(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉、ガスタービンの排熱回収ボイラ、および蒸気タービンの復水器を有するガス化複合発電設備において、前記排熱回収ボイラの節炭器の中間または出口から抽水し、該抽水を、蒸発を含まない圧縮水の範囲でガス化設備の炉底管およびバーナノズルの冷却に利用し、かつ冷却後の前記抽水を前記排熱回収ボイラに回収するように構成したことを特徴とするガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記ガス化設備の炉底管およびバーナノズルを通過する冷却水の流量および出入口温度を計測する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス化複合発電設備。
【請求項３】
上記節炭器に、節炭器入口管寄１０と節炭器出口管寄１１を設け、上記節炭器入口管寄１０側の管路１０１に排熱回収ボイラ用給水ポンプ８を連結し、上記節炭器出口管寄１１側の管路１０２に給水流量調整弁１２を介して蒸気ドラム１３を連結するとともに、上記節炭器出口管寄１１側の管路１０２の途中に、管路１０３を分岐し、この管路１０３に接続された高圧給水ポンプ１８を介してガス化設備の熱交換器に給水することを特徴とする請求項１または２に記載の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、低温腐食を防止し、熱効率の向上を図り得るガス化複合発電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のガス化複合発電設備における高圧機器の冷却水系統を示したものである。
ガス化複合発電設備には、沢山の機器や設備があるが、ここでは、高圧機器冷却水系統の例を示す。
ガス化複合発電設備の高圧機器冷却水系統としては、蒸気タービンの復水器１と、高圧機器冷却水ポンプ２とを備えており、高圧冷却水供給母管３を通してガス化設備４の各機器に連結されている。通常、約３０℃の復水をガス化設備４の各所の機器を冷却するため、高圧機器冷却水ポンプ２によって冷却水として送り出している。
ガス化設備４においては、高圧冷却水は高圧冷却水供給母管３から各所、例えば、バーナノズル、炉内監視装置、ガスサンプリング装置等に流れ、これらを冷却し、即ち、吸熱し、高圧冷却水戻り母管５へと流れる。
【０００３】
この高圧冷却水戻り母管５に流れた高圧冷却水は、冷却水圧力調整弁６によって、ガス化設備の炉内圧力より高目に圧力を調整される。これは、仮に冷却水管が洩れても炉内のガスが冷却水系統に逆流しないようにするため、および余りにも低圧であれば冷却水が容易に沸騰し、冷却能力が低下するからである。
高圧冷却水は冷却水圧力調節弁６を通過した後、水の回収の為、復水器１に回収され、吸熱した熱量は復水器１内で海水に放熱される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来の技術においては、ガス化設備４のバーナノズル等の各所に約３０℃の冷却水が流れるが、温度が低すぎる為、加熱されない局部或いは、ガス化設備４の起動、停止時等、の炉内の低温時に冷却される部分の表面において、低温腐食が発生する。また、冷却時に吸熱した熱量を回収せずに海水に放熱してしまい、熱効率を低下させる課題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決し、低温腐食を防止し、熱効率の向上を図り得るガス化複合発電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】
本発明は上記課題を解決するため、ガス化炉、ガスタービンの排熱回収ボイラ、および蒸気タービンの復水器を有するガス化複合発電設備において、前記排熱回収ボイラの節炭器の中間または出口から抽水し、該抽水を、蒸発を含まない圧縮水の範囲でガス化設備の炉底管およびバーナノズルの冷却に利用し、かつ冷却後の前記抽水を前記排熱回収ボイラに回収するように構成したことにある。
