(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を空気分解装置（１）に供給する前に分離圧縮機（５）中で圧縮し、熱交換器（９）中で冷却し、気化のために必要な酸素を空気分解装置（１）で準備し、圧縮機（２）中で圧縮後に気化反応機に供給し、空気分解装置（１）で生じた窒素の一部を圧縮機（３）中でガスタービン燃焼室水準まで圧縮後に、石炭気化又は石油気化からの合成ガスと混合し、かつガスタービン燃焼室（４）に戻し導入する、石炭又は石油気化を用いる複合発電機の操作法において、ガスタービン圧縮機（７）のポンプ限度が許す程度の窒素をガスタービン燃焼室（４）に戻し導入し、窒素の残分は、空気分解装置（１）から出た後で、膨張機（８）中で周囲圧まで減圧し、引き続き減圧された窒素をガスタービン圧縮機（７）の吸い込み空気に混加することを特徴とする、複合発電機の操作法。
【請求項２】
ガスタービン燃焼室（４）に戻し導入される圧縮された窒素の部分に、戻し導入前に、熱交換器（１０）中で、熱エネルギーを供給する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
膨張機（８）に導入される窒素の部分に予め、熱交換器（１１）中で熱エネルギーを供給する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
熱源として、圧縮機−中間冷却機又は圧縮機−末端冷却機からの熱又は気化工程及びガス精製工程の少なくとも一方からの熱又は水−蒸気−循環からの熱を使用する、請求項２又は３記載の方法。
【請求項５】
窒素が膨張機（８）からの所望の出口温度を得るように、膨張機（８）の前に、熱供給を調整する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
圧縮され、ガスタービン燃焼室（４）に供給される窒素と、減圧され、ガスタービン圧縮機（７）の吸い込み空気に混加される窒素との配分は、ポンプ限度及び／又は周囲空気温度に応じて調整する、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、請求項１の上位概念による石炭気化又は石油気化を用いる複合発電機（Ｋｏｍｂｉｋｒａｆｔｗｅｒｋｅ）の操作法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日の商業的気化技術（石炭気化、石油気化）は、酸素が吹き込まれた気化反応機に基づく。その際、気化のために必要な酸素は、空気分解装置を用いて提供される。使用空気分解工程は、次ぎの主要な工程に分割することができる。
【０００３】
−空気圧縮
−空気精製及び熱交換
−寒剤使用精留（Ｋｒｙｏｇｅｎｅ  Ｒｅｋｔｉｆｉｋａｔｉｏｎ）
−生成物流の、工程に必要な水準までの圧縮。
【０００４】
６バールの圧力状態で空気分解装置を操作するので、空気は、第一の部分工程で６バールまで圧縮され、生成物流酸素及び窒素が周囲圧で生じる。
【０００５】
しかしながら、石炭又は石油気化装置を有する複合発電機中で使用される空気分解装置は、しばしばより高い圧力水準に調整される。その場合、圧縮機としてガスタービン圧縮機が使用され、即ちガスタービン圧縮機の後で、必要な空気が取り出される。空気分解装置は、ガスタービン圧縮機圧力水準、例えば１４バールで操作され、次いで生成物ガス酸素及び窒素が約４．５バールで生じる。窒素は、再びガスタービン燃焼室水準まで圧縮され、取り出し空気と逆流で加熱され、石炭気化又は石油気化からのガス（合成ガス）と混合する。
【０００６】
合成ガスは、高い水素分及び一酸化炭素分を有するので、慣用の燃焼技術を用いて必要な最大ＮＯｘ−極限値を得る場合は、水で飽和させねばならない。
【０００７】
しかしながら、水で飽和された合成ガスの燃焼の際に、標準ガスタービンの場合に、合成ガスの低い熱値が大きな燃料流（Ｂｒｅｎｎｓｔｏｆｆｍａｓｓｅｎｓｔｒｏｅｍｅ）を必要とする問題が生じる。この効果は、燃焼ガスで飽和した付加的な水量流（Ｗａｓｓｅｒｍａｓｓｅｎｓｔｒｏｍ）により更に強められる。標準ガスタービンの場合に、結果として燃焼室圧が上昇し、圧縮機のポンプ限度を超える。そのために、ガスタービン圧縮機から空気を取り出す公知の解決及びガスタービン工程と空気分解装置との、即ちガスタービン燃焼室への窒素の戻し導入（Ｒｕｅｃｋｆｕｅｈｒｕｎｇ）との統合が生じる。
【０００８】
この公知技術水準は、次ぎの欠点を有する：
−僅かな効率
−劣悪な利用可能性
−僅かな経済性
−操作での多大な出費。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの欠点すべてを回避するように試みる。本発明の課題は、ガスタービン及び空気分解装置を、相互に無関係に運転することのできる石炭気化又は石油気化を用いる複合発電機の操作法を開発することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明により、このことは、特許請求項１の上位概念による方法で、空気分解装置に必要な空気を分離圧縮機中で圧縮し、次いで圧縮機のポンプ限度が許す程度の量の戻し窒素（Ｒｕｅｃｋｓｔｉｃｋｓｔｏｆｆ）のみをガスタービン中に戻し導入し、戻し窒素の残分は、空気分解装置から出た直後に、膨張機中で周囲圧まで減圧することにより達成される。
【００１１】
本発明の利点は、とりわけ、ガスタービン及び空気分解装置は、相互に無関係に運転され、かつそれに従って、窒素−戻し圧縮機の損失は、結果としてガスタービンの損失にならず、そうではなく仕事率の減少のみとなることである。装置の効率は、公知技術水準と比べ高い。本発明のもう一つの利点は、空気分解装置の圧力水準は、ガスタービンと無関係に選択することができることである。
【００１２】
