JP3332542B2 - Coal gasification power plant - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は石炭などの燃料をガス化
して発電する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for generating electricity by gasifying a fuel such as coal.
【０００２】[0002]
【従来の技術】石炭は、埋蔵量の多さとその埋蔵量の偏
在性が世界的に小さいことから、発電用の燃料として今
後とも重要であるが、ＳＯx 、ＮＯx 、ＣＯ2 等、地球
環境に悪影響を与える物質が石炭発電所から排出される
量を低減させ、かつ発電効率を向上させる必要がある。
そのために、従来の微粉炭ボイラにかわる石炭ガス化発
電装置や加圧流動層燃焼ボイラ発電装置が開発されつつ
ある。それら開発中の発電装置の一つとして、流動層石
炭ガス化炉を用いた従来の発電装置の一例を図６に示
す。2. Description of the Related Art Coal is important as a fuel for power generation in the future because of its large reserves and the uneven distribution of the reserves worldwide. However, coal such as SO x , NO x , CO 2, etc. There is a need to reduce the amount of substances that have an adverse effect on the environment emitted from coal power plants and improve power generation efficiency.
Therefore, a coal gasification power generation device and a pressurized fluidized bed combustion boiler power generation device which are replacing conventional pulverized coal boilers are being developed. FIG. 6 shows an example of a conventional power generation device using a fluidized bed coal gasifier as one of the power generation devices under development.
【０００３】石炭(100) と石灰石(400) と空気(203) と
水蒸気(300) は、石炭ガス化炉（１′）へ供給される。
石炭ガス化炉（１′）で石炭ガス化され、発生したガス
中のＨ2 ＳとＣＯＳは、石灰石と反応して石灰石中にＣ
ａＳとして固定される。[0003] Coal (100), limestone (400), air (203) and steam (300) are supplied to a coal gasifier (1 ').
H 2 S and COS in the gas generated by coal gasification in the coal gasifier (1 ′) react with limestone to form C in limestone.
fixed as aS.
【０００４】石炭ガス化炉（１′）から発生したガス化
ガス(500) は脱塵装置（ガスフィルタ）（３）により脱
塵される。脱塵後のガス化ガス(501) はコンバスタ
（５）へ導入される。石炭ガス化炉（１′）でガス化さ
れなかったチャーと反応後の石灰石の粒子(60b) は、石
炭ガス化炉（１′）から抜き出されてホッパ（１７）へ
移送される。脱塵装置（ガスフィルタ）（３）によりガ
ス化ガス(500) より回収された粒子(60c) もホッパ（１
７）へ移送される。[0004] The gasification gas (500) generated from the coal gasifier (1 ') is removed by a dust removal device (gas filter) (3). The gasified gas (501) after dust removal is introduced into the combustor (5). Limestone particles (60b) that have reacted with the char that has not been gasified in the coal gasifier (1 ') are extracted from the coal gasifier (1') and transferred to the hopper (17). The particles (60c) recovered from the gasified gas (500) by the dust removal device (gas filter) (3)
Transferred to 7).
【０００５】空気(200) は、空気圧縮機（６）により加
圧されて加圧空気(201) になり、その一部(204) はコン
バスタ（５）に供給される。コンバスタ（５）では、ガ
ス化ガス(501) が加圧空気(204) により燃焼し、ガスタ
ービン入口ガス(800) が発生する。このガス(800) はガ
スタービン（７）に導入されてこれを駆動し、常圧のガ
スタービン出口ガス(801) となる。ガスタービン（７）
は空気圧縮機（６）と発電機を駆動する。ガスタービン
出口ガス(801) は排熱回収ボイラ（８ａ）で熱回収さ
れ、煙突（９）から大気に放散される。[0005] The air (200) is pressurized by an air compressor (6) to become pressurized air (201), and a part (204) thereof is supplied to a combustor (5). In the combustor (5), the gasified gas (501) is burned by the pressurized air (204) to generate gas turbine inlet gas (800). This gas (800) is introduced into the gas turbine (7) and drives it to become a gas turbine outlet gas (801) at normal pressure. Gas turbine (7)
Drives the air compressor (6) and the generator. The gas at the outlet of the gas turbine (801) is recovered by the exhaust heat recovery boiler (8a) and is released from the chimney (9) to the atmosphere.
【０００６】ホッパ（１７）に貯蔵されたチャーと脱硫
剤（石灰石）の粒子(60d) は、常圧循環流動層燃焼装置
（２′）に供給される。常圧循環流動層燃焼装置
（２′）において、ブロワ（１８）で供給された空気(2
06) によりチャーが燃焼し、石灰石中のＣａＳはＣａＳ
Ｏ4 へ酸化される。常圧循環流動層燃焼装置（２′）で
発生した燃焼ガス(700) は、排熱回収ボイラ（８ｂ）で
熱回収され、脱塵装置（１９）で燃焼ガス(701) 中の粒
子(901) を除去された後、煙突（９）から大気へ放散さ
れる。The char and desulfurizing agent (limestone) particles (60d) stored in the hopper (17) are supplied to an atmospheric pressure circulating fluidized bed combustion apparatus (2 '). In the atmospheric pressure circulating fluidized bed combustion device (2 '), the air (2) supplied by the blower (18) is used.
06), the char burns and CaS in the limestone becomes CaS
Oxidized to O 4 . The combustion gas (700) generated in the normal-pressure circulating fluidized bed combustion device (2 ') is recovered in the exhaust heat recovery boiler (8b), and the particles (901) in the combustion gas (701) are removed in the dust removal device (19). ) Is released to the atmosphere from the chimney (9).
【０００７】排熱回収ボイラ（８ａ），（８ｂ）に設置
された熱交換器(10a),(10b) と常圧循環流動層燃焼装置
（２′）内に設置された熱交換器(10c) により加熱され
た水蒸気(30a) は、スチームタービン（１１）を駆動す
る。スチームタービン（１１）は発電機を駆動する。ス
チームタービン（１１）の排気は、復水器（１２）で凝
縮し加圧ポンプ（１３）で加圧されて、再び廃熱回収ボ
イラ（８ａ）に戻される。The heat exchangers (10a) and (10b) installed in the exhaust heat recovery boilers (8a) and (8b) and the heat exchanger (10c) installed in the normal pressure circulating fluidized bed combustion device (2 '). The steam (30a) heated by (1) drives the steam turbine (11). The steam turbine (11) drives a generator. The exhaust gas of the steam turbine (11) is condensed by the condenser (12), pressurized by the pressurizing pump (13), and returned to the waste heat recovery boiler (8a) again.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】前記従来の石炭ガス化
発電装置の第１の問題点は、発電効率が低いことであ
る。石炭の持つ化学エネルギーのうち、石炭ガス化炉
（１′）でガス化されずに常圧循環流動層（２′）に移
送されたチャー(60d) の化学エネルギーは、スチームタ
ービン（１１）により電気エネルギーに変換されるけれ
ども、ガスタービン（７）の駆動には使われない。した
がって、ガスタービンを利用しない割合だけ、化学エネ
ルギーから電気エネルギーへの変換効率が低くなるとい
う欠点があった。The first problem of the conventional coal gasification power generation system is that the power generation efficiency is low. Among the chemical energy of coal, the chemical energy of the char (60d) transferred to the atmospheric pressure circulating fluidized bed (2 ') without being gasified in the coal gasifier (1') is converted by the steam turbine (11). Although converted to electrical energy, it is not used to drive the gas turbine (7). Therefore, there is a drawback that the conversion efficiency from chemical energy to electric energy is reduced by the proportion not using the gas turbine.
