(57)【要約】【課題】  従来技術に係るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムの課題を良好に解決する。【解決手段】  石炭ガス化設備１と、石炭ガス化ガスを燃料とし、酸素製造設備２で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器３と、燃焼ガスで駆動されて発電機５を駆動するガスタービン４と、該ガスタービン４の排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを酸素製造設備２で生成された酸素の一部と混合して燃焼器３に戻す圧縮機６と、ガスタービン４の排ガスを圧縮して排ガスの一部を二酸化炭素分離装置１３に供給するとともに、残りの排ガスを石炭ガス化設備に戻す他の圧縮機８とを有するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、二酸化炭素分離装置１３で酸素分離を行うとともに、二酸化炭素分離装置１３で分離した酸素も酸化剤として利用して燃焼器３における石炭ガス化ガスの燃焼を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭や重質油を含む炭化水素系の燃料と、酸素製造設備で生成された酸素とが供給されてガス化ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化ガスを燃料とし、前記酸素製造設備で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素の一部と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素分離装置に供給するとともに、残りの前記排ガスを前記ガス化設備に戻す他の圧縮機とを有するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記二酸化炭素分離装置で二酸化炭素を分離するとともに排ガスから酸素を分離し、前記二酸化炭素分離装置で分離した酸素も酸化剤として利用して前記燃焼器における前記ガス化ガスの燃焼を行うことを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項３】
請求項１に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備からの酸素を供給し、前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記酸素製造設備からの酸素および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項５】
請求項１に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給し、前記酸素製造設備からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項６】
天然ガスやプロパン等を含むガス燃料や、化石液体燃料やバイオ由来の液体燃料を含む炭化水素系の燃料や水素、一酸化炭素を燃料とし、酸素製造設備で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素分離装置に供給するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記二酸化炭素分離装置で二酸化炭素を分離するとともに排ガスから酸素を分離し、前記二酸化炭素分離装置で分離した酸素も酸化剤として利用して前記燃焼器における前記ガス化ガスの燃焼を行うことを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項７】
請求項６に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項８】
請求項６に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備からの酸素を供給し、前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項９】
請求項６に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記酸素製造設備からの酸素および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするクローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項１０】
請求項６に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給し、前記酸素製造設備からの酸素を前記圧縮機上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０の何れか一つに記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記ガスタービンの排ガス中のＯ２濃度を３％以上としたことを特徴とするクローズドサイクルガス化発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムに関し、特にガス化設備で生成するガス化ガスを燃料としてタービンを駆動するクローズドサイクルの複合発電システムに適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃料として化石燃料を用いると、地球温暖化の原因となるＣＯ２を発生する。このため、ＣＯ２を分離回収しながら排ガスの一部を循環させる発電を行う準閉(セミクローズド)サイクルボイラーや準閉(セミクローズド)サイクルガスタービンが提案されている（以下、本明細書においては「セミクローズドサイクルガスタービン」も含め、「クローズドサイクルガスタービン」という）。このようなクローズドサイクルガスタービンでは、燃料の他、酸素も供給するため、両者を効率よく消費する量論比付近での燃焼が要求されている。