本発明は、前記ガス化設備の炉底管およびバーナノズルを通過する冷却水の流量および出入口温度を計測する手段を設けたことにある。
また、本発明は、上記節炭器に、節炭器入口管寄１０と節炭器出口管寄１１を設け、上記節炭器入口管寄１０側の管路１０１に排熱回収ボイラ用給水ポンプ８を連結し、上記節炭器出口管寄１１側の管路１０２に給水流量調整弁１２を介して蒸気ドラム１３を連結するとともに、上記節炭器出口管寄１１側の管路１０２の途中に、管路１０３を分岐し、この管路１０３に接続された高圧給水ポンプ１８を介してガス化設備の熱交換器に給水することにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１は、本発明のガス化複合発電設備に係る第１の実施の形態を示すガス化複合発電設備の機器の高圧冷却水系統図で、図３と同一部分には同符号を付して示す。
図１において、本発明のガス化複合発電設備では、蒸気タービンの復水器１と、ガス化設備４に、ガスタービンの排気から熱を回収する排熱回収ボイラ（「ＨＲＳＧ」と称する）７を加えたものである。
この排熱回収ボイラ７と復水器１を結ぶ管路１０１には、排熱回収ボイラ用給水ポンプ８が設けられている。この排熱回収ボイラ用給水ポンプ８は、復水器１の復水を排熱回収ボイラ７に給水するものである。この排熱回収ボイラ用給水ポンプ８によって給水された復水は、排熱回収ボイラ７の節炭器９に給水されて加熱される。
【０００９】
上記節炭器９には、節炭器入口管寄１０と節炭器出口管寄１１が設けられており、節炭器入口管寄１０側の管路１０１に排熱回収ボイラ用給水ポンプ８が連結され、節炭器出口管寄１１側の管路１０２に給水流量調整弁１２を介して蒸気ドラム１３が連結されている。管路１０２の途中には、管路１０３が分岐しており、この管路１０３に接続された高圧給水ポンプ１８を介してガス化設備の熱交換器に給水するものである。
【００１０】
節炭器９によって加熱された給水は給水流量調整弁１２にて流量調整された後、蒸気ドラム１３に供給される。蒸気ドラム１３は、管路２０１，２０２を介して排熱回収ボイラ７の蒸発器１５に連結されており、管路２０１に設けられた排熱回収ボイラ循環ポンプ１４によって缶水を循環するものである。ガスタービンの排気熱により蒸発器１５にて蒸気を発生させ、蒸気ドラム１３内で気水分離を行う。蒸気ドラム１３内の蒸気は蒸気管１６によって後流の過熱器に導かれる。蒸気ドラム１３の水位は給水流量調整弁１２にて制御されており、一時的なドラム水位の急変に対応できるように蒸気ドラム１３と復水器１を連結する管路３０１に急速ブロー弁１７を設け、復水器１側に排出するようにしている。
【００１１】
上記排熱回収ボイラ７の節炭器９の途中には、節炭器中間管寄２０が設けられており、この節炭器中間管寄２０から高圧冷却水流量調整弁２１を介して給水の一部を抽水し、これを管路４０１から高圧冷却水供給母管３を通してガス化設備４の高圧機器の冷却水として利用するものである。節炭器中間管寄２０が設けられる位置としては節炭器９の出口より少し上流で給水温度が約１８０℃程度の所が望ましい。ガス化設備４の高圧機器の冷却水として利用した冷却水は、高圧冷却水戻り母管５に戻り、高圧冷却水戻り母管５と蒸気ドラム１３を連結する管路４０２に設けられた冷却水圧力調整弁６によって圧力を調整された後、蒸気ドラム１３に給水されるものである。
【００１２】
次に、上記構成による本発明の作用を説明する。
上記第１の実施の形態では、節炭器９の圧力は約６０ｋｇ／ｃｍ2 で、給水流量調整弁１２にて排熱回収ボイラ７への給水流量を制御しており、節炭器９の入り口温度は約３０〜６０℃と低いが、節炭器９の出口温度は約２２０℃とかなり高く運転される。
【００１３】
一方、ガス化設備４の高圧機器の冷却水用としては、圧力は炉内圧力より高く、温度は機器の低温腐食を防止するため、約１６０℃より高い方がよい。
したがって、節炭器９の出口より少し上流で給水温度が約１８０℃程度の所に節炭器中間管寄２０を設け、ガス化設備４の高圧機器冷却水用として節炭器９から抽水し、ガス化設備４のバーナノズル等を冷却後、約２２０℃程度に過熱された後、冷却水圧力調整弁６を介し排熱回収ボイラ７の蒸気ドラム１３に回収する。
この時、ガス化設備４の高圧機器冷却水は、排熱回収ボイラ７にとっては、いかにも節炭器９の一部として作用し、高圧機器冷却水の回収は、そのままで排熱回収ボイラ７への給水として作用する。
【００１４】
すなわち、本発明によれば、節炭器９の途中から抽水した高圧機器冷却水は、ガス化設備４にとっては、低温腐食を防止する高温の冷却水であり、排熱回収ボイラ７にとっては、節炭器９の一部として作用し、熱の回収も行い、一挙両得の発明である。
【００１５】
高圧冷却水流量調整弁２１は、ガス化設備４のバーナノズル等の各機器に所要な冷却水流量に調整し、冷却水圧力調整弁６は蒸気ドラム１３の圧力に拘らず、仮に、冷却水管が漏洩しても、炉内ガスが冷却水系統に逆流しないように、ガス化設備４の炉内圧力より高い圧力に制御する。
【００１６】
蒸気ドラム１３の水位は給水流量調整弁１２にて制御され、高圧機器冷却水の抽水開始、終了時等の一時的なドラム水位の急変に対応できるように急速ブロー弁１７を設けている。急速ブロー弁１７の排出先は復水器１にして水を回収してもよく、一時的なものであるので、フラッシュパイプ等へ捨てても構わない。
【００１７】
次に、図２は本発明の第２の実施の形態を示したもので、ガス化複合発電設備のガス化炉の炉底冷却水系統を示す系統図である。
この場合、図１と同一部分には同符号を付してその説明を省略して示す。
【００１８】
この実施の形態のガス化炉２６はガス化炉圧力容器２５の熱遮蔽のため、冷却水を循環する缶水循環系３１を有するが、排熱回収ボイラ７の節炭器９で加熱される給水の一部をガス化炉２６の一部分を構成する炉底２７の冷却水として使用するものである。
この実施の形態では、節炭器９の途中に節炭器中間管寄２０を設け、この節炭器中間管寄２０から給水の一部を抽水し、ガス化設備４の炉底の給水する管路５０１に設けられた高圧冷却水流量調整弁２１を介して、ガス化設備４の炉底２７に冷却水を供給するものである。ガス化設備４の炉底２７を冷却した冷却水は、炉底２７から蒸気ドラム１３に戻る管路５０２に設けられた冷却水圧力調整弁６で圧力を調整された後、蒸気ドラム１３に給水される。
管路５０１には、流量計測手段として炉底冷却水流量計３０が設けられ、この炉底冷却水流量計３０で炉底冷却水の流量を計測する。また、管路５０１のガス化設備４の炉底２７近くには、温度計測手段として冷却水入口温度検出器２８が設けられ、冷却水の炉底２７入口側の温度が計測される。冷却水出口側の管路５０２には冷却水出口温度検出器２９が設けられ、ガス化設備４の炉底２７出口温度を検出するものである。缶水循環系３１を構成する管路６０１には気水分離ドラム３２が設けられており、この気水分離ドラム３２で分離された蒸気は蒸気管３３を通して蒸気タービンまたは排熱回収ボイラ等へ送られる。この蒸気は、高圧給水ポンプ１８から送られる蒸気と同じガス化設備の熱交換器に供給される。
【００１９】
この第２の実施の形態では、節炭器９の圧力は約６０ｋｇ／ｃｍ2 で、給水流量調整弁１２にて排熱回収ボイラ７への給水流量を制御しており、節炭器９の入り口温度は約３０〜６０℃と低いが、節炭器９の出口温度は約２２０℃とかなり高く運転される。
【００２０】
一方、ガス化設備４の高圧機器の冷却水用としては、圧力は炉内圧力より高く、温度は機器の低温腐食を防止するため、約１６０℃より高い方がよく、また、水平部が多いため固気二相流を伴う蒸発管でなく、蒸発を含まない圧縮水の範囲で冷却する方がよい。即ち、蒸発を伴う場合、炉底管の加熱面側である管の上方に蒸気が滞留し、加熱面側の熱伝達を著しく悪化させ、炉底冷却管を焼損し易いからである。
