(57)【要約】【課題】  発電により生じたＣＯ２を有効に再利用して化学製品（ＣＨ４）を合成し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減する。【解決手段】  石炭ガス化ガスの燃料成分であるＣＯ、Ｈ２、及び、ＣＯ２を用いて、ＣＨ４製造装置２１でＣＨ４を合成し、発電により生じたＣＯ２（排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスからＣＯ２回収装置１４で分離・回収されたＣＯ２）、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用してＣＨ４を合成する。【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、
前記ガス化ガスの燃料成分が供給され、前記燃料成分、及び、ＣＯ２を用いて化学品を製造する化学品製造手段とを備えた
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の化学品併産型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、
前記化学品製造手段では、
前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２を用いて化学品が製造される
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項３】
請求項２に記載の化学品併産型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た
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、
前記ガス製造手段で得られた前記ガス化ガスを、前記燃焼器、及び、前記化学品製造手段に分配する分配手段と、
前記分配手段による分配の割合を制御する制御手段とを備えた
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、
前記化学品製造手段には、
Ｈ２が供給されると共に、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、Ｈ２、及び、ＣＯ２からＣＨ４を合成するＣＨ４合成手段が備えられている
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項６】
請求項５に記載の化学品併産型の発電設備において、
前記化学品製造手段には、
Ｈ２Ｏ、及び、前記ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段が備えられ、
前記ＣＨ４合成手段には、
前記水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２が合わせて供給される
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項７】
請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、
前記化学品製造手段には、
Ｈ２、及び、Ｎ２が供給され、Ｈ２、及び、Ｎ２からＮＨ３を合成するＮＨ３合成手段と、
前記ＮＨ３合成手段で合成されたＮＨ３、及び、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、ＮＨ３、及び、ＣＯ２からＣＯ（ＮＨ２）２を合成する尿素合成手段とが備えられている
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【請求項８】
請求項７に記載の化学品併産型の発電設備において、
前記化学品製造手段には、
Ｈ２Ｏ、及び、前記ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段が備えられ、
前記尿素合成手段には、
前記水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２が合わせて供給される
ことを特徴とする化学品併産型の発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学品併産型の発電設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料（例えば、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ガスタービンの動力を得る発電設備が知られている。石炭ガス化ガスを燃料とした場合、ガスタービンの排気ガスにＣＯ２が含まれることになるため、ＣＯ２を分離回収しながら排気ガスの一部を循環させる閉サイクルの発電設備が従来から知られている（例えば、特許文献１）。閉サイクルの発電設備では、ＣＯ２が分離回収され、回収されたＣＯ２が貯留（隔離）されることで、ＣＯ２の環境への排出が抑制されている。
【０００３】
近年、発電により生じたＣＯ２を貯留（隔離）するだけでなく、有効に利用することが考えられるようになってきている。発電により生じたＣＯ２を有効に利用することができれば、ＣＯ２の貯留設備の負担が大幅に減少し、発電設備の構築が容易となる。
【０００４】
一方、化石燃料を使用しない再生可能エネルギーを用いた再生エネルギー発電設備が導入されつつある。再生可能エネルギー発電設備は、火力発電設備を同時に用いて電力需要に追従させているので、再生可能エネルギー発電設備の出力が増加した場合、火力発電設備の出力を低下させることになる。この場合、石炭ガス化ガスが余剰になることが考えられるため、余剰になった石炭ガス化ガスを有効に利用できれば、資源の有効利用が可能になる。
