抽気することにより、乾燥熱ガスを供給する設備を別途設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電設備１の小型化を図ることができる。
さらに、乾燥熱ガスを別途生成する必要がなくなり、乾燥熱ガスの生成に用いられる電力などの省力化を図ることができる。
【００６０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、酸素分離設備が水分分離設備に変更されている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて水分分離設備の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態の水分分離設備周辺の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０１には、図６に示すように、石炭ガス化設備２と、ガス精製設備３と、ガスタービン設備４と、蒸気タービン設備５（図１参照）と、排熱回収ボイラ６と、発電機７Ｇ，７Ｓ（図１参照）と、乾燥熱ガス供給部８と、水分分離設備１０９と、が設けられている。
【００６２】
水分分離設備１０９は、石炭を乾燥させた後の乾燥熱ガスに含まれる水分を分離してガス精製設備３に供給するものである。水分分離設備１０９は、微粉炭乾燥ブロア８１の乾燥熱ガスの下流に設けられ、分離された分離後の乾燥熱ガスは、煙突６２に送られる。
【００６３】
水分分離の方法としては、乾燥熱ガスを熱交換器で冷却することにより、凝縮した水分を回収する方法があるが、これ以外の方法でもよく、特に限定するものではない。
【００６４】
次に、上記の構成からなる石炭ガス化複合発電設備１０１における乾燥熱ガスに含まれる水分の回収および処理方法について説明する。
【００６５】
図６に示すように、石炭ガス化設備２における石炭の乾燥に用いられた乾燥熱ガスには、石炭に含まれていた水分が含まれる。水分が含まれた乾燥熱ガスは、微粉炭集塵機２４において微粉炭と分離され（図１参照）、微粉炭乾燥ブロア８１に吸引され、水分分離設備１０９に向けて送風される。
乾燥熱ガスは、水分分離設備１０９において水分が分離され、分離された水分はガス精製設備３に供給される。水分は、ガス精製設備３におけるＣＯシフト反応に用いられる。
【００６６】
上記の構成によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備３における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備１０１における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【００６７】
さらに、水分が分離された乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の乾燥熱ガスをガス精製設備３に供給するようにしても良い。
【００６８】
酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀はガス精製設備３で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備１から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備１の大型化を防止することができる。
【００６９】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備４など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
【図３】図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
【図４】図１のガス精製設備、ガスタービン設備および酸素分離設備の構成を説明する模式図である。
【図５】図１の排熱回収ボイラおよび蒸気タービン設備の構成を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の水分分離設備周辺の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１０１ 石炭ガス化複合発電設備
２ 石炭ガス化設備
３ ガス精製設備
４ ガスタービン設備
５ 蒸気タービン設備
６ 排熱回収ボイラ
７Ｇ，７Ｓ 発電機
８ 乾燥熱ガス供給部
９ 酸素分離設備
１０９ 水分分離設備
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化複合発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（ＩＧＣＣ；Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）が知られている。石炭ガス化複合発電は、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（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上述の石炭ガス化複合発電設備において石炭をガス化する際には、ガスタービンから抽出された排気を、石炭粉砕装置に用いられる乾燥熱ガスとして利用し、乾燥に用いた後の乾燥熱ガスは、排熱回収ボイラ煙突を介して大気に放出されていた。
【特許文献１】特開平１０−３３０７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、石炭ガス化複合発電設備に、二酸化炭素排出量の低減を目的としたＣＯシフト反応プロセスを組み込んだ場合、水所要量が増大するため、水供給設備や、排出される水に含まれる水銀やＨ２Ｓなどの有害物質を処理する処理設備が大型化するという問題があった。
【０００５】
