(57)【要約】【課題】廃熱を有効利用することができるエネルギー回収装置及び石炭ガス化発電プラントを提供する。【解決手段】エネルギー回収装置１０は、再生過熱器１１からの低圧凝縮水１２を給水１３と熱交換する熱交換器１４と、該熱交換器１４で熱交換された低圧蒸気１５を圧縮過熱して中圧蒸気１６を得る圧縮機１７とを備えるものであり、低圧凝縮水１２の圧力が０．３ＭＰａｇ、温度が１４０〜１５０℃の場合、給水（常圧、３０℃）１３と熱交換させることで、圧力０．２ＭＰａｇ、温度１２０℃の低圧蒸気１５とすることができ、この低圧蒸気１５を圧縮機１７により昇圧昇温させることで、圧力４．０ＭＰａｇ、温度３００℃の中圧蒸気１６を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生過熱器からの低圧凝縮水を給水と熱交換する熱交換器と、
該熱交換器で熱交換された低圧蒸気を圧縮過熱する圧縮機とを備えたエネルギー回収装置。
【請求項２】
石炭をガス化して生成ガスを得るガス化炉と、
前記生成ガスを浄化する浄化手段と、
浄化された生成ガス中のＣＯをＣＯ2に変換するＣＯシフト反応装置と、
ＣＯシフトガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2吸収塔と吸収液を再生する吸収液再生塔とを備えたＣＯ2回収装置と、
精製ガスを燃焼する燃焼器を備えたガスタービン設備と、
ガスタービン設備の燃焼排ガスの熱エネルギーを回収する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、
排熱回収ボイラで回収した蒸気を用いて発電する蒸気タービン設備と、
前記排熱回収ボイラからの抽気蒸気をＣＯシフト反応装置に供給する供給ラインと、
吸収液再生塔の再生用リボイラの低圧ドレンと熱交換した低圧蒸気を圧縮し、中圧蒸気を得る圧縮機と、
得られた中圧蒸気をＣＯシフト反応装置に供給する供給ラインとを具備することを特徴とする石炭ガス化発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生過熱器からの凝縮水を有効利用するエネルギー回収装置及び石炭ガス化発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭の有効利用は近年のエネルギー問題での切り札の一つとして注目されている。
一方、石炭を付加価値の高いエネルギー媒体として、変換するためには石炭ガス化技術、ガス精製技術など高度な技術が必要とされる。
このガス化ガスを用いて発電する石炭ガス化複合発電システムが提案されている（特許文献１）。
この石炭ガス化複合発電（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｏａｌ．  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ：ＩＧＣＣ）とは、石炭を高温高圧のガス化炉で可燃性ガスに転換し、そのガス化ガスを燃料としてガスタービンと蒸気タービンとによる複合発電を行うシステムをいう。
【０００３】
石炭ガス化ガス（生成ガス）中に存在する炭化水素化合物は、殆どが一酸化炭素（ＣＯ）であり、二酸化炭素（ＣＯ2）、炭化水素（ＣＨ4、ＣnＨm）は数パーセントに過ぎない。
この結果、ＣＯ2を回収するためには、生成ガス中に存在するＣＯをＣＯ2に転換する必要があり、水蒸気を添加しつつ、シフト触媒により下記反応によってＣＯ2に転換することが提案されている。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ⇔  ＣＯ2＋Ｈ2＋４０．９ｋＪ／ｍｏｌ    (発熱反応)  ・・・（１）
【０００４】
これまで、化学工業分野でのシフト反応に対する知見より、ＣＯシフト反応器入口での水蒸気添加割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ）を十分に高くすることにより、上記（１）の反応を進めた上で、希望するＣＯ→ＣＯ2転換率を得ることが出来ることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３３１７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、ＣＯ2回収設備を備えたＩＧＣＣプラントは、発電プラントであり、環境（ＣＯ2排出量の低減）に配慮すると共に、プラント発電効率にも重点を置く必要がある。
つまり、シフト反応器入口における水蒸気添加割合（Ｈ2Ｏ／ＣＯ）のための水蒸気添加源に計画されているＨＲＳＧ（排熱回収ボイラ）よりの抽気中圧蒸気量の低減がプラント効率向上、重要な要素であるので、ＨＲＳＧからの中圧蒸気をなるべく減らすことが、発電効率上昇の点から求められている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、廃熱を有効利用することができるエネルギー回収装置及び石炭ガス化発電プラントを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、再生過熱器からの低圧凝縮水を給水と熱交換する熱交換器と、該熱交換器で熱交換された低圧蒸気を圧縮過熱する圧縮機とを備えたエネルギー回収装置にある。