【０００５】
このような状況から、発電により生じたＣＯ２の有効利用が求められているのが現状であり、また、再生可能エネルギー発電設備が導入される状況で、火力発電設備の分野での余剰となった燃料の有効利用が求められているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２３２６０８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、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガスを有効に利用することができる化学品併産型の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、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用してＣＨ４を合成することができる化学品併産型の発電設備を提供することを目的とする。
【０００９】
また、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用して尿素を合成することができる化学品併産型の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】
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、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、前記ガス化ガスの燃料成分が供給され、前記燃料成分、及び、ＣＯ２を用いて化学品を製造する化学品製造手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
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）で得られたガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）の燃料成分であるＣＯ、Ｈ２、及び、ＣＯ２を用いて、化学品製造手段で化学製品を合成することができる。合成に必要な熱源は、膨張タービンの排気の熱を用いることができる。近年の触媒技術の向上により、膨張タービンの排気の温度レベルで触媒を十分に作動させることができる。
【００１２】
この結果、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）を有効に利用することが可能になる。つまり、発電により生じた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。
【００１３】
そして、請求項２に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項１に記載の化学品併産型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、前記化学品製造手段では、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２を用いて化学品が製造されることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る本発明では、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を用いて化学品が製造される。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項２に記載の化学品併産型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たことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に係る本発明では、燃焼器ではＯ２含有ガスが燃料として燃焼され、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。
【００１７】
また、請求項４に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、前記ガス製造手段で得られた前記ガス化ガスを、前記燃焼器、及び、前記化学品製造手段に分配する分配手段と、前記分配手段による分配の割合を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４に係る本発明では、制御手段により分配手段が動作され、ガス化ガスの燃焼器、及び、化学品製造手段への分配が制御される。
【００１９】
例えば、制御手段には、同じ電力系統に接続されている再生可能エネルギー発電設備の情報が入力され、再生可能エネルギー発電設備での発電量が足りない場合、ガス化ガスを燃焼器に多く分配して発電を優先し、再生可能エネルギー発電設備での発電量が十分な場合、ガス化ガスを化学品製造手段に多く分配して化学品の製造を優先する。
【００２０】
また、請求項５に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、前記化学品製造手段には、Ｈ２が供給されると共に、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、Ｈ２、及び、ＣＯ２からＣＨ４を合成するＣＨ４合成手段が備えられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に係る本発明では、化学品製造手段のＣＨ４合成手段に、Ｈ２、及び、ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、Ｈ２、及び、ＣＯ２からＣＨ４が合成される。Ｈ２としては、ガス化ガスから分離したＨ２を用いることができる。