その一方で、石炭の乾燥処理で抽出された水分は乾燥用ガスとともに、直接または排熱回収ボイラを経由して、大気に放出されている。
この石炭を乾燥処理する工程において、石炭に含まれる水銀などの環境規制対象物質が石炭から放出され、上述の水分や乾燥用ガスとともに大気に放出されているおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発電設備における水消費量を低減することにより、設備の小型化および省電力化を図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。
発電設備から大気放出される水銀の放出量を低減するとともに、水銀の処理を行うことで、環境への適合性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】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の石炭ガス化複合発電設備は、石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、水銀を処理された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、該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入された排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給する分離部と、が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水分を、ガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【０００９】
さらに、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備の大型化を防止することができる。
【００１０】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００１１】
本発明の石炭ガス化複合発電設備は、石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、水銀を処理された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、該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、前記乾燥熱ガスから水分を分離して、該水分を前記ガス精製設備に供給する分離部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
ガス精製設備における水を用いた気体燃料の精製としては、例えば、ＣＯシフト反応プロセスを挙げることができる。
【００１３】
上記発明においては、前記分離部は、さらに、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給することが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備など、他の設備に用いることができる。
また酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備の大型化を防止することができる。
【００１５】
上記発明においては、前記乾燥熱ガス供給部は、前記排熱回収ボイラから前記乾燥熱ガスを抽気することが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、排気回収ボイラに導入された燃焼排ガスの一部を乾燥熱ガスとして抽気することにより、乾燥熱ガスを供給する設備を別途設ける必要がなくなり、設備の小型化を図ることができる。
さらに、乾燥熱ガスを別途生成する必要がなくなり、乾燥熱ガスの生成に用いられる電力などの省力化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の石炭ガス化複合発電設備によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備における水消費量が低減され、設備の小型化および省電力化を図ることができるという効果を奏する。
【００１８】
本発明の石炭ガス化複合発電設備によれば、乾燥熱ガスに含まれる水銀は気体燃料に含まれる水銀とともにガス精製設備で処理されため、発電設備から大気放出される水銀の放出量を低減するとともに、水銀の処理を行うことで、環境への適合性を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備について図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の構成を説明する模式図である。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１には、石炭ガス化設備２と、ガス精製設備３と、ガスタービン設備４と、蒸気タービン設備５と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６と、発電機７Ｇ，７Ｓと、乾燥熱ガス供給部８と、酸素分離設備９と、が設けられている。
【００２０】
図２および図３は、図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
石炭ガス化設備２は、供給された石炭から可燃成分を含むガス、つまり燃料ガスを生成し、ガス精製設備３を介してガスタービン設備４に供給するものである。
石炭ガス化設備２には、図２および図３に示すように、原炭バンカコンベア２１と、原炭バンカ２２と、微粉炭機２３と、微粉炭集塵機２４と、微粉炭ホッパ２５と、石炭ガス化炉（ＳＧＣ）２６と、サイクロン２７Ａと、ポーラスフィルタ２７Ｂと、チャービン２８と、チャー供給ホッパ２９と、が設けられている。
