(57)【要約】【課題】Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造するＮＨ３併産型の発電プラントを提供する。【解決手段】燃料をＯ２含有ガスにより燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器３と、燃焼器で得られた燃焼ガスを膨張させて動力を得るガスタービン５と、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造するＮＨ３製造装置１４と、を備える。燃焼器３に供給するＯ２含有ガスを製造する過程で、ＮＨ３の原料となるＮ２を得ることができる。よって、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を有効に利用し、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料をＯ２含有ガスにより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ガスタービンと、
前記Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造するＮＨ３製造装置と、を備えた
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項２】
請求項１に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記Ｏ２含有ガスは、
空気からＮ２が分離されて製造されるＯ２である
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記燃料は、
石炭をＯ２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含む
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記燃焼器に供給される前記燃料中のＣＯをＣＯ２に変換し、該ＣＯ２を回収するシフト反応器を備えた
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記ガスタービンの排気を圧縮して前記燃焼器に導入する循環系を備えた
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項６】
請求項５に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記循環系は、
前記ガスタービンの前記排気からＣＯ２を回収する分離装置を備えた
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記ガスタービンの排気により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前記蒸気を膨張させて動力を得る蒸気タービンと、を備えた
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、
前記燃焼器は、
前記ＮＨ３をＯ２含有ガスにより燃焼させるものを含む
ことを特徴とするＮＨ３併産型の発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＨ３併産型の発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料の燃焼によりガスタービンの動力を得る発電プラントが知られている。例えば、石炭をガス化炉によって石炭ガス化ガスに変換し、これを燃料として発電に用いる石炭ガス化発電がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記の発電プラントでは、石炭のガス化や燃料の燃焼のため、ガス化炉や燃焼器にＯ２含有ガスが供給される。Ｏ２含有ガスは、種々の効果を期待して、空気よりもＯ２濃度を高めたＯ２富化ガスや、さらにＯ２濃度を高めた純Ｏ２ガスが用いられる。
【０００４】
一方、Ｏ２含有ガスは、例えば空気からＮ２が分離されて製造されるため、Ｏ２含有ガスの製造に伴い、余剰Ｎ２が副生することがある。余剰Ｎ２は、Ｏ２含有ガスのＯ２濃度が高いほど、また、Ｏ２含有ガスの量が多いほど多量に副生されるため、ＣＯ２等と比べて環境への負荷が小さいことも相まって大気中に排出される状況がある。すなわち、上記の発電プラントでは、Ｏ２含有ガスを製造する際に余剰Ｎ２が副生し、かかる余剰Ｎ２が有効に利用されず、結局は大気中に排出される現状があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１７１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、Ｎ２を原料として製造されるＮＨ３の需要は多く、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造できれば、産業的に有利となる。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造するＮＨ３併産型の発電プラント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】
【０００８】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、燃料をＯ２含有ガスにより燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、燃焼器で得られた燃焼ガスを膨張させて動力を得るガスタービンと、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を用いてＮＨ３を製造するＮＨ３製造装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項１に係る本発明では、燃焼器に供給するＯ２含有ガスを製造する過程で、ＮＨ３の原料となるＮ２を得ることができる。このため、ＮＨ３併産型の発電プラントを構築でき、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を有効に利用して、発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる。