ガスタービン燃焼室に戻し導入される窒素の部分に、戻す前に熱エネルギーを供給する場合及び膨張機に導入する窒素の部分に、予め熱エネルギーを供給する場合が特に有利である。熱源として、圧縮機−中間冷却機又は圧縮機−末端冷却機からの熱又は気化工程及び／又はガス精製工程からの熱又は水−蒸気−循環からの熱をそれぞれ使用する。
【００１３】
更に、窒素が膨張機からの所望の出口温度を得るように、膨張機の前に、熱供給を調整する場合に有利である。
【００１４】
最終的に、有利に、減圧された窒素をガスタービン圧縮機のための吸い込み空気に混加する。
【００１５】
更に、圧縮され、ガスタービン燃焼室に供給される窒素の配分を、ポンプ限度及び／又は周囲温度に応じて調整する場合に、有利である。
【００１６】
更に、窒素が、容易に高められる燃焼室圧水準で、又は容易に高められる周囲圧で生じるように、空気分解装置の作業圧を選択する場合に、有利である。
【００１７】
更に、その作業圧を、燃焼室圧に無関係に選択する場合に、有利である。
【００１８】
【実施例】
図中に、本発明の２つの実施例が示されている。
【００１９】
図１は、本発明による、空気分解装置からの減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻さない、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示し、図２は、本発明による、空気分解装置からの減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻す、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示す。
【００２０】
本発明を理解するためにのみ主要である要素を示す。操作法の流れの方向は、矢印で表している。
【００２１】
図１に、石炭気化を用いる複合発電機の運転のための方法経過を図式で示す。その場合、次ぎの主工程が、時間的に相次いで行われる：
−石炭の準備及び輸送
−石炭気化及び余熱利用
−石炭ガス精製
−石炭ガス飽和
−ガスの燃焼及びガスタービンの推進。
【００２２】
今日慣用である気化技術は、酸素吹き込み気化技術に基づくので、炭素気化に必要な酸素は、空気分解装置１で提供される。
【００２３】
図１に表された実施例では、本発明により、分離圧縮機５中で、空気分解装置１に必要な空気を圧縮する。他の反応工程で、圧縮空気を熱交換器９中で冷却し、公知の寒剤使用精留を基礎として作業する空気分解装置１に供給する。その際に製造される酸素は、通例通り圧縮機２中で圧縮し、気化反応機に供給する。生じた窒素の１部は、公知のように、圧縮機１２中で圧縮し、石炭準備工程に供給する。窒素の他の部分、戻し窒素は、本発明により、圧縮機７のポンプ限度が許す範囲でのみ、後に接続された圧縮機３中で圧縮し、ガスタービン燃焼室４中へ戻し導入する。必要な場合には、第１図に示されるように、ガスタービン６を駆動するためにガスタービン燃焼室４に供給し、かつそこで燃焼させる燃焼ガスに窒素を混入する前に、窒素は、熱交換器１０中で所望の温度まで予加熱する。
【００２４】
窒素の残りを膨張機８中で周囲圧まで膨張させる。膨張機８の仕事率を上げるために及び／又は所望の出口温度を得るために、窒素を膨張機８の前に熱交換器１１中で予加熱する。熱源として、例えば圧縮機−中間冷却機又は圧縮機−末端冷却機９又は水−蒸気−循環からの熱を使用することができる。気化工程及び／又はガス精製工程からの低温度の熱もそのために使用することができる。
【００２５】
第二の実施例（図２）では、第一の実施例中で既に記載の反応工程に加えて、ガスタービン圧縮機７の吸い込み空気に、空気分解装置１からの減圧窒素を混入することが示されている。減圧窒素は、比較的冷たいので、それの混入により、吸い込み空気は周囲温度より冷たくなり、従って装置の効率が上昇する。
【００２６】
図２から、圧縮され、ガスタービン燃焼室４に供給される窒素と、減圧され、ガスタービン圧縮機７の吸い込み空気に供給される窒素との配分は、ポンプ限度及び／又は周囲空気温度に応じて調整することができる。ガスタービン６及び全装置の仕事量及び効率は、ある周囲温度範囲内で、これとは無関係である。
【００２７】
本発明のもう一つの可能な実施例は、空気分解装置１の作業圧の選択から生じる。作業圧は、燃焼室圧水準とは無関係に選択することができる。しかしながら作業圧を、容易に高められる燃焼室圧水準で窒素が生じるように選択するならば、窒素戻し圧縮の工程は無くなる。他方、空気分解装置１の作業圧を、容易に高められる周囲圧で窒素が生じるように選択するならば、膨張機中での窒素の減圧工程は無くなる。
【００２８】
当然のことながら、本発明による工程を、石油気化を用いる複合発電機にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による、空気分解装置からの減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻さない、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示す図である。
【図２】本発明による、空気分解装置からの減圧された窒素をガスタービン圧縮機の吸い込み空気中へ戻す、石炭気化を用いる複合発電機の運転の方法経過を示す図である。
【符号の説明】
１  空気分解装置、  ２  圧縮機（酸素）、  ３  圧縮機（戻し窒素）、  ４ガスタービン燃焼室、  ５  圧縮機（空気）、  ６  ガスタービン、  ７  ガスタービン圧縮機、  ８  膨張機（戻し窒素）、  ９  熱交換器（空気分解装置用空気）、  １０  熱交換器（ガスタービン燃焼室用戻し窒素）、  １１  熱交換器（膨張機用戻し窒素）、  １２  圧縮機（窒素）
【図１】
0003571071.tif 000002
【図２】
0003571071.tif 000003