【０００９】従来の技術の第２の問題点は、脱硫効率が
低いことである。脱硫効率が低い第１の原因は、石炭ガ
ス化炉（１′）内での脱硫効率が低いためであり、第２
の原因は、循環流動層燃焼装置（２′）のＳＯ2 排出量
が多いためである。このうち石炭ガス化炉（１′）にお
ける脱硫率が低くなるのは次の３つの原因によることが
判明した。A second problem of the prior art is that the desulfurization efficiency is low. The first cause of the low desulfurization efficiency is that the desulfurization efficiency in the coal gasifier (1 ') is low.
The reason is that the amount of SO 2 emitted from the circulating fluidized bed combustion device (2 ′) is large. Among them, it was found that the desulfurization rate in the coal gasifier (1 ') was lowered due to the following three causes.
【００１０】第１の原因は、石炭ガス化炉（１′）の炉
底部の酸素が存在する領域では、石灰石とガス化ガス中
のＨ2 Ｓ，ＣＯＳとが反応して生成したＣａＳが酸素と
反応して、ＣａＯとＳＯ2 に分解するためである。The first cause is that, in a region where oxygen is present at the bottom of the coal gasifier (1 '), CaS generated by the reaction between limestone and H 2 S and COS in the gasification gas is converted into oxygen. To decompose into CaO and SO 2 .
【００１１】第２の原因は、石灰石による脱硫反応が完
了する時間と石炭ガス化反応が完了する時間が異なるこ
とによる。石灰石による脱硫反応が完了するためには、
例えば圧力１２ata, ９００℃のガス化ガス中では約１
２０分程度を要する。それに対して、石炭ガス化に要す
る時間は約３０分程度である。石炭のガス化に要する時
間を石炭ガス化炉（１′）における石炭と石灰石の粒子
滞留時間とすると、脱硫反応を完結させるための時間が
不足する。The second cause is that the time for completing the desulfurization reaction with limestone is different from the time for completing the coal gasification reaction. To complete the limestone desulfurization reaction,
For example, in a gasified gas at a pressure of 12ata and 900 ° C, about 1
It takes about 20 minutes. On the other hand, the time required for coal gasification is about 30 minutes. If the time required for coal gasification is the particle residence time of coal and limestone in the coal gasifier (1 '), the time for completing the desulfurization reaction is insufficient.
【００１２】第３の原因は、石炭ガス化炉（１′）内全
体で石炭のガス化によりＨ2 ＳとＣＯＳが発生するた
め、炉の上部で発生したＨ2 ＳとＣＯＳは、炉の下部で
発生したものよりも炉内で石灰石と接触する時間が短く
なることである。A third cause is because the H 2 S and COS is generated by gasification of coal across a coal gasification furnace (1 '), H 2 S and COS generated in the upper portion of the furnace, the furnace The shorter contact time with limestone in the furnace than that generated in the lower part.
【００１３】以上の３つの現象はいずれも、石炭ガス化
炉（１′）に石灰石と石炭を供給して、石炭のガス化と
石灰石によるガス化ガス中のＨ2 Ｓ，ＣＯＳの脱硫とを
同一の流動層内で行なわせることに起因する。In each of the above three phenomena, limestone and coal are supplied to the coal gasifier (1 ') to perform gasification of coal and desulfurization of H 2 S and COS in gasified gas by limestone. This is due to being performed in the same fluidized bed.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者は前記従来の課
題を解決するために、下記［１］、［２］および［３］
に示される石炭ガス化発電装置を提案するものである。The present inventor has set forth the following [1], [2] and [3] to solve the above-mentioned conventional problems.
Is proposed.
【００１５】〔１〕 次の（ア）〜（ケ）を具備したこ
とを特徴とする石炭ガス化発電装置。 （ア） 石炭とその生成チャーを流動化用の粒子とし、
酸化炉燃焼ガスと酸化ガスとを流動化用のガスとして流
動層を形成し、上記酸化炉燃焼ガスと上記酸化ガスとに
含まれる酸素により石炭を燃焼させて、燃焼により発生
した二酸化炭素および水蒸気と上記酸化炉燃焼ガス中の
二酸化炭素および水蒸気とにより、石炭を石炭ガス化ガ
スとチャーへ転換するガス化炉。 （イ） 上記ガス化炉に連結され、石灰石を流動化用の
粒子とし、上記ガス化炉から導入された石炭ガス化ガス
を流動化用のガスとして流動層を形成し、上記石炭ガス
化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・
脱硫する脱硫炉。 （ウ） 上記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導
入し、同石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去す
る脱塵装置。 （エ） 熱交換器を内蔵するとともに、上記ガス化炉か
らチャー、上記脱硫炉から石灰石、上記脱塵装置から粒
子をそれぞれ導入し、更に加圧空気と水蒸気とを導入
し、酸化ガス中の酸素により、上記チャーおよび上記粒
子中の未燃分を燃焼させるとともに上記石灰石中のＣａ
ＳをＣａＳＯ4 に転換し、それら酸化反応によって生じ
た反応熱で上記熱交換器内の水または水蒸気を加熱し、
熱交換後の燃焼ガスを上記ガス化炉へ送給する酸化炉。 （オ） 上記脱塵装置で脱塵された石炭ガス化ガスを加
圧空気により燃焼させて、高温燃焼ガスを発生させるコ
ンバスタ。 （カ） 常圧の空気から加圧空気を製造して上記コンバ
スタ、上記酸化炉および上記ガス化炉へ送給する空気圧
縮機。 （キ） 上記コンバスタで発生した高温燃焼ガスにより
駆動され、発電機と上記空気圧縮機を駆動するガスター
ビン。 （ク） 上記ガスタービンから排出されたコンバスタ燃
焼ガスの廃熱により水または水蒸気を加熱して上記酸化
炉の熱交換器へ送給する排ガスボイラ。 （ケ） 上記排ガスボイラと上記酸化炉の熱交換器とで
加熱された水蒸気により駆動され、発電機を駆動するス
チームタービン。[1] A coal gasification power generation apparatus characterized by having the following (A) to (K). (A) Coal and its generated char are used as fluidizing particles,
A fluidized bed is formed using the oxidizing furnace combustion gas and the oxidizing gas as fluidizing gas, and the coal is burned by oxygen contained in the oxidizing furnace combustion gas and the oxidizing gas, and carbon dioxide and steam generated by the combustion are formed. A gasification furnace for converting coal into coal gasification gas and char by using the carbon dioxide and steam in the oxidation furnace combustion gas. (A) connected to the gasifier, forming limestone as fluidizing particles, and using a coal gasifier gas introduced from the gasifier as a fluidizer gas to form a fluidized bed; The sulfur compounds in the limestone as CaS
Desulfurization furnace for desulfurization. (C) A dust remover for introducing coal gasified gas desulfurized in the desulfurization furnace and separating and removing particles contained in the coal gasified gas. (D) A heat exchanger is built in, char is introduced from the gasifier, limestone is introduced from the desulfurization furnace, particles are introduced from the dust remover, and pressurized air and steam are introduced.