【００１０】
そして、請求項２に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、Ｏ２含有ガスは、空気からＮ２が分離されて製造されるＯ２であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明では、Ｏ２含有ガスが、空気からＮ２が分離されて製造されるＯ２であるので、Ｏ２含有ガスのＯ２濃度が高いほど、また、Ｏ２含有ガス量が多いほど多量に得られる余剰Ｎ２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１もしくは請求項２に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、燃料は、石炭をＯ２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る本発明では、燃料が、石炭をＯ２含有ガスによりガス化した石炭ガス化ガスを含むので、石炭ガス化ガスの燃焼に用いられるＯ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２のみならず、石炭のガス化に用いられるＯ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２をも有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる。
【００１４】
また、請求項４に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、燃焼器に供給される燃料中のＣＯをＣＯ２に変換し、該ＣＯ２を回収するシフト反応器を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明では、燃焼器に供給される燃料中のＣＯをＣＯ２に変換して回収するシフト反応器を備えるので、燃焼器からの燃焼ガスやガスタービンの排気に、高濃度のＣＯ２が含まれなくなる。これにより、ＣＯ２を大気中に排出しないゼロエミッションを実現できる。この場合、発電ガスタービンの排気の一部をそのまま大気中に開放する構成を採用し、余剰Ｎ２の一部を燃焼器に供給するようにすれば、燃焼器に圧縮ガスを供給する圧縮機の負担を低減できる。よって、余剰Ｎ２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる上、かかる余剰Ｎ２の利用性を向上させることができる。
【００１６】
また、請求項５に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、ガスタービンの排気を圧縮して燃焼器に導入する循環系を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に係る本発明では、ガスタービンの排気を圧縮して燃焼器に導入する循環系を備えるので、Ｏ２含有ガスとして例えば純Ｏ２ガスを用い、またＨ２及びＣＯを含む燃料の燃焼によってガスタービンの排気に高濃度のＣＯ２が含まれる場合であっても、かかる排気の一部を、再び燃焼系に供給することができる。よって、高濃度のＣＯ２を大気中に排出することなく、発電プラントを運転させることができる。そして、上記の純Ｏ２ガスを製造する際に得られる多量の余剰Ｎ２を有効に利用し、発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項５に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、循環系は、ガスタービンの排気からＣＯ２を回収するＣＯ２分離装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に係る本発明では、ＣＯ２分離装置を備えるので、ガスタービンの排気からＣＯ２を回収するＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築することが可能になる。よって、ＣＯ２を大気中に排出しないゼロエミッションを実現する発電プラント系内で、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を有効に利用し、ＮＨ３を製造することができる。
【００２０】
また、請求項７に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、ガスタービンの排気により蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで発生した蒸気を膨張させて動力を得る蒸気タービンと、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
請求項７に係る本発明では、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を有用に利用し、タービン複合発電プラント系内でＮＨ３を製造することができる。
【００２２】