【００２２】
この結果、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガスを有効に利用してＣＨ４を合成することが可能になる。つまり、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＨ４を合成し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【００２３】
また、請求項６に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項５に記載の化学品併産型の発電設備において、前記化学品製造手段には、Ｈ２Ｏ、及び、前記ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段が備えられ、前記ＣＨ４合成手段には、前記水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２が合わせて供給されることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に係る本発明では、化学品製造手段の水性ガスシフト反応手段に、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、及び、ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２が得られ、水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２がＣＨ４合成手段に合わせて供給され、ＣＨ４が合成される。
【００２５】
また、請求項７に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の化学品併産型の発電設備において、前記化学品製造手段には、Ｈ２、及び、Ｎ２が供給され、Ｈ２、及び、Ｎ２からＮＨ３を合成するＮＨ３合成手段と、前記ＮＨ３合成手段で合成されたＮＨ３、及び、前記ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、ＮＨ３、及び、ＣＯ２からＣＯ（ＮＨ２）２を合成する尿素合成手段とが備えられていることを特徴とする。
【００２６】
請求項７に係る本発明では、化学品製造手段のＮＨ３合成手段に、Ｈ２、及び、Ｎ２が供給され、Ｈ２、及び、Ｎ２からＮＨ３が合成される。尿素合成手段に、ＮＨ３合成手段で合成されたＮＨ３、及び、ＣＯ２分離手段で分離されたＣＯ２が供給され、ＮＨ３、及び、ＣＯ２からＣＯ（ＮＨ２）２が合成される。Ｈ２としては、ガス化ガスから分離したＨ２を用いることができる。空気からＯ２を製造する設備が設けられている場合、Ｏ２を製造した後に排出されるＮ２がＮＨ３合成手段に供給される。
【００２７】
また、請求項８に係る本発明の化学品併産型の発電設備は、請求項７に記載の化学品併産型の発電設備において、前記化学品製造手段には、Ｈ２Ｏ、及び、前記ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段が備えられ、前記尿素合成手段には、前記水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２が合わせて供給されることを特徴とする。
【００２８】
請求項８に係る本発明では、化学品製造手段の水性ガスシフト反応手段に、Ｈ２Ｏ（水蒸気）、及び、ガス化ガスの燃料成分であるＣＯが供給され、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２が得られ、水性ガスシフト反応手段で得られたＣＯ２が尿素合成手段に合わせて供給され、ＣＯ（ＮＨ２）２が合成される。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、発電で生じたＣＯ２を植物に固定させて循環させることができる。
【００２９】
この結果、発電により生じた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を合成することが可能になる。つまり、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＯ（ＮＨ２）２を合成し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の化学品併産型の発電設備は、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）を有効に利用することが可能になる。
【００３１】
特に、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）を有効に利用して、燃料として使用できるＣＨ４を合成することが可能になる。
【００３２】
また、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備のガス化ガス（例えば、石炭ガス化ガス）を有効に利用して、植物の肥料として使用できる尿素を合成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略系統図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略系統図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略系統図である。