【００２１】
原炭バンカコンベア２１は、図２に示すように、例えば貯炭場の原料石炭を原炭バンカ２２に供給するコンベアであり、原炭バンカ２２は、原炭バンカコンベア２１により供給された原料石炭を一時的に貯蔵した後に、微粉炭機２３に原料石炭を供給するものである。
【００２２】
微粉炭機２３は、原炭バンカ２２から供給された原料原炭を粉砕するものであって、例えば、数μｍから数百μｍの微粉炭とするものである。微粉炭機２３には、乾燥熱ガス供給部８から乾燥熱ガスが供給され、石炭の乾燥に用いられている。粉砕された微粉炭は、乾燥熱ガスとともに微粉炭集塵機２４に送られる。
なお、微粉炭機２３は、石炭を圧砕する形式によりチューブミル、ボールミル、ローラミルなどの形式に分類され、どの形式の微粉炭機２３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００２３】
微粉炭集塵機２４は、微粉炭機２３により粉砕された微粉炭と、石炭を乾燥させた乾燥熱ガスとを分離するものである。分離された微粉炭は微粉炭ホッパ２５に送られ、分離された乾燥熱ガスは微粉炭乾燥ブロア８１に吸引される。
微粉炭ホッパ２５は、微粉炭集塵機２４により分離された微粉炭を一時的に貯留し、空気昇圧機４５から供給された圧縮空気とともに、貯留した微粉炭を石炭ガス化炉２６のコンバスタ２６Ｃおよびリダクタ２６Ｄに供給するものである。
【００２４】
石炭ガス化炉２６は、供給された微粉炭を処理して気体燃料に変換するものである。
石炭ガス化炉２６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２６Ａと、石炭ガス化部２６Ａ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２６Ｂとが設けられている。
【００２５】
石炭ガス化部２６Ａには、下方から、コンバスタ２６Ｃおよびリダクタ２６Ｄが設けられている。
コンバスタ２６Ｃでは、供給された微粉炭およびチャーの一部分が燃焼され、残りの微粉炭およびチャーは燃焼熱により熱分解され揮発分（ＣＯ，Ｈ２，低級炭化水素）として放出される。本実施形態では、コンバスタ２６Ｃに噴流床を採用した例に適用して説明するが、流動床式や固定床式を採用してもよく、特に限定するものではない。
【００２６】
コンバスタ２６Ｃの内部は、石炭灰の融点以上の温度で運転されるため、石炭灰は完全に溶融され、ガラス状のスラグとしてコンバスタ２６Ｃの下部の排出口から排出される。
【００２７】
リダクタ２６Ｄでは、コンバスタ２６Ｃから流入した高温燃焼ガスによって、供給された微粉炭がガス化される。これにより、石炭からＣＯやＨ２等の気体燃料となる可燃性ガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭およ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。
【００２８】
石炭ガス化炉２６の熱交換部２６Ｂには、リダクタ２６Ｄから導かれたガスから顕熱を回収する複数の熱交換器２６Ｅが設けられている。熱交換器２６Ｅにより回収された熱は、排熱回収ボイラ６を介して蒸気タービン設備５に蒸気として供給される。
【００２９】
サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂは、石炭ガス化炉２６から流出した気体燃料からチャーを分離するものである。サイクロン２７Ａは、石炭ガス化炉２６から気体燃料が直接流入するサイクロン方式の集塵機であり、ポーラスフィルタ２７Ｂは、サイクロン２７Ａにより一度、チャーの分離が行われた気体燃料が流入する集塵機である。
サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂにより分離されたチャーは、チャービン２８に送られ、チャー分離後の気体燃料はガス精製設備３に供給される。
【００３０】
なお、サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂとしては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００３１】
チャービン２８は、サイクロン２７Ａおよびポーラスフィルタ２７Ｂにより分離されたチャーを一時的に貯留し、チャー供給ホッパ２９に供給するものである。チャー供給ホッパ２９は、チャービン２８から供給されたチャーを石炭ガス化炉２６に送り込むものである。
【００３２】
図４は、図１のガス精製設備、ガスタービン設備および酸素分離設備の構成を説明する模式図である。
ガス精製設備３は、図１および図４に示すように、石炭ガス化設備２において変換された気体燃料を精製するとともに、気体燃料に含まれる水銀を処理するものである。ガス精製設備３により精製された気体燃料は、ガスタービン設備４に供給されている。また、ガス精製設備３には、酸素分離設備９から酸素を分離された乾燥熱ガスとともに水分と水銀が供給されている。
【００３３】
気体燃料の精製としては、例えば、気体燃料に含まれる一酸化炭素と、酸素分離設備９から供給された水分とを用いたＣＯシフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）による精製など、種々の精製方法が挙げられる。
一方、水銀の処理とは、気体燃料および乾燥熱ガスに含まれる水銀を除去する処理のことであり、公知の処理方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００３４】
石炭ガス化炉２６とサイクロン２７Ａとの間、ポーラスフィルタ２７Ｂとガス精製設備３との間、および、ガス精製設備３とガスタービン設備４との間には、図３および図４に示すように、分岐路が設けられ、分岐路の下流側には開閉弁３１を介してグランドフレア３２が設けられている。グランドフレア３２は、石炭ガス化炉２６の起動時において生成される発熱量の少ないガスを燃焼させて処理する設備である。