Then, the unburned components in the char and the particles are burned by oxygen in the oxidizing gas, and Ca in the limestone is burned.
S is converted to CaSO 4 , and water or steam in the heat exchanger is heated by reaction heat generated by the oxidation reaction,
An oxidation furnace that supplies the combustion gas after heat exchange to the gasification furnace. (E) A combustor that generates high-temperature combustion gas by burning the coal gasified gas removed by the dust removal device with pressurized air. (F) An air compressor that produces pressurized air from air at normal pressure and sends it to the combustor, the oxidation furnace, and the gasification furnace. (G) A gas turbine driven by the high-temperature combustion gas generated by the combustor and driving a generator and the air compressor. (G) an exhaust gas boiler that heats water or steam by the waste heat of the combustor combustion gas discharged from the gas turbine and sends it to the heat exchanger of the oxidation furnace. (G) A steam turbine driven by steam heated by the exhaust gas boiler and the heat exchanger of the oxidation furnace to drive a generator.
【００１６】［２］ 次の（ア）〜（コ）を具備したこ
とを特徴とする石炭ガス化発電装置。 （ア） 石炭とその生成チャーを流動化用の粒子とし、
酸化炉燃焼ガスとコンバスタ燃焼ガスとを流動化用のガ
スとして流動層を形成し、酸素製造プラントで製造され
た酸素ガスと上記酸化炉燃焼ガスに含まれる酸素とによ
り石炭を燃焼させて、燃焼により発生した二酸化炭素お
よび水蒸気と上記酸化炉燃焼ガス中および上記コンバス
タ燃焼ガス中の二酸化炭素および水蒸気とにより、石炭
を石炭ガス化ガスとチャーへ転換するガス化炉。 （イ） 上記ガス化炉に連結され、石灰石を流動化用の
粒子とし、上記ガス化炉から導入された石炭ガス化ガス
を流動化用のガスとして流動層を形成し、上記石炭ガス
化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・
脱硫する脱硫炉。 （ウ） 上記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導
入し、同石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去す
る脱塵装置。 （エ） 熱交換器を内蔵するとともに、上記ガス化炉か
らチャー、上記脱硫炉から石灰石、上記脱塵装置から粒
子をそれぞれ導入し、酸素製造プラントで製造された酸
素ガスにより、上記チャーおよび上記粒子中の未燃分を
燃焼させるとともに上記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ4
に転換し、それら酸化反応によって生じた反応熱で上記
熱交換器内の水または水蒸気を加熱し、熱交換後の燃焼
ガスを上記ガス化炉へ送給する酸化炉。 （オ） 上記脱塵装置で脱塵された石炭ガス化ガスを加
圧空気により燃焼させて、高温燃焼ガスを発生させるコ
ンバスタ。 （カ） 常圧の空気から加圧空気を製造して上記コンバ
スタへ送給する空気圧縮機。 （キ） 上記コンバスタで発生した高温燃焼ガスにより
駆動され、発電機と上記空気圧縮機を駆動するガスター
ビン。 （ク） 上記ガスタービンから排出されたコンバスタ燃
焼ガスの廃熱により水または水蒸気を加熱して上記酸化
炉の熱交換器へ送給する排ガスボイラ。 （ケ） 上記排ガスボイラと上記酸化炉の熱交換器とで
加熱された水蒸気により駆動され、発電機を駆動するス
チームタービン。 （コ） 上記排ガスボイラで熱交換したコンバスタ燃焼
ガスを加圧して上記ガス化炉へ送給するガスブースタ
ー。[2] A coal gasification power generation apparatus characterized by having the following (A) to (K). (A) Coal and its generated char are used as fluidizing particles,
A fluidized bed is formed using the oxidizing furnace combustion gas and the combustor combustion gas as fluidizing gases, and the coal is burnt with the oxygen gas produced in the oxygen production plant and the oxygen contained in the oxidizing furnace combustion gas to burn. A gasification furnace for converting coal into coal gasification gas and char by using carbon dioxide and steam generated by the above and carbon dioxide and steam in the oxidation furnace combustion gas and the combustor combustion gas. (A) connected to the gasifier, forming limestone as fluidizing particles, and using a coal gasifier gas introduced from the gasifier as a fluidizer gas to form a fluidized bed; The sulfur compounds in the limestone as CaS
Desulfurization furnace for desulfurization. (C) A dust remover for introducing coal gasified gas desulfurized in the desulfurization furnace and separating and removing particles contained in the coal gasified gas. (D) A heat exchanger is built in, char is introduced from the gasifier, limestone is introduced from the desulfurization furnace, and particles are introduced from the dedusting device. The unburned components in the particles are burned and CaS in the limestone is converted to CaSO 4
An oxidation furnace that heats water or steam in the heat exchanger with reaction heat generated by the oxidation reaction, and feeds the combustion gas after the heat exchange to the gasification furnace. (E) A combustor that generates high-temperature combustion gas by burning the coal gasified gas removed by the dust removal device with pressurized air. (F) An air compressor that produces pressurized air from normal-pressure air and sends it to the above combustor. (G) A gas turbine driven by the high-temperature combustion gas generated by the combustor and driving a generator and the air compressor. (G) an exhaust gas boiler that heats water or steam by the waste heat of the combustor combustion gas discharged from the gas turbine and sends it to the heat exchanger of the oxidation furnace; (G) A steam turbine driven by steam heated by the exhaust gas boiler and the heat exchanger of the oxidation furnace to drive a generator. (G) A gas booster that pressurizes the combustor combustion gas that has undergone heat exchange in the exhaust gas boiler and sends it to the gasifier.