【図４】本発明の第４実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略系統図である。
【図５】本発明の第５実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略系統図である。
【図６】本発明の第６実施例に係る化学品併産型の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】
【００３４】
図１から図３は、燃料として利用できるＣＨ４を化学品として製造する化学品併産型の発電設備（第１実施例、第２実施例、第３実施例）であり、図４から図６は、肥料として利用できるＣＯ（ＮＨ２）２を化学品として製造する化学品併産型の発電設備（第４実施例、第５実施例、第６実施例）である。
【００３５】
図１に基づいて第１実施例を説明する。
【００３６】
図１には本発明の第１実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、ＣＨ４を化学品として製造する実施例である。
【００３７】
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（ＣＯ２）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）が供給されると共に、酸素製造設備７（酸化剤供給手段）から酸化剤としてＯ２が供給される。膨張タービン４では燃焼器５からの燃焼ガスが膨張されて動力が回収され、発電機が駆動される。
【００３８】
尚、ガス化設備としては、油（重油系統、植物油、シェールオイル等）、アスファルト、バイオマス、ゴミである廃棄物固形化燃料（ＲＤＦ、ＲＰＦ）をガス化する設備を適用することが可能である。
【００３９】
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圧縮機３に送られる。蒸気タービン１２で仕事を終えた排気蒸気は、図示しない復水器で復水されて熱回収ボイラ１１に循環される。
【００４０】
排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスの経路１３（循環手段）には、ＣＯ２分離手段としてのＣＯ２回収装置１４が分岐して備えられ、ＣＯ２回収装置１４では排気ガスからＨ２Ｏが分離されてＣＯ２が回収される。排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）は圧縮機３に送られる。
【００４１】
一方、複合発電設備１には、化学製品であるＣＨ４を製造する化学品製造手段としてのＣＨ４製造装置２１が併設されている。ＣＨ４製造装置２１は、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯからＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段２２と、Ｈ２、及び、ＣＯ２からＣＨ４を合成するＣＨ４合成手段２３が備えられている。
【００４２】
即ち、石炭ガス化設備６から燃焼器５に燃料ガスを送る経路８には分配手段２５を介して分岐路２６が設けられ、分岐路２６には燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２が分配され、ＣＨ４製造装置２１に燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２が送られる。ＣＯ、Ｈ２の分配の割合は、制御手段２７の指令により制御される。
【００４３】
例えば、制御手段２７には、複合発電設備１と併用される再生可能エネルギー発電設備（太陽光発電設備、風力発電設備等）の情報が送られる。電力負荷に対して再生可能エネルギー発電設備の電力量が不足する時には、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の全量が（大部分が）燃焼器５に送られ、複合発電設備１の運転により電力負荷を賄う運転が行われる。また、電力負荷に対して再生可能エネルギー発電設備の電力量が十分に確保される時には、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２は大部分が分岐路２６に送られ、複合発電設備１では待機電力の電力量を賄う運転が行われる。
【００４４】
分配手段２５によってＣＨ４製造装置２１に送られたＣＯ、Ｈ２は、即ち、分岐路２６に分配されたＣＯ、Ｈ２は、Ｈ２Ｏ（系内の水蒸気）と共に水性ガスシフト反応手段２２に送られる。水性ガスシフト反応手段２２では、水性ガスシフト反応（式（１））により、ＣＯ２（Ｈ２）が得られる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２・・・（１）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
【００４５】
水性ガスシフト反応手段２２で得られたＨ２、及び、ＣＯ２は、ＣＨ４合成手段２３に送られる。また、ＣＨ４合成手段２３には外部からＣＯ２が供給されることもある。ＣＨ４合成手段２３では、Ｈ２、及び、ＣＯ２から（式（２）により）、ＣＨ４が合成される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
ＣＨ４合成手段２３で得られたＣＨ４は、貯蔵設備２４に送られて貯蔵される。