【０００３】
この種の従来技術として安価な石炭が利用可能なＣＯ２回収型閉サイクルガス化複合発電システムが提案されている（非特許文献１参照）。図１０は提案されている従来技術に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、当該ＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムIX（以下、システムIXともいう）は、燃料である石炭と、酸素製造設備２で生成された酸素が供給されて石炭ガスを生成する石炭ガス化設備１と、石炭ガス化設備１で生成された石炭ガスを燃料とし、酸素製造設備２で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器３と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機５を駆動するガスタービン４を有する。さらに、当該システムIXの圧縮機６は、ガスタービン４で仕事をした排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを酸素製造設備２で生成された酸素の一部と混合して燃焼器３に戻すように構成してある。かくして燃焼器３では、酸素製造設備２で生成された酸素の一部と圧縮機６で圧縮された排ガスとの混合ガスにより燃料である石炭ガスが燃焼される。
【０００４】
また、当該システムIXでは、ガスタービン４の排ガスを排熱回収ボイラ７に供給して排熱を回収した後、排ガスの一部を圧縮機８を介してＣＯ２回収装置９に供給して回収するとともに、残りの一部を石炭ガス化設備１に戻している。このことにより石炭ガス化設備１内における石炭ガスのガス化効率を向上させ、より多くのＣＯを発生させている。
【０００５】
さらに、当該システムIXは、ガスタービン４で仕事をした排ガスの熱を利用して蒸気タービン１０を駆動し、蒸気タービン１０が発電機１１を駆動する。すなわち、当該システムIXは、複合発電システムとして構築してあり、このためガスタービン４の下流側には、ガスタービン４の排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ７が配設されている。かくして蒸気タービン１０で仕事をした蒸気が、復水器で凝縮されて水となり、復水ポンプ１２により排熱回収ボイラ７に戻り、排ガスとの熱交換により蒸気となって再度蒸気タービン１０に供給される。このように効率よく製造したガス化燃料を使用し、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせることにより当該システムIXの効率を向上させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】電力中央研究所報告  研究報告：Ｍ０７００３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の如きシステムIXは、効率的にＣＯ２を回収しながらも、さらに高い熱効率を得ることを目指している。ところが、前記システムIXにおいては、ガスタービン４にはＣＯおよびＨ２を主成分とする燃料の他、酸素製造設備２からのＯ２が供給される。このため、排出されるガス中に燃料成分であるＣＯ、Ｈ２および酸化剤のＯ２が残留すると、熱効率の低下およびＣＯ２回収率の低下を招くおそれがあり、燃料、酸化剤の両者を最小化することが求められる。
【０００８】
また、排出されるＣＯ２の純度をある水準以上に保つため、分離されるＣＯ２中の酸素濃度はできるだけ低い方が望ましい。さらに、前記システムIXでは石炭ガス化設備１への石炭搬送に排ガスをリサイクルしたＣＯ２主成分の搬送ガスを用いている。ところが、この搬送ガス中にＯ２が含まれると発火の危険性があるため、極力、搬送ガス中のＯ２濃度を低くすることが肝要である。このため、ＣＯ２分離器を設けて、ＣＯ２純度を増しＯ２濃度を低くする場合がある。ただ、この場合には、ＣＯ２分離器が目的、手段は異なっても本質的に酸素製造設備２と類似の設備であり、二重投資となってしまう。
【０００９】
一方、排ガス中のＯ２を極小にする燃焼形態では、図１２に示すように、燃料であるＣＯ、Ｈ２を完全に使い切れないという相反する結果を招来する。
【００１０】
また、ガスタービン４内で局所的に還元雰囲気気となる可能性も高く、このような雰囲気ではこれまでオープンサイクルのガスタービン４で用いられてきたような耐熱合金は、減肉などの問題から使用することが困難になる。
【００１１】
以上、要するに上記システムIXでは、酸素濃度が低いために燃料の安定燃焼・完全燃焼が難しい。このため、ガスタービン４の出口でＣＯ、Ｈ２が残存し、熱効率の低下、ＣＯ２回収率の低下を招くおそれがある。さらに、分離したＣＯ２中にＯ２があると、搬送用のＣＯ２にＯ２が混入して火災を起こす可能性がある。また、貯蔵あるいは利用の際にもＣＯ２中のＯ２が問題となるという種々の解決すべき課題を有している。
【００１２】
本発明は、上記従来技術に鑑み、上述の課題を良好に解決し得るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システム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】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