【００１７】［３］ 上記［１］または［２］の要件に
加えて、上記脱硫炉の流動層が多孔板により上段流動層
と下段流動層とに分割され、上記上段流動層の内部には
熱交換器が設置されるとともに石灰石が供給され、上記
下段流動層には下方からガス分散板を介して石炭ガス化
ガスが供給されることを特徴とする石炭ガス化発電装
置。[3] In addition to the requirements of the above [1] or [2], the fluidized bed of the desulfurization furnace is divided into an upper fluidized bed and a lower fluidized bed by a perforated plate. A coal gasification power generation apparatus, wherein a heat exchanger is installed, limestone is supplied, and coal gasification gas is supplied to the lower fluidized bed from below via a gas dispersion plate.
【００１８】[0018]
【作用】前記解決手段［１］においては、石炭チャーを
酸化炉で燃焼しその燃焼ガスをガス化炉でガス化剤とし
て使用することにより、石炭チャーのもつ化学エネルギ
ーを石炭ガス化ガスの持つエネルギーに転換する。そし
てこの石炭ガス化ガスをガスタービン駆動に利用するこ
とにより、石炭チャーの持つ化学エネルギーをガスター
ビンの駆動に利用し、ガスタービンの効率を向上させる
ことができる。In the above solution [1], the coal char is burned in an oxidizing furnace and the combustion gas is used as a gasifying agent in a gasification furnace, so that the chemical energy of the coal char is retained by the coal gasified gas. Convert to energy. By using the coal gasified gas for driving the gas turbine, the chemical energy of the coal char is used for driving the gas turbine, and the efficiency of the gas turbine can be improved.
【００１９】また酸化炉の層内冷却用に、熱交換器を内
蔵し、廃熱回収ボイラからの水蒸気を更に加熱してスチ
ームタービンに供給するので、スチームタービンの効率
も向上する。Further, since a heat exchanger is incorporated for cooling the inside of the oxidation furnace and the steam from the waste heat recovery boiler is further heated and supplied to the steam turbine, the efficiency of the steam turbine is also improved.
【００２０】解決手段［１］においてはまた、ガス化炉
と脱硫炉を分離したので、酸素によるＣａＳの分解が防
止され、脱硫率が向上するとともに、石炭ガス化に要す
る時間と石灰石による脱硫反応時間とのズレによる不具
合点も解消し、更に炉の上部で発生したＨ2 ＳとＣＯＳ
が炉の下部で発生したものよりも石灰石と接触時間が短
いという問題も解決される。In the solution [1], since the gasification furnace and the desulfurization furnace are separated from each other, the decomposition of CaS by oxygen is prevented, the desulfurization rate is improved, and the time required for coal gasification and the desulfurization reaction by limestone are improved. Problems due to time lag are eliminated, and H 2 S and COS generated in the upper part of the furnace are eliminated.
Also solves the problem that the contact time with limestone is shorter than that generated in the lower part of the furnace.
【００２１】前記解決手段［２］においては、酸化炉と
ガス化炉の酸化ガスとして加圧空気でなく酸素を用い、
またＣＯ2 を多量に含むコンバスタ燃焼ガスをガス化炉
に戻してガス化剤として使用するので、前記作用に加え
て、ＣＯ2 を回収することができ、ＣＯ2 の放出が削減
される。In the solution [2], oxygen is used instead of pressurized air as the oxidizing gas for the oxidation furnace and the gasification furnace.
In addition, since the combustor combustion gas containing a large amount of CO 2 is returned to the gasifier and used as a gasifying agent, CO 2 can be recovered in addition to the above-described operation, and CO 2 emission is reduced.
【００２２】更に前記解決手段［３］においては、脱硫
炉の流動層を多孔板で上下に分割し、上段の流動層内に
熱交換器を設けたので、上下の流動層内の温度を別個に
制御することができる。そして、石灰石粒子の表面がＨ
2 Ｓ，ＣＯＳと反応する速度や粒子の内部からＣＯ2 が
放出される反応速度に対応する温度に制御することによ
り、石灰石単位重量あたりのＣａＳ固定量を増大させる
ことができる。Further, in the solution [3], the fluidized bed of the desulfurization furnace is divided into upper and lower parts by a perforated plate, and a heat exchanger is provided in the upper fluidized bed. Can be controlled. And the surface of the limestone particles is H
By controlling the temperature to correspond to the rate of reaction with 2 S and COS and the rate of reaction of releasing CO 2 from the inside of the particles, the amount of CaS fixed per unit weight of limestone can be increased.
【００２３】[0023]
【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す系統図で
ある。この実施例では酸化ガスとして空気を使用する。FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of the present invention. In this embodiment, air is used as the oxidizing gas.
【００２４】ガス化炉（１）に石炭(100) と加圧空気(2
02) を供給する。ガス化炉（１）において、石炭(100)
が加圧空気(202) 中の酸素と酸化炉（４）の燃焼ガス(7
00)によりガス化され、ガス化ガス(500) とチャー(60a)
に転換される。In the gasifier (1), coal (100) and compressed air (2)
02) is supplied. In the gasifier (1), coal (100)
Is the oxygen in the compressed air (202) and the combustion gas (7
00), gasified gas (500) and char (60a)
Is converted to
【００２５】ガス化ガス(500) は、脱硫炉（２）へ送ら
れる。脱硫炉（２）には、石灰石(400) も供給される。
この脱硫炉（２）において石灰石(400) の流動層が形成
され、ガス化ガス(500) は、その流動層の流動化ガスの
役目を果たす。そしてガス化ガス(500) 中のＨ2 ＳとＣ
ＯＳが石灰石(400) と反応し、石灰石(400) の一部がＣ
ａＳに転換される。The gasification gas (500) is sent to a desulfurization furnace (2). Limestone (400) is also supplied to the desulfurization furnace (2).
In the desulfurization furnace (2), a fluidized bed of limestone (400) is formed, and the gasified gas (500) serves as a fluidized gas in the fluidized bed. And H 2 S and C in the gasification gas (500)
OS reacts with limestone (400), and part of limestone (400) becomes C
Converted to aS.
【００２６】脱硫後のガス化ガス(501) は脱塵装置
（３）へ送られる。脱塵装置（３）では、ガス化ガス(5
01) に含まれる粒子が除去される。脱塵装置（３）で粒
子を除去する目的は、それら粒子がガスタービン（７）
でガスタービンブレードを摩耗させたりガスタービンブ
レードへ付着したりするのを防止するためである。The gasified gas (501) after desulfurization is sent to a dust removing device (3). In the dust removal device (3), the gasification gas (5
01) is removed. The purpose of removing particles by the dust removal device (3) is that the particles are removed by the gas turbine (7).