【００４６】
ＣＨ４合成手段２３には、水性ガスシフト反応手段２２で得られたＣＯ２が供給されるが、外部のＣＯ２として、ＣＯ２回収装置１４で回収されたＣＯ２をＣＨ４合成手段２３に供給することができる。また、ＣＨ４合成手段２３には、水性ガスシフト反応手段２２で得られたＨ２が供給されるが、分岐路２６にＨ２が分離手段２８を設け、分岐路２６に分配されたＣＯ、Ｈ２のうちの、Ｈ２の一部（または全量）をＣＨ４合成手段２３に供給することができる。
【００４７】
貯蔵設備２４に送られて貯蔵されたＣＨ４は、即ち、燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２から製造されたＣＨ４は、例えば、複合発電設備３１のガスタービンの燃料として使用される。つまり、複合発電設備３１は、圧縮機３２、燃焼器３３、及び、膨張タービン３４を備えたガスタービン３５と、膨張タービン３４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３６と、排熱回収ボイラ３６で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン３７と、排熱回収ボイラ３６で熱回収された排気ガスを図示しない浄化装置で浄化した後、大気に放出する煙突３８を備えている。そして、燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２から製造されたＣＨ４は、燃焼器３３の燃焼用の燃料として供給される。
【００４８】
上述した化学品併産型の発電設備は、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の必要量が燃焼器５に送られ、複合発電設備１の運転により電力負荷を賄う運転が行われる。同時に、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の残りの量が分岐路２６に送られ、水性ガスシフト反応手段２２でＣＯ２（Ｈ２）を得て、ＣＨ４合成手段２３でＣＯ２からＣＨ４が合成される。
【００４９】
例えば、制御手段２７には、同じ電力系統に接続されている再生可能エネルギー発電設備の情報が入力され、再生可能エネルギー発電設備での発電量が足りない場合、石炭ガス化ガス（ＣＯ、Ｈ２）を燃焼器５に多く分配して発電を優先し、再生可能エネルギー発電設備での発電量が十分な場合、石炭ガス化ガス（ＣＯ、Ｈ２）をＣＨ４製造装置２１に多く分配して化学製品としてのＣＨ４の製造を優先する。
【００５０】
上述した化学品併産型の発電設備では、石炭ガス化ガスの燃料成分であるＣＯ、Ｈ２、及び、ＣＯ２を用いて、ＣＨ４製造装置２１でＣＨ４を合成することができる。この結果、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用してＣＨ４を合成することが可能になる。また、排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスからＣＯ２回収装置１４で分離・回収されたＣＯ２を用いてＣＨ４を製造することができる。
【００５１】
従って、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＨ４を合成し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することが可能になる。
【００５２】
図２に基づいて第２実施例を説明する。
【００５３】
図２には本発明の第２実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、ＣＨ４を化学品として製造する実施例である。第２実施例の化学品併産型の発電設備は、第１実施例に対してＣＨ４製造装置の構成が異なっている。このため、第１実施例と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００５４】
図に示すように、複合発電設備１には、化学製品であるＣＨ４を製造する化学品製造手段としてのＣＨ４製造装置４１が併設されている。ＣＨ４製造装置４１は、Ｈ２、及び、ＣＯ２からＣＨ４を合成するＣＨ４合成手段２３が備えられている。
【００５５】
即ち、石炭ガス化設備６から燃焼器５に燃料ガスを送る経路８には分離手段２８を介して分岐路２６が設けられ、分離手段２８では石炭ガス化ガスの燃料成分のＨ２の一部が分離されて分配され、分岐路２６にはＨ２が送られる。Ｈ２の分配の割合は、制御手段２７の指令により制御される。
【００５６】
分離手段２８によってＣＨ４製造装置４１に送られたＨ２は、即ち、分岐路２６に分配されたＨ２は、ＣＨ４合成手段２３に送られる。また、ＣＯ２回収装置１４で回収されたＣＯ２がＣＨ４合成手段２３に供給される。
ＣＨ４合成手段２３では、Ｈ２、及び、ＣＯ２から（式（２）により）、ＣＨ４が合成される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ・・・（２）
ＣＨ４合成手段２３で得られたＣＨ４は、貯蔵設備２４に送られて貯蔵される。
【００５７】
従って、上述した化学品併産型の発電設備では、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＨ４を合成することができ、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することが可能になる。
【００５８】
図３に基づいて第３実施例を説明する。
【００５９】
