【手続補正書】
【提出日】平成28年12月16日(2016.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスと冷却水との熱交換により該冷却水から蒸気を生成するガス冷却器と、
前記ガス冷却器により冷却された前記可燃性ガス、または補助燃料供給部から供給される補助燃料を燃焼させ回転動力を得るガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスの熱量を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラから供給される蒸気により回転動力を得る蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備および前記蒸気タービン設備が供給する前記回転動力により駆動される発電機と、
前記排熱回収ボイラにおいて前記冷却水の熱交換をさせる循環系統部とを備え、
前記排熱回収ボイラが、前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第１熱交換器および第２熱交換器とを有し、
前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合と、前記補助燃料を燃焼させる場合とに応じて、前記循環系統部は、前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器のいずれを経由するかを切り換えるガス化複合発電設備。
【請求項２】
前記循環系統部は、前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合は前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器とを直列に経由する直列の熱交換系統を形成し、前記ガスタービン設備が前記補助燃料を燃焼させる場合は、前記冷却水が前記ガス冷却器を経由せずに前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とをそれぞれ個別に経由する個別の熱交換系統を形成し、
前記燃焼排ガスが前記排熱回収ボイラから所定の排気温度範囲で排出される請求項１に記載のガス化複合発電設備。
【請求項３】
前記ガスタービン設備が前記補助燃料を燃焼させる場合に形成される前記個別の熱交換系統は、前記第１熱交換器に前記冷却水を循環させる第１熱交換系統と、前記第２熱交換器に前記冷却水を循環させる第２熱交換系統とを含み、
前記第１熱交換系統は、前記第１熱交換器により熱交換された前記冷却水が導かれるとともに該冷却水から分離した蒸気を前記蒸気タービン設備へ供給する汽水分離器を有し、
前記循環系統部は、前記汽水分離器から前記蒸気タービン設備への蒸気の供給量に応じて、前記第２熱交換系統から前記第１熱交換系統への前記冷却水の流入量を調節する調節弁を有する請求項２に記載のガス化複合発電設備。
【請求項４】
ガス化複合発電設備の運転方法であって、
前記ガス化複合発電設備が、
酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスと冷却水との熱交換により該冷却水から蒸気を生成するガス冷却器と、
前記ガス冷却器により冷却された前記可燃性ガス、または補助燃料供給部から供給される補助燃料を燃焼させ回転動力を得るガスタービン設備と、
前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスの熱量を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、
該排熱回収ボイラから供給される蒸気により回転動力を得る蒸気タービン設備と、
前記ガスタービン設備および前記蒸気タービン設備が供給する前記回転動力により駆動される発電機とを備え、
前記排熱回収ボイラが、
前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第１熱交換器と、
前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第２熱交換器とを有し、
前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合と、前記補助燃料を燃焼させる場合とに応じて、前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器のいずれを経由するかを切り換える工程とを備えるガス化複合発電設備の運転方法。
【請求項５】
前記切り換える工程は、前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合に前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器とを直列に経由する直列の熱交換系統を形成し、前記ガスタービン設備が前記補助燃料を燃焼させる場合に、前記冷却水が前記ガス冷却器を経由せずに前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とをそれぞれ個別に経由する個別の熱交換系統を形成し、
前記燃焼排ガスが前記排熱回収ボイラから所定の排気温度範囲で排出される請求項４に記載のガス化複合発電設備の運転方法。
【請求項６】
前記個別の熱交換系統は、前記第１熱交換器に前記冷却水を循環させる第１熱交換系統と、前記第２熱交換器に前記冷却水を循環させる第２熱交換系統とを含み、
前記第１熱交換系統は、前記第１熱交換器により熱交換された前記冷却水が導かれるとともに該冷却水から分離した蒸気を前記蒸気タービン設備へ供給する汽水分離器を有し、
前記汽水分離器から前記蒸気タービン設備への蒸気の供給量に応じて、前記第２熱交換系統から前記第１熱交換系統への前記冷却水の流入量を調節する調節工程を有する請求項５に記載のガス化複合発電設備の運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスと冷却水との熱交換により該冷却水から蒸気を生成するガス冷却器と、前記ガス冷却器により冷却された前記可燃性ガス、または補助燃料供給部から供給される補助燃料を燃焼させ回転動力を得るガスタービン設備と、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスの熱量を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから供給される蒸気により回転動力を得る蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備および前記蒸気タービン設備が供給する前記回転動力により駆動される発電機と、前記排熱回収ボイラにおいて前記冷却水の熱交換をさせる循環系統部とを備え、前記排熱回収ボイラが、前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第１熱交換器および第２熱交換器とを有し、前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合と、前記補助燃料を燃焼させる場合とに応じて、前記循環系統部は、前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器のいずれを経由するかを切り換える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
一方、ガス化炉により可燃性ガスが生成されない場合、補助燃料が補助燃料供給部からガスタービン設備に供給され、燃焼排ガスとなって排熱回収ボイラに導かれる。この場合、ガス冷却器による熱回収が無いため給水が行われず、排熱回収ボイラが有する第２熱交換器（第２中圧節炭器）を通過する給水量が少なくなり、燃焼排ガスの温度を十分に下げることができない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の一態様に係るガス化複合発電設備の運転方法は、前記ガス化複合発電設備が、酸素含有気体を用いて固体炭素質燃料をガス化反応させて可燃性ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉により生成された前記可燃性ガスと冷却水との熱交換により該冷却水から蒸気を生成するガス冷却器と、前記ガス冷却器により冷却された前記可燃性ガス、または補助燃料供給部から供給される補助燃料を燃焼させ回転動力を得るガスタービン設備と、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスの熱量を回収して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラから供給される蒸気により回転動力を得る蒸気タービン設備と、前記ガスタービン設備および前記蒸気タービン設備が供給する前記回転動力により駆動される発電機とを備え、前記排熱回収ボイラが、前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第１熱交換器と、前記燃焼排ガスと前記冷却水との熱交換を行う第２熱交換器とを有し、前記ガスタービン設備が前記可燃性ガスを燃焼させる場合と、前記補助燃料を燃焼させる場合とに応じて、前記冷却水が前記第１熱交換器と前記第２熱交換器と前記ガス冷却器のいずれを経由するかを切り換える工程とを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
一方、ガス化炉により可燃性ガスが生成されない場合、補助燃料が補助燃料供給部からガスタービン設備に供給され、燃焼排ガスとなって排熱回収ボイラに導かれる。この場合、ガス冷却器による熱回収が無いため給水が行われず、排熱回収ボイラが有する第２熱交換器（第２中圧節炭器）を通過する給水量が少なくなり、燃焼排ガスの温度を十分に下げることができない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
一方、図５に示すように、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合、高圧給水ポンプ１００ｂに導かれた冷却水は、その全部が高圧蒸発器７０ｄに導かれる。この場合、高圧給水ポンプ１００ｂに導かれた冷却水は、切換弁１００ｊを介してガス冷却器３０へ導かれることがない。これは、ガス冷却器３０で可燃性ガスと冷却水との熱交換が行われず、蒸気が発生しないからである。そのため、ガス冷却器３０には、高圧給水ポンプ１００ｂを介して冷却却水が殆ど流入しない。よって、中圧節炭器７０ｅ，中圧蒸発器７０ｃ，高圧蒸発器７０ｄを流通する冷却水の給水量が十分な量とならず、排熱回収ボイラ７０’による熱回収効率は、低い状態となってしまう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
このように比較例の石炭ガス化複合発電設備１’では、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合、ガス冷却器３０に冷却水が殆ど流入せず、それに伴って、排熱回収ボイラ７０’による熱回収効率は、低い状態となってしまう。
例えば、比較例の石炭ガス化複合発電設備１’において、ガスタービン設備５０が可燃性ガスを燃焼させる場合に排熱回収ボイラ７０’から排出される燃焼排ガスの温度が約１２０℃である場合、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合に排熱回収ボイラ７０’から排出される燃焼排ガスの温度が約２００℃となる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
一方、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１では、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合であっても、第１熱交換系統と第２熱交換系統からなる個別の熱交換系統が形成されるため、排熱回収ボイラ７０による熱回収効率は、高い状態に維持される。
例えば、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１において、ガスタービン設備５０が可燃性ガスを燃焼させる場合に排熱回収ボイラ７０から排出される燃焼排ガスの温度が約１２０℃である場合、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合に排熱回収ボイラ７０から排出される燃焼排ガスの温度も約１２０℃となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
このように、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合について、比較例の石炭ガス化複合発電設備１’と本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１を対比すると、比較例よりも本実施形態の方が、熱回収効率が高くなる。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１は、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる場合に第１中圧節炭器７０ａにより熱回収される熱量は、汽水分離器１００ｋにより分離される蒸気として低圧蒸気タービン８０ｃへ供給される。
一例として、汽水分離器１００ｋにより分離される冷却水（ドレン水）の質量流量に対する蒸気の質量流量の比が約１０％となるようにした場合、ガスタービン設備５０が補助燃料を燃焼させる際の本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１の発電効率が、比較例の石炭ガス化複合発電設備１’の発電効率よりも約２％高くなる。