This is to prevent the gas turbine blade from being worn or adhered to the gas turbine blade.
【００２７】脱塵後のガス化ガス(502) はコンバスタ
（５）へ送られる。コンバスタ（５）では、ガス化ガス
(502) が加圧空気(203) により燃焼し、燃焼ガス(800)
となる。The gasified gas (502) after dust removal is sent to the combustor (5). In the combustor (5), gasified gas
(502) is burned by pressurized air (203), and the combustion gas (800)
Becomes
【００２８】燃焼ガス(800) はガスタービン（７）に送
られる。ガスタービン（７）は燃焼ガス(800) により駆
動され、空気圧縮機（６）と発電機を駆動する。The combustion gas (800) is sent to a gas turbine (7). The gas turbine (7) is driven by the combustion gas (800) and drives the air compressor (6) and the generator.
【００２９】ガスタービン（７）を出口燃焼ガス(801)
は、排ガスボイラ（８）においてその顕熱により水蒸気
(30a) を発生させる。排ガスボイラで熱回収され温度が
低下した燃焼ガス(802) は、煙突（９）から大気へ放散
される。The gas turbine (7) is connected to the outlet combustion gas (801).
In the exhaust gas boiler (8) due to its sensible heat
(30a) is generated. The combustion gas (802) whose temperature has been reduced by heat recovery in the exhaust gas boiler is released from the chimney (9) to the atmosphere.
【００３０】一方ガス化炉（１）で生成したチャー(60
a) はチャー移送装置（１５）により、また脱硫炉
（２）で生成したＣａＳを含んだ石灰石(60b) は脱硫剤
移送装置（１６）により、それぞれ酸化炉（４）に供給
される。酸化炉（４）においては、脱塵装置（３）で回
収された粒子(60c）とチャー(60a）と脱硫剤(60b）が、
加圧空気(204) と水蒸気(300) により流動化され、加圧
空気(204) 中の酸素により燃焼して、脱硫剤中のＣａＳ
がＣａＳＯ4 に酸化される。酸化炉（４）で発生した熱
は、熱交換器（１０）により水蒸気(30b) を生成するた
めに使用される。燃焼ガス(700) は前記のとおりガス化
炉（１）でガス化剤として利用される。On the other hand, the char (60) produced in the gasification furnace (1)
a) is supplied to the oxidation furnace (4) by the char transfer device (15), and the limestone (60b) containing CaS generated in the desulfurization furnace (2) by the desulfurization agent transfer device (16). In the oxidation furnace (4), the particles (60c), the char (60a), and the desulfurizing agent (60b) collected by the dust removal device (3) are
It is fluidized by the pressurized air (204) and steam (300), burns with oxygen in the pressurized air (204), and produces CaS in the desulfurizing agent.
Is oxidized to CaSO 4 . The heat generated in the oxidation furnace (4) is used by the heat exchanger (10) to generate steam (30b). The combustion gas (700) is used as a gasifying agent in the gasifier (1) as described above.
【００３１】排ガスボイラ（８）で燃焼ガス(801) から
熱を受け取って発生した水蒸気(30a）は、更に酸化炉
（４）でチャーの酸化反応熱を受取り、水蒸気(30b) に
なる。この水蒸気(30b) によりスチームタービン（１
１）が駆動される。スチームタービン（１１）は発電機
を駆動する。スチームタービン（１１）を駆動した水蒸
気は復水器（１２）で冷却されて水(30c) となり、加圧
ポンプ（１３）で加圧されて再び排熱回収ボイラ（８）
へ送られる。The steam (30a) generated by receiving the heat from the combustion gas (801) in the exhaust gas boiler (8) further receives the heat of the oxidation reaction of the char in the oxidation furnace (4) and becomes steam (30b). This steam (30b) allows the steam turbine (1
1) is driven. The steam turbine (11) drives a generator. The steam that has driven the steam turbine (11) is cooled by the condenser (12) to become water (30c), pressurized by the pressurizing pump (13), and reheated to the waste heat recovery boiler (8).
Sent to
【００３２】空気圧縮器（６）は空気(200) を取り込み
圧縮して加圧空気を製造する。その加圧空気は、コンバ
スタ（５）へ供給される加圧空気(203) とガスブースタ
（１４）に供給される加圧空気(201) に分配される。ガ
スブースタ（１４）で更に昇圧された加圧空気は、ガス
化炉（１）へ供給される加圧空気(202) と酸化炉（４）
に供給される加圧空気(204) に分配される。The air compressor (6) takes in the air (200) and compresses it to produce pressurized air. The compressed air is distributed to the compressed air (203) supplied to the combustor (5) and the compressed air (201) supplied to the gas booster (14). The pressurized air further pressurized by the gas booster (14) is combined with the pressurized air (202) supplied to the gasification furnace (1) and the oxidation furnace (4).
To the pressurized air (204) supplied to the
【００３３】石炭中の灰および脱硫後の石灰石は、酸化
炉（４）から排出灰(900) として系統外へ排出される。The ash in the coal and the limestone after desulfurization are discharged from the oxidation furnace (4) as discharged ash (900) to the outside of the system.
【００３４】上記のような石炭ガス化発電装置の主要部
におけるマスバランスと温度を［表１］に、ガス組成を
［表２］に，出力等を［表３］にそれぞれ例示する。ま
た酸化炉（４）、ガス化炉（１）、脱硫炉（２）におけ
る化学反応式は［化１］のとおりである。Table 1 shows the mass balance and the temperature in the main part of the above coal gasification power generator, Table 2 shows the gas composition, and Table 3 shows the output and the like. The chemical reaction formulas in the oxidation furnace (4), the gasification furnace (1), and the desulfurization furnace (2) are as shown in [Formula 1].
【００３５】[0035]
【表１】 [Table 1]
【００３６】[0036]
【表２】 [Table 2]
【００３７】[0037]
【表３】 [Table 3]
【００３８】[0038]
【化１】 Embedded image
【００３９】次に図２は、本実施例中のガス化炉
（１）、脱硫炉（２）、酸化炉（４）およびそれらの周
辺機器の一例を示す縦断面図である。まずガス化炉
（１）に石炭(100) と加圧空気(202) を供給すると、ガ
ス化炉（１）においては石炭(100) が加圧空気(202) 中
の酸素と酸化炉（４）の燃焼ガス(700) によりガス化さ
れ、ガス化ガス(500a)と、チャー(60a) に転換される。Next, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of the gasification furnace (1), desulfurization furnace (2), oxidation furnace (4) and their peripheral devices in this embodiment. First, coal (100) and pressurized air (202) are supplied to the gasifier (1). In the gasifier (1), the coal (100) converts the oxygen in the pressurized air (202) into the oxidizing furnace (4). ) And is converted into gasified gas (500a) and char (60a).
