JPS5880381A - 石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置 - Google Patents
石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置Info
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- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
- F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
- F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
- F25J3/04521—Coupling of the air fractionation unit to an air gas-consuming unit, so-called integrated processes
- F25J3/04527—Integration with an oxygen consuming unit, e.g. glass facility, waste incineration or oxygen based processes in general
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
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- F25J2240/02—Expansion of a process fluid in a work-extracting turbine (i.e. isentropic expansion), e.g. of the feed stream
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- F25J2240/80—Hot exhaust gas turbine combustion engine
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置に関する。
I!#に、少なくとも酸素を有効成分とするガス化剤と
石炭とを反応させて可燃性ガスを発生させる石炭ガス化
方法及び、この方法の実施の丸めに使用する石炭ガス化
装置に関すゐものである。
石炭とを反応させて可燃性ガスを発生させる石炭ガス化
方法及び、この方法の実施の丸めに使用する石炭ガス化
装置に関すゐものである。
この櫨の石炭ガス化技術は従来よpl例えば石炭ガス化
複合発電プラント等に^体化されている。
複合発電プラント等に^体化されている。
このような従来技術は1石炭ガス化炉に@素!友は高酸
素一度空気をガス化剤として供給する構成をとっている
が、従来技術にあってはかかるガス化剤を生る丸めの繊
素発生供給設備を含め九補機消費動力が大きく、効率が
悪いという問題がある。
素一度空気をガス化剤として供給する構成をとっている
が、従来技術にあってはかかるガス化剤を生る丸めの繊
素発生供給設備を含め九補機消費動力が大きく、効率が
悪いという問題がある。
以下従来技術につき一層詳しく説明する。第1図乃至第
3図は、各々第1乃至第3の従来f1を示す、第1図の
例は、ガス化炉設備lOと、このガス化炉が発生した可
燃性ガスを燃料とする複合発電機設備30とを備えてi
る。ガス化炉設備1Gは石R1とガス化剤えるil!4
118及び水蒸気4などとを反応さ、せて可燃性Oガス
2を生成し、かつこれを冷却するものでろり、かかる生
成ガス2はガス精製設備20において脱塵・脱硫されて
ガスタービン用の燃料ガス3となる。
3図は、各々第1乃至第3の従来f1を示す、第1図の
例は、ガス化炉設備lOと、このガス化炉が発生した可
燃性ガスを燃料とする複合発電機設備30とを備えてi
る。ガス化炉設備1Gは石R1とガス化剤えるil!4
118及び水蒸気4などとを反応さ、せて可燃性Oガス
2を生成し、かつこれを冷却するものでろり、かかる生
成ガス2はガス精製設備20において脱塵・脱硫されて
ガスタービン用の燃料ガス3となる。
この第1図の列では、ガス化剤供給装置として#R索発
生設備40を用いる。この設備は高酸素濃度の空気をガ
ス化剤として供給するもので、所望の噴素濃Il!に見
合つ九仕様としである。例えばこの例では、1素98%
(その余は空気)の高濃度酸素を発生できる。この酸素
発生設備40は、原料空気を与えるためにこれを圧縮す
る原料空気圧縮機41と、酸素を空気から分鳩して得る
ため空気分離装置142と、得られた酸素を圧縮する酸
素圧縮機43とを備えている。
生設備40を用いる。この設備は高酸素濃度の空気をガ
ス化剤として供給するもので、所望の噴素濃Il!に見
合つ九仕様としである。例えばこの例では、1素98%
(その余は空気)の高濃度酸素を発生できる。この酸素
発生設備40は、原料空気を与えるためにこれを圧縮す
る原料空気圧縮機41と、酸素を空気から分鳩して得る
ため空気分離装置142と、得られた酸素を圧縮する酸
素圧縮機43とを備えている。
ところが上記従来例では、この酸素発生設備40がかな
夛の電力を要するという問題がある。
夛の電力を要するという問題がある。
通常1発電一般備30が発電した電力の13%程度が、
a素発生設備40において消費されている。
a素発生設備40において消費されている。
重油等による火力発電では補機消費電力は発電電力の5
%li度であシ1石炭を直接燃料とする火力発電では8
%#A度であるから、このような石炭ガス化燃料での補
機消費電力は他に比して大きいと言わざるを得ない、結
局従来例では、所内消費電力が発電電力の15%m1m
