(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、石炭ガス化炉の起動時に発生する排ガスを前記焼却炉に導く導入手段を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電装置。
【請求項２】
酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、石炭ガス化炉の起動時に発生する排ガスを前記焼却炉に導き、その排ガス中の硫黄分も石膏として回収することを特徴とする石炭ガス化複合発電装置。
【請求項３】
酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、前記焼却炉の排ガスの排熱を利用して前記脱硫設備の吸収液再生塔の再生熱源となる水蒸気を発生させる再生用蒸気発生手段と、この再生用蒸気発生手段で発生した水蒸気を前記吸収液再生塔の熱源部に送る手段を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電装置。
【請求項４】
酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、前記焼却炉の排ガスの排熱を利用して吸収液再生塔の再生熱源となる水蒸気を得、その水蒸気を前記湿式脱硫設備の吸収液再生用熱源として使用することを特徴とする石炭ガス化複合発電装置。
【請求項５】
請求項１又は２、及び請求項３又は４の特徴を有する石炭ガス化複合発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高効率、かつ環境保全性に優れた石炭ガス化複合発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の、湿式脱硫設備及び硫黄回収設備を用いる石炭ガス化複合発電装置の構成の一例を示すフロ−シ−トである。該図に示される装置は、本願発明者の発明である「石炭ガス化プラントの硫黄回収方法及び装置」（特開平６−２９３８８８号公報）に記載の実施例である。
空気分離装置１においては、空気圧縮機３に吸入された空気２が、熱交換機４を経て精留塔５内で窒素７と酸素６に分離される。この酸素６をガス化剤として、石炭ホッパ９から供給される石炭８は石炭ガス化炉１０にてガス化され、ＣＯ及びＨ2を主成分とする粗生成ガス１１を生成する。粗生成ガス１１は熱回収ボイラ１２により冷却され、脱塵装置１３を経て脱Ｈ2Ｓ塔１４に供給される。脱Ｈ2Ｓ塔１４では、吸収液により粗生成ガス１１中のＨ2Ｓ、ＣＯＳ等の硫黄化合物がガスタ−ビン１６の許容濃度以下まで除去される。精製されたガス１５はガスタ−ビン１６に送られ、発電機２０で発電が行われる。ガスタ−ビン１６からの燃焼排ガスは排熱回収ボイラ１７にて熱回収された後、煙突１８より大気に放出される。このボイラ１７で得られた蒸気３１は、熱回収ボイラ１２で得られる蒸気３１とともに蒸気タ−ビン１９に送られ、発電機２０で発電が行われる。
【０００３】
脱Ｈ2Ｓ塔１４でＨ2Ｓ、ＣＯＳ等の硫黄化合物を吸収した吸収液は再生塔２１に送られ、吸収液の熱分解による劣化を防ぐため、１０気圧以下の低圧蒸気３７により加熱することで吸収しているＨ2Ｓ、ＣＯＳを脱離し再生される。この蒸気３７は、石炭ガス化炉に続く熱回収ボイラ１２で得られる高圧蒸気３１を減圧して使用する。再生塔２１の上部より放出される再生排ガス２２の硫黄化合物（Ｈ2Ｓ、ＣＯＳ）の濃度は、約３０vol％程度となる。
【０００４】