【００４０】チャー移送装置(15a) では、配管内にイナ
ートガス(1000)が断続的に供給される。イナートガス(1
000)が供給されている時は配管内粒子は流動化し、供給
されていない時は固定層となる。そして粒子が流動化し
ている時に、ガス化炉（１）からホッパ(17a) へ粒子が
移送される。その移送量は、イナートガス(1000)の供給
量とその断続時間により制御される。一方ガス化ガス(5
00a)はサイクロン(19a) により脱塵される。ここでガス
化ガス(500a)から分離された粒子は、サイクロン(19a)
の下部からチャー移送装置(15b) を通って、イナートガ
ス(1001)によりガス化炉（１）内にリサイクルされる。
脱塵後のガス化ガス(500b)は脱硫炉（２）内へガス分散
板（３１）を経て供給される。In the char transfer device (15a), the inert gas (1000) is intermittently supplied into the pipe. Inert gas (1
When 000) is supplied, the particles in the pipe are fluidized, and when not supplied, they become a fixed bed. When the particles are fluidized, the particles are transferred from the gasification furnace (1) to the hopper (17a). The transfer amount is controlled by the supply amount of the inert gas (1000) and the intermittent time. On the other hand, gasified gas (5
00a) is removed by the cyclone (19a). Here, the particles separated from the gasification gas (500a) are cyclone (19a)
From the lower part through the char transfer device (15b), and is recycled into the gasifier (1) by the inert gas (1001).
The degassed gasified gas (500b) is supplied into the desulfurization furnace (2) via a gas dispersion plate (31).
【００４１】脱硫炉（２）においては、石灰石(400) の
流動層が形成され、ガス化ガス(500b)はその流動層の流
動化ガスの役割を果たす。本実施例の脱硫炉（２）は、
内部分散板（多孔板）（３２）により上部流動層（２
Ｂ）と下部流動層（２Ａ）に分割されている。石灰石(4
00) は上部流動層（２Ｂ）へ供給される。内部分散板
（３２）は、その部分だけ流動層の断面積を５０％以下
にせばめており、上部流動層（２Ｂ）の粒子と下部流動
層（２Ａ）の粒子が互いに混合するのを制限している。
上部流動層（２Ｂ）内には冷却器（３３）が設置されて
おり、これによる粒子とガスの冷却と、内部分散板（３
２）による上部流動層（２Ｂ）と下部流動層（２Ａ）の
粒子の混合の制限により、上部流動層（２Ｂ）の温度は
800〜950 ℃に、下部流動層（２Ａ）の温度は 900〜11
00℃に、それぞれ保たれる。石灰石(400) とガス化ガス
(500b)中のＨ2 ＳおよびＣＯＳとが反応し、ガス化ガス
(500b)が脱硫されるとともに、石灰石(400) の一部がＣ
ａＳに転換される。脱硫後のガス化ガス(501) は脱塵装
置（図示せず。）へ送られる。脱硫炉（２）から抜き出
す脱硫剤(60b) は、イナートガス(1002)で流動化される
脱硫剤移送装置（１６）により、その抜き出し量を調整
される。In the desulfurization furnace (2), a fluidized bed of limestone (400) is formed, and the gasification gas (500b) plays the role of fluidizing gas in the fluidized bed. The desulfurization furnace (2) of the present embodiment
The upper fluidized bed (2) is formed by the internal dispersion plate (perforated plate) (32).
B) and a lower fluidized bed (2A). Limestone (4
00) is supplied to the upper fluidized bed (2B). The internal dispersing plate (32) narrows the cross-sectional area of the fluidized bed to 50% or less only in that portion, and restricts the particles of the upper fluidized bed (2B) and the particles of the lower fluidized bed (2A) from mixing with each other. ing.
A cooler (33) is installed in the upper fluidized bed (2B) to cool particles and gas and to disperse the internal dispersion plate (3).
Due to the limitation of the mixing of the particles of the upper fluidized bed (2B) and the lower fluidized bed (2A) according to 2), the temperature of the upper fluidized bed (2B) is
800-950 ° C, the temperature of the lower fluidized bed (2A) is 900-11
Each is kept at 00 ° C. Limestone (400) and gasification gas
(500b) reacts with H 2 S and COS,
(500b) is desulfurized and part of limestone (400)
Converted to aS. The gasified gas (501) after desulfurization is sent to a dust removal device (not shown). The amount of desulfurizing agent (60b) extracted from the desulfurizing furnace (2) is adjusted by a desulfurizing agent transfer device (16) fluidized by an inert gas (1002).
【００４２】ガス化炉（１）で生成したチャー(60a)
は、ホッパ(17a) に受け入れられる。ホッパ(17c) が加
圧中の時は、チャー(60a) はホッパ(17a) の中に一時蓄
えられ、ホッパ(17c) が減圧される。ホッパ(17c) がホ
ッパ(17a) と同圧となったら、バルブ(17b) が開かれ、
チャー(60a) はホッパ(17c) へ落下する。次にバルブ(1
7b) が閉じられ、ホッパ(17c) が加圧されてホッパ(17
e) と同圧となったら、バルブ(17d) が開かれてチャー
(60a) はホッパ(17e) に落下する。ホッパ(17e) 内のチ
ャー(60e) は、ロータリーフィーダ(17f) により酸化炉
（４）へ定量供給される。脱硫炉（２）で生成したＣａ
Ｓを含む石灰石も、チャー(60a) と同様にして、ホッパ
(17a′),(17c′),(17e′) とバルブ(17b′),(17d′）と
ロータリーフィーダ(17f′) を介して酸化炉（４）へ供
給される。Char (60a) generated in gasifier (1)
Is received by the hopper (17a). When the hopper (17c) is under pressure, the char (60a) is temporarily stored in the hopper (17a), and the hopper (17c) is depressurized. When the hopper (17c) has the same pressure as the hopper (17a), the valve (17b) is opened,
The char (60a) falls to the hopper (17c). Next, valve (1
7b) is closed and the hopper (17c) is pressurized to
When the pressure becomes the same as e), the valve (17d) is opened and the
(60a) falls to the hopper (17e). The char (60e) in the hopper (17e) is quantitatively supplied to the oxidation furnace (4) by a rotary feeder (17f). Ca generated in desulfurization furnace (2)
For limestone containing S, as in the case of char (60a),
It is supplied to the oxidation furnace (4) via (17a '), (17c') and (17e '), valves (17b') and (17d ') and a rotary feeder (17f').