になっている。
%li度であシ1石炭を直接燃料とする火力発電では8
%#A度であるから、このような石炭ガス化燃料での補
機消費電力は他に比して大きいと言わざるを得ない、結
局従来例では、所内消費電力が発電電力の15%m1m
になっている。
従って石炭ガス化技術におiては、補機の消費電力を少
なくして、熱効率を向上させることが課題として要せら
れているのである。
なくして、熱効率を向上させることが課題として要せら
れているのである。
第2図に示す従来例では、上記の如き酸素発生供給設置
114Gの池に、空気圧縮機50と温合ドラム54とを
備えて、酸素#[K見合りた比率で酸素8と空気とを混
合し、高酸素員度空気9として。
114Gの池に、空気圧縮機50と温合ドラム54とを
備えて、酸素#[K見合りた比率で酸素8と空気とを混
合し、高酸素員度空気9として。
これをガス化炉設備に供給している。この例でも。
上述の鎮き補機消費電力の問題が残っている。
第3図の従来例では、*素発生供給設備40の池に、*
電設備30内のガスタービン用空気圧縮flI31から
4合ドラム54に空気を引くツインムを設ける。このラ
インムは、ガスタービン用空気圧縮礪310出口の圧縮
空気を利用するもので。
電設備30内のガスタービン用空気圧縮flI31から
4合ドラム54に空気を引くツインムを設ける。このラ
インムは、ガスタービン用空気圧縮礪310出口の圧縮
空気を利用するもので。
この圧縮空気を熱交換器52にで冷却後、外圧空気圧縮
1151にて昇圧し、さらに熱交換器53にで冷却して
混合ドラムs4に導き、これを希釈用に使用することに
よJ)、11票lII1ml!に見合り電比率で酸素8
と繍空気とを温合し、高酸素fa度空気9として供給し
ている。
1151にて昇圧し、さらに熱交換器53にで冷却して
混合ドラムs4に導き、これを希釈用に使用することに
よJ)、11票lII1ml!に見合り電比率で酸素8
と繍空気とを温合し、高酸素fa度空気9として供給し
ている。
この例は、第2図の91に比すると別個の空気圧縮機s
Ot用いなくてよいという利点はあるが、@素発生供給
設備40における電力消費は依然として大きく、その効
率向上が望まれるものである。
Ot用いなくてよいという利点はあるが、@素発生供給
設備40における電力消費は依然として大きく、その効
率向上が望まれるものである。
なお、第1図乃至第3図中、11は石炭lとガス化剤と
を反応させるガス化炉であシ、12はガス化炉11から
の可燃性ガスを冷却する冷却器である。ま九、第1#A
及び第2図の複合発電設備30は、燃料ガス3を燃焼さ
せる燃焼器32と。
を反応させるガス化炉であシ、12はガス化炉11から
の可燃性ガスを冷却する冷却器である。ま九、第1#A
及び第2図の複合発電設備30は、燃料ガス3を燃焼さ
せる燃焼器32と。
このIa焼a32からの燃焼ガスを作動1とするガスタ
ービン33と、咳タービン用の空気圧縮機31とを備え
、ガスタービン33からの排ガスは排熱回収ボイラ34
に導いて排ガスの熱によ〕蒸気を発生させ、その後排ガ
スを遁突35に遣宜導11、蒸気Fは蒸気タービン36
0作IIh源としてここでも発電を行わせている。符号
5は空気圧縮機31への空気である。
ービン33と、咳タービン用の空気圧縮機31とを備え
、ガスタービン33からの排ガスは排熱回収ボイラ34
に導いて排ガスの熱によ〕蒸気を発生させ、その後排ガ
スを遁突35に遣宜導11、蒸気Fは蒸気タービン36
0作IIh源としてここでも発電を行わせている。符号
5は空気圧縮機31への空気である。
本発明者は、上記従来例の構成t−縄用し九ままで、所
望の効率向上をなし得ないか種々検討し友。
望の効率向上をなし得ないか種々検討し友。
酸素比率を変えることによる酸素発生供給設備O低容量
化(低負荷化・)や、生成ガス0発熱量との関係の考察
などによ為、補機の電力消費低減の試みである。しかし
ながら従来技術では1種々検討しても最夷の場合で4比
動力は40%11Rの節減にしかならず、比出力LOK
おける所内消費電力が上述の如く発電出力010−15
%であることを考えろと、この程度で紘効単向上に資す
るには不十分である。少なくとも50%以上の消費−力
低減が望ましい。
化(低負荷化・)や、生成ガス0発熱量との関係の考察
などによ為、補機の電力消費低減の試みである。しかし
ながら従来技術では1種々検討しても最夷の場合で4比
動力は40%11Rの節減にしかならず、比出力LOK
おける所内消費電力が上述の如く発電出力010−15
%であることを考えろと、この程度で紘効単向上に資す
るには不十分である。少なくとも50%以上の消費−力
低減が望ましい。
従来技術においては、このように効率向上には限界があ
ることの検討結果を、以下に説明しておく。
ることの検討結果を、以下に説明しておく。
第4図は、#i票比率と、酸素発生供給設備の容量との
関係をグラフにて示したものである。酸素比率は%で示
す、i九、設備容量は、@1100%(実際には98%
11m1:)の時Kl!する容量を100%とし、これ
をもとに%で表している。このグラフから、純粋酸素で
はなく高濃度酸素を使用する場合には、i12素発生供
給設備容量を小さくで龜ることがわか弗0例えば、第2
図、第3図の例において、酸素濃[5G%の空気をガス
化剤9として使り九場合には、#l!素発生供給設備容
量は約40%でよiことが示されている。
関係をグラフにて示したものである。酸素比率は%で示
す、i九、設備容量は、@1100%(実際には98%
11m1:)の時Kl!する容量を100%とし、これ
をもとに%で表している。このグラフから、純粋酸素で
はなく高濃度酸素を使用する場合には、i12素発生供
給設備容量を小さくで龜ることがわか弗0例えば、第2
図、第3図の例において、酸素濃[5G%の空気をガス