石炭や重質油を含む炭化水素系の燃料と、酸素製造設備で生成された酸素とが供給されてガス化ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化ガスを燃料とし、前記酸素製造設備で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素の一部と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素分離装置に供給するとともに、残りの前記排ガスを前記ガス化設備に戻す他の圧縮機とを有するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記二酸化炭素分離装置で二酸化炭素を分離するとともに排ガスから酸素を分離し、前記二酸化炭素分離装置で分離した酸素も酸化剤として利用して前記燃焼器における前記ガス化ガスの燃焼を行うことを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００１４】
本態様によれば、燃焼器内の酸素濃度を充分が高くすることができるので、燃料の安定燃焼・完全燃焼を実現できる。この結果、ガスタービンの出口でＣＯ、Ｈ２の残存を防止し、熱効率の向上、ＣＯ２回収率の向上を実現し得る。さらに、分離したＣＯ２中のＯ２による火災の心配も除去し得る。また、二酸化炭素分離装置で分離したＯ２も燃焼に利用しているので、設備の合理化も図り得る。
【００１５】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００１６】
本発明の第３の態様は、
第１の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備からの酸素を供給し、前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００１７】
本発明の第４の態様は、
第１の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記酸素製造設備からの酸素および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００１８】
本発明の第５の態様は、
第１の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給し、前記酸素製造設備からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００１９】
本発明の第６の態様は、
天然ガスやプロパン等を含むガス燃料や、化石液体燃料やバイオ由来の液体燃料を含む炭化水素系の燃料や水素、一酸化炭素を燃料とし、酸素製造設備で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素分離装置に供給するＣＯ２回収型クローズドサイクル発電システムにおいて、
前記二酸化炭素分離装置で二酸化炭素を分離するとともに排ガスから酸素を分離し、前記二酸化炭素分離装置で分離した酸素も酸化剤として利用して前記燃焼器における前記ガス化ガスの燃焼を行うことを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００２０】
本態様によれば、石炭ガス等、ガス化設備で生成されるガス燃料を燃料とする場合のみならず、天然ガスやプロパン等を含むガス燃料や、化石液体燃料やバイオ由来の液体燃料を含む炭化水素系の燃料や水素、一酸化炭素を燃料とする場合でも、第１の態様と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２１】
本発明の第７の態様は、
第６の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００２２】
本発明の第８の態様は、
第６の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記酸素製造設備からの酸素を供給し、前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００２３】
本発明の第９の態様は、
第６の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記酸素製造設備からの酸素および前記二酸化炭素分離装置からの酸素を前記圧縮機の上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００２４】
本発明の第１０の態様は、
第６の態様に記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記燃焼器上流に前記二酸化炭素分離装置からの酸素を供給し、前記酸素製造設備からの酸素を前記圧縮機上流に供給することを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【００２５】
本発明の第１１の態様は、
第１〜第１０の態様の何れか一つに記載するＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記ガスタービンの排ガス中のＯ２濃度を３％以上としたことを特徴とするＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ガスタービンにはＣＯおよびＨ２を主成分とする燃料の他、酸素製造設備からのＯ２が供給されが、燃料、酸化剤の両者を最小化することができる。この結果、当該システムの熱効率の向上およびＣＯ２回収率の向上を実現し得る。
【００２７】
また、分離されるＣＯ２中の酸素濃度を可及的に低減し得るので、排出されるＣＯ２の純度を適切な水準以上に保つことができる。
【００２８】
さらに、ＣＯ２分離器で生成されるＯ２も無駄なく利用することができるので、設備の合理化も図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。
