(57)【要約】【課題】窒素酸化物（NOｘ ) や硫黄酸化物（SOｘ ) 、煤塵等の状態を、天然ガス等の燃料を燃焼させるガスタービンを備えたコンバインド設備の排ガスと略同等にすることができる石炭ガス化コンバインド設備を提供する。【解決手段】石炭ガス化炉１でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービン６と、ガスタービン６の排ガスが送られて熱回収され煙路に脱硝触媒２５を備えた排熱回収ボイラ７と、排熱回収ボイラ７で熱回収された排ガスが導入され活性炭素繊維層の触媒層３３を備えた活性炭素処理手段３２とを備え、排熱回収ボイラ７を通過した排ガスの触媒層３３により煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) の除去を可能にし、排気の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) を低減させて環境性能を向上させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化する石炭ガス化炉と、
石炭ガス化炉でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービンと、
ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙道に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラの途中から取り出される排ガスが送られ石炭を粉砕すると共に微粉炭を乾燥させる微粉炭乾燥手段と、
微粉炭乾燥手段で乾燥させた微粉炭を分離して石炭ガス化炉に供給するバグフィルタと、
バグフィルタを通過した排ガスが流通する活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段と、
活性炭素処理手段からの排ガスを排熱回収ボイラで熱回収された排ガスに合流される合流手段と
を備えたことを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であることを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【請求項３】
石炭をガス化する石炭ガス化炉と、
石炭ガス化炉でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービンと、
ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙路に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで熱回収された排ガスが導入され活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段と
を備えたことを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【請求項４】
請求項３に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒である
ことを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【請求項５】
請求項３もしくは４に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
排熱回収ボイラの途中から取り出される排ガスが送られ石炭を粉砕すると共に微粉炭を乾燥させる微粉炭手段と、
微粉炭手段で乾燥させた微粉炭を分離して石炭ガス化炉に供給するとともに通過した排ガスを排熱回収ボイラの排ガスに合流させるバグフィルタと
を備えたことを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭をガス化した燃料を燃焼させるガスタービンを備えた石炭ガス化コンバインド設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭をガス化した燃料を燃焼させるガスタービンを備えた石炭ガス化コンバインド設備が知られている。石炭ガス化コンバインド設備は、ガス化炉で石炭がガス化され、ガス化されたガス化燃料は除塵フィルタで除塵された後に脱硫装置で脱硫されてガスタービンに送られる。ガスタービンの排ガスは排熱回収ボイラで熱回収され、大気に放出されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２４７８０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境問題が重視される傾向にあり、排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) や硫黄酸化物（SOｘ ) を一段と高いレベルで除去する必要が生じてきているのが現状である。
【０００５】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、石炭をガス化した燃料を燃焼させるガスタービンを備えた石炭ガス化コンバインド設備であっても、窒素酸化物（NOｘ ) や硫黄酸化物（SOｘ ) 、煤塵等の状態を、天然ガス等の燃料を燃焼させるガスタービンを備えたコンバインド設備の排ガスと略同等にすることができる石炭ガス化コンバインド設備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、
石炭をガス化する石炭ガス化炉と、
石炭ガス化炉でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービンと、
ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙道に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラの途中から取り出される排ガスが送られ石炭を粉砕すると共に微粉炭を乾燥させる微粉炭乾燥手段と、
微粉炭乾燥手段で乾燥させた微粉炭を分離して石炭ガス化炉に供給するバグフィルタと、
バグフィルタを通過した排ガスが流通する活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段と、
