(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させる。【解決手段】ＮＨ３分離手段１６により石炭ガス化ガスからＮＨ３を分離し、ＮＨ３が除かれた石炭ガス化ガスを燃料として、膨張タービン４、蒸気タービン１２を駆動して発電を実施し、ＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３、及び、ＣＯ２を原料として、尿素製造手段１７によりＣＯ２（ＮＨ３）を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化燃料を得るガス製造手段と、
前記ガス製造手段で製造されたガス化ガスからＮＨ３を分離するＮＨ３分離手段と、
前記ＮＨ３分離手段でＮＨ３が分離されたガス化ガスを燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、
前記燃焼器で得られた前記燃焼ガスを膨張させて動力を得る膨張タービンとを備えた
ことを特徴とする発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の発電設備において、
前記ＮＨ３分離手段で分離されたＮＨ３が原料とされて化学製品を製造する化学製品製造手段を備えた
ことを特徴とする発電設備。
【請求項３】
請求項２に記載の発電設備において、
前記化学製品製造手段は、
ＮＨ３、及び、ＣＯ２によりＣＯ（ＮＨ２）２を製造する手段である
ことを特徴とする発電設備。
【請求項４】
請求項３に記載の発電設備において、
前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、
前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスからＣＯ２を分離するＣＯ２分離手段とを備え、
前記化学製品製造手段は、
前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２を用いて化学製品が製造される
ことを特徴とする発電設備。
【請求項５】
請求項４に記載の発電設備において、
前記燃焼器にＯ２含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、
前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記燃焼器に供給する循環手段とを備え、
前記ＣＯ２分離手段は、
前記循環手段で供給される排気ガスからＣＯ２を分離する
ことを特徴とする発電設備。
【請求項６】
請求項４もしくは請求項５のいずれかに記載の発電設備において、
前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２の一部が供給され、土壌改質剤、もしくは、工業用原料が製造されるＣＯ２適用手段を備えた
ことを特徴とする発電設備。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発電設備において、
前記ガス製造手段は、
石炭をガス化して石炭ガス化ガスを得る石炭ガス化ガス製造手段である
ことを特徴とする発電設備。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、ガス化ガスを燃料として発電を行う発電設備に関する。
【０００２】
石炭等の化石燃料（石炭）からガス化ガス（石炭ガス化ガス）を得て、石炭ガス化ガスの燃焼により膨張タービンの動力を得る発電設備が知られている。膨張タービンで仕事を終えた排気ガスは、排煙処理が施されて大気に放出される。
【０００３】
膨張タービンで膨張される燃焼ガスには、燃焼により生成される窒素酸化物（サーマルＮＯｘ）が含まれている。一方、石炭ガス化ガスには、成分としてＮＨ３が存在しているため、燃焼ガスには、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）が多く含まれている。即ち、排気ガス中のＮＯｘは、燃料中のＮＨ３に起因して発生するフューエルＮＯｘが大半を占めている。
【０００４】
このため、従来の発電設備では、排気ガスの排気経路に排煙処理装置（脱硝装置）を備え、脱硝装置により排気ガス中のＮＯｘを除去するようにしている（例えば、特許文献１）。排気経路に備えられた脱硝装置により排気ガス中のＮＯｘが除去され、不純物が大気に放出されることが防止されている。
【０００５】
近年、大気に放出される排気ガスに関しては、不純物の基準や見た目の色等に対して厳しくなる状況にあるのが現状である。このため、排気ガス中の不純物であるＮＯｘに関しても、精密に除去することができる脱硝装置が望まれている。脱硝装置を大型化することにより、ＮＯｘの除去性能を向上させることができるが、設備の大型化には、場所、コスト等により限度があるのが実情であった。このため、コストを掛けることなく脱硝性能を向上させる技術の出現が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することができる発電設備を提供することを目的とする。
【０００８】