また、請求項８に係る本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、請求項１〜請求項７の何れか一項に記載のＮＨ３併産型の発電プラントにおいて、燃焼器は、ＮＨ３をＯ２含有ガスにより燃焼させるものを含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項８に係る本発明では、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を利用して製造したＮＨ３を、発電プラント系内で燃料として用いることができる。よって、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２の利用性が向上される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＮＨ３併産型の発電プラントは、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られるＮ２を原料として、ＮＨ３を製造することができる発電プラントとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略図である。
【図２】本発明の第２実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略図である。
【図３】本発明の第３実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略図である。
【図４】本発明の第４実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略図である。
【図５】本発明の第５実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１から図５に基づいて本発明の第１実施例から第５実施例を説明する。図１から図５には、本発明の第１実施例から第５実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラントの概略系統を示してある。
【００２７】
（第１実施例）
まず、図１に基づいて、本発明の第１実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラント（以下「発電プラント」と略記することがある。）を説明する。図１に示すように、発電プラント１は、ガス化炉２と、燃焼器３と、圧縮機４と、ガスタービン５と、排熱回収ボイラ（以下、ＨＲＳＧ）６と、蒸気タービン７とを備えている。
【００２８】
ガス化炉２は、供給される石炭（図１ではＦｕｅｌと表記）をＯ２含有ガスによって熱分解し、燃料としての石炭ガス化ガスを発生させる。ガス化炉２で得られた石炭ガス化ガスには、可燃成分であるＨ２やＣＯが含まれており、ガス供給路８を通じて、燃焼器３に供給される。
【００２９】
燃焼器３は、ガス化炉２から供給された石炭ガス化ガスを、Ｏ２含有ガスにより燃焼し、燃焼ガスを発生させる。燃焼器３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられており、圧縮機４からの圧縮ガスが燃焼器３内に供給され、燃焼器３で得られた燃焼ガスと共に、ガスタービン５に供給される。
【００３０】
ガスタービン５は、燃焼器３から供給された燃焼ガスを膨張させる。ガスタービン５は、排気通路９、ＨＲＳＧ６及び排気路１０を介して圧縮機４に接続されている。よって、ガスタービン５での膨張により発電動力とされ、仕事を終えた排気は、ＨＲＳＧ６で熱回収された後、再び圧縮機４に戻される（循環系）。
【００３１】
ＨＲＳＧ６は、排気通路９を流れる排気の熱を回収する。ＨＲＳＧ６は蒸気タービン７に接続されており、熱回収によりＨＲＳＧ６で発生する蒸気は、蒸気タービン７に送られ、蒸気タービン７での膨張により発電動力とされる。蒸気タービン７で仕事を終えた排気は、図示しない復水器で復水されて給水ポンプによりＨＲＳＧ６に給水され、蒸気タービン７の駆動用の蒸気とされる。
【００３２】
また、ＨＲＳＧ６にて熱回収された排気が流れる排気路１０は、その一部が分岐して、環境への負荷が大きいＣＯ２を回収する分離装置１１に接続されている。分離装置１１は、例えば汽水分離により排気中の水蒸気（Ｈ２Ｏ）を分離して、高濃度のＣＯ２を回収する装置である。このような分離装置１１が設けられることで、ＣＯ２回収型の発電プラントが構築され、ＣＯ２を大気中に排出しないゼロエミッション発電が実現される。
【００３３】
以上説明した発電プラント１でのガスの流れは、基本的には以下のとおりである。すなわち、ガス化炉２で石炭がＯ２含有ガスによってガス化され、得られた石炭ガス化ガスが、Ｏ２含有ガスと共に燃焼器３に供給される。燃焼器３での石炭ガス化ガスの燃焼によって得られた燃焼ガスが、ガスタービン５及び蒸気タービン７の複合発電に用いられた後、再び圧縮機４に戻されて、燃焼器３に循環させられる。
【００３４】
このような発電プラント１のうち、ガス化炉２及び燃焼器３は、Ｏ２供給路１２を介して、Ｏ２製造設備１３に接続されている。これにより、Ｏ２製造設備１３で製造されたＯ２含有ガスが、ガス化炉２及び燃焼器３に供給され、石炭をガス化する際のガス化剤として、また、石炭ガス化ガスを燃焼させる際の酸化剤として用いられる。
【００３５】
Ｏ２製造設備１３は、例えば空気からＮ２を分離してＯ２含有ガスを製造する。Ｏ２含有ガスは、一例として、Ｏ２濃度が高い純Ｏ２ガス（Ｏ２濃度９０〜１００％）である。すなわち、発電プラント１は、Ｏ２含有ガスとして純Ｏ２ガスを用いるよう構成されている。
【００３６】
尚、Ｏ２含有ガスはＯ２富化ガス（Ｏ２濃度２５〜３０％）であってもよい。すなわち発電プラントは、Ｏ２含有ガスとしてＯ２富化ガスを用いる構成であってもよい。
【００３７】
上述の酸素吹き方式が採用される発電プラントでは、特に空気から多量のＮ２を分離する必要があるため、Ｏ２製造設備１３で得られる余剰Ｎ２も多くなる。余剰Ｎ２を有効に利用するため、この余剰Ｎ２を原料としＮＨ３を製造することが考えられる。
【００３８】
そこで、発電プラント１は、ＮＨ３製造装置１４を備えている。ＮＨ３製造装置１４は、Ｎ２供給路１５及びＨ２Ｏ供給路１６を介し、それぞれ、Ｏ２製造設備１３及びＣＯ２分離装置１１に接続されている。また、ＮＨ３製造装置１４には、ガス供給路８が分岐して接続されている。上記配管を通じて、ＮＨ３製造装置１４に、余剰Ｎ２に加え、Ｈ２やＨ２Ｏが供給される。