図３には本発明の第３実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、ＣＨ４を化学品として製造する実施例である。第３実施例の化学品併産型の発電設備は、第１実施例に対して複合発電設備の構成が異なっている。このため、第１実施例と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００６０】
図に示すように、複合発電設備６１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、圧縮機３からの圧縮空気、及び、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）が供給される。膨張タービン４では燃焼器５からの燃焼ガスが膨張されて動力が回収され、発電機が駆動される。
【００６１】
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。蒸気タービン１２で仕事を終えた排気蒸気は、図示しない復水器で復水されて熱回収ボイラ１１に循環される。
【００６２】
排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスの排出経路１６には、ＣＯ２分離手段としてのＣＯ２回収装置１４が備えられ、ＣＯ２回収装置１４でＣＯ２が回収される。回収されたＣＯ２は、ＣＨ４合成手段２３に供給される。ＣＯ２が回収された後の排気は、必要な浄化処理が施されて煙突１７から大気に放出される。
【００６３】
従って、上述した化学品併産型の発電設備では、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＨ４を合成することができ、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することが可能になる。尚、第３実施例の複合発電設備６１に第２実施例のＣＨ４製造装置４１を併設することも可能である。
【００６４】
図４に基づいて第４実施例を説明する。
【００６５】
図４には本発明の第４実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を化学品として製造する実施例である。第４実施例の化学品併産型の発電設備は、第１実施例に対してＣＨ４製造装置に代えて尿素製造装置を備えた構成となっている。
【００６６】
図に示すように、複合発電設備１には、化学製品である尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を製造する化学品製造手段としての尿素製造装置５１が併設されている。
【００６７】
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（ＣＯ２）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）が供給されると共に、酸素製造設備７（酸化剤供給手段）から酸化剤としてＯ２が供給される。膨張タービン４では燃焼器５からの燃焼ガスが膨張されて動力が回収され、発電機が駆動される。
【００６８】
尚、ガス化設備としては、油（重油系統、植物油、シェールオイル等）、アスファルト、バイオマス、ゴミである廃棄物固形化燃料（ＲＤＦ、ＲＰＦ）をガス化する設備を適用することが可能である。
【００６９】
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圧縮機３に送られる。蒸気タービン１２で仕事を終えた排気蒸気は、図示しない復水器で復水されて熱回収ボイラ１１に循環される。
【００７０】
排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスの経路１３（循環手段）には、ＣＯ２分離手段としてのＣＯ２回収装置１４が分岐して備えられ、ＣＯ２回収装置１４では排気ガスからＨ２Ｏが分離されてＣＯ２が回収される。排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガス（ＣＯ２）は圧縮機３に送られる。
【００７１】
一方、複合発電設備１には、化学製品である尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を製造する化学品製造手段としての尿素製造装置５１が併設されている。尿素製造装置５１は、Ｈ２Ｏ、及び、ＣＯ（Ｈ２）からＣＯ２を得る水性ガスシフト反応手段５２と、Ｈ２、及び、Ｎ２からＮＨ３を合成するＮＨ３合成手段５３と、ＮＨ３、及び、ＣＯ２から尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を合成する尿素合成手段５４とが備えられている。
【００７２】
石炭ガス化設備６から燃焼器５に燃料ガスを送る経路８には分配手段２５を介して分岐路２６が設けられ、分岐路２６には燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２が分配され、尿素製造装置５１に燃料ガスの成分であるＣＯ、Ｈ２が送られる。ＣＯ、Ｈ２の分配の割合は、制御手段２７の指令により制御される。
【００７３】
例えば、制御手段２７には、複合発電設備１と併用される再生可能エネルギー発電設備（太陽光発電設備、風力発電設備等）の情報が送られる。電力負荷に対して再生可能エネルギー発電設備の電力量が不足する時には、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の全量が（大部分が）燃焼器５に送られ、複合発電設備１の運転により電力負荷を賄う運転が行われる。また、電力負荷に対して再生可能エネルギー発電設備の電力量が十分に確保される時には、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２は大部分が分岐路２６に送られ、複合発電設備１では待機電力の電力量を賄う運転が行われる。