特に、発電により生じたＣＯ２を有効に利用すると共に、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することができる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】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の発電設備は、ガス化燃料を得るガス製造手段と、前記ガス製造手段で製造されたガス化ガスからＮＨ３を分離するＮＨ３分離手段と、前記ＮＨ３分離手段でＮＨ３が分離されたガス化ガスを燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、前記燃焼器で得られた前記燃焼ガスを膨張させて動力を得る膨張タービンとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に係る本発明では、ガス製造手段（例えば、石炭ガス化ガス製造装置）でガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）が得られ、ＮＨ３分離手段により、得られたガス化ガスからＮＨ３が分離される。
【００１１】
この結果、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。即ち、脱硝装置を大型化することなく、または、小型の脱硝装置であっても、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【００１２】
そして、請求項２に係る本発明の発電設備は、請求項１に記載の発電設備において、前記ＮＨ３分離手段で分離されたＮＨ３が原料とされて化学製品を製造する化学製品製造手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る本発明では、ＮＨ３分離手段で分離されたＮＨ３を原料として、化学製品製造手段により化学製品を製造することができる。
【００１４】
また、請求項３に係る本発明の発電設備は、請求項２に記載の発電設備において、前記化学製品製造手段は、ＮＨ３、及び、ＣＯ２によりＣＯ（ＮＨ２）２を製造する手段であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に係る本発明では、化学製品製造手段によりＣＯ（ＮＨ２）２を製造することができる。得られたＣＯ（ＮＨ２）２を肥料として使用することで、ＣＯ２が植物に吸収されることになり、ＣＯ２を植物に固定させて循環させることができる。ＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガスを有効に利用してＣＯ（ＮＨ２）２を製造することが可能になる。つまり、ＣＯ２を有効に再利用してＣＯ（ＮＨ２）２を製造し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明の発電設備は、請求項３に記載の発電設備において、前記膨張タービンの排気ガスが熱回収されて蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気タービンと、前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスからＣＯ２を分離するＣＯ２分離手段とを備え、前記化学製品製造手段は、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２を用いて化学製品が製造されることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に係る本発明では、石炭ガス化ガスからからＮＨ３が分離され、膨張タービンの排気ガスが排熱回収ボイラで熱回収されて蒸気が得られ、得られた蒸気により蒸気タービンが駆動される。ＣＯ２分離手段によって排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスからＣＯ２が分離され、分離されたＣＯ２及び石炭ガス化ガスから分離されたＮＨ３により化学製品が製造される。そして、発電で生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【００１８】
また、請求項５に係る本発明の発電設備は、請求項４に記載の発電設備において、前記燃焼器にＯ２含有ガスを供給する酸化剤供給手段と、前記排熱回収ボイラで熱回収された排気ガスを前記燃焼器に供給する循環手段とを備え、前記ＣＯ２分離手段は、前記循環手段で供給される排気ガスからＣＯ２を分離することを特徴とする。
【００１９】
請求項５に係る本発明では、燃焼器ではＯ２含有ガスにより燃料が燃焼され、膨張タービンの排気ガスが循環手段により閉サイクルで循環される。循環手段で循環される排気ガスからＣＯ２が分離され、化学製品が製造される。
【００２０】