【００３９】
このうち、Ｈ２Ｏは、分離装置１１で分離された水蒸気（Ｈ２Ｏ）を用いることができる。分離装置１１で分離された水蒸気に限られず、発電プラント１系内で水蒸気（Ｈ２Ｏ）が発生する場合には、この水蒸気（Ｈ２Ｏ）をＮＨ３製造装置１４に供給するようにしてもよい。
【００４０】
ＮＨ３は、例えばハーバー・ボッシュ法（Ｎ２＋３Ｈ２→２ＮＨ３）によって製造することができる。この場合、ＮＨ３製造装置１４には、余剰Ｎ２及びＨ２が供給される。また、ＮＨ３は、電解合成法（６Ｈ２Ｏ＋２Ｎ２→３Ｏ２＋４ＮＨ３）によっても製造することができる。この場合、ＮＨ３製造装置１４には、余剰Ｎ２及びＨ２Ｏが供給される。このように、ＮＨ３製造装置１４では、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２からＮＨ３が製造される。
【００４１】
ＮＨ３は、ＬＰＧのインフラ（タンカーやパイプライン等）を用いて取り扱うことができるためにハンドリング性に優れ、農業用肥料や工業用材料の原料として需要がある。発電プラント１は、発電プラント系で得られる余剰Ｎ２を原料とし、発電プラント系内でＮＨ３を製造できるため、上記需要にも応えることができる。
【００４２】
ＮＨ３製造装置１４は、製造されたＮＨ３を貯留する貯留槽１７に接続されている。これにより、余剰Ｎ２を原料として製造したＮＨ３の保存、管理及び輸送等が容易になる。貯留槽１７は、ＮＨ３供給路１８を介して燃焼器３に接続されており、ＮＨ３製造装置１４で製造したＮＨ３を供給可能に構成されている。
【００４３】
本実施例において、燃焼器３は、石炭ガス化ガス及びＮＨ３を混焼させるように構成されている。すなわち、燃焼器３は、燃料としての石炭ガス化ガスを燃焼させる機能と、燃料としてのＮＨ３を燃焼させる機能とを有して構成されている。これにより、製造したＮＨ３が発電プラント系内で燃料としても用いられ、余剰Ｎ２の利用性が向上される。
【００４４】
尚、石炭ガス化ガス及びＮＨ３を混焼させても、相互に燃焼特性が補填されるため、石炭ガス化ガスのみを燃焼させる場合と比べて燃焼効率が低下することはない。
【００４５】
本実施例の発電プラント１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することができる。
【００４６】
このため、昼間等の電力需要が多く発電量が多いときには、発電した電力の一部を利用して余剰Ｎ２及びＨ２ＯによりＮＨ３を製造できる。一方、発電プラントは電力需要が最も多い瞬間にあわせて建設されるため、例えば夜間等の電力需要の少ないときには、余剰となりやすい石炭ガス化ガスを利用して、余剰Ｎ２及びＨ２によりＮＨ３を製造できる。また、製造したＮＨ３を貯留し、電力需要の多いときに燃料として利用することもできる。
【００４７】
また、発電プラント１によれば、環境に有害なＣＯ２を大気中に排出せず、発電プラントの運転に伴いＮＨ３を併産できるＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築でき、負荷平準化、プラント稼働率、発電単価、設備劣化防止等の観点でも有利となる。
【００４８】
以上説明した実施例に本発明は限定されず、例えば、ガス化炉２及び燃焼器３の間に、除塵処理や精製処理等を行うガス精製設備が設けられてもよい。第１実施例では、燃料を得るために石炭を用いる例を説明したが、これに限られず、石油や天然ガス、さらにはバイオマス等により、燃料を得るようにしてもよい。
【００４９】
（第２実施例）
次に、図２に基づいて第２実施例を説明する。
本発明の第２実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）２１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、石炭ガス化ガスを専焼させる燃焼器を具備した発電プラントと、ＮＨ３を専焼させる燃焼器を具備した発電プラントと、からなる点が異なる。
【００５０】
発電プラント２１は、石炭ガス化ガスを専焼させる燃焼器２３と、この燃焼器２３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器２３には、ガス供給路８を介してガス化炉２が接続され、Ｏ２供給路１２を介してＯ２製造設備１３が接続されている。
【００５１】
燃焼器２３には、ガス化炉２で得られた石炭ガス化ガスが、Ｏ２含有ガスと共に供給される。燃焼器２３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられ、圧縮機４からの圧縮ガスと共に、燃焼器３で得られた燃焼ガスが、ガスタービン５に供給される。ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ２が回収され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。
【００５２】
ここで、発電プラント２１は、上記の燃焼器２３を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器３３は、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられており、ＮＨ３供給路１８を介して貯留槽１７が接続されている。
【００５３】
燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ３が、空気と共に供給される。燃焼器３で得られた燃焼ガスは、供給された空気や圧縮機４からの圧縮ガスと共に、ガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路２０に排出される。
【００５４】