【００４３】酸化炉（４）では、主として脱硫剤により
流動層（４Ａ）が形成される。この流動層（４Ａ）に
は、上記チャー(60a) と脱硫剤(60b) が供給されるほ
か、サイクロン(19b) により回収された粒子もチャー移
送装置(15c) を通して供給される。流動層（４Ａ）は、
炉底から分散板（４１）を通して供給された空気(204)
と水蒸気(300) により流動化される。流動層（４Ａ）内
では、チャーは燃焼反応により速やかにガスと灰分に転
換されるのに対して、石灰石中のＣａＳはゆっくりとＣ
ａＳＯ4 に転換されるので、流動層（４Ａ）の流動化粒
子は脱硫剤が主体となる。In the oxidation furnace (4), a fluidized bed (4A) is formed mainly by a desulfurizing agent. The char (60a) and the desulfurizing agent (60b) are supplied to the fluidized bed (4A), and the particles recovered by the cyclone (19b) are also supplied through the char transfer device (15c). The fluidized bed (4A)
Air (204) supplied from the furnace bottom through the distribution plate (41)
And fluidized by steam (300). In the fluidized bed (4A), char is rapidly converted to gas and ash by a combustion reaction, whereas CaS in limestone is slowly converted to C.
Since it is converted to aSO 4 , the fluidized particles of the fluidized bed (4A) are mainly composed of a desulfurizing agent.
【００４４】酸化炉（４）のフリーボードには熱交換器
（１０）が設置され、流動層（４Ａ）から舞い上がって
くる粒子およびガスの熱を吸収することにより、流動層
（４Ａ）の温度は 850〜1050℃の範囲に制御される。こ
れは、ＣａＳをＣａＳＯ4 とする反応が生じるととも
に、副反応で生じたＳＯ2 をＣａＯと反応させてＣａＳ
Ｏ4 とする反応が進行し、しかも灰や脱硫剤が軟化して
アグロメが生じることがない温度である。A heat exchanger (10) is provided on the free board of the oxidation furnace (4), and absorbs the heat of particles and gas soaring from the fluidized bed (4A) to thereby increase the temperature of the fluidized bed (4A). Is controlled in the range of 850 to 50 ° C. This is because the reaction of converting CaS to CaSO 4 occurs, and the SO 2 generated by the side reaction reacts with CaO to produce CaS 4.
This is a temperature at which the reaction for converting to O 4 proceeds and the ash and desulfurizing agent do not soften and cause agglomeration.
【００４５】酸化炉（４）からサイクロン(19b) の入口
へは２本の配管で連結されている。１本は酸化炉（４）
の頂部すなわち熱交換器（１０）の上端付近の位置か
ら、他方は熱交換器（１０）の下端と同じ高さの位置か
ら設置されている。これは、その配管の一方に取りつけ
られたバルブ（４２）により、熱交換器（１０）の上部
からサイクロン(19b) へ移送される燃焼ガス(700a)と熱
交換器（１０）の下部からサイクロン(19b) へ移送され
る燃焼ガス(700b)の量を調整して、ガス化炉（１）に供
給される燃焼ガス(700) の温度を調整するためである。The oxidation furnace (4) is connected to the inlet of the cyclone (19b) by two pipes. One is an oxidation furnace (4)
Of the heat exchanger (10), and the other is installed at the same height as the lower end of the heat exchanger (10). This is because the combustion gas (700a) transferred from the upper part of the heat exchanger (10) to the cyclone (19b) and the cyclone from the lower part of the heat exchanger (10) by a valve (42) attached to one of the pipes. This is for adjusting the temperature of the combustion gas (700) supplied to the gasifier (1) by adjusting the amount of the combustion gas (700b) transferred to (19b).
【００４６】石炭中の灰および脱硫後の石灰石は、酸化
炉（４）の炉底から排出灰(900) として、あるいはサイ
クロン(19b) の下部から排出灰(901) として、それぞれ
本装置外へ排出される。The ash in the coal and the limestone after desulfurization are discharged from the furnace as ash (900) discharged from the bottom of the oxidation furnace (4) or as ash (901) discharged from the lower part of the cyclone (19b). Is discharged.
【００４７】本実施例においては、石炭の化学エネルギ
ーをガスタービン（７）とスチームタービン（１１）に
効果的に振り分けるので、発電装置としての発電効率が
向上する。In this embodiment, since the chemical energy of coal is effectively distributed to the gas turbine (7) and the steam turbine (11), the power generation efficiency as a power generation device is improved.
【００４８】すなわち、ガス化炉（１）で発生するチャ
ーを酸化炉（４）で燃焼させ、その燃焼ガスをガス化炉
（１）にガス化剤として導入する。そして、そのガス化
炉（１）で発生した石炭ガス化ガスをガスタービン駆動
用に使用することにより、石炭チャーの化学エネルギー
をガスタービン駆動用として利用することが可能とな
る。That is, the char generated in the gasification furnace (1) is burned in the oxidation furnace (4), and the combustion gas is introduced into the gasification furnace (1) as a gasifying agent. Then, by using the coal gasification gas generated in the gasification furnace (1) for driving the gas turbine, the chemical energy of the coal char can be used for driving the gas turbine.
【００４９】また、酸化炉（４）の層冷却用の熱交換器
の流体に排ガスボイラ（８）で発生した水蒸気を用い、
その水蒸気を更に加熱するので、スチームタービン（１
１）へ供給する主蒸気量が従来よりも増加するとともに
蒸気温度も上昇する。こうして、排ガスとの熱交換量が
増加し蒸気温度が上昇して、排ガスボイラ（８）の出口
（煙突（９）の入口）温度が低下するので、排ガス損失
が低減し、スチームタービン（１１）の効率も向上す
る。Further, water vapor generated in an exhaust gas boiler (8) is used as a fluid of a heat exchanger for layer cooling of an oxidation furnace (4),
Since the steam is further heated, the steam turbine (1
The main steam amount supplied to 1) increases as compared with the conventional case, and the steam temperature also increases. Thus, the amount of heat exchange with the exhaust gas increases, the steam temperature increases, and the temperature of the outlet of the exhaust gas boiler (8) (the inlet of the chimney (9)) decreases, so that the exhaust gas loss decreases and the steam turbine (11) Efficiency is also improved.
【００５０】本実施例ではまた、ガス化炉（１）と脱硫
炉（２）を分離したので、脱硫率が低くなる第１の原因
であった酸素によるＣａＳの分解を防止できる。In this embodiment, since the gasification furnace (1) and the desulfurization furnace (2) are separated from each other, it is possible to prevent the decomposition of CaS by oxygen, which is the first cause of the decrease in the desulfurization rate.
