(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系燃料をガス化した燃料ガスに水蒸気を加湿する燃料ガス用サチュレーション設備を備え、加湿した燃料ガスをガスタービンの燃焼器に供給するガス化複合発電設備において、
空気分離した窒素ガスに水蒸気を加湿する窒素用サチュレーション設備と、加湿した窒素ガスをガスタービンの燃焼器に供給する窒素ガス噴射ラインと、を更に備え、
前記燃料ガス用サチュレーション設備と窒素用サチュレーション設備は、それぞれ独立した多段接触塔と共通の熱水循環ラインを備える、ことを特徴とするガス化複合発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素系燃料をガス化してガスタービンの燃料にするガス化複合発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のガス化複合発電設備のフロー図である。石炭，重質油等の炭化水素系燃料をガス化設備１で水蒸気と酸素ガスを用いてガス化して粗製ガスにし、これを脱塵装置２で脱塵し、粗ガスクーラ３で冷却し湿式脱硫設備４で脱硫してサチュレーション設備５に供給し、更に加湿された燃料ガスをガスタービン発電機６の燃焼器６ａに供給する。一方、ガスタービン発電機６の過剰空気が抽気されて空気分離器７に供給され、抽気空気と大気から空気分離装置７により酸素を分離し、この酸素をガス化設備１に供給してガス化用に供し、分離された窒素ガスはガスタービンの燃焼器に供給される。
【０００３】
ガスタービン発電設備６では、圧縮器６ｂで加圧された圧縮空気により燃料ガスが燃焼し、加湿水蒸気と窒素ガスで増量された燃焼ガスによりガスタービン６ｃを駆動して発電機６ｄにより発電し、ガスタービン６ｃの排ガスは排熱回収ボイラ８に供給されて水蒸気を発生させ、この水蒸気により蒸気タービン９を駆動して発電し、更に排ガスより熱回収して給水加熱し、加熱された給水の一部がサチュレーション設備５に供給されて加湿に用いられる。
【０００４】
サチュレーション設備５は、ガスと水が接触する多段接触塔５ａと熱水を循環させるポンプ５ｂからなり、低温（例えば約４０℃）で流入する燃料ガスを約１５０℃前後の熱水を用いて約１４０℃前後まで加熱するとともに、この温度における飽和点まで水蒸気を加湿している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のガス化複合発電設備では、サチュレーション設備５により燃料ガスを昇温及び加湿することにより、燃焼器６ａによる燃焼ガスの流量を増加させてガスタービン発電設備６の出力を増大させ、同時に加湿された水蒸気により燃焼器６ａにおけるＮＯx 発生量を低減している。
【０００６】
しかし、かかる従来のガス化複合発電設備では、空気分離装置７からの窒素ガスによる増量を加えても、出力増加は約１０％程度にすぎず、かつ燃料ガス中の飽和蒸気量だけでは、ＮＯx 低減も十分ではない問題点があった。
そのため、排熱回収ボイラ８で発生する水蒸気を燃焼器６ａに直接噴射してガスタービンの出力増大とＮＯx 低減を図ることも考えられるが、この場合には、過熱水蒸気を消費するので蒸気タービン９の出力低下を招き、発電効率が低下する問題点があった。
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、蒸気タービンの出力を低下させることなく、ガスタービンの出力増加と燃焼器による低ＮＯx 化を図ることができるガス化複合発電設備を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、炭化水素系燃料をガス化した燃料ガスに水蒸気を加湿する燃料ガス用サチュレーション設備を備え、加湿した燃料ガスをガスタービンの燃焼器に供給するガス化複合発電設備において、空気分離した窒素ガスに水蒸気を加湿する窒素用サチュレーション設備と、加湿した窒素ガスをガスタービンの燃焼器に供給する窒素ガス噴射ラインと、を更に備え、前記燃料ガス用サチュレーション設備と窒素用サチュレーション設備は、それぞれ独立した多段接触塔と共通の熱水循環ラインを備える、ことを特徴とするガス化複合発電設備が提供される。
【００１０】
上記本発明の構成によれば、空気分離設備により大量に発生する窒素ガスに窒素用サチュレーション設備により飽和水蒸気を大量に加湿することができ、窒素ガス噴射ラインにより飽和水蒸気を含んだ大量の窒素ガスをガスタービンの燃焼器に噴射することができる。従って、燃焼器による燃焼ガスの流量を大幅に増加させてガスタービン発電設備の出力を増大させ、同時に加湿された大量の水蒸気により燃焼器におけるＮＯx 発生量を更に低減することができる。
【００１１】
また、排熱回収ボイラと蒸気タービンに供給されるガスタービンの排ガス流量も増大するため、排熱回収ボイラによる蒸気量と蒸気タービンの発電出力も増大する。更に、窒素用サチュレーション設備は、蒸気タービンの排熱で加熱された給水の一部が用いられるので、排熱回収ボイラで発生した水蒸気を全て発電等に有効利用することができ、発電効率も高めることができる。
【００１２】
更に、燃料ガス用サチュレーション設備と窒素用サチュレーション設備が、それぞれ独立した多段接触塔と共通の熱水循環ラインを備えることにより、それぞれのサチュレーション設備を最適条件で運転することができると共に、熱水循環ポンプ等の数量を低減し、設備の簡素化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
図１は、本発明によるガス化複合発電設備の全体フロー図である。この図において、ガス化複合発電設備１０は、炭化水素系燃料をガス化した燃料ガスに水蒸気を加湿する燃料ガス用サチュレーション設備５を備え、加湿した燃料ガスをガスタービン６の燃焼器６ａに供給するようになっている。かかる構成は図２に示した従来のガス化複合発電設備と同様である。