一方、排気路２０は、上記の排気路１０とは異なり、分岐して一部が大気中に開放されている。これは、ＮＨ３を燃料とした燃焼ガスには、高濃度のＣＯ２が含まれていないためである。よって、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気の一部はそのまま大気中に排出され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。
【００５５】
以上説明した本発明の第２実施例に係る発電プラント２１は、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。例えば、発電プラントの運転状態や燃焼器での燃焼状態によっては、ＮＨ３を専焼させる燃焼器３３からの燃焼ガスに、窒素酸化物が含まれる場合がある。この場合、排気中の窒素酸化物をＮＯ２水溶液として回収する回収装置を備えてもよい。これにより、窒素酸化物を回収し、環境への負荷をより抑えることができる。窒素酸化物をＮＯ２に変換する手段としては、活性炭を用いる手段、オゾン酸化を用いる手段、酸化触媒を用いる手段、光反応を利用する手段等、種々の手段を適用することができるが、これらに制限されない。
【００５６】
また、Ｏ２製造設備１３及びＮＨ３製造装置１４は、複数の発電プラントごとに設ける必要はなく、図に示すように兼用が可能である。
【００５７】
本実施例の発電プラント２１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することができる。このため、ＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ３を燃料として用いることが可能となる。
【００５８】
さらに、発電プラント２１は複数の発電プラントからなるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。
【００５９】
（第３実施例）
次に、図３に基づいて、第３実施例を説明する。
本発明の第３実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）３１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、ＮＨ３を専焼させる燃焼器３３を追加し、これをオープンサイクル式に構成した点が異なる。
【００６０】
発電プラント３１は、燃料である石炭ガス化ガス及びＮＨ３を混焼させる燃焼器３と、この燃焼器３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。燃焼器３には、石炭ガス化ガス及びＮＨ３がＯ２含有ガスと共に供給され、得られた燃焼ガスは、ガスタービン５及び蒸気タービン７で複合発電に用いられる。ＨＲＳＧ６で熱回収された排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ２が回収され、残りは圧縮機４を介して燃焼器３に戻される（循環系）。これらの構成は、上記の第１実施例と同様である。
【００６１】
また、本実施例の発電プラント３１は、上記の燃焼器３等を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機２４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。このうち、燃焼器３３は、圧縮機２４及びガスタービン５の間に設けられており、Ｎ２供給路１５を介してＯ２製造設備１３が接続されている。また、燃焼器３３には、ＮＨ３供給路１８を介して貯留槽１７が接続されている。
【００６２】
燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ３が、Ｏ２製造設備１３で得られた余剰Ｎ２と共に供給される。燃焼器３３で得られた燃焼ガスは、供給された余剰Ｎ２や圧縮機２４からの圧縮ガスと共にガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路３０に排出される。
【００６３】
ここで、本実施例の発電プラント３１では、排気路３０は圧縮機２４に接続されておらず、大気中に開放されている。また、圧縮機２４は、空気を圧縮して燃焼器３３に供給するよう構成される。
【００６４】
ＮＨ３を燃料とした燃焼ガスには、高濃度のＣＯ２が含まれていない。よって、発電プラント３１では、燃焼器３３に接続するガスタービンからの排気を、そのまま大気中に開放する構成が採用され、燃焼器３３に、Ｎ２供給路１５を介してＯ２製造設備１３を接続するよう構成されている。これによれば、余剰Ｎ２の一部を燃焼器３３に供給させ、燃焼器３３に圧縮ガスを供給する圧縮機２４の負担を低減させることができる。この場合、燃焼器３３に供給された余剰Ｎ２は、排気路３０を通じ、大気中に排出される。
【００６５】
本実施例の発電プラント３１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することができる。このため、ＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ３を燃料として用いることが可能となる。
【００６６】
さらに、発電プラント３１は、複数の発電プラントを備えるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。また、ＮＨ３を専焼させる構成がオープンサイクル式であるため、クローズドサイクル式と比べ、開発要素の増大が防止される。
【００６７】
（第４実施例）
次に、図４に基づいて、第４実施例を説明する。
本発明の第４実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）４１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、ＮＨ３を専焼させる構成を追加し、これをクローズドサイクル式に構成した点が異なる。
【００６８】
発電プラント４１は、燃料である石炭ガス化ガス及びＮＨ３を混焼させる燃焼器３と、この燃焼器３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。燃焼器３には、石炭ガス化ガス及びＮＨ３がＯ２含有ガスと共に供給され、得られた燃焼ガスは、ガスタービン５及び蒸気タービン７で複合発電に用いられる。ＨＲＳＧ６で熱回収された排気のうち、一部は分離装置１１に供給されて高濃度のＣＯ２が回収され、残りは圧縮機４を介して燃焼器３に戻される（循環系）。これらの構成は、上記の第１実施例と同様である。
【００６９】
また、本実施例の発電プラント４１は、上記の燃焼器３等を具備した発電プラントとは別に、ＮＨ３を専焼させる燃焼器３３と、この燃焼器３３に付随する圧縮機４、ガスタービン５、ＨＲＳＧ６、蒸気タービン７と、を備えている。
【００７０】
燃焼器３３には、貯留槽１７に貯留されたＮＨ３が、空気と共に供給される。燃焼器３３も、上記の燃焼器３と同様に、圧縮機４及びガスタービン５の間に設けられている。燃焼器３３で得られた燃焼ガスは、供給された空気や圧縮機４からの圧縮ガスと共にガスタービン５に供給され、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気が、排気路２０に排出される。
【００７１】
ここで、本実施例の発電プラント４１では、排気路２０は圧縮機４に接続され、循環系が構成されている。よって、ガスタービン５及び蒸気タービン７で仕事を終えた排気のうち、一部は大気中に排出され、残りは圧縮機４に戻される（循環系）。
【００７２】
本実施例の発電プラント４１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することができる。このため、ＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ３を燃料として用いることが可能となる。
【００７３】
さらに、発電プラント４１は、複数の発電プラントを備えるため、電力需要等に応じて燃焼器の稼働割合を調整することもできる。また、ＮＨ３を専焼させる構成がクローズドサイクル式であり、発電プラント系内でガスを循環させることができる。
【００７４】
（第５実施例）
次に、図５に基づいて第５実施例を説明する。
本発明の第５実施例に係るＮＨ３併産型の発電プラント（以下、単に「発電プラント」と略記することがある。）５１は、基本的には本発明の第１実施例に係る発電プラント１と同様であるが、燃料中のＣＯをＣＯ２に変換し、該ＣＯ２を回収するシフト反応器１９を備える点が異なる。
【００７５】
発電プラント５１は、ガス化炉２と、燃焼器３と、圧縮機４と、ガスタービン５と、ＨＲＳＧ６と、蒸気タービン７と、を備えている。ガスタービン５は、排気通路９、ＨＲＳＧ６及び排気路２０を介して圧縮機４に接続され循環系が構成されている。
【００７６】
ここで、発電プラント５１は、ガス化炉２及び燃焼器３の間に、シフト反応器１９が設けられている。シフト反応器１９は、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を添加してＣＯをＣＯ２及びＨ２に変換させ、ＣＯ２を回収する装置である。シフト反応器１９としては、例えば公知の触媒を用いて構成することができる。
【００７７】
このようなシフト反応器１９を備えることにより、本実施例の発電プラント５１では、石炭ガス化ガス中のＣＯ成分が、燃焼器３に供給される前に回収される。よって、燃焼器３からの燃焼ガスやガスタービン５からの排気に、高濃度のＣＯ２成分が含まれなくなるため、ガスタービン５や蒸気タービン７からの排気から、高濃度のＣＯ２成分を回収するプロセスを省略できる。
【００７８】
シフト反応器１９を通過した石炭ガス化ガスは、Ｈ２濃度が高められたものとなっている。従って、シフト反応器１９及び燃焼器３の間のガス供給路８を分岐させ、ＮＨ３製造装置１４に接続させることが好ましい。これにより、ＮＨ３の原料の１つであるＨ２を、効率よくＮＨ３製造装置１４に供給できるようになる。
【００７９】
本実施例の発電プラント５１は、以下のような作用効果を有する。すなわち、第１実施例の発電プラント１と同様に、Ｏ２含有ガスを製造する際に得られる余剰Ｎ２を用い、発電プラント系内で、ＮＨ３を製造することができる。このため、ＮＨ３併産／ＣＯ２回収型の発電プラントを構築し、電力需要に応じて製造・貯蔵したＮＨ３を燃料として用いることが可能となる。
【００８０】
さらに、発電プラント５１は、燃料中のＣＯ成分が燃焼器３に供給される前に回収されるため、燃焼器３からの燃焼ガスやガスタービン５からの排気に、高濃度のＣＯ２成分が含まれなくなる。このため、ガスタービン５や蒸気タービン７からの排気から、高濃度のＣＯ２成分を回収するプロセスを省略できる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、発電プラントの産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１,２１,３１,４１,５１  ＮＨ３併産型の発電プラント（発電プラント）
２  ガス化炉
３,２３,３３  燃焼器
４,２４  圧縮機
５  ガスタービン
６  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７  蒸気タービン
８  ガス供給路
９  排気通路
１０,２０,３０  排気路
１１  分離装置
１２  Ｏ２供給路
１３  Ｏ２製造設備
１４  ＮＨ３製造装置
１５  Ｎ２供給路
１６  Ｈ２Ｏ供給路
１７  貯留槽
１８  ＮＨ３供給路
１９  シフト反応器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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