【図２】図１に示す第１の実施の形態における燃焼器出口温度に対する燃焼効率を示す特性図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムを示すブロック図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムを示すブロック図である。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクルガス化発電システムを示すブロック図である。
【図１０】従来技術に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。
【図１１】図１０のシステムにおける当量比と残存ガスとの関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、各実施の形態を示す図において、同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムＩ（以下、単にシステムＩともいう）は、図１０に示すシステムIXに二酸化炭素分離装置１３を追加したものである。
【００３２】
他は図１０に示すシステムIXと同様である。すなわち、本形態に係るシステムＩは、燃料である石炭と、酸素製造設備２で生成された酸素が供給されて石炭ガスを生成する石炭ガス化設備１と、石炭ガス化設備１で生成された石炭ガスを燃料とし、酸素製造設備２で生成された酸素を酸化剤として燃焼ガスを生成する燃焼器３と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機５を駆動するガスタービン４を有する。さらに、当該システムＩの圧縮機６は、ガスタービン４で仕事をした排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを酸素製造設備２で生成された酸素の一部と混合して燃焼器３に戻すように構成してある。かくして燃焼器３では、酸素製造設備２で生成された酸素の一部と圧縮機６で圧縮された排ガスとの混合ガスにより燃料である石炭ガスが燃焼される。このことにより当該システムＩの効率を向上させている。
【００３３】
また、当該システムＩでは、ガスタービン４の排ガスを排熱回収ボイラ７に供給して排熱を回収した後、排ガスの一部を圧縮機８を介してＣＯ２回収装置９に供給して回収するとともに、残りの一部を石炭ガス化設備１に戻している。このことにより石炭ガス化設備１内における石炭ガスのガス化効率を向上させ、より多くのＣＯを発生させている。
【００３４】
さらに、当該システムＩは、ガスタービン４で仕事をした排ガスの熱を利用して蒸気タービン１０を駆動し、蒸気タービン１０が発電機１１を駆動する。すなわち、当該システムＩは、複合発電システムとして構築してあり、このためガスタービン４の下流側には、ガスタービン４の排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ７が配設されている。かくして蒸気タービン１０で仕事をした蒸気が、復水器で凝縮されて水となり、復水ポンプ１２により排熱回収ボイラ７に戻り、排ガスとの熱交換により蒸気となって再度蒸気タービン１０に供給される。
【００３５】
本形態では、例えばＯ２の濃度が３〜１０％の排ガスを循環させ、二酸化炭素分離装置１３で排ガス中の高濃度ＣＯ２は系外に排出し、分離した高濃度Ｏ２は、酸素製造設備２で生成したＯ２と酸素製造設備２の下流側で合流させて石炭ガス化設備１や燃焼器３に供給する。すなわち、本形態における二酸化炭素分離装置１３は、排ガスからＯ２を分離するとともに分離したＯ２も酸化剤として利用して燃焼器３における燃料の燃焼を行う。
【００３６】
なお、本形態では、循環させるＯ２の濃度を３〜１０％としたが、これは次の理由による。１）あまりにＯ２濃度が低いと排ガスからＯ２を分離する利点が少なくなるので、３％程度を下限とした。２）排ガス中のＯ２が多いということは、「燃焼させる前のＯ２濃度」が、さらに高いことになる。燃焼前にＯ２濃度が高いと局所的に高温部ができることになり、機器設計が難しくなる。そこで、通常のガスタービンと同程度として１０％を上限とした。
【００３７】
これにより、ＣＯ２の処理動力を用いて酸素分離も可能となり、図１０に示す従来のシステムIXに比べて酸素製造設備の規模を縮小し、製造動力も軽減できる。また、燃焼器３の出口温度に対する燃焼効率の特性図である図２に示すように、従来のシステムIXに比べ燃焼器３での余剰Ｏ２が多いので、燃料の燃切り性も向上させることが可能であり、ガスタービン内では定常的に酸化雰囲気となることから、従来の耐熱合金の使用が可能になる。
【００３８】
＜第２の実施の形態＞
図３に示す本形態のシステムIIでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度Ｏ２は圧縮機６の上流側に供給している。一方、石炭ガス化設備１と燃焼器３には酸素製造設備２からＯ２を供給している。このように、圧縮機６上流にＯ２を供給することで二酸化炭素分離装置１３での圧縮動力を軽減することが可能になる。なお、本形態でも循環させる排ガス中のＯ２の濃度は３〜１０％としている。
【００３９】
＜第３の実施の形態＞
図４に示す本形態のシステムIIIでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度Ｏ２は、酸素製造設備２の下流側で酸素製造設備２で生成したＯ２と合流させて石炭ガス化設備１とガスタービン４側に供給するが、分離した高濃度のＯ２および酸素製造設備２で生成したＯ２の両者を圧縮機６の上流に供給する。このことで、酸素製造設備２および二酸化炭素分離装置１３での圧縮動力を軽減することが可能になる。なお、本形態でも循環させる排ガス中のＯ２の濃度は３〜１０％としている。
【００４０】
＜第４の実施の形態＞