化剤9として使り九場合には、#l!素発生供給設備容
量は約40%でよiことが示されている。
しかし容量を小ならしめて消費電力を小さくすぺ<、m
素濃度を余りに小さくすると、ガス化剤として機能が低
下し、所望の発熱量をもった燃料ガスを発生できなくな
ることが考えられる。第5図には、ガスタービンで必要
とされる燃料ガスの発熱量が提示され九場合、どのal
l![の酸素濃度がガス化剤える高酸素濃度空気に要せ
られるかを示しである。えて軸に発熱量(KCJlj/
NIm ” )をと〕、横軸Kll!素比率(体積%)
をとる、最近のガスタービン燃焼器では燃料ガスの発熱
量が1506〜3000KCat/Nm@位でも運転可
能と考えられている。よって第5図よシ、概ね50%以
上の酸素114Kがあれば、ガスタービンに使用し得る
燃料ガスの生成が可能で6ることがわかる。
素濃度を余りに小さくすると、ガス化剤として機能が低
下し、所望の発熱量をもった燃料ガスを発生できなくな
ることが考えられる。第5図には、ガスタービンで必要
とされる燃料ガスの発熱量が提示され九場合、どのal
l![の酸素濃度がガス化剤える高酸素濃度空気に要せ
られるかを示しである。えて軸に発熱量(KCJlj/
NIm ” )をと〕、横軸Kll!素比率(体積%)
をとる、最近のガスタービン燃焼器では燃料ガスの発熱
量が1506〜3000KCat/Nm@位でも運転可
能と考えられている。よって第5図よシ、概ね50%以
上の酸素114Kがあれば、ガスタービンに使用し得る
燃料ガスの生成が可能で6ることがわかる。
次に酸素比率を変えた場合、41に酸素比率を小さくし
九場合に比−力がどのようになるかを考察する。!A中
中動動力、KW/KW単位で表している。第6図には前
述の嬉1図に基づ〈従来例において、酸素比率を変え九
場合の1酸素発生供給装置40の比動力の変化を示す0
図中、61は原料空気圧縮機41O比動力である。こO
原料空気圧線機41の比動力61は1石炭量に対して必
要な酸素の絶吋量は同じととから、酸素比率に関係なく
ほぼ一定である。一方、酸素圧縮lI43の比動力63
は、St素比率が下がると窒素分の動力が加算されるの
で、酸素比率の低下に#りて大自(なる、こ0IIII
来1合計の比動力63は、酸素比率O−下によpむしろ
増加してデメリットとなることが示されている。
九場合に比−力がどのようになるかを考察する。!A中
中動動力、KW/KW単位で表している。第6図には前
述の嬉1図に基づ〈従来例において、酸素比率を変え九
場合の1酸素発生供給装置40の比動力の変化を示す0
図中、61は原料空気圧縮機41O比動力である。こO
原料空気圧線機41の比動力61は1石炭量に対して必
要な酸素の絶吋量は同じととから、酸素比率に関係なく
ほぼ一定である。一方、酸素圧縮lI43の比動力63
は、St素比率が下がると窒素分の動力が加算されるの
で、酸素比率の低下に#りて大自(なる、こ0IIII
来1合計の比動力63は、酸素比率O−下によpむしろ
増加してデメリットとなることが示されている。
1s7図は、第2図と第3図にて示し九従来例において
の、*素地率とガス他剤供給装置の比−力との関係を示
している0図中、64は、第2tlJO例における原料
空気圧S機41と酸素i縮機43との合計の比動力であ
る。この比励力64は、@素地率の減少に伴い減少する
。第4図で示したように、酸素発生供給設備4Gの容量
が酸素比率とともに減少するからである。一方、65は
同じく第2図の例の空気圧縮機ioの比助力であるが。
の、*素地率とガス他剤供給装置の比−力との関係を示
している0図中、64は、第2tlJO例における原料
空気圧S機41と酸素i縮機43との合計の比動力であ
る。この比励力64は、@素地率の減少に伴い減少する
。第4図で示したように、酸素発生供給設備4Gの容量
が酸素比率とともに減少するからである。一方、65は
同じく第2図の例の空気圧縮機ioの比助力であるが。
この比動力65は上記と逆の傾向を示す、結局合計の比
動力66は酸素比率の減少によ〉増加し。
動力66は酸素比率の減少によ〉増加し。
デメリットとなることを示している。
67は、第3図の従来例における昇圧圧縮機51の比動
力である。Il*従来例において拡、ガスタービン用空
気圧縮機31の出口圧縮空気を用いているので、この外
圧圧縮機51の比動力67は逆の傾向を示す、しかしな
がらこの相対量は小さいため、原料空気圧縮[1141
及び酸素圧縮機43の合計比勅力64(これは第2図の
従来例におけると同じである)と合わせた総計の比動力
68は。
力である。Il*従来例において拡、ガスタービン用空
気圧縮機31の出口圧縮空気を用いているので、この外
圧圧縮機51の比動力67は逆の傾向を示す、しかしな
がらこの相対量は小さいため、原料空気圧縮[1141
及び酸素圧縮機43の合計比勅力64(これは第2図の
従来例におけると同じである)と合わせた総計の比動力
68は。
虜素比率の減少によシ、4少することが示されている。
上記の検討から、第1図、4°211g1の従来例の構
成を用いるのでは、ガス化剤の酸素比率を小さくして酸
素発生供給設備40の容量を小さくしても。
成を用いるのでは、ガス化剤の酸素比率を小さくして酸
素発生供給設備40の容量を小さくしても。
結局比勅力を下げることはできず、効率を向上し得ない
ことがわかる。各々isG図、第7図に符号63.66
で示すデータのとお゛)である。
ことがわかる。各々isG図、第7図に符号63.66
で示すデータのとお゛)である。
しかし、第3図の従来例□にあっては、酸素比率を小さ
くして、比動力を下げることができる。第7図のグラフ
68に示す如くである。よってこの構成を用いれば、効
率を向上させることが期待できる。しかしながらこの場
合でも、第S図を用いて説明したとおり、ガスタービン