再生排ガス２２は焼却炉２４に導かれ、再生排ガス２２中の硫黄化合物は空気２３により二酸化硫黄に酸化される。焼却炉２４では火炎を安定に保つため、油、ＬＰＧ等の助燃料３２が常に燃焼される。焼却炉２４で発生する燃焼排ガス２５は温度が５００〜１０００℃のガスであり、かつ数vol％のＳＯ2を含むため、熱交換器２６で水蒸気３１ａによる熱回収を行った後、吸収塔２７に導かれる。吸収塔２７では石灰石スラリ−２８と燃焼排ガス２５を接触させることにより、燃焼排ガス２５に含まれるＳＯ2は、煙突１８出口のプラント排ガス４４中のＳＯ2含有量が環境規制値以下となるまで吸収除去される。吸収塔２７の下部からは石灰石スラリ−２８がＳＯ2と反応することにより生成する亜硫酸カルシウム４２が抜出される。次に酸化塔４１に導かれ空気４０により酸化されて硫酸カルシウム４３となる。硫酸カルシウム４３はシックナ−２９に送られ、脱水された後、石膏３０が回収される。
【０００５】
ガス化炉起動時には、ガス化炉１０に石炭を投入する前に、ガス化炉１０から脱塵装置１３の間をガス中の水分が凝縮しなくなる温度まで昇温する必要がある。このため補助燃料４５を燃焼させることにより得られる高温の燃焼ガスを、ガス化炉１０から脱塵装置１３に通す。この補助燃料４５の燃焼によって生成されるガス化炉起動時排ガス３５は、切替弁３３及び３４の操作により煙突１８から大気中に放出する。上記補助燃料４５には通常の高圧下でのガス化運転時に使用した場合でも相変化のない液体燃料、すなわち重油、軽油等が通常用いられてい
【０００６】
る。
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来技術において、以下の点が課題とされていた。
１．石炭ガス化炉１０から脱塵装置１３の間は、生成した石炭ガス１１中の水分が凝縮するのを防ぐために、ガス化炉起動時には補助燃料４５を燃焼した燃焼ガスの熱を用いて昇温する。この際に補助燃料４５として燃焼される前記液体燃料には通常硫黄分が含まれるため、燃焼排ガス３５にはＳＯ2が含まれる。湿式脱硫設備の吸収液はＳＯ2の吸収も可能であるので、燃焼ガスを脱Ｈ2Ｓ塔１４に通すことにより脱硫を行うことはできるが、その場合吸収したＳＯ2を脱離して吸収液を再生することは困難であり、ＳＯ2を吸収した分本来の用途であるＨ2Ｓの吸収性能が減少することが問題となる。このため従来の装置においては、起動時の燃焼排ガス３５を脱Ｈ2Ｓ塔１４をバイパスさせ煙突１８から大気へ放出させていた。
従って起動時排ガス３５の脱硫は行われず、装置起動時の環境保全性は好ましいとはいえない。また起動時の補助燃料４５に高硫黄分の燃料を用いた場合には、起動時においては環境規制値を満足できない可能性もあり、燃料の性状によってはガス化炉起動時の排ガス中のＳＯ2を除去するための装置が別途必要になる。
【０００７】
２．吸収液の再生塔２１での吸収液加熱用の蒸気３７は、吸収液の熱分解を避けるため吸収液の沸点以下であり、かつできるだけ低温の蒸気を用いることが望ましく通常約２００℃程度とすべきである。従来の装置では、湿式脱硫設備の吸収液を再生するのに必要な低圧蒸気として、熱回収ボイラ１２で発生する高圧蒸気３１の一部を減圧して使用するため、高圧蒸気を利用した蒸気タ−ビン１９における発電の効率低下を招いていた。
【０００８】
本発明の目的は従来技術における上記の課題を解决し、環境保全性に優れ、かつ高効率の石炭ガス化複合発電装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、石炭ガス化炉の起動時に発生する排ガスを前記焼却炉に導く導入手段を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電装置により達成される。
【００１０】
上記目的はまた、酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、石炭ガス化炉の起動時に発生する排ガスを前記焼却炉に導き、その排ガス中の硫黄分も石膏として回収することを特徴とする石炭ガス化複合発電装置により達成される。
ガス化炉起動時の燃焼排ガスを脱Ｈ2Ｓ塔をバイパスさせて前記焼却炉に導くことにより、起動時の排ガス中のＳＯ2の除去が可能となり環境保全性は保たれる。
【００１１】
上記目的はまた、酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、前記焼却炉の排ガスの排熱を利用して前記脱硫設備の吸収液再生塔の再生熱源となる水蒸気を発生させる再生用蒸気発生手段と、この再生用蒸気発生手段で発生した水蒸気を前記吸収液再生塔の熱源部に送る手段を備えたことを特徴とする石炭ガス化複合発電装置により達成される。
【００１２】
上記目的はまた、酸素又は酸素を主成分とするガス化剤により石炭を石炭ガス化炉でガス化し、そのガスを湿式の脱硫設備により脱硫する際に、発生するＨ2Ｓ含有排ガスを焼却炉で焼却し、その燃焼により発生する燃焼ガスを石灰石と反応させることにより石炭中の硫黄分を石膏として回収する石炭ガス化複合発電装置において、前記焼却炉の高温排ガスの排熱を利用して吸収液再生塔の再生熱源となる水蒸気を得、その水蒸気を前記湿式脱硫設備の吸収液再生用熱源として使用することを特徴とする石炭ガス化複合発電装置により達成される。
【００１３】
焼却炉出口の排ガス温度は、石炭の組成や湿式ガス精製設備（脱Ｈ2Ｓ塔、再生塔等）の運転条件により異なるが、通常約５００〜１０００℃となる。吸収塔に入る前記排ガスの温度は低いほど脱硫効果が高く経済的であるため、焼却炉出口の燃焼排ガスは、再生用蒸気発生手段によってその排熱が回収されて冷却される。その排熱回収で発生する蒸気の温度は任意に選定できる。そこで、再生用蒸気発生手段で発生させる蒸気温度を吸収液再生塔の再生熱源温度とする。通常は１５０℃から２５０℃の範囲、特に２００℃程度とし、その蒸気を吸収液再生塔での吸収液加熱再生用熱源として用いることで、発電のため必要となる高圧蒸気を一部減圧する等の措置を講ずることなく、経済的な蒸気系統を構成することができる。
【００１４】
上記目的はまた、上記の特徴を組み合わせた石炭ガス化複合発電装置により達成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明を具体例によって説明する。図１は湿式脱硫設備及び硫黄回収設備を用いる石炭ガス化複合発電システムの構成の一例を示すフロ−シ−トである。空気分離装置１にて空気２から分離される酸素６をガス化剤として、石炭９は石炭ガス化炉１０にてガス化され、ＣＯ及びＨ2を主成分とする粗生成ガス１１を生成する。粗生成ガス１１は熱回収ボイラ１２により冷却され、脱塵装置１３を経て脱Ｈ2Ｓ塔１４に供給される。脱Ｈ2Ｓ塔１４では、吸収液により粗生成ガス１１中のＨ2Ｓ、ＣＯＳ等の硫黄化合物がガスタ−ビン１６の許容濃度以下まで除去される。精製されたガス１５はガスタ−ビン１６に送られ、発電が行われ、ガスタ−ビン１６からの燃焼排ガスは排熱回収ボイラ１７にて冷却されると同時に高圧蒸気３１を回収し、煙突１８より大気に放出される。ここで得られた蒸気は、熱回収ボイラ１２で得られる蒸気３１とともに蒸気タ−ビン１９に送られ、発電が行われる。
【００１６】
脱Ｈ2Ｓ塔１４でＨ2Ｓ、ＣＯＳ等の硫黄化合物を吸収した吸収液は再生塔２１に送られ，再生用蒸気３７により加熱することで吸収しているＨ2Ｓ、ＣＯＳを脱離し再生される。再生排ガス２２は焼却炉２４に導かれ、再生排ガス２２中の硫黄化合物は空気２３により二酸化硫黄に酸化される。焼却炉２４では、火炎を安定にたもつため油、ＬＰＧ等の助燃料３２が常に燃焼される。焼却炉２４で発生する燃焼排ガス２５は、温度が５００〜１０００℃のガスであり、かつ数vol％のＳＯ2を含むため、高圧蒸気発生手段である熱交換器２６で１５０〜２５０℃（５気圧〜４０気圧）の水蒸気を発生させて冷却した後、吸収塔２７に導かれる。吸収塔２７では石灰石スラリ−２８と燃焼排ガス２５を接触させることにより燃焼排ガス２５に含まれるＳＯ2が、煙突１８出口のプラント排ガス４４中のＳＯ2含有量が環境規制値以下となるまで吸収除去される。吸収塔２７の下部からは石灰石スラリ−２８がＳＯ2と反応することにより生成する亜硫酸カルシウム４２が抜き出され、次に酸化塔４１に導かれ、そこで空気４０により酸化されて硫酸カルシウム４３となる。硫酸カルシウム４３は、シックナ−２９に送られ、脱水された後、石膏３０が回収される。
【００１７】
ガス化炉起動時には、石炭ガス化炉１０で補助燃料４５の重油又は軽油を空気又は酸素で燃焼させて高温の燃焼ガスを得、石炭ガス化炉１０から脱塵装置１３の間の昇温及び昇圧を行なう。この際の燃焼排ガス３５は、切替弁３３及び３４を操作することにより脱Ｈ2Ｓ塔１４をバイパスさせて焼却炉２４に通す。焼却炉２４では補助燃料３２を空気により燃焼させておく。焼却炉出口のＳＯ2を含む燃焼排ガス２５は、熱交換器２６で冷却後、石灰石による脱硫を行なう吸収塔２７に導く。これにより、起動時の排ガス３５中のＳＯ2の除去が可能となる。また石炭ガス化炉１０から脱塵装置１３間の昇温が終了後、ガス化炉１０への石炭投入開始時には、排出ガス中の硫黄分はＳＯ2からＨ2Ｓと変化するが、この場合においても焼却炉２４でＨ2ＳがＳＯ2に酸化されるため、ガス化炉燃料切替時においても排出ガス中の硫黄分は脱硫され、環境保全性は保たれる。燃焼排ガス２５中のＳＯ2は吸収塔２７で石灰石スラリ−と反応し、石膏３０が回収される。
【００１８】
焼却炉２４から排出された燃焼排ガス２５は、前記の如く熱交換器２６によって熱交換が行われて焼却熱が回収され、その回収により水蒸気３７を生成する。ここで３６はボイラ水、３８はボイラ水循環ポンプ、３９はスチ−ムドラムである。この蒸気３７の温度を略２００℃に設定し、焼却炉２４で発生した熱エネルギ−を再生塔２１での吸収液加熱再生用熱源として用いる。これにより、発電のため必要となる高圧蒸気３１を一部減圧する等の措置を講ずる必要がなくなる。
【００１９】
本発明の他の具体例としては、石炭のガス化剤として酸素の代わりに空気を用いる方式、ガスタ−ビンの代わりに燃料電池を用いる方式等があげられる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス化炉起動時に発生する硫黄酸化物の大気中への放出量を脱硫装置を通過させることなく大幅に減少させ、石炭ガス脱硫能力を損なうことなく環境保全性に優れた装置を実現する。さらに、系内で回収された高圧蒸気のエネルギ−損失を減少させ、より高い発電効率を得ることが可能になり、経済的な石炭ガス化複合発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る石炭ガス化複合発電装置の構成図である。
【図２】従来の石炭ガス化複合発電装置の構成図である。
【符号の説明】
１  空気分離装置
８  石炭
１０  ガス化炉
１１  粗生成ガス
１２  熱回収ボイラ
１４  脱Ｈ2Ｓ塔
２１  再生塔
２２  再生排ガス
２４  焼却炉
２５  燃焼排ガス
２６  熱交換器
２７  吸収塔
２９  シックナ−
３１  高圧蒸気
３７  低圧蒸気
３９  スチ−ムドラム
４１  酸化塔
４５  起動時燃料
【図１】
0003702396.tif 000002
【図２】
0003702396.tif 000003