【０００９】
第２の発明は、石炭をガス化して生成ガスを得るガス化炉と、前記生成ガスを浄化する浄化手段と、浄化された生成ガス中のＣＯをＣＯ2に変換するＣＯシフト反応装置と、ＣＯシフトガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2吸収塔と吸収液を再生する吸収液再生塔とを備えたＣＯ2回収装置と、精製ガスを燃焼する燃焼器を備えたガスタービン設備と、ガスタービン設備の燃焼排ガスの熱エネルギーを回収する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）と、排熱回収ボイラで回収した蒸気を用いて発電する蒸気タービン設備と、前記排熱回収ボイラからの抽気蒸気をＣＯシフト反応装置に供給する供給ラインと、吸収液再生塔の再生用リボイラの低圧ドレンと熱交換した低圧蒸気を圧縮し、中圧蒸気を得る圧縮機と、得られた中圧蒸気をＣＯシフト反応装置に供給する供給ラインとを具備することを特徴とする石炭ガス化発電プラントにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低圧凝縮水を熱交換して、利用可能なエネルギーである中圧蒸気とすることで、ＣＯシフト変換装置の反応用蒸気として供給することにより、従来ＨＲＳＧから供給していた抽気中圧蒸気の供給量を低減することができる。この結果、発電効率が向上し、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１に係るエネルギー回収装置の概略図である。
【図２】図２は、エネルギー利用の関係を示す図である。
【図３】図３は、実施例２に係るエネルギー回収装置を備えた石炭ガス化発電プラントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１３】
本発明による実施例に係るエネルギー回収装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係るエネルギー回収装置の概略図である。
図１に示すように、エネルギー回収装置１０は、再生過熱器１１からの低圧凝縮水１２を給水１３と熱交換する熱交換器１４と、該熱交換器１４で熱交換された低圧蒸気１５を圧縮過熱して中圧蒸気１６を得る圧縮機１７とを備えるものである。
ここで、図１中、符号１８はスプレイ水、１９スプレイ水混合部、２０は給水ポンプ、２１は飽和蒸気を図示する。
【００１４】
本実施例に係るエネルギー回収装置１０は、再生過熱器１１で飽和蒸気２１から熱交換された低圧凝縮水１２を給水１３と熱交換することで、低圧凝縮水１２が持っているエネルギーを低圧蒸気１５のエネルギーへ転換している。この低圧蒸気１５のエネルギーは圧力及び温度が低いので、そのままではＣＯシフト変換装置で利用することができない。
そこで、圧縮機１７により昇圧すると共に昇温させることにより、ＣＯシフト変換装置で利用可能な中圧蒸気（製品蒸気）１６としている。
【００１５】
具体的には、例えば低圧凝縮水１２の圧力が０．３ＭＰａｇ、温度が１４０〜１５０℃の場合、給水（常圧、３０℃）１３と熱交換させることで、圧力０．２ＭＰａｇ、温度１２０℃の低圧蒸気１５とすることができる。
この低圧蒸気１５を圧縮機１７により昇圧昇温させることで、圧力４．０ＭＰａｇ、温度３００℃の中圧蒸気１６を得ることができる。
【００１６】
これにより、低圧凝縮水１２の持つエネルギーを利用して熱回収して低圧蒸気１５を求め、これを圧縮機１７にて昇圧過熱し、必要とする圧力温度レベルの中圧蒸気を生成することができる。
【００１７】
このエネルギー利用の関係を図２に示す。図２に示すように、低圧凝縮水１２が持つエネルギーは低圧蒸気１５が持つエネルギーに変換される。
この低圧蒸気１５は圧縮機１７にて昇圧過熱することで、昇圧過熱したエネルギーを得ることとなる。
なお、圧縮機１７で昇圧する際において、外部より動力を入力する必要があるのでエネルギーロスがあるものの、入力した動力以上にエネルギーを引き出すことが可能となる。
つまり、常圧・常温の給水１３を単に圧縮機１７にて昇圧過熱しただけでは、入力した動力以上に動力を引き出すことは不可能である。
【００１８】
これに対し、再生過熱器１１からの低圧凝縮水１２が持つエネルギーを熱交換した低圧蒸気１５を、圧縮機１７にて圧縮する場合には、昇圧加熱する流体(水／蒸気)のエネルギーを嵩上げし、圧縮機１７にて昇圧過熱に必要な動力(エネルギー)以上の利用可能なエネルギーを得ることが可能となる。
なお、図１においては、圧縮機１７で得られた中圧蒸気１６にスプレイ水１８を混合器１９にて供給しているが、これは中圧蒸気１６の温度調節のためである。
【００１９】
具体的には、利用可能なエネルギーである中圧蒸気１６を、ＣＯシフト変換装置の反応用蒸気として供給することにより、従来ＨＲＳＧから供給していた抽気中圧蒸気の供給量を低減することができる。この結果、ＣＯシフト変換装置での変換効率の低下することなく、発電効率が向上し、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００２０】