また、請求項６に係る本発明の発電設備は、請求項４もしくは請求項５のいずれかに記載の発電設備において、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２の一部が供給され、土壌改質剤、もしくは、工業用原料が製造されるＣＯ２適用手段を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６に係る本発明では、ＣＯ２適用手段により、土壌改質剤、もしくは、工業用原料が製造される。土壌改質剤として、例えば、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＨＣＯ３）２、ＫＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３を製造することができる。また、工業用原料（ガラス原料）として、Ｎａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３を製造することができる。
【００２２】
また、請求項７に係る本発明の発電設備は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発電設備において、前記ガス製造手段は、石炭をガス化して石炭ガス化ガスを得る石炭ガス化ガス製造手段であることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に係る本発明では、石炭をガス化した石炭ガス化ガスを燃料として用い、石炭ガス化ガスからＮＨ３を分離することができる。尚、ガス製造手段としては、石炭ガス化ガス製造手段の他に、バイオマスや重油をガス化する製造手段を適用することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発電設備は、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【００２５】
特に、発電により生じたＣＯ２を有効に利用すると共に、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る発電設備の概略系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１から図４には本発明の第１実施例から第４実施例に係る発電設備の概略を示してある。
【００２８】
図１に基づいて第１実施例を説明する。
【００２９】
図に示すように、複合発電設備１のガスタービン２は、圧縮機３、及び、膨張タービン４を備え、圧縮機３で圧縮された圧縮流体（空気）が燃焼器５に送られる。燃焼器５には、ガス化設備である石炭ガス化設備（ガス化ガス製造手段）６からガス化ガス（石炭ガス化ガス）としての燃料ガス（ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４）が供給される。
【００３０】
膨張タービン４で仕事を終えた排気ガスの熱回収を行う排熱回収ボイラ１１が備えられ、排熱回収ボイラ１１で発生した蒸気は蒸気タービン１２に送られて動力が回収され、発電機が駆動される。排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスはＣＯ２回収手段１４でＣＯ２が回収される。ＣＯ２回収手段１４でＣＯ２が回収された後の排気ガスは排煙処理が施されて大気に放出される。
【００３１】
一方、複合発電設備１には、石炭ガス化設備６で製造されたガス化ガスからＮＨ３を分離するＮＨ３分離手段（分離膜等）１６が備えられ、ＮＨ３分離手段１６でＮＨ３が分離されたガス化ガスが燃焼器５に送られる。そして、ＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３は尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を製造する尿素製造手段１７に送られる。尿素製造手段１７にはＣＯ２回収手段１４で回収されたＣＯ２が送られ、尿素製造手段１７では、ＣＯ２とＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３とによりＣＯ（ＮＨ２）２が製造される。
【００３２】
尚、ＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３は、尿素製造手段１７に送る他に、そのまま肥料として利用したり、他の用途として利用したりすることができる。また、尿素製造手段１７に送られるＣＯ２としては、ＣＯ２回収手段１４で回収されたＣＯ２に限らず、他で貯留されたＣＯ２を利用したり、他の設備で回収されたＣＯ２を利用したりすることができる。
【００３３】
上述した発電設備では、ＮＨ３分離手段１６により石炭ガス化ガスからＮＨ３が分離され、ＮＨ３が除かれた石炭ガス化ガスを燃料として、膨張タービン４、蒸気タービン１２を駆動して発電が実施される。そして、ＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３、及び、ＣＯ２を原料として、尿素製造手段１７によりＣＯ（ＮＨ２）２が製造される。
【００３４】
このため、石炭ガス化ガスのＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。即ち、脱硝装置を大型化することなく、または、小型の脱硝装置であっても、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【００３５】