【００１４】
本発明のガス化複合発電設備１０は、空気分離装置７により空気分離した窒素ガスに水蒸気を加湿する窒素用サチュレーション設備１２と、この設備により加湿した窒素ガスをガスタービン６の燃焼器６ａに供給する窒素ガス噴射ライン１４と、を更に備えている。
【００１５】
図１に示すように、燃料ガス用サチュレーション設備５と窒素用サチュレーション設備１２は、それぞれ独立した多段接触塔５ａ，１２ａと共通の熱水循環ライン１３とを備えている。熱水循環ライン１３には、共通ポンプ１３ａが設置され、このポンプ１３ａにより、多段接触塔５ａの循環水をその下部から取り出し上部に供給すると共に、多段接触塔１２ａの循環水もその下部から取り出し上部に供給するようになっている。
【００１６】
窒素用サチュレーション設備１２には、窒素ライン１２ｂを介して空気分離装置７により分離された窒素ガスが供給され、窒素用サチュレーション設備１２で加湿された窒素ガスは、窒素ガス噴射ライン１４により燃焼器６ａに噴射されるようになっている。なお、図１において、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄはそれぞれ熱交換器である。
【００１７】
図１のガス化複合発電設備１０は、以下のように作動する。
▲１▼石炭，重質油等の炭化水素系燃料をガス化設備１で水蒸気と酸素ガスを用いてガス化した粗製ガスは、脱塵装置２で脱塵され、熱交換器１５ａ，１５ｂで冷却されて粗ガスクーラ３に入り、ここで更に冷却され湿式脱硫設備４で脱硫されて約４０℃の燃料ガス（精製ガス）となり、サチュレーション設備５に供給され、ここで加湿され熱交換器１５ａで加熱されてガスタービン発電機６の燃焼器６ａに供給される。
【００１８】
▲２▼一方、ガスタービン発電機６の過剰空気の一部は抽気され、熱交換器１５ｃ，１５ｄで冷却されて空気分離器７に供給され、空気分離装置７により分離された酸素はガス化設備１に供給され、余剰窒素ガスは約１６５℃の温度で窒素ライン１２ｂを介して窒素用サチュレーション設備１２に供給される。
▲３▼窒素用サチュレーション設備１２では、熱水循環ライン１３の共通ポンプ１３ａにより、多段接触塔１２ａの循環水がその下部から取り出し上部に供給されており、多段接触塔１２ａの内部で循環水と窒素ガスが気液接触し、窒素ガス中に飽和点まで水蒸気を加湿する。
【００１９】
▲４▼水蒸気を加湿された窒素ガスは、窒素ガス噴射ライン１４を介して熱交換器１５ｃで予熱されて燃焼器６ａに噴射される。ガスタービン発電設備６では、圧縮器６ｂで加圧された圧縮空気により燃料ガスが燃焼し、加湿水蒸気と窒素ガスで増量された燃焼ガスによりガスタービン６ｃを駆動して発電機６ｄにより発電し、ガスタービン６ｃの排ガスは排熱回収ボイラ８に供給されて水蒸気を発生させ、この水蒸気により蒸気タービン９を駆動して発電し、更に排ガスより熱回収して給水加熱し、加熱された給水の一部がサチュレーション設備５及び窒素用サチュレーション設備１２に供給されて加湿に用いられる。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
上述した本発明のガス化複合発電設備１０によれば、空気分離設備７により大量に発生する窒素ガスに窒素用サチュレーション設備１２により飽和水蒸気を大量に加湿することができ、窒素ガス噴射ライン１４により飽和水蒸気を含んだ大量の窒素ガスをガスタービンの燃焼器６ａに噴射することができる。従って、燃焼器６ａによる燃焼ガスの流量を大幅に増加させてガスタービン発電設備６の出力を増大させ、同時に加湿された大量の水蒸気により燃焼器６ａにおけるＮＯx 発生量を更に低減することができる。
【００２２】
また、排熱回収ボイラ８と蒸気タービン９に供給されるガスタービンの排ガス流量も増大するため、排熱回収ボイラ８による蒸気量と蒸気タービンの発電出力も増大する。更に、窒素用サチュレーション設備１２は、蒸気タービンの排熱で加熱された給水の一部が用いられるので、排熱回収ボイラ８で発生した水蒸気を全て発電等に有効利用することができ、発電効率も高めることができる。
【００２３】
更に、燃料ガス用サチュレーション設備５と窒素用サチュレーション設備１２が、それぞれ独立した多段接触塔５ａ，１２ａと共通の熱水循環ライン１３を備えることにより、それぞれのサチュレーション設備を最適条件で運転することができると共に、熱水循環ポンプ１３ａ等の数量を低減し、設備の簡素化を図ることができる。
【００２４】
従って、本発明のガス化複合発電設備は、蒸気タービンの出力を低下させることなく、ガスタービンの出力増加と燃焼器による低ＮＯx 化を図ることができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス化複合発電設備の全体フロー図である。
【図２】従来のガス化複合発電設備のフロー図である。
【符号の説明】
１  ガス化設備
２  脱塵装置
３  粗ガスクーラ
４  湿式脱硫設備
５  サチュレーション設備
５ａ  多段接触塔
５ｂ  ポンプ
６  ガスタービン発電機
６ａ  燃焼器
６ｂ  圧縮器
６ｃ  ガスタービン
６ｄ  発電機
７  空気分離器
８  排熱回収ボイラ
９  蒸気タービン
１０  ガス化複合発電設備
１２  窒素用サチュレーション設備
１２ａ  多段接触塔
１２ｂ  窒素ライン
１３  熱水循環ライン
１３ａ  共通ポンプ
１４  窒素ガス噴射ライン
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ  熱交換器
【図１】
0003787820.tif 000002
【図２】
0003787820.tif 000003