ここで、製品蒸気である中圧蒸気１６の使用先としては、Ｈ2製造またはＣＯ2回収時にＣＯをＣＯ2に転換するのに必要なＣＯシフト変換装置におけるシフト蒸気として利用できる。これにより、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）より供給される中圧抽気蒸気の低減を図ることができる。
または、得られた中圧蒸気１６を排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）の中圧蒸気系統に導入、スチームタービン（ＳＴ）に供給することも可能である。
【００２１】
本実施例では、ＣＯ2回収設備の吸収液再生塔での再生過熱器からの低圧凝縮水を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＩＧＣＣ設備又は付帯又は隣接するプラント設備における低圧蒸気を用いる設備（例えば減圧排水加熱器、ＮＨ3ストリッピング塔、深度電気集塵装置の後流側でオフガスを加熱する熱交換器等）からの低圧凝縮水を用いるようにしてもよい。
【００２２】
このように、従来においては、低圧凝縮水はそのまま廃棄しており、その廃棄の際の熱交換で海水等を使用した場合には、海水の温度が上昇していたが、低圧凝縮水の熱エネルギーを有効利用することで、中圧蒸気を得ることができると共に、海水での熱交換が不要となるので、海水温度上昇の要因となることが解消され、環境にやさしいプラントシステムを提供することができる。
【実施例２】
【００２３】
本発明による実施例に係るエネルギー回収装置を備えた石炭ガス化発電プラントについて、図面を参照して説明する。図３は、実施例２に係るエネルギー回収装置を備えた石炭ガス化発電プラントの概略図である。
図３に示すように、エネルギー回収装置を備えた石炭ガス化発電プラント５０は、石炭５１をガス化して生成ガス５２を得るガス化炉５３と、前記生成ガス５２を浄化する浄化手段５４と、浄化された生成ガス５２中のＣＯをＣＯ2に変換するＣＯシフト変換装置５５と、ＣＯシフトガス５６中のＣＯ2を吸収液５７により回収するＣＯ2吸収塔５８ＡとＣＯ2を吸収した吸収液を再生する吸収液再生塔５８Ｂとを備えたＣＯ2回収装置５８と、ＣＯ2回収装置５８からの精製ガス６１を燃焼する燃焼器６２を備えたガスタービン設備６３と、ガスタービン設備６３の燃焼排ガス６４の熱エネルギーを回収する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６５と、排熱回収ボイラ６５で回収した蒸気６６を用いて発電機６７を発電する蒸気タービン設備６８と、前記排熱回収ボイラ６５からの抽気中圧蒸気６９をＣＯシフト変換装置５５に供給する供給ライン７０と、吸収液再生塔５８Ｂの再生過熱器１１の低圧凝縮水１２と熱交換した低圧蒸気１５を圧縮し、中圧蒸気１６を得る圧縮機１７と、得られた中圧蒸気１６をＣＯシフト変換装置５５に供給する供給ライン７１とを具備するものである。
図３中、符号８０はＳ分を固定する脱硫装置、８１は空気を窒素と酸素とに分離する空気分離器、８２はスラグ、８３はチャーを各々図示する。
【００２４】
本実施例では、吸収液再生塔５８Ｂにおいて吸収液を過熱させる再生過熱器１１からの低圧凝縮水１２を常圧・常温の給水１３と熱交換器１４で熱交換し、その後得られた低圧蒸気１５を、圧縮機１７にて圧縮することで、得られた中圧蒸気１６をＣＯシフト変換装置５５に供給することができる。
【００２５】
よって、ＣＯシフト変換装置５５の反応用蒸気として供給することにより、従来排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６５から供給していた抽気中圧蒸気６９の供給量の一部（約１５％）を補完することができ、その分抽気中圧蒸気６９の低減を図ることができる。この結果、発電効率が向上し、プラント全体のエネルギー効率を向上させることができる。
【００２６】
このように、本発明によれば、発熱反応による熱回収を有効に使い、シフト変換装置５５における抽気中圧蒸気６９の一部を補完することができ、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６５よりの抽気中圧蒸気６９の供給量の低減を図ることができ、発電効率の向上に寄与する。
また、従来では、低圧凝縮水１２は海水で熱交換した後、海水に放流していたが、この熱を有効利用すると共に、海水での熱交換が不要となるので、海水温度上昇の要因となることが解消され、環境にやさしい発電プラントシステムを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明に係るエネルギー回収装置及び石炭ガス化発電プラントによれば、熱の有効利用を図り、発電効率の向上に寄与することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  エネルギー回収装置
１１  再生過熱器
１２  低圧凝縮水
１３  給水
１４  熱交換器
１５  低圧蒸気
１６  中圧蒸気
１７  圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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