したがって、節炭器９の出口より少し上流で給水温度が約１８０℃程度の所に節炭器中間管寄２０を設け、ガス化設備４の炉底冷却水用として節炭器９から抽水し、ガス化設備４の炉底を冷却後、約２２０℃程度に過熱された後、冷却水圧力調整弁６を介し排熱回収ボイラ７の蒸気ドラム１３に回収する。
【００２１】
この時、ガス化設備４の炉底冷却水は、排熱回収ボイラ７にとっては、いかにも節炭器９の一部として作用し、炉底冷却水の回収はそのままで排熱回収ボイラ７への給水として作用する。
また、炉底冷却水として缶水等の蒸発を伴う飽和水を使用する場合、缶水の温度は一定であるため、炉底での吸熱量を缶水温度から計測することはできない。
しかし、この実施の形態による蒸発を含まない圧縮水の範囲で冷却する場合、炉底冷却水流量計３０にて冷却水流量を計測し、冷却水入口温度検出器２８および冷却水出口温度検出器２９にて温度を計測することにより、炉底での吸収熱量を容易に計測することができる。
【００２２】
すなわち、本発明によれば、節炭器９の途中から抽水した炉底冷却水は、ガス化設備４にとっては低温腐食を防止し、冷却管焼損に対し、より安全な冷却水であり、炉底の吸熱量をも計測できる。
また、排熱回収ボイラ７にとっては節炭器９の一部として作用し、プラント全体としても、熱の回収を行い、機器の信頼性を高めるのみならず、経済性にも優れている。
なお、上記実施の形態では、設備内の被冷却機器の冷却に利用する冷却水を排熱回収ボイラの節炭器の出口より少し上流で給水温度が約１８０℃程度の所に節炭器中間管寄２０を設けて抽水したが、冷却水温度によっては、節炭器の中間または出口から抽水してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるガス化複合発電設備によれば次のような効果を奏することができる。
節炭器の中間または出口から抽水した炉底冷却水を蒸発を含まない圧縮水の範囲で冷却利用して、被冷却機器を冷却するので、ガス化設備にとっては低温腐食を防止することができる。節炭器の中間または出口から抽水し、該抽水を、蒸発を含まない圧縮水の範囲でガス化設備の炉底管およびバーナノズルの冷却に利用するので、冷却管焼損に対し、より安全な冷却水である。また、排熱回収ボイラにとっては節炭器の一部として作用し、プラント全体としても、熱の回収を行い、機器の信頼性を高めるのみならず、経済性にも優れている。
流量計測手段と温度計測手段によって被冷却機器を通過する冷却水の流量および出入口温度を計測するので、冷却部の吸熱量を計測することができる。
排熱回収ボイラの水系に急速ブロー弁を設けているので、高圧機器冷却水の抽水開始、終了時等の一時的なドラム水位の急変に対応することができる。
【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第１の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明によるガス化複合発電設備の第２の実施の形態を示す系統図である。
【図３】従来のガス化複合発電設備を示す系統図である。
【符号の説明】
１    復水器
３    高圧冷却水供給母管
４    ガス化設備
５    高圧冷却水戻り母管
６    冷却水圧力調整弁
７    排熱回収ボイラ
８    排熱回収ボイラ用給水ポンプ
９    節炭器
１０  節炭器入口管寄
１１  節炭器出口管寄
１２  給水流量調整弁
１３  蒸気ドラム
１４  排熱回収ボイラ循環ポンプ
１５  蒸発器
１６  蒸気管
１７  急速ブロー弁
１８  高圧給水ポンプ
２０  節炭器中間管寄
２１  高圧冷却水流量調整弁
２５  ガス化炉圧力容器
２６  ガス化炉
２７  炉底
２８  冷却水入口温度検出器
２９  冷却水出口温度検出器
３０  炉底冷却水流量計
３１  缶水循環系
【図１】
0003746591.tif 000002
【図２】
0003746591.tif 000003
【図３】
0003746591.tif 000004