図５に示す本形態のシステムIVでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度のＯ２を石炭ガス化設備１と燃焼器３に供給する一方、酸素製造設備２で生成したＯ２を圧縮機６の上流に供給している。このことで、酸素製造設備２の圧縮動力を軽減することが可能になる。なお、本形態でも循環させる排ガス中のＯ２の濃度は３〜１０％としている。
【００４１】
＜第５の実施の形態＞
本発明は、石炭が利用可能なＣＯ２回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システム以外にも、他の燃料(天然ガスやプロパンなどのガス燃料や、化石液体燃料やバイオ由来の液体燃料)を用いたクローズドガスタービンにも適用可能である。すなわち、第１〜第４の実施の形態に記載する石炭ガス化設備１および二酸化炭素分離装置１３から石炭ガス化設備１に排ガスを搬送・供給するための搬送路を省略することもできる。
【００４２】
図６に示すように、本形態は、図１に示す実施の形態に対応するもので、第１の実施の形態から石炭ガス化設備１を除外したシステムＶとして構築してある。すなわち当該システムＶにおいては、天然ガスやプロパン等を含むガス燃料や、化石液体燃料やバイオ由来の液体燃料を含む炭化水素系の燃料や水素、一酸化炭素を燃料としており、かかる燃料が燃焼器３に供給される。他は、図１に示す第１の実施の形態と同様である。すなわち、本形態でも、例えばＯ２の濃度が３〜１０％の排ガスを循環させている。そして、二酸化炭素分離装置１３で排ガス中の高濃度ＣＯ２は系外に排出し、分離した高濃度Ｏ２は、酸素製造設備２で生成したＯ２と酸素製造設備２の下流側で合流させて燃焼器３に供給する。すなわち、本形態における二酸化炭素分離装置１３は、排ガスからＯ２を分離するとともに分離したＯ２も酸化剤として利用して燃焼器３における燃料の燃焼を行う。
【００４３】
＜第６の実施の形態＞
図７に示すように、本形態は、図３に示す実施の形態に対応するもので、第２の実施の形態から石炭ガス化設備１を除外したシステムVIとして構築してある。すなわち当該システムVIにおいては、第５の実施の形態と同様の燃料を使用しており、かかる燃料が燃焼器３に供給される。他は、図３に示す第２の実施の形態と同様である。すなわち、本形態でも、例えばＯ２の濃度が３〜１０％の排ガスを循環させ、図７に示す本形態のシステムVIでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度のＯ２は圧縮機６の上流側に供給している。一方、燃焼器３には酸素製造設備２からＯ２を供給している。このように、圧縮機６の上流にＯ２を供給することで二酸化炭素分離装置１３での圧縮動力を軽減することが可能になる。
【００４４】
＜第７の実施の形態＞
図８に示すように、本形態は、図４に示す実施の形態に対応するもので、第３の実施の形態から石炭ガス化設備１を除外したシステムVIIとして構築してある。すなわち当該システムVIIにおいては、第５の実施の形態と同様の燃料を使用しており、かかる燃料が燃焼器３に供給される。他は、図４に示す第３の実施の形態と同様である。すなわち、本形態でも、例えばＯ２の濃度が３〜１０％の排ガスを循環させている。そして、図８に示す本形態のシステムVIIでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度Ｏ２は、酸素製造設備２の下流側で酸素製造設備２で生成したＯ２と合流させてガスタービン４側に供給するが、分離した高濃度のＯ２および酸素製造設備２で生成したＯ２の両者を圧縮機６の上流に供給する。このことで、酸素製造設備２および二酸化炭素分離装置１３での圧縮動力を軽減することが可能になる。
【００４５】
＜第８の実施の形態＞
図９に示すように、本形態は、図５に示す実施の形態に対応するもので、第４の実施の形態から石炭ガス化設備１を除外したシステムVIIIとして構築してある。すなわち当該システムVIIIにおいては、第５の実施の形態と同様の燃料を使用しており、かかる燃料が燃焼器３に供給される。他は、図５に示す第４の実施の形態と同様である。すなわち、本形態でも、例えばＯ２の濃度が３〜１０％の排ガスを循環させている。そして、図９に示す本形態のシステムVIIでは、二酸化炭素分離装置１３で分離した高濃度のＯ２を燃焼器３に供給する一方、酸素製造設備２で生成したＯ２を圧縮機６の上流に供給している。このことで、酸素製造設備２の圧縮動力を軽減することが可能になる。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、ガスタービン４の排ガスの熱を排熱回収ボイラ７で回収して蒸気タービン１０および発電機１１を駆動する，複合発電システムの場合の例を示したが、このような複合発電システムに限定するものではない。すなわち、排熱回収ボイラ７、蒸気タービン１０および復水ポンプ１２は必ずしも必要ない場合がある。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、ガスタービンを製造する産業分野において利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１                      石炭ガス化設備
２                      酸素製造設備
３                      燃焼器
４                      ガスタービン
５                      発電機
６、８                  圧縮機
１３                      二酸化炭素分離装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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