活性炭素処理手段からの排ガスを排熱回収ボイラで熱回収された排ガスに合流される合流手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
そして、請求項１に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であることを特徴とする石炭ガス化コンバインド設備。
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、
石炭をガス化する石炭ガス化炉と、
石炭ガス化炉でガス化されたガス化燃料が燃焼されるガスタービンと、
ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙路に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、
排熱回収ボイラで熱回収された排ガスが導入され活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段と
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
そして、請求項３に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒である
ことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３もしくは４に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、
排熱回収ボイラの途中から取り出される排ガスが送られ石炭を粉砕すると共に微粉炭を乾燥させる微粉炭手段と、
微粉炭手段で乾燥させた微粉炭を分離して石炭ガス化炉に供給するとともに通過した排ガスを排熱回収ボイラの排ガスに合流させるバグフィルタと
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の第１実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統、図２には活性炭素処理手段の概略構成を示してある。
【００１２】
図１に示すように、粉砕された石炭をガス化する石炭ガス化炉１が備えられ、石炭ガス化炉１には微粉炭乾燥手段としての微粉炭機２で粉砕されてバグフィルタ３で捕集された微粉炭が供給される。
【００１３】
石炭ガス化炉１でガス化されたガス燃料（石炭ガス）Ｇ１は集塵フィルタ４で集塵された後脱硫装置５で脱硫される。集塵及び脱硫された石炭ガスＧ１はガスタービン６に送られ、ガスタービン６では石炭ガスＧ１が図示しない燃焼器で圧縮空気と共に燃焼されて燃焼ガスにより駆動される。
【００１４】
ガスタービン６からの排気ガスＧ２は排熱回収ボイラ７で熱回収され、煙突１２から大気に放出される。排熱回収ボイラ７の煙道には脱硝手段としての脱硝触媒１１が備えられている。
【００１５】
脱硝触媒１１は、例えば、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒が適用される。アンモニア分解型脱硝触媒を適用することにより、排ガス中の硫黄酸化物（SOｘ ) と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することができる。このため、後行程で希硫酸に石灰スラリーを供給して石膏を析出させる場合、石膏品質を向上させることが可能になる。
【００１６】
排熱回収ボイラ７の途中から排ガスＧ３（例えば３００℃）が取り出されて微粉炭機２に送られ、粉砕された石炭が乾燥されてバグフィルタ３に送られる。バグフィルタ３からの排ガスＧ４は活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段８に送られ、活性炭素処理手段８で除塵及び脱硫されて合流手段としてのブロア９により排熱回収ボイラ７の排気ガスに合流される。
【００１７】
図２に基づいて活性炭素処理手段８を説明する。
【００１８】
活性炭素処理手段８は、内部に活性炭素繊維層で形成される触媒層１５を備えた脱硫塔１６を有し、触媒層１５には硫酸生成用の水が上部の散水ノズル１７から供給される。散水ノズル１７には水タンク１８からの水（工業用水）がポンプ１９を介して供給される。バグフィルタ３からの排ガスは冷却水が供給されて飽和状態（例えば５０℃）にされて導入口２０から脱硫塔１６に導入される。水が上部から散布された触媒層１５の内部に排ガスを通過させることにより、排ガスからSOｘ を反応除去する。触媒層１５を通過した排ガスは排出口２１から排出される。
【００１９】
触媒層１５の活性炭素繊維層の表面では、例えば、以下の反応により脱硫反応が生じる。即ち、
(1) 触媒槽１５の活性炭素繊維層への二酸化硫黄SO２の吸着。
(2) 吸着した二酸化硫黄SO２と排煙中の酸素O２（別途供給することも可）との反応による三酸化硫黄SO3への酸化。
(3) 酸化した三酸化硫黄SO３の水H２O への溶解による硫酸H２SO４の生成。
(4) 生成された硫酸H２SO４の活性炭素繊維層からの離脱。
【００２０】
この時の反応式は以下の通りである。
SO２+1/2O２+H２O →H２SO４
【００２１】
反応除去された硫酸H２SO４はそのまま使用されたり、石灰スラリーが供給されて石膏を析出させる等される。
【００２２】
上述した石炭ガス化コンバインド設備は、バグフィルタ３の後流に活性炭素繊維層で形成される触媒層１５を備えた活性炭素処理手段８を設置したので、触媒層１５による煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) の除去が可能になる。このため、バグフィルタ３の排気の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) が低減し、環境性能が向上する。また、バグフィルタ３が破損した場合であっても、煙突１２の入口の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) の上昇が少ないので、プラントの運転継続が可能になり、信頼性が向上する。
【００２３】
バグフィルタ３の後流に活性炭素処理手段８を設置したことで、排熱回収ボイラ７の入口のガス量に対して微粉炭機２に送られる排ガスＧ３の割合（例えば１０％）の分の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) を低減することが可能になる。
【００２４】
バグフィルタ３の出口の煤塵濃度が、例えば、通常１０mg/Nm３度であるとした場合、バグフィルタ３が破損した際の煤塵濃度は数十から数百mg/Nm３度程度に上昇し、煙突１２の入口の煤塵濃度（制限値は例えば２０mg/Nm３）が高くなり、運転継続ができなくなる。活性炭素処理手段８を設置したことにより、例えば、９８％程度が除塵されて実質的に煙突１２の入口の煤塵濃度は上昇せず、プラントの運転継続が可能になる。
【００２５】
また、微粉炭機２で石炭中の水分が蒸発するため、微粉炭機２の出口は低温となり（例えば、８０℃）、活性炭素処理手段８に入る排ガスに供給する冷却水の流量を少なくすることができる。
【００２６】
図３に基づいて本発明の第２実施形態例を説明する。
【００２７】
図３には本発明の第２実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統を示してある。尚、図１に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００２８】
図３に示すように、粉砕された石炭をガス化する石炭ガス化炉１が備えられ、石炭ガス化炉１には微粉炭手段としての微粉炭機２で粉砕されてバグフィルタ３で捕集された微粉炭が供給される。
【００２９】
石炭ガス化炉１でガス化されたガス化燃料（石炭ガス）Ｇ１は集塵フィルタ４で集塵された後脱硫装置５で脱硫される。集塵及び脱硫された石炭ガスＧ１はガスタービン６に送られ、ガスタービン６では石炭ガスＧ１が図示しない燃焼器で圧縮空気と共に燃焼されて燃焼ガスにより駆動される。
【００３０】
ガスタービン６からの排気ガスＧ２は排熱回収ボイラ７で熱回収され、排熱回収ボイラ７の煙道には脱硝手段としての脱硝触媒２５が備えられている。
【００３１】
排熱回収ボイラ７で熱回収を行なった排気ガスは、ガスガスヒータ３１で熱交換されて活性炭素処理手段３２に送られる。活性炭素処理手段３２は、基本的に図１に示した活性炭素処理手段８と同じ構成である。
【００３２】
微粉炭機２には排熱回収ボイラ７の途中から排気が供給され、バグフィルタ３からの排気はガスガスヒータ３１の上流側に合流される。
【００３３】
即ち、活性炭素処理手段３２は、内部に活性炭素繊維層で形成される触媒層３３を備えた脱硫塔３４を有し、触媒層３３には硫酸生成用の水が上部の散水ノズル３５から供給される。散水ノズル３５には水タンク３６からの水（工業用水）がポンプ３７を介して供給される。
【００３４】
ガスガスヒータ３１で熱交換された排ガスは冷却水が供給されて導入口３８から脱硫塔３４に導入される。水が上部から散布された触媒層３３の内部に排ガスを通過させることにより、排ガスからSOｘ を反応除去する。触媒層３３を通過した排ガスは排出口２１から排出され、ガスガスヒータ３１で熱交換されて煙突１２から大気に放出される。
【００３５】
触媒層３３の活性炭素繊維層の表面では、前述と同様に脱硫反応が生じる。
即ち、
SO２+1/2O２+H２O →H２SO４
の反応によりSOｘ が反応除去され、反応除去された硫酸H２SO４はそのまま使用されたり、石灰スラリーが供給されて石膏を析出させる等される。
【００３６】
上述した石炭ガス化コンバインド設備は、排熱回収ボイラ７の後流に活性炭素繊活性炭素繊維層で形成される触媒層３３を備えた活性炭素処理手段３２を設置したので、大気に放出される排ガス中の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) を低減することが可能になり、煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) のレベルを、例えば、天然ガス燃料を燃焼させた際の状態と略同程度にすることができる。
【００３７】
図４乃至図６に基づいて本発明の第３実施形態例を説明する。
【００３８】
図４には本発明の第３実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統、図５にはアンモニア分解型脱硝触媒の概略構成、図６にはアンモニア分解型脱硝触媒の特性を示してある。尚、図３に示した部材と同一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。
【００３９】
図４に示すように、第３実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備は、図３に示した石炭ガス化コンバインド設備に対し、排熱回収ボイラ７の煙道に脱硝手段としてアンモニア分解型脱硝触媒４１が備えられている。
【００４０】
アンモニア分解型脱硝触媒４１は、図５に示すように、上流側から第１脱硝触媒層４２と第２脱硝触媒層４３とが設けられ、第１脱硝触媒層４２と第２脱硝触媒層４３の間にアンモニア分解触媒層４４が設けられている。そして、第１脱硝触媒層４２の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニア（NH３)が添加されるようになっている。
【００４１】
即ち、第１脱硝触媒層４２に窒素酸化物（NOｘ ) の反応等量以上のアンモニア（NH３)を添加して第１脱硝触媒層４２で９０％以上の脱硝を行い、第１脱硝触媒層４２から流出する未反応NH３をアンモニア分解触媒層４４で分解させて下流の第２脱硝触媒層４３の入口のNOｘ ,NH３濃度を調整し、第２脱硝触媒層４３の出口で窒素酸化物（NOｘ ) 及びアンモニア（NH３)を１ppm 以下のレベルにする。
【００４２】
図６に示すように、排ガス中に含まれるNOｘ に対するNH３の比率（モル比）を１よりも高くすると、図中●印のラインで示すように、出口側のNOｘ の濃度を低くすることができ、図中■印のラインで示すように、出口側のNH３ の濃度を略零にすることができる。従って、第１脱硝触媒層４２に窒素酸化物（NOｘ )の反応等量以上のアンモニア（NH３)を添加することで、NOｘ ,NH３が低レベル（１ppm 以下）になることが判る。
【００４３】
アンモニア分解型脱硝触媒４１によりNOｘ ,NH３が低レベルにされた排ガスは、冷却水が供給されて導入口３８から脱硫塔３４に導入される。水が上部から散布された触媒層３３の内部に排ガスを通過させることにより、排ガスからSOｘ を反応除去する。触媒層３３を通過した排ガスは排出口２１から排出され、ガスガスヒータ３１で熱交換されて煙突１２から大気に放出される。