【００７４】
分配手段２５によって尿素製造装置５１に送られたＣＯ、Ｈ２は、即ち、分岐路２６に分配されたＣＯ、Ｈ２は、Ｈ２Ｏ（系内の水蒸気）と共に水性ガスシフト反応手段５２に送られる。水性ガスシフト反応手段５２では、水性ガスシフト反応（式（１））により、ＣＯ２（Ｈ２）が得られる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２・・・（１）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
【００７５】
水性ガスシフト反応手段５２で得られたＨ２は、ＮＨ３合成手段５３に送られる。また、ＮＨ３合成手段５３には、酸素製造設備７でＯ２が分離された後のＮ２が送られる。ＮＨ３合成手段５３では、Ｈ２、及び、Ｎ２から（式（３）により）、ＮＨ３が合成される。
Ｎ２＋３Ｈ２→２ＮＨ３・・・（３）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
【００７６】
ＮＨ３合成手段５３で得られたＮＨ３は、尿素合成手段５４に送られる。また、尿素合成手段５４には、水性ガスシフト反応手段５２で得られたＣＯ２が送られる。尿素合成手段５４では、ＮＨ３、及び、ＣＯ２から（式（４）により）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）が合成される。
ＣＯ２＋２ＮＨ３→ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ・・・（４）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
得られたＣＯ（ＮＨ２）２は、例えば、植物の肥料として使用される。また、得られたＣＯ（ＮＨ２）２は、燃料や脱硝剤として使用することができる。
【００７７】
ＮＨ３合成手段５３には、水性ガスシフト反応手段５２で得られたＨ２が供給されるが、分岐路２６にＨ２を分離する分離手段２８を設け、分岐路２６に分配されたＣＯ、Ｈ２のうちの、Ｈ２の一部（または全量）をＮＨ３合成手段５３に供給することができる。また、尿素合成手段５４には、水性ガスシフト反応手段２２で得られたＣＯ２が供給されるが、外部のＣＯ２として、ＣＯ２回収装置１４で回収されたＣＯ２を尿素合成手段５４に供給することができる。
【００７８】
上述した化学品併産型の発電設備は、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の必要量が燃焼器５に送られ、複合発電設備１の運転により電力負荷を賄う運転が行われる。同時に、制御手段２７の指令により分配手段２５が制御され、ＣＯ、Ｈ２の残りの量が分岐路２６に送られ、水性ガスシフト反応手段２２でＣＯ２（Ｈ２）を得て、ＮＨ３合成手段５３でＨ２とＮ２からＮＨ３を得て、尿素合成手段５４でＮＨ３、及び、ＣＯ２からＣＯ（ＮＨ２）２が合成される。
【００７９】
例えば、制御手段２７には、同じ電力系統に接続されている再生可能エネルギー発電設備の情報が入力され、再生可能エネルギー発電設備での発電量が足りない場合、石炭ガス化ガス（ＣＯ、Ｈ２）を燃焼器５に多く分配して発電を優先し、再生可能エネルギー発電設備での発電量が十分な場合、石炭ガス化ガス（ＣＯ、Ｈ２）を尿素製造装置５１に多く分配して化学製品としてのＣＯ（ＮＨ２）２の製造を優先する。
【００８０】
上述した化学品併産型の発電設備で得られたＣＯ（ＮＨ２）２を植物の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、発電で生じたＣＯ２を植物に固定させて循環させることができる。
【００８１】
上述した化学品併産型の発電設備では、石炭ガス化ガスの燃料成分であるＣＯ、Ｈ２、及び、ＣＯ２を用いて、尿素合成手段５４でＣＯ（ＮＨ２）２を合成することができる。この結果、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用してＣＨ４を合成することが可能になる。また、排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスからＣＯ２回収装置１４で分離・回収されたＣＯ２を用いてＣＯ（ＮＨ２）２を製造することができる。
【００８２】
そして、得られたＣＯ（ＮＨ２）２を植物の肥料として使用することで、ＣＯ２を植物に吸収させて植物に固定させることができ、発電で生じたＣＯ２を貯留することなく、しかも、環境に排出することなく、循環させることが可能になる。
【００８３】
従って、発電により生じたＣＯ２、及び、火力発電設備の石炭ガス化ガスを有効に利用してＣＯ（ＮＨ２）２を合成することが可能になる。つまり、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＯ（ＮＨ２）２を合成し、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することができる。
【００８４】
図５に基づいて第５実施例を説明する。
【００８５】
図５には本発明の第５実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を化学品として製造する実施例である。第５実施例の化学品併産型の発電設備は、第４実施例に対して尿素製造装置の構成が異なっている。このため、第４実施例と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００８６】