の要求に見合うためには50%以上の酸素比率を要する
。そうすると、酸素50%が比動力低減の@界というこ
とになるが、かかる最&(2)ケースでt比動力d(L
6mgで69.約40%の節減にしかならない。このm
*の節減は、比出力LOKおける消費−力が石炭ガス化
疲合発電プツントの電気出力の10〜15%を消費して
いることを考えると、tだまだ十分ではない。効率向キ
のためには、少なくとも50%以上の消費−力低減を図
らなければならない、ところが上記考察によれば、従来
−の内最も良い第3図の4成を採用して、しかも着実の
ケースでも、40%低減にしか−らないのである。しか
奄これは、am的に考え得る峡大効率で6って。
くして、比動力を下げることができる。第7図のグラフ
68に示す如くである。よってこの構成を用いれば、効
率を向上させることが期待できる。しかしながらこの場
合でも、第S図を用いて説明したとおり、ガスタービン
の要求に見合うためには50%以上の酸素比率を要する
。そうすると、酸素50%が比動力低減の@界というこ
とになるが、かかる最&(2)ケースでt比動力d(L
6mgで69.約40%の節減にしかならない。このm
*の節減は、比出力LOKおける消費−力が石炭ガス化
疲合発電プツントの電気出力の10〜15%を消費して
いることを考えると、tだまだ十分ではない。効率向キ
のためには、少なくとも50%以上の消費−力低減を図
らなければならない、ところが上記考察によれば、従来
−の内最も良い第3図の4成を採用して、しかも着実の
ケースでも、40%低減にしか−らないのである。しか
奄これは、am的に考え得る峡大効率で6って。
これ以上の向上は望めな^ものでおる。
結局従来技術にあっては、最大限の改良を施しても、補
機消費動力を著しく低減させて所望の如き効率向上を達
成するということは不可能なのである。
機消費動力を著しく低減させて所望の如き効率向上を達
成するということは不可能なのである。
本発明の目的は、従来技術の上記した限界を打破し、酸
素発生供給設備の設備容量を小さくするとともに、fR
素発生供給設備を含む補機消費動力を著しく低減させて
、石炭ガス化技術を効率良く有利に用いることができる
石炭ガス化方法、及び石炭ガス化filifを提供する
ことにめる。
素発生供給設備の設備容量を小さくするとともに、fR
素発生供給設備を含む補機消費動力を著しく低減させて
、石炭ガス化技術を効率良く有利に用いることができる
石炭ガス化方法、及び石炭ガス化filifを提供する
ことにめる。
この目的を達成する九め1本発明においては。
空気よりfIIIIiを分離生成させてガス化剤を得る
に際し、生成した町fi性ガスを燃料とするガスタービ
ンに用^る空気、圧縮機から圧縮空気を一部抽出し、砿
油出空気を少なくとも前記酸素分−のための原料空気と
して導いて用いる構成とする。
に際し、生成した町fi性ガスを燃料とするガスタービ
ンに用^る空気、圧縮機から圧縮空気を一部抽出し、砿
油出空気を少なくとも前記酸素分−のための原料空気と
して導いて用いる構成とする。
このような構成をとると、酸素生成用の別個の空気圧縮
−は不用となるので、消費動力を低減させることができ
る。
−は不用となるので、消費動力を低減させることができ
る。
かつ、ガスタービン用の空気圧JIIIIから抽出した
空気を、酸素発生供給設備の出口がわにも導いて、この
空気によ)石炭ガス化炉設置に供給する高酸−a度空気
の酸素員度をsuiする構成とすることもできる。この
ようにすると、*素I11度調肇による峨素発垂供給設
備の設備容量を小さくでき。
空気を、酸素発生供給設備の出口がわにも導いて、この
空気によ)石炭ガス化炉設置に供給する高酸−a度空気
の酸素員度をsuiする構成とすることもできる。この
ようにすると、*素I11度調肇による峨素発垂供給設
備の設備容量を小さくでき。
前記別個の空気圧aflI&を不用にしたこととの組合
せ効果上達成できて、補、lI消費−力を一噛小さくし
、それを着しく低減できるものである。
せ効果上達成できて、補、lI消費−力を一噛小さくし
、それを着しく低減できるものである。
よって本発明の石炭ガス体技#を石炭ガス化複合発電プ
ラントなどに適用すると、#発電プラントの送電噌熱効
率を着しく高めること汎できる。
ラントなどに適用すると、#発電プラントの送電噌熱効
率を着しく高めること汎できる。
以下1本発明の一実施例について、@8図を参照してI
I%!明する。この実jilI例は、本発明を石炭ガス
化複合発電プラントに適用したものである。
I%!明する。この実jilI例は、本発明を石炭ガス
化複合発電プラントに適用したものである。
本発明におけるガス化剤は酸素を必須の有効成分として
有するが1本実施例では酸素8のは力為。
有するが1本実施例では酸素8のは力為。
水蒸気4も含有している。
本実権的の構成は、g!気Bより酸素8を分−生成させ
る酸素発生供給設備40と、ガス化剤と石炭1との反応
によp町塙性ガスZtA生する石炭ガ、ス化炉設備10
とをMし、該可燃性ガス2はガスタービン33の燃料と
して送るようにするとともに、このガスタービン33用
の空気圧11FIAatの出口(中間段でもよい)から
圧縮空気を一部抽出し、この抽出空気Cを酸素発生供給
設置#40の原料空気Bとして導いて成るものである。
る酸素発生供給設備40と、ガス化剤と石炭1との反応
によp町塙性ガスZtA生する石炭ガ、ス化炉設備10
とをMし、該可燃性ガス2はガスタービン33の燃料と
して送るようにするとともに、このガスタービン33用
の空気圧11FIAatの出口(中間段でもよい)から
圧縮空気を一部抽出し、この抽出空気Cを酸素発生供給
設置#40の原料空気Bとして導いて成るものである。
このように原料空気Bはガスタービン33用空気圧a+
lA31からの抽出空気Cを用いるので、特別な原料空