そして、尿素製造手段１７により、ＣＯ２とＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３とを原料としてＣＯ（ＮＨ２）２を製造することができる。製造された（得られた）ＣＯ（ＮＨ２）２を肥料として使用することで、ＣＯ２が植物に吸収されることになり、ＣＯ２を植物に固定させて循環させることができる。
【００３６】
つまり、ＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガスを有効に利用してＣＯ（ＮＨ２）２を製造することが可能になる。このため、余剰のＣＯ２を有効に再利用して（貯留等、処理が大変なＣＯ２を有効に再利用して）、ＣＯ（ＮＨ２）２を製造し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【００３７】
従って、石炭ガス化ガスのＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。特に、発電により生じたＣＯ２を回収して有効に利用すると共に、石炭ガス化ガス中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【００３８】
図２に基づいて第２実施例を説明する。図１に示した第１実施例と同一部材には同一符号を付してある。
【００３９】
第２実施例の発電設備は、酸化剤供給手段として酸素製造設備２１が備えられ、酸化剤として、酸素製造設備２１で製造されたＯ２が石炭ガス化設備６に送られる。また、排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスは循環手段としての経路２２により圧縮機３に送られ、圧縮機３で圧縮された循環ガス（ＣＯ２）が燃焼器５に供給される（閉サイクル）。
【００４０】
経路２２には、ＣＯ２回収手段２３が分岐して備えられ、ＣＯ２回収手段２３では排気ガスからＨ２Ｏが分離されてＣＯ２が回収される。ＣＯ２回収手段２３で回収されたＣＯ２は尿素製造手段１７に送られる。
【００４１】
上述した発電設備では、燃焼器５ではＯ２含有ガスにより燃料が燃焼され、膨張タービン４の排気ガスが循環手段により閉サイクルで循環される。ＣＯ２回収手段２３により、循環手段で循環される排気ガスからＣＯ２が分離され、また、ＮＨ３分離手段１６により石炭ガス化ガスからＮＨ３が分離される。そして、ＮＨ３分離手段１６で分離されたＮＨ３、及び、ＣＯ２回収手段２３で回収されたＣＯ２を原料として、尿素製造手段１７によりＣＯ（ＮＨ２）２が製造される。
【００４２】
このため、発電により生じたＣＯ２を有効に利用すると共に、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【００４３】
図３に基づいて第３実施例を説明する。図２に示した第２実施例と同一部材には同一符号を付してある。
【００４４】
第３実施例の発電設備は、第２実施例の発電設備に対し、ＣＯ２回収手段２３で回収されたＣＯ２の一部が供給されて土壌改質剤が製造される土壌改質剤製造手段２６が備えられている。土壌改質剤製造手段２６にはＣａ（ＯＨ）２が供給され、土壌改質剤製造手段２６ではＣＯ２とＣａ（ＯＨ）２が原料とされてＣａＣＯ３が製造される。土壌改質剤としては、ＣａＣＯ３の他に、ＣＯ２を原料として、例えば、Ｃａ（ＨＣＯ３）２、ＫＨＣＯ３、ＮａＨＣＯ３を製造することが可能である。
【００４５】
図４に基づいて第４実施例を説明する。図２に示した第２実施例と同一部材には同一符号を付してある。
【００４６】
第４実施例の発電設備は、第２実施例の発電設備に対し、ＣＯ２回収手段２３で回収されたＣＯ２の一部が供給されてガラスの原料が製造される工業用原料製造手段２８が備えられている。工業用原料製造手段２８にはＮａＯＨが供給され、工業用原料製造手段２８ではＣＯ２とＮａＯＨが原料とされてＮａ２ＣＯ３が製造される。工業用原料（ガラスの原料）としては、Ｎａ２ＣＯ３の他に、Ｋ２ＣＯ３を製造することが可能である。
【００４７】
上述した発電設備は、発電により生じたＣＯ２を回収して有効に利用すると共に、石炭ガス化ガス中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。つまり、脱硝設備を大型化することなく脱硝性能を向上させることが可能になる（脱硝設備を小型化しても脱硝性能を維持することが可能になる）。
【００４８】
従って、燃料中のＮＨ３に起因した窒素酸化物（フューエルＮＯｘ）を抑制し、脱硝装置の負担を増加させることなく、脱硝性能を向上させて排気ガス中のＮＯｘを低減することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、発電設備の産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  複合発電設備
２  ガスタービン
３  圧縮機
４  膨張タービン
５  燃焼器
６  石炭ガス化設備
１１  排熱回収ボイラ
１２  蒸気タービン
１４、２３  ＣＯ２回収手段
１６  ＮＨ３分離手段
１７  尿素製造手段
２１  酸素製造設備
２２  経路
２６  土壌改質剤製造手段
２８  工業用原料製造手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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