【００５１】ガス化炉と脱硫炉を分離することによりま
た、従来の装置で脱硫率が低くなる第２の原因であっ
た、石灰石がＣａＳへ反応するのに必要な反応時間より
も石灰石の反応器内の滞留時間が短いという不具合点も
解消できる。すなわち、石灰石の流動層高さを調整する
ことにより、石灰石がＣａＳへ転換する反応が完了する
時間に応じて、石灰石の滞留時間を任意に確保すること
が可能となる。Separating the gasifier from the desulfurization furnace also reduces the reaction time of limestone to limestone, which is a second cause of the low desulfurization rate in the conventional apparatus, which is required for the reaction of limestone to CaS. The disadvantage that the residence time in the vessel is short can be solved. That is, by adjusting the height of the fluidized bed of limestone, it is possible to arbitrarily secure the residence time of limestone according to the time when the reaction of converting limestone into CaS is completed.
【００５２】そしてガス化炉と脱硫炉を分離することに
より、脱硫率が低くなる第３の原因であったガス化ガス
のＨ2 Ｓ，ＣＯＳと石灰石との接触効率も改善される。
ガス化ガスのＨ2 ＳとＣＯＳの濃度の和は、ガス化炉
（１）出口で最大となり、この最大のＨ2 ＳとＣＯＳの
濃度の状態で脱硫炉（２）にガス化ガスが供給されるの
で、Ｈ2 ＳとＣＯＳの接触効率が向上する。By separating the gasification furnace and the desulfurization furnace, the contact efficiency between H 2 S and COS of the gasified gas and limestone, which is the third cause of the decrease in the desulfurization rate, is also improved.
The sum of the concentrations of H 2 S and COS of the gasification gas becomes maximum at the outlet of the gasification furnace (1), and the gasification gas is supplied to the desulfurization furnace (2) at the state of the maximum concentration of H 2 S and COS. Therefore, the contact efficiency between H 2 S and COS is improved.
【００５３】図４は、従来の脱硫一体型ガス化炉（図６
の符号（１′））を用いた場合と、本実施例のようにガ
ス化炉（１）と脱硫炉（２）とを分離した場合とについ
て、脱硫性能を比較して示す図である。この図において
硫黄保持効率とは、石炭に含まれていた硫黄分のうち、
チャーまたは石灰石中に固定される硫黄の割合である。
またＣａ／Ｓは、石炭中のＳに対する石灰石中のＣａの
モル比を示す。この図を見ると、本実施例の脱硫分離型
の脱硫効率は従来の脱硫一体型に比べ約1.５倍になって
いることが判る。FIG. 4 shows a conventional desulfurization integrated gasifier (FIG. 6).
(1 ′)) and the case where the gasification furnace (1) and the desulfurization furnace (2) are separated as in the present embodiment. In this figure, the sulfur retention efficiency refers to the sulfur content of the coal
The percentage of sulfur fixed in char or limestone.
Ca / S indicates the molar ratio of Ca in limestone to S in coal. From this figure, it can be seen that the desulfurization efficiency of the desulfurization separation type of this embodiment is about 1.5 times that of the conventional desulfurization integrated type.
【００５４】更に本実施例では、脱硫炉（２）を上段流
動層（２Ｂ）と下段流動層（２Ａ）に分割し、上段流動
層（２Ｂ）へ石灰石を供給し、かつ上段流動層（２Ｂ）
の温度を 800〜950 ℃に制御するので、石灰石の粒子の
表面付近で未反応の石灰石とＨ2 Ｓ，ＣＯＳが反応し、
ガス中のＨ2 Ｓ，ＣＯＳが石灰石表面に固定される。表
面がＣａＳとなった石灰石の粒子が下段流動層（２Ａ）
へ移動し、流動層温度が 900〜1100℃になると、石灰石
中のＣａＣＯ3 がＣａＯとＣＯ2 に分解する反応が生
じ、石灰石粒子内部からＣＯ2 が放出される際に石灰石
の反応有効面積が増加して、Ｈ2 ＳとＣＯＳが石灰石内
部にＣａＳとして固定される。そして温度を 900〜1100
℃とすることにより、ＣａＣＯ3 がＣａＯとＣＯ2 にな
る反応速度と、脱硫反応速度とを、ほぼ等しくすること
が可能となり、石灰石単位重量あたりのＣａＳ生成重量
を増大させることができる。上記のＣａＣＯ3 がＣａＯ
とＣＯ2 になる反応速度はＣＯ2 分圧に影響されるの
で、温度を加減することによりＣａＣＯ3 がＣａＯとＣ
Ｏ2 となる反応速度の微調整が可能となる。Further, in this embodiment, the desulfurization furnace (2) is divided into an upper fluidized bed (2B) and a lower fluidized bed (2A), limestone is supplied to the upper fluidized bed (2B), and the upper fluidized bed (2B) is supplied. )
Is controlled at 800 to 950 ° C, unreacted limestone and H 2 S, COS react near the surface of the limestone particles,
H 2 S and COS in the gas are fixed on the limestone surface. Limestone particles whose surface has become CaS are in the lower fluidized bed (2A)
When the fluidized bed temperature reaches 900-1100 ° C., a reaction occurs in which CaCO 3 in the limestone is decomposed into CaO and CO 2 , and when CO 2 is released from the inside of the limestone particles, the effective area of the limestone increases. Increasingly, H 2 S and COS are fixed as CaS inside the limestone. And raise the temperature to 900-1100
By setting the temperature to ° C, the reaction rate of CaCO 3 to CaO and CO 2 and the desulfurization reaction rate can be made substantially equal, and the weight of CaS produced per unit weight of limestone can be increased. The above CaCO 3 is CaO
Since the reaction rate of CO 2 and CO 2 is affected by the partial pressure of CO 2 , by adjusting the temperature, CaCO 3 becomes CaO and C 2
Fine adjustment of the reaction rate to become O 2 becomes possible.
【００５５】なお、下段流動層（２Ａ）でガス化ガス中
のＨ2 ＳとＣＯＳの濃度が低下するが、石灰石とＨ2 Ｓ
の反応平衡から、図５に示すよりに、温度が高いほど反
応平衡上ガス中のＨ2 Ｓ濃度は高くなる。下段流動層
（２Ａ）で反応平衡上のガス中のＨ2 Ｓ濃度に近い値と
なった後、上段流動層（２Ｂ）において、下段流動層
（２Ａ）よりも低い温度で未反応の石灰石と反応するこ
とにより、更にＨ2 Ｓ濃度を低減することが可能とな
る。In the lower fluidized bed (2A), the concentrations of H 2 S and COS in the gