(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラとスチームタービンからなるボイラ設備にガス化炉とガスタービンからなるリパワリング設備を接続した排気再燃コンバインドサイクルにおいて、ガス化炉に、そのガス化炉で生成したガス化ガスから液体燃料を合成する液体燃料合成装置を接続し、その液体燃料合成装置で合成された液体燃料をボイラに燃料として供給し、そのボイラの燃焼排ガスを排ガス処理装置を通して未燃分を回収し、その未燃分をガス化炉の燃料として使用することを特徴とする排気再燃コンバインドサイクル。
【請求項２】
液体燃料合成装置で未反応のガス化ガスをガスタービンに供給し、その燃焼排ガスをボイラへの燃焼空気と共にボイラに供給する請求項１記載の排気再燃コンバインドサイクル。
【請求項３】
液体燃料合成装置は、ガス化ガス中のＨ2とＣＯを反応させてメタノール又はジメチルエーテルを合成する請求項２記載の排気再燃コンバインドサイクル。
【請求項４】
ボイラに供給する重油に、液体燃料合成装置で合成したメタノール又はジメチルエーテルを混合して供給する請求項３記載の排気再燃コンバインドサイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重油焚きボイラに対してガス化炉とガスタービンを付加した排気再燃コンバインドサイクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設重油焚きボイラに対して、ガス化炉とガスタービンを付加した高効率複合発電が検討されている。
【０００３】
図２は、排気再燃コンバインドサイクルの概略を示したものである。
【０００４】
図２において、４０は、既設の重油焚きボイラで、その重油焚きボイラ４０の高効率化リパワリングのために、ガスタービン発電装置４１が接続され、そのガスタービン発電装置４１に燃料ガスを供給する石炭ガス化装置４２が接続される。
【０００５】
石炭ガス化装置４２は、詳細は図示していないが、ガス化炉と生成した燃料ガスの精製装置からなる。石炭ガス化装置４２には、空気４３を液化して窒素と酸素に分離する空気分離装置４４が接続される。
【０００６】
石炭ガス化装置４２のガス化炉には、石炭４５と空気分離装置４４からの酸素４６が供給され、石炭４５を部分酸化しつつ水蒸気の存在下で還元してＨ2 ，ＣＯ等の燃料ガスを生成する。
【０００７】
燃料ガスは、ガスタービン発電装置４１に供給され、その排ガスが石炭焚きボイラ４０に供給される。また空気分離装置４４で分離された窒素４７はガスタービン発電装置４１に供給され、ガスタービン発電装置４１のコンプレッサで昇圧された抽気空気４８は、空気分離装置４４に供給される。
【０００８】
重油焚きボイラ４０では、ガスタービン発電装置４１からの排ガス４９と重油５０が供給され、更に排ガス４９に空気５１を混入して燃焼させ、発生した蒸気でスチームタービン５２を駆動する。
【０００９】
この図２の重油焚きボイラ４０の排気再燃型リパワリングにおいては、既設の重油焚きボイラ４０の前段にガスタービン発電装置４１を接続し、ガスタービン発電装置４１からの排ガスを、そのまま重油焚きボイラ４０に供給し、排ガス中に含まれる未燃焼空気で重油５０を燃焼させ、不足分を排ガスに空気を混入して燃焼させることで、排ガスの熱を有効に回収して高効率化を図っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の重油焚きボイラのリパワリングを行う場合において、ガスタービンからの排ガスをボイラ燃焼用の酸素源として利用するだけの設備構成では、リパワリングを実施してもボイラに投入する重油燃料の流量を大幅に低減することはできない。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ボイラに投入する重油燃料の流量を大幅に低減できる排気再燃コンバインドサイクルを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ボイラとスチームタービンからなるボイラ設備にガス化炉とガスタービンからなるリパワリング設備を接続した排気再燃コンバインドサイクルにおいて、ガス化炉に、そのガス化炉で生成したガス化ガスから液体燃料を合成する液体燃料合成装置を接続し、その液体燃料合成装置で合成された液体燃料をボイラに燃料として供給し、そのボイラの燃焼排ガスを排ガス処理装置を通して未燃分を回収し、その未燃分をガス化炉の燃料として使用するようにした排気再燃コンバインドサイクルである。
【００１３】
請求項２の発明は、液体燃料合成装置で未反応のガス化ガスをガスタービンに供給し、その燃焼排ガスをボイラへの燃焼空気と共にボイラに供給する請求項１記載の排気再燃コンバインドサイクルである。
【００１４】
請求項３の発明は、液体燃料合成装置は、ガス化ガス中のＨ2 とＣＯを反応させてメタノール又はジメチルエーテルを合成する請求項２記載の排気再燃コンバインドサイクルである。
【００１５】
請求項４の発明は、ボイラに供給する重油に、液体燃料合成装置で合成したメタノール又はジメチルエーテルを混合して供給する請求項３記載の排気再燃コンバインドサイクルである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は、本発明の排気再燃コンバインドサイクルの概略ブロック図を示したものである。
【００１９】
図１において、１０は、重油焚きボイラ１１からなる既設ボイラ設備を、１２は、ガス化炉１３、ガスタービン１４等からなるリパワリング設備を示している。
【００２０】
重油焚きボイラ１１には、重油供給ライン１５と空気供給ライン１６が接続される。重油焚きボイラ１１の水管等の熱交換器１７は、入口側が給水ライン１８を介して復水器１９に接続され、出口側が蒸気ライン２０を介してスチームタービン２１に接続され、スチームタービン２１からの蒸気がライン２２を介して復水器１９に戻されるようになっている。
【００２１】
重油焚きボイラ１１からの燃焼排ガスは、排ガス処理装置２３に導入され、そこで、脱じん，脱硝，脱硫等の排ガス処理がなされた後、その排ガス２４が煙突（図示せず）から排気される。
【００２２】
この重油焚きボイラ１１からなる既設ボイラ設備１０には、ガス化炉１３、ガスタービン１４等からなるリパワリング設備１２が接続される。
【００２３】
すなわちガスタービン１４の排ガスライン２５が重油焚きボイラ１１の空気供給ライン１６に接続され、排ガスライン２５の排ガス中の未反応酸素（酸素濃度約１０〜１３％程度）が重油焚きボイラ１１に供給されるようになっている。
【００２４】
リパワリング設備１２は、ガス化炉１３とガス冷却脱硫装置２６とガスタービン１４とからなるが、本発明の特徴は、ガス冷却脱硫装置２６とガスタービン１４間に、ガス化炉１３で生成したガス化ガス（Ｈ2 ，ＣＯ）を原料としてメタノール、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）等の液体燃料合成装置２７を接続したことにある。
【００２５】
先ず、ガス化炉１３は、燃料ライン２８から超重質油，オリマルジョン，オイルコークス等の燃料が供給されると共にライン２９から酸化剤（酸素）と水が供給され、燃料を部分酸化しつつ水蒸気の存在下で還元して、Ｈ2 ，ＣＯ等の燃料ガスを生成する。
【００２６】
この燃料ライン２８には、既設ボイラ設備１０の排ガス処理装置２３で燃焼排ガスから回収されたチャー等の未燃分が未燃分ライン３０を介して供給される。
【００２７】
ガス冷却脱硫装置２６には、ガス化ガスを冷却する冷却管３１が設けられ、その冷却管３１の入口側が、復水器１９の給水ライン１８から分岐した復水ライン３２に接続され、出口側が戻しライン３３を介して重油焚きボイラ１１の熱交換器１７の中間部に接続される。
【００２８】
このガス冷却脱硫装置２６では、ガス化ガスを冷却すると共にガス化ガス中の硫化水素を酸化鉄等の脱硫剤で脱硫する。
【００２９】
液体燃料合成装置２７は、触媒反応器からなり、その反応器の温度を適正に保つように液体燃料合成装置２７に温度調整用の冷却管３４が設けられ、その出入口が、ガス冷却脱硫装置２６の冷却管３１と同様に復水ライン３２と戻しライン３３に接続される。
【００３０】
液体燃料合成装置２７は、ガス化ガス中のＨ2 とＣＯとを反応させてメタノールやＤＭＥに合成する。
【００３１】
メタノール合成反応は、圧力５〜１０ＭＰａ、温度２３０〜２８０℃の条件下で、触媒反応器で、下式の反応で合成する。
【００３２】
ＣＯ  ＋  ２Ｈ2   →  ＣＨ3 ＯＨ
また、ＤＭＥ合成は、圧力５ＭＰａ、温度２６０℃の条件下で、触媒反応器で、下式の反応で合成する。
【００３３】
３Ｈ2   ＋  ３ＣＯ   →  ＣＨ3 ＯＣＨ3   ＋  ＣＯ2
合成したメタノールやＤＭＥ等の液体燃料は、液体燃料供給ライン３５を介して重油焚きボイラ１１の重油供給ライン１５に供給される。
【００３４】
液体燃料合成装置２７での未反応のＨ2 とＣＯは、ガスタービン１４の燃焼器に供給されて燃焼されると共にその燃焼ガスでタービンを駆動するようになっている。
【００３５】
次に本発明の作用を説明する。
【００３６】
先ず、リパワリング設備１２のガス化炉１３では、環境負荷の高い超重質油、オリマルジョン、オイルコークス及びアスファルト等を燃料としてガス化反応が行われてガス化ガスが生成される。このガス化ガスは、ガス冷却脱硫装置２６で、約３００℃程度まで冷却されると共に脱硫されて精製される。
【００３７】
精製後のガス化ガスは、液体燃料合成装置２７に導入され、触媒にてメタノール又はＤＭＥ等の液体燃料に合成され、未反応のＨ2 とＣＯとを含むガス化ガスは、ガスタービン１４に供給されて燃焼されると共にタービンを駆動する。
【００３８】
既設ボイラ設備１０での重油焚きボイラ１１では、従来では重油供給ライン１５からの重油と空気供給ライン１６からの空気で燃焼されるが、追設したリパワリング設備１２の液体燃料合成装置２７から液体燃料供給ライン３５を介して液体燃料が供給されるため、その重油の流量を低減することが可能となる。この場合、重油は、液体燃料と混合してその粘度が下がるため、Ｃ重油など、より重質で粗悪な重油でも使用することが可能となる。
【００３９】
また、従来においては、重油焚きボイラ１１に供給する空気は、空気供給ライン１６から燃焼に必要な量を全て供給していたが、本発明においては、ガスタービン１４からの燃焼排ガス中の未反応酸素濃度が１１〜１３％程度含まれており、この燃焼排ガスを排ガスライン２５より空気供給ライン１６を介して重油焚きボイラ１１に供給することで、ボイラ１１での燃焼に必要な酸素量のほぼ全てを賄うことが可能となり、また排ガスをそのままボイラ１１に供給し、熱交換器１７で熱回収が行えるため熱効率を向上できる。
【００４０】
さらに、重油焚きボイラ１１の燃焼排ガスを排ガス処理装置２３で処理する際に、灰分に含まれるチャー等の未燃分を、未燃分ライン３０からガス化炉１３に燃料として供給することで再利用することができる。
【００４１】
なお、上述の実施の形態では、主に重油焚きボイラ１１の例で説明したが、本発明は石炭焚きボイラにも適用できる。この場合、石炭焚きボイラには、ＣＷＭ、ＣＯＭとして石炭スラリを供給する代わりに微粉炭を液体燃料と混ぜてスラリとして石炭焚きボイラに供給するようにすることで、効率の良いリパワリングが行える。
【００４２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）液体燃料合成装置で製造したメタノール等の液体燃料は、既設のボイラの燃料として利用できるので、投入する重油などの燃料の供給量を低減することが可能となる。
（２）ガス化炉では、環境負荷の高い超重質油、オリマルジョン及び石油コークス等が利用できる。
（３）ボイラへ液体燃料を供給する分、重油などの燃料の硫黄分濃度が高くても使用可能となり、より粗悪な燃料でも支障なく使用できる。
（４）ボイラへ液体燃料を供給する分、ボイラ排ガス処理の負荷を小さくできる。
（５）ボイラで発生した灰分中の未燃分をガス化炉のガス化に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】従来検討されている排気再燃コンバインドサイクルを示す図である。
【符号の説明】
１０  既設ボイラ設備
１１  重油焚きボイラ
１２  リパワリング設備
１３  ガス化炉
１４  ガスタービン
２７  液体燃料合成装置
【図１】
0004534350.tif 000002
【図２】
0004534350.tif 000003