【００４４】
触媒層３３の活性炭素繊維層の表面では、前述と同様に脱硫反応が生じる。
即ち、
SO２+1/2O２+H２O →H２SO４
の反応によりSOｘ が反応除去され、反応除去された硫酸H２SO４はそのまま使用されたり、石灰スラリーが供給されて石膏を析出させる等される。
【００４５】
上述した石炭ガス化コンバインド設備は、排熱回収ボイラ７にNOｘ ,NH３を低レベルにするアンモニア分解型脱硝触媒４１を設け、排熱回収ボイラ７の後流に活性炭素繊活性炭素繊維層で形成される触媒層３３を備えた活性炭素処理手段３２を設置したので、排ガス中の硫黄酸化物（SOｘ ) と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減した状態で、大気に放出される排ガス中の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) を低減することが可能になり、煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) のレベルを、例えば、天然ガス燃料を燃焼させた際の状態と略同程度にすることができる。
【００４６】
このため、反応除去された希硫酸を後行程で石灰スラリーを供給して石膏を析出させる場合、石膏品質を向上させることが可能になる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、石炭をガス化する石炭ガス化炉と、石炭ガス化炉でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービンと、ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙道に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラの途中から取り出される排ガスが送られ石炭を粉砕すると共に微粉炭を乾燥させる微粉炭乾燥手段と、微粉炭乾燥手段で乾燥させた微粉炭を分離して石炭ガス化炉に供給するバグフィルタと、バグフィルタを通過した排ガスが流通する活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段と、活性炭素処理手段からの排ガスを排熱回収ボイラで熱回収された排ガスに合流される合流手段とを備えたので、バグフィルタを通過した排ガスの活性炭素繊維層による煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) の除去が可能になる。このため、バグフィルタの排気の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) が低減し、環境性能が向上する。また、バグフィルタが破損した場合であっても、硫黄酸化物（SOｘ ) の上昇が少ないので、プラントの運転継続が可能になり、信頼性が向上する。
【００４８】
また、本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、請求項１に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であるので、排ガス中の硫黄酸化物（SOｘ ) と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することが可能になる。
【００４９】
本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、石炭をガス化する石炭ガス化炉と、石炭ガス化炉でガス化されたガス燃料が燃焼されるガスタービンと、ガスタービンの排ガスが送られて熱回収され煙路に脱硝手段を備えた排熱回収ボイラと、排熱回収ボイラで熱回収された排ガスが導入され活性炭素繊維層の触媒を備えた活性炭素処理手段とを備えたので、
排熱回収ボイラを通過した排ガスの活性炭素繊維層による煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) の除去が可能になる。このため、排気の煤塵及び硫黄酸化物（SOｘ ) が低減し、環境性能が向上する。
【００５０】
また、本発明の石炭ガス化コンバインド設備は、請求項３に記載の石炭ガス化コンバインド設備において、脱硝手段は、上流側から第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層とを設け、第１脱硝触媒層と第２脱硝触媒層の間にアンモニア分解触媒層を設け、第１脱硝触媒層の入口に排ガス中の窒素酸化物（NOｘ ) の反応量以上のアンモニアを添加するアンモニア分解型脱硝触媒であるので、排ガス中の硫黄酸化物（SOｘ ) と残留アンモニアで生成される酸性硫安を大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統図。
【図２】活性炭素処理手段の概略構成図。
【図３】本発明の第２実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統図。
【図４】本発明の第３実施形態例に係る石炭ガス化コンバインド設備の概略系統図。
【図５】アンモニア分解型脱硝触媒の概略構成図。
【図６】アンモニア分解型脱硝触媒の特性を表すグラフ。
【符号の説明】
１  石炭ガス化炉
２  微粉炭機
３  バグフィルタ
４  集塵フィルタ
５  脱硫装置
６  ガスタービン
７  排熱回収ボイラ
８，３２  活性炭素処理手段
１１  脱硝触媒
１２  煙突
１５，３３  触媒層
１６，３４  脱硫塔
１７，３５  散水ノズル
１８，３６  水タンク
１９，３７  ポンプ
２０，３８  導入口
２１  排出口
２５  脱硝触媒
３１  ガスガスヒータ
４１  アンモニア分解型脱硝触媒
４２  第１脱硝触媒層
４３  第２脱硝触媒層
４４  アンモニア分解触媒層
【図１】
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【図２】
2004204109.tif 000004
【図３】
2004204109.tif 000005
【図４】
2004204109.tif 000006
【図５】
2004204109.tif 000007
【図６】
2004204109.tif 000008