図に示すように、複合発電設備１には、化学製品である尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を製造する化学品製造手段としての尿素製造装置５５が併設されている。尿素製造装置５５は、Ｈ２、及び、Ｎ２からＮＨ３を合成するＮＨ３合成手段５３と、ＮＨ３、及び、ＣＯ２からＣＯ（ＮＨ２）２を合成する尿素合成手段５４が備えられている。
【００８７】
即ち、石炭ガス化設備６から燃焼器５に燃料ガスを送る経路８には分離手段２８を介して分岐路２６が設けられ、分離手段２８では石炭ガス化ガスの燃料成分のＨ２の一部が分離されて分配され、分岐路２６にはＨ２が送られる。Ｈ２の分配の割合は、制御手段２７の指令により制御される。
【００８８】
分離手段２８によって尿素製造装置５５に送られたＨ２は、即ち、分岐路２６に分配されたＨ２は、ＮＨ３合成手段５３に供給される。また、ＮＨ３合成手段５３には、酸素製造設備７でＯ２が分離された後のＮ２が送られる。
ＮＨ３合成手段５３では、Ｈ２、及び、Ｎ２から（式（３）により）、ＮＨ３が合成される。
Ｎ２＋３Ｈ２→２ＮＨ３・・・（３）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
【００８９】
ＮＨ３合成手段５３で得られたＮＨ３は、尿素合成手段５４に送られる。また、尿素合成手段５４には、ＣＯ２回収装置１４で回収されたＣＯ２が送られる。尿素合成手段５４では、ＮＨ３、及び、ＣＯ２から（式（４）により）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）が合成される。
ＣＯ２＋２ＮＨ３→ＣＯ（ＮＨ２）２＋Ｈ２Ｏ・・・（４）
合成に必要な熱源として、膨張タービン４の排気の熱を用いることで、合成のための触媒を活性化（作動）させることができる。
得られたＣＯ（ＮＨ２）２は、例えば、植物の肥料として使用される。また、得られたＣＯ（ＮＨ２）２は、燃料や脱硝剤として使用することができる。
【００９０】
従って、上述した化学品併産型の発電設備では、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＯ（ＮＨ２）２を合成することができ、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することが可能になる。
【００９１】
図６に基づいて第６実施例を説明する。
【００９２】
図６には本発明の第６実施例に係る化学品併産型の発電設備の概略構成を示してあり、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）を化学品として製造する実施例である。第６実施例の化学品併産型の発電設備は、第４実施例に対して複合発電設備の構成が異なっている。このため、第４実施例と同一構成部材には同一符号を付して重複する説明は省略してある。
【００９３】
図に示すように、複合発電設備６１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、圧縮機３からの圧縮空気、及び、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）が供給される。膨張タービン４では燃焼器５からの燃焼ガスが膨張されて動力が回収され、発電機が駆動される。
【００９４】
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。蒸気タービン１２で仕事を終えた排気蒸気は、図示しない復水器で復水されて排熱回収ボイラ１１に循環される。
【００９５】
排熱回収ボイラ１１で熱回収された排気ガスの排出経路１６には、ＣＯ２分離手段としてのＣＯ２回収装置１４が備えられ、ＣＯ２回収装置１４でＣＯ２が回収される。回収されたＣＯ２は、尿素合成手段５４に供給される。ＣＯ２が回収された後の排気は、必要な浄化処理が施されて煙突１７から大気に放出される。
【００９６】
従って、上述した化学品併産型の発電設備では、発電により生じたＣＯ２を有効に再利用してＣＯ（ＮＨ２）２を合成することができ、ＣＯ２の貯留の負担を大幅に軽減することが可能になる。尚、第６実施例の複合発電設備６１に第５実施例の尿素製造装置５５を併設することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、化学品併産型の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】
【００９８】
１、３１、６１    複合発電設備
２、３５  ガスタービン
３、３２  圧縮機
４、３４  膨張タービン
５、３３  燃焼器
６  石炭ガス化設備
７  酸素製造設備
８、１３  経路
１１、３６  排熱回収ボイラ
１２、３７  蒸気タービン
１４  ＣＯ２回収装置
１６  排出経路
１７、３８  煙突
２１、４１  ＣＨ４製造装置
２２、５２  水性ガスシフト反応手段
２３  ＣＨ４合成手段
２４  貯蔵設備
２５  分配手段
２６  分岐路
２７  制御手段
２８  分離手段
５１、５５  尿素製造装置
５３  ＮＨ３合成手段
５４  尿素合成手段
【図１】
2018062905.tif 000003
【図２】
2018062905.tif 000004
【図３】
2018062905.tif 000005
【図４】
2018062905.tif 000006
【図５】
2018062905.tif 000007
【図６】
2018062905.tif 000008