【００３５】
ガスタービン設備４には、図４に示すように、ターボ圧縮機４１と、燃焼器４２と、タービン４３と、回転軸４４と、空気昇圧機４５が設けられている。
【００３６】
ターボ圧縮機４１は、空気を吸入して圧縮して後、圧縮した空気を燃焼器４２に供給するものである。ターボ圧縮機４１は回転軸４４に設けられ、回転軸４４により回転駆動されるものである。
【００３７】
燃焼器４２は、ターボ圧縮機４１から供給された圧縮空気とガス精製設備３から供給された気体燃料との混合気を燃焼させるものであり、燃焼ガスをタービン４３に供給するものである。
【００３８】
タービン４３は、燃焼器４２により生成された燃焼ガスを用いて回転駆動力を発生させるものであり、言い換えると、燃焼ガスの有する熱エネルギなどの一部を回転エネルギに変換するものである。タービン４３において発生した回転駆動力は回転軸４４を介して、ターボ圧縮機４１および発電機７Ｇに伝達される。
タービン４３から排出された燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ６へと導かれる。
【００３９】
回転軸４４は、タービン４３において発生された回転駆動力を、ターボ圧縮機４１および発電機７Ｇに伝達するものであり、回転軸４４には、ターボ圧縮機４１、タービン４３および発電機７Ｇが配置されている。
【００４０】
空気昇圧機４５は、ターボ圧縮機４１から圧縮空気の一部を抽気して、さらに昇圧して、石炭ガス化炉２６に供給するものである。石炭ガス化炉２６に供給される圧縮空気は、微粉炭やチャーとともに石炭ガス化炉２６の内部に送り込まれる。
【００４１】
図５は、図１の排熱回収ボイラおよび蒸気タービン設備の構成を説明する模式図である。
排熱回収ボイラ６は、図４および図５に示すように、ガスタービン設備４から排出された燃焼排ガスの熱、および、石炭ガス化炉２６の熱交換部２６Ｂにより回収された熱を用いて高圧蒸気を発生させるものである。
排熱回収ボイラ６により発生された高圧蒸気は蒸気タービン設備５の高圧タービン５１に供給される。蒸気タービン設備５の高圧タービン５１を駆動した蒸気は、排熱回収ボイラ６に戻って再熱され、高温の再熱蒸気として中圧タービン５２に供給される。
【００４２】
排熱回収ボイラ６には脱硝設備（ＳＣＲ）６１が設けられており、高圧蒸気及び再熱蒸気を発生させた後、燃焼排ガスは脱硝設備６１において燃焼排ガスに含まれる硫黄分が取り除かれる。脱硝設備６１としては、公知の脱硝設備を用いることができる。この脱硝設備６１により、主に燃焼排ガス中のＳＯ２が取り除かれる。
【００４３】
脱硝設備６１の燃焼排ガス流の下流には煙突６２が設けられ、燃焼排ガスを煙突６２から大気へと放出している。
【００４４】
乾燥熱ガス供給部８は、図１および図２に示すように、石炭の乾燥に用いる乾燥熱ガスを石炭ガス化設備２の微粉炭機２３に供給する配管である。乾燥熱ガス供給部８は、図５に示すように、排熱回収ボイラ６における脱硝設備６１の燃焼排ガス流の下流、および、煙突６２から燃焼排ガスの一部を抽気するとともに、石炭を乾燥させた後の燃焼排ガスを煙突６２に戻している。
【００４５】
乾燥熱ガス供給部８における微粉炭集塵機２４の乾燥熱ガス流れの下流には、図１および図２に示すように、微粉炭乾燥ブロア８１が設けられている。微粉炭乾燥ブロア８１は、微粉炭集塵機２４から乾燥熱ガスを吸入し、煙突６２に向けて乾燥熱ガスを送出するものである。このように、微粉炭乾燥ブロア８１により乾燥熱ガスを送風することにより、燃焼排ガスが乾燥熱ガスとして微粉炭機２３に供給される。
【００４６】
酸素分離設備９は、図１および図５に示すように、石炭を乾燥させた後の乾燥熱ガスに含まれる酸素を分離するとともに、分離後の乾燥熱ガスを、それに含まれる水分および水銀とともにガス精製設備３に供給するものである。酸素分離設備９は、微粉炭乾燥ブロア８１の乾燥熱ガスの下流に設けられ、分離された酸素などは、煙突６２に送られる。
【００４７】
酸素分離の方法としては、ガスを圧縮・膨張を繰り返すことにより、液化点近傍まで冷却し、ガスを構成する各気体成分の液化点の差を利用して特定の気体（この場合は酸素）を分離・抽出する深冷分離法が一般的であるが、これ以外の膜分離法或いは吸着分離法といった方法でもよく、特に限定するものではない。
【００４８】
なお、本実施形態では、分離された酸素を煙突６２から大気放出する例に適用して説明するが、分離された酸素をガスタービン設備４などの他の設備に供給してもよく、特に限定するものではない。
【００４９】
蒸気タービン設備５には、図５に示すように、高圧タービン５１と、中圧タービン５２と、低圧タービン５３と、回転軸５４と、が設けられている。
【００５０】
高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３は、排熱回収ボイラ６において発生された高圧蒸気を用いて回転駆動力を発生させるものであり、言い換えると、高圧蒸気の有する熱エネルギなどの一部を回転エネルギに変換するものである。
排熱回収ボイラ６において発生された高圧蒸気は、高圧タービン５１に直接供給される。高圧タービン５１から排出された蒸気は排熱回収ボイラ６に戻され、再熱されて高温の再熱蒸気として中圧タービン５２に供給される。中圧タービン５２から排出された蒸気は低圧タービン５３に供給される。
【００５１】
回転軸５４は、高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３が配置されるものであって、高圧タービン５１、中圧タービン５２および低圧タービン５３において発生された回転駆動力を発電機７Ｓに伝達するものである。
【００５２】
発電機７Ｇは、ガスタービン設備４の回転軸５４により回転駆動されて発電を行うものであり、発電機７Ｓは、蒸気タービン設備５の回転軸５４により回転駆動されて発電を行うものである。
【００５３】
次に、上記の構成からなる石炭ガス化複合発電設備１における乾燥熱ガスに含まれる水分の回収および水銀の処理方法について説明する。
【００５４】
図１および図２に示すように、石炭ガス化設備２における石炭の乾燥に用いられた乾燥熱ガスには、石炭に含まれていた水分や水銀が含まれる。水分や水銀が含まれた乾燥熱ガスは、微粉炭集塵機２４において微粉炭と分離され、微粉炭乾燥ブロア８１に吸引され、酸素分離設備９に向けて送風される。
【００５５】
乾燥熱ガスは、酸素分離設備９において酸素が分離され、分離後の乾燥熱ガスには水分および水銀が残留する。水分および水銀が含まれる乾燥熱ガスは、酸素分離設備９からガス精製設備３に供給される。
乾燥熱ガスに含まれる水分は、ガス精製設備３におけるＣＯシフト反応に用いられ、乾燥熱ガスに含まれる水銀は、ガス精製設備３に設けられた水銀処理部で処理される。
なお、ガス精製設備３の水銀処理部は、乾燥熱ガスに含まれる水銀、および、石炭ガス化設備２により変換された気体燃料に含まれる水銀を処理するものである。
【００５６】
上記の構成によれば、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水分を、ガス精製設備３における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備１における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【００５７】
さらに、酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀はガス精製設備３で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備１から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備１の大型化を防止することができる。
【００５８】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備４など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００５９】
排熱回収ボイラ６に導入された燃焼排ガスの一部を乾燥熱ガスとして抽気することにより、乾燥熱ガスを供給する設備を別途設ける必要がなくなり、石炭ガス化複合発電設備１の小型化を図ることができる。
さらに、乾燥熱ガスを別途生成する必要がなくなり、乾燥熱ガスの生成に用いられる電力などの省力化を図ることができる。
【００６０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、酸素分離設備が水分分離設備に変更されている点が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いて水分分離設備の周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態の水分分離設備周辺の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０１には、図６に示すように、石炭ガス化設備２と、ガス精製設備３と、ガスタービン設備４と、蒸気タービン設備５（図１参照）と、排熱回収ボイラ６と、発電機７Ｇ，７Ｓ（図１参照）と、乾燥熱ガス供給部８と、水分分離設備１０９と、が設けられている。
【００６２】
水分分離設備１０９は、石炭を乾燥させた後の乾燥熱ガスに含まれる水分を分離してガス精製設備３に供給するものである。水分分離設備１０９は、微粉炭乾燥ブロア８１の乾燥熱ガスの下流に設けられ、分離された分離後の乾燥熱ガスは、煙突６２に送られる。
【００６３】
水分分離の方法としては、乾燥熱ガスを熱交換器で冷却することにより、凝縮した水分を回収する方法があるが、これ以外の方法でもよく、特に限定するものではない。
【００６４】
次に、上記の構成からなる石炭ガス化複合発電設備１０１における乾燥熱ガスに含まれる水分の回収および処理方法について説明する。
【００６５】
図６に示すように、石炭ガス化設備２における石炭の乾燥に用いられた乾燥熱ガスには、石炭に含まれていた水分が含まれる。水分が含まれた乾燥熱ガスは、微粉炭集塵機２４において微粉炭と分離され（図１参照）、微粉炭乾燥ブロア８１に吸引され、水分分離設備１０９に向けて送風される。
乾燥熱ガスは、水分分離設備１０９において水分が分離され、分離された水分はガス精製設備３に供給される。水分は、ガス精製設備３におけるＣＯシフト反応に用いられる。
【００６６】
上記の構成によれば、乾燥熱ガスに含まれる水分をガス精製設備３における気体燃料の精製に用いることにより、石炭ガス化複合発電設備１０１における水消費量が低減される。そのため、水供給設備の小型化を図ることができるとともに、水の供給に用いられる電力等の省力化を図ることができる。
【００６７】
さらに、水分が分離された乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の乾燥熱ガスをガス精製設備３に供給するようにしても良い。
【００６８】
酸素が分離された後の乾燥熱ガスに含まれる水銀はガス精製設備３で処理される。そのため、石炭ガス化複合発電設備１から大気放出される水銀の量を低減させることができるとともに、石炭ガス化複合発電設備１の大型化を防止することができる。
【００６９】
その一方で、乾燥熱ガスから分離された酸素をガスタービン設備４など、他の設備に用いることができる。また、乾燥熱ガスから分離された酸素をそのまま大気に放出しても構わない。
【００７０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
【図３】図１の石炭ガス化設備の構成を説明する模式図である。
【図４】図１のガス精製設備、ガスタービン設備および酸素分離設備の構成を説明する模式図である。
【図５】図１の排熱回収ボイラおよび蒸気タービン設備の構成を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の水分分離設備周辺の構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１０１ 石炭ガス化複合発電設備
２ 石炭ガス化設備
３ ガス精製設備
４ ガスタービン設備
５ 蒸気タービン設備
６ 排熱回収ボイラ
７Ｇ，７Ｓ 発電機
８ 乾燥熱ガス供給部
９ 酸素分離設備
１０９ 水分分離設備
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、
変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、
水銀を処理された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、
該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入された排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、
前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、
前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給する分離部と、
が設けられていることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、
変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、
水銀を処理された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、
該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、
前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、
前記乾燥熱ガスから水分を分離して、該水分を前記ガス精製設備に供給する分離部と、
が設けられていることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項３】
前記分離部は、さらに、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給することを特徴とする請求項２に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項４】
前記乾燥熱ガス供給部は、前記排熱回収ボイラから前記乾燥熱ガスを抽気することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項１】
石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、
変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、
水銀を処理された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、
該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入された排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、
前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、
前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給する分離部と、
が設けられていることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項２】
石炭粉砕装置により粉砕された微粉炭を処理して気体燃料に変換する石炭ガス化設備と、
変換された前記気体燃料を精製するとともに、前記気体燃料に含まれる水銀を処理するガス精製設備と、
水銀を処理された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、
該ガスタービン設備の燃焼排ガスが導入される排熱回収ボイラにおいて生成され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および前記蒸気タービン設備の少なくとも一方に連結された発電機と、
前記石炭粉砕装置に石炭を乾燥させる乾燥熱ガスを供給する乾燥熱ガス供給部と、
前記乾燥熱ガスから水分を分離して、該水分を前記ガス精製設備に供給する分離部と、
が設けられていることを特徴とする石炭ガス化複合発電設備。
【請求項３】
前記分離部は、さらに、前記乾燥熱ガスから酸素を分離し、酸素分離後の前記乾燥熱ガスを前記ガス精製設備に供給することを特徴とする請求項２に記載の石炭ガス化複合発電設備。
【請求項４】
前記乾燥熱ガス供給部は、前記排熱回収ボイラから前記乾燥熱ガスを抽気することを特徴とする請求項１から３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４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−５３８０９（Ｐ２０１０−５３８０９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１２５６（Ｐ２００８−２２１２５６）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【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２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]