気圧mfII&を別I1mに設けるという必要がない、
よってこれによシ、酸素発生供給設備40における動力
消費を格段に低下させることができる。
lA31からの抽出空気Cを用いるので、特別な原料空
気圧mfII&を別I1mに設けるという必要がない、
よってこれによシ、酸素発生供給設備40における動力
消費を格段に低下させることができる。
さらに事実1列においては、ガスタービン33用空気圧
5fIA31から抽出した空気Cはこれを二分し、一方
の空気C,は上記の叩く酸素生成用原料空気Bとするが
、他方は希釈用に用いる。即ち他方の抽出空気C3は#
R素発生供給設備40からの#!素8と混合させるよう
に導いて希釈用空気Dとし、a1合によプ高II!素I
I度の空気9を得、これを石炭ガス化炉設備に供給する
構成とする。このようにすると、I#!素発生供給設備
400供給量を−らし得、44図乃至第7図を用匹て説
明し九期侍にかなう消費電力低減・効率向上を達成でき
るのである。この効果につiては、データを用いて後に
詳述する。
5fIA31から抽出した空気Cはこれを二分し、一方
の空気C,は上記の叩く酸素生成用原料空気Bとするが
、他方は希釈用に用いる。即ち他方の抽出空気C3は#
R素発生供給設備40からの#!素8と混合させるよう
に導いて希釈用空気Dとし、a1合によプ高II!素I
I度の空気9を得、これを石炭ガス化炉設備に供給する
構成とする。このようにすると、I#!素発生供給設備
400供給量を−らし得、44図乃至第7図を用匹て説
明し九期侍にかなう消費電力低減・効率向上を達成でき
るのである。この効果につiては、データを用いて後に
詳述する。
本実tinsの具体的な構成をさらに詳しく述べれば、
以下の如くである。
以下の如くである。
即ち、この石炭ガス化複合発電プツントは1石炭lと高
酸素ll&度空気9.水蒸俄婆などのガス化剤を反応店
せて可燃性のガス2t−生成・冷却するガス化−設備1
0と、生成ガス2を脱塵・脱硫してガスタービン用の燃
料ガス3に精製するガス精製設備20と、ガスタービン
設備を有する複合発電設備30と、前述の如く空気Bよ
〕酸素を分−精製して供給する酸素発生供給設備40と
を備えている。m票発生供給設備40は、!2!気から
酸素を分峨して得る空気分離装置42と、これによ〕得
九酸素を圧縮して送る酸素圧@@43とをIIしている
。
酸素ll&度空気9.水蒸俄婆などのガス化剤を反応店
せて可燃性のガス2t−生成・冷却するガス化−設備1
0と、生成ガス2を脱塵・脱硫してガスタービン用の燃
料ガス3に精製するガス精製設備20と、ガスタービン
設備を有する複合発電設備30と、前述の如く空気Bよ
〕酸素を分−精製して供給する酸素発生供給設備40と
を備えている。m票発生供給設備40は、!2!気から
酸素を分峨して得る空気分離装置42と、これによ〕得
九酸素を圧縮して送る酸素圧@@43とをIIしている
。
この酸素発生供給設備40の原料空気Bとして。
ガスタービン用空気圧@機31からの抽出空気Cta用
するわけであるが、これは次のような構成で達成する。
するわけであるが、これは次のような構成で達成する。
まず抽出空気Cを二部する(二部は適宜手段を用い得、
蚊分岐点は#I8図の8点である)、抽出空気の一方C
Iは膨張タービン55に導かれ、#タービン55に用い
られることで動力回収して減圧・減温する。このタービ
ン55からの空気を空気分離装置t42に導^て、原料
空気Bとするのである。
蚊分岐点は#I8図の8点である)、抽出空気の一方C
Iは膨張タービン55に導かれ、#タービン55に用い
られることで動力回収して減圧・減温する。このタービ
ン55からの空気を空気分離装置t42に導^て、原料
空気Bとするのである。
また、他方の空気C8は外圧空気圧縮機51に導かれて
、そこから混合ドラム54に送られる。
、そこから混合ドラム54に送られる。
外圧空気圧縮機51の前後には、空気を冷却する熱交換
!52+53が設けられている。ま九この昇圧g!気圧
縮機51は前述の膨張タービン55と連結されて一体的
に雇ってシシ、このタービン55の回収動力をもって運
転するようになっている。混合ドラム54は冷却後の空
気C3を希釈用空気りとして受容し、ここで戚嵩圧縮磯
43から供給される酸素8と、鍍空気りとを温合して、
高酸JEJII度空気89としでlil壷し、これを次
のガス化炉設備10に送る。
!52+53が設けられている。ま九この昇圧g!気圧
縮機51は前述の膨張タービン55と連結されて一体的
に雇ってシシ、このタービン55の回収動力をもって運
転するようになっている。混合ドラム54は冷却後の空
気C3を希釈用空気りとして受容し、ここで戚嵩圧縮磯
43から供給される酸素8と、鍍空気りとを温合して、
高酸JEJII度空気89としでlil壷し、これを次
のガス化炉設備10に送る。
ガス化炉設sll°0は1石炭1と高酸素濃度空気9、
水蒸気4などのガス化剤とを反応させるガス化炉11と
、このガス化炉11からO可燃性ガスを冷却するガス冷
却器12とを有する。冷却後の可燃性ガス2はガス精製
設備20にて精製されて。
水蒸気4などのガス化剤とを反応させるガス化炉11と
、このガス化炉11からO可燃性ガスを冷却するガス冷
却器12とを有する。冷却後の可燃性ガス2はガス精製
設備20にて精製されて。
ガスタービン用可燃性ガス3として複合発電設備30に
送られることは、既述のとThe)である。
送られることは、既述のとThe)である。
複合発電設置130自体の構成は第1図、第3図の従来
例と同様であるので、同一〇符号を付して。
例と同様であるので、同一〇符号を付して。
靜しい説明は省略する。
本#我によれば、従来の酸素発生供給設備に設置されて
い九原料空気圧縮礪(111図乃至第3図に符号41で
図示)が不用となる。しかもガスタービン用空気圧縮機
31がら空気を抽出する際に。
い九原料空気圧縮礪(111図乃至第3図に符号41で
図示)が不用となる。しかもガスタービン用空気圧縮機
31がら空気を抽出する際に。
外圧空気圧線1fi51の動力のすべてまたは二部が膨
張タービン55にて回収されている。従って。
張タービン55にて回収されている。従って。
第3図に示した従来の高酸素濃度空気供給装置による#
1素発生供給設備の設備容量の低減と、補機消費助力の
低減による効果とが組合わされることになり、著しい補
fallIIi費動力低減の効果がらる。
1素発生供給設備の設備容量の低減と、補機消費助力の
低減による効果とが組合わされることになり、著しい補
fallIIi費動力低減の効果がらる。
次に成体的に、高i1!31cfII&度空気のfIR
素濃度を例えば50%とし九場合の実施列について、そ
の動作と効果とを説明する。
素濃度を例えば50%とし九場合の実施列について、そ
の動作と効果とを説明する。
酸素濃[50%の高酸素濃度空気9を得るには。
酸素圧@fIA43より送られる酸素8の純度がガえば
98%と与えられていれば、空気中の酸素は約21%な
ので、咳酸素8の量、希釈用空気りの量。
98%と与えられていれば、空気中の酸素は約21%な
ので、咳酸素8の量、希釈用空気りの量。
原料空気Bの量の比は、計算で求められる。即ち。
nRJR圧11d43で送られる純度98%)fR素8
の量と、昇圧空気圧11fi51で送られる希釈用空気
Do量と、膨張タービン55で送られる原料空気Bの量
との比は1g略0.16 :α26:α74となる。但
しこの数値は、ガスタービン用空気圧縮礪31出口の圧
縮空気の量を1.0.りま9希釈用′g!、気りと原料
空気Bとの和を1.0として表し友もので弗る。
の量と、昇圧空気圧11fi51で送られる希釈用空気
Do量と、膨張タービン55で送られる原料空気Bの量
との比は1g略0.16 :α26:α74となる。但
しこの数値は、ガスタービン用空気圧縮礪31出口の圧
縮空気の量を1.0.りま9希釈用′g!、気りと原料
空気Bとの和を1.0として表し友もので弗る。
仁の場合、ガスタービン用空気圧縮磯31出口の圧線空
気Cの状態を例えば10気圧で5socとした場合、*
科g!気Bとして抽出する際に膨張タービン55にて5
気圧まで減圧して空気分s1装置42へ導くことによ〉
、約α018KW/Nm”11度の動力回収が時期され
る。一方、希釈用空気りとして抽出する経路においては
、熱交換!52にて冷却した空気を昇圧空気圧1111
51にて例えば28@圧まで昇圧し、熱交換器53に、
て常温近くまで冷却して1合ドラムs4に導く過程で、
約α04 KW/Nm”程度の動力を消費する。tた、
酸素圧暖機43は大気圧から例えば28気圧まで酸素8
を圧縮して混合ドラム54に導くことにより、約(L2
KW/Nm”程度の動力を消費する。
気Cの状態を例えば10気圧で5socとした場合、*
科g!気Bとして抽出する際に膨張タービン55にて5
気圧まで減圧して空気分s1装置42へ導くことによ〉
、約α018KW/Nm”11度の動力回収が時期され
る。一方、希釈用空気りとして抽出する経路においては
、熱交換!52にて冷却した空気を昇圧空気圧1111
51にて例えば28@圧まで昇圧し、熱交換器53に、
て常温近くまで冷却して1合ドラムs4に導く過程で、
約α04 KW/Nm”程度の動力を消費する。tた、
酸素圧暖機43は大気圧から例えば28気圧まで酸素8
を圧縮して混合ドラム54に導くことにより、約(L2
KW/Nm”程度の動力を消費する。
本構成の場合、従来技術で要せられた原料空気圧縮WA
41(il1図乃至第3図参照)は不要なので、この勅
力分は当然節減される。従って、従来の原料空気圧11
機41での動力を約αo e KW/″′I Nm’ Ilmとすれば、この分と、上記膨張タービン
5Sにて回収され九−力分約α018KW/?Jff1
mとの和である(L108KW/Ntn”が、従来技術
に比しての本構成の節減分ということになる。この結果
、11!素圧纏磯43と昇圧空気圧暖機51と膨張ター
ビン55との合計の消費動力は、先きの圧縮g!気の流
量比を考慮すると、従来技術の約半分以下とすることが
できる。
41(il1図乃至第3図参照)は不要なので、この勅
力分は当然節減される。従って、従来の原料空気圧11
機41での動力を約αo e KW/″′I Nm’ Ilmとすれば、この分と、上記膨張タービン
5Sにて回収され九−力分約α018KW/?Jff1
mとの和である(L108KW/Ntn”が、従来技術
に比しての本構成の節減分ということになる。この結果
、11!素圧纏磯43と昇圧空気圧暖機51と膨張ター
ビン55との合計の消費動力は、先きの圧縮g!気の流
量比を考慮すると、従来技術の約半分以下とすることが
できる。
49図は1本構成におけるガス化剤中のrR素の含有比
率と1本構成のガス化剤供給嘴造の消費動力比との関係
を示したものである0図中横軸には21%〜98%の範
囲での酸素の含有比率をとり。
率と1本構成のガス化剤供給嘴造の消費動力比との関係
を示したものである0図中横軸には21%〜98%の範
囲での酸素の含有比率をとり。
たて軸には本!IIJ成中の酸素発生供給膜a40を含
めたガス体刑供給構造の消費動力比をとっている。
めたガス体刑供給構造の消費動力比をとっている。
消費動力比は、#1度98%の酸素をガス化剤とした場
合の原料圧alf!IIと酸素圧Ilmとの消費動力の
和t1.0としである。第9図中符号74で示すのが本
実施例(88図のもの)の消費動力比曲線でるる、比較
のため、71.72.73にて、各々第1図乃至第3図
に示す従来ガの消費動力比曲線r1屹 を示fo (7tは第6図の63で示したもの、72゜
73は#I7図の66.68で示したものと同様で69
、ナでに各図を参照して説明して6る)。
合の原料圧alf!IIと酸素圧Ilmとの消費動力の
和t1.0としである。第9図中符号74で示すのが本
実施例(88図のもの)の消費動力比曲線でるる、比較
のため、71.72.73にて、各々第1図乃至第3図
に示す従来ガの消費動力比曲線r1屹 を示fo (7tは第6図の63で示したもの、72゜
73は#I7図の66.68で示したものと同様で69
、ナでに各図を参照して説明して6る)。
@9図から明らかなように、第1図、第2図。
第3図の従来ガでの嘴肴馳力比曲纏71,72゜73に
比べて、88図のl!廁例の消費−力比―纏74Fi、
ナベての領域で小さな直となっており。
比べて、88図のl!廁例の消費−力比―纏74Fi、
ナベての領域で小さな直となっており。
本構成の消費動力の節減効果がこれから明らかである。
講9図中、75で示すのは、第1θ図に示す実施列のデ
ータでるる、1IIi10図の例は、第8図のfllを
一ノー簡略化したもので、この列では98図のものよp
消費出力比はや中大きくなるが、81図。
ータでるる、1IIi10図の例は、第8図のfllを
一ノー簡略化したもので、この列では98図のものよp
消費出力比はや中大きくなるが、81図。
第2図のガ(71,72)よりはるかに小さく。
か−)酸素a度が約50%以上の領域では、第3図の従
来fl(73)よプを消費動力が節減・されており、効
果的であることが示されている。
来fl(73)よプを消費動力が節減・されており、効
果的であることが示されている。
この第10図の例は1本発明の基本的な夷總ガというこ
とができ1図示の如く、ガスタービン33用の空気圧4
fIA31の出口(中間段でもよい)から圧J1!!気
Cを一部抽出し、この抽出空気Cは二部することなくそ
のままm張メービ3155で動力回収し友後、 #$生
成用の原料空気Bとして空気分縮装置142に送ろ−の
である。つまりこのガでは、第8図の列と異なり、空気
圧縮機31から抽出した空気を酸素8と1合することな
く、酸素8はほぼ純粋な状態でガス化炉設備に送るよう
にする。この結果、第9図に示した本構成の消費動力比
のデータの中でも、最も効率の高い部分に該当する実権
例として実残し得るようになっているのである。
とができ1図示の如く、ガスタービン33用の空気圧4
fIA31の出口(中間段でもよい)から圧J1!!気
Cを一部抽出し、この抽出空気Cは二部することなくそ
のままm張メービ3155で動力回収し友後、 #$生
成用の原料空気Bとして空気分縮装置142に送ろ−の
である。つまりこのガでは、第8図の列と異なり、空気
圧縮機31から抽出した空気を酸素8と1合することな
く、酸素8はほぼ純粋な状態でガス化炉設備に送るよう
にする。この結果、第9図に示した本構成の消費動力比
のデータの中でも、最も効率の高い部分に該当する実権
例として実残し得るようになっているのである。
この例は、第1図に示した従来列に抽出空気C用のライ
ンを設けるだけで容易に構成できるので。
ンを設けるだけで容易に構成できるので。
もともと高M度の酸素を用いていた従来列を簡単に改嵐
するだけで達成できろ、第8図のガよりも。
するだけで達成できろ、第8図のガよりも。
ガス化剤中のFlを素濃質を希釈できない発効率を向上
できないが、m成が簡単なのでコスト的に有利で69.
従来構造の簡単な改造で達成で色るという利点がある。
できないが、m成が簡単なのでコスト的に有利で69.
従来構造の簡単な改造で達成で色るという利点がある。
上述の如く1本発明の石炭ガス化技術においては、空気
よシ#I素を分層生成させてガス化剤を得るに際し、生
成した町感性ガスt−燃料とするガスタービンに用いる
空気圧縮機から圧縮lI!気を一部抽出し、この抽出空
気は少なくともIII#eシた酸素発鳴のための原料空
気として導いて用いる構成をとるので、酸素発生供給設
備の原料空気圧縮機を不用とすることができ、さらに廖
彊!−ビンにて動力回収を行えるので1石炭ガス化炉設
備へのガス体刑供給系における補機消費動力を著しく減
少させることができ、効率を向上させ得るという効果が
ある。また、高酸素濃度空気をガス化剤として石炭ガス
化炉設備に供給するという構成にすることもでき、この
場合には散票発生供給設置1118量を小さくし得ると
贋う効果が69.これと上記効果とを組合せて、(狭素
をガス化剤として用いる従米技術に対し、格段の補機消
費−力の減少(例えば70〜80%の減少)t−構成で
きるという効果がある。を曳、ガス化剤として高酸素濃
度空気を用いる従来例に対しても、ガスタービン用燃料
として光分な燃料ガス発熱量の得られる酸素濃度の範囲
では、ガえば50〜70%もの補礪消費動力の減少を遣
成し得るという効果がある。いずれにして4.従米技術
に灯して特別顕著な効果を有するので6って1本発明の
有利性は明ら゛かでろろう。
よシ#I素を分層生成させてガス化剤を得るに際し、生
成した町感性ガスt−燃料とするガスタービンに用いる
空気圧縮機から圧縮lI!気を一部抽出し、この抽出空
気は少なくともIII#eシた酸素発鳴のための原料空
気として導いて用いる構成をとるので、酸素発生供給設
備の原料空気圧縮機を不用とすることができ、さらに廖
彊!−ビンにて動力回収を行えるので1石炭ガス化炉設
備へのガス体刑供給系における補機消費動力を著しく減
少させることができ、効率を向上させ得るという効果が
ある。また、高酸素濃度空気をガス化剤として石炭ガス
化炉設備に供給するという構成にすることもでき、この
場合には散票発生供給設置1118量を小さくし得ると
贋う効果が69.これと上記効果とを組合せて、(狭素
をガス化剤として用いる従米技術に対し、格段の補機消
費−力の減少(例えば70〜80%の減少)t−構成で
きるという効果がある。を曳、ガス化剤として高酸素濃
度空気を用いる従来例に対しても、ガスタービン用燃料
として光分な燃料ガス発熱量の得られる酸素濃度の範囲
では、ガえば50〜70%もの補礪消費動力の減少を遣
成し得るという効果がある。いずれにして4.従米技術
に灯して特別顕著な効果を有するので6って1本発明の
有利性は明ら゛かでろろう。
なお轟然のことではあるが1本発明は図示の各々1ia
sにのみ限定されるものではない。
sにのみ限定されるものではない。
第1図乃至第3図は各々従来例を示すプラント構成図で
ある。N4図及び第5図は、各々ガス化剤のll!素比
率による一般的なプラント特性を示す図である。第6図
及び第7図は各々従来例による消費動力の変化を示す図
である。第8図は本発明の一実施例を示すプラント構成
図でらる。第9図は彼夷處例の作用効果を示す図でめる
。第10図は本発明の他の実施例を示すプラント構成図
である。 l・・・石炭、2・・・(生成)可燃性ガス、3・・・
ffi科ガス、8・−m素、9・・・高酸素#度空気、
10・・・ガス化−設備、11−・・石炭ガス化炉、3
0・・・複合発電膜端、31・・・ガスタービン用空気
圧mff1.aa・・・ガスタービン・発電機、40・
・・酸素発生1g1m設置#。 B・・・(酸素用)原料空気、C・・・抽出正確空気、
D・・・希釈用空気。 笛 4 口 酸聚比帝(−7,) 20 40 60 θ0 100
献を比f淋損炉 箋612 It!尤率回嶋フ 1!712 歓聚比亭(体積帽
ある。N4図及び第5図は、各々ガス化剤のll!素比
率による一般的なプラント特性を示す図である。第6図
及び第7図は各々従来例による消費動力の変化を示す図
である。第8図は本発明の一実施例を示すプラント構成
図でらる。第9図は彼夷處例の作用効果を示す図でめる
。第10図は本発明の他の実施例を示すプラント構成図
である。 l・・・石炭、2・・・(生成)可燃性ガス、3・・・
ffi科ガス、8・−m素、9・・・高酸素#度空気、
10・・・ガス化−設備、11−・・石炭ガス化炉、3
0・・・複合発電膜端、31・・・ガスタービン用空気
圧mff1.aa・・・ガスタービン・発電機、40・
・・酸素発生1g1m設置#。 B・・・(酸素用)原料空気、C・・・抽出正確空気、
D・・・希釈用空気。 笛 4 口 酸聚比帝(−7,) 20 40 60 θ0 100
献を比f淋損炉 箋612 It!尤率回嶋フ 1!712 歓聚比亭(体積帽
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、#!素を有効成分の少なくとも一部とするガス化剤
と石炭とを反応させて可燃性ガスを生成させる方法にお
いて、空気より酸素を分離生成させてガス化剤を得るに
際し、生成した可燃性ガスを燃料とするガスタービンに
用いる空気圧縮機から圧縮空気を一部抽出し、咳抽出空
気を少なくとも前記酸素分離の九めの原1%!!気とし
て導いて用iる構成とし九ことを待機とする石炭ガス化
方法。 2.9素を有効成分の少なくとも一部とするガス化剤と
石炭とを反応させて可燃性ガスを生成させる石炭ガス化
装置で6って、空気よシ酸素を分離生成させる酸素発生
供給設備と、ガス化剤と石炭との反応によシ可燃性ガス
を発生する石炭ガス化炉設備とを有し、該可燃性ガスは
ガスタービンのfBII!+として送る構成とするとと
もに、#ガスタービン用O空気圧*mo出口を九は中間
段よ〉圧縮空気を一部抽出し、該袖山空気を酸素発生供
給設備の原料空気として導くことによって別個の原料空
気圧縮機を不要ならしめ得る#l成としたことを特徴と
する石炭ガス化装置。 3、酸素を有効成分の少なくとも一部とするガス化剤と
石炭とを反応させて可燃性ガスを生成させる石炭ガス化
装置であって、空気より酸素を分離生成させるlll素
発生供給設備と、ガス化剤と石炭との反応によ)可燃性
ガスを発生する石炭ガス化炉設備とを有し、d*町感性
ガスはガスタむビンの@科として送る構成とするととも
に、砿ガスタービン用の空気圧#磯の出口または中間段
よ〉圧縮空気を一部抽出し、峡圧縮空気を二分して一方
の圧縮空気を酸素発生供給設備の原料空気として導くこ
とによシ別個の原料空気圧縮IIt−不要ならしめ得る
構成とし、*方の圧縮空気を前記酸素発生供給膜−から
導かれた#ll素と混合させて高酸素濃度の4!気とし
て石炭ガス化炉設備に供給することによMr*漏発生供
給設備の所要供給量を減らし得る構成とし九ことを特徴
とする石炭ガス化装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP56178457A JPS5880381A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置 |
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| DE19823241169 DE3241169A1 (de) | 1981-11-09 | 1982-11-08 | Mit kohlevergasung integriertes kraftwerk |
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|---|---|---|---|
| JP56178457A JPS5880381A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 石炭ガス化方法及び石炭ガス化装置 |
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| JPH0463914B2 JPH0463914B2 (ja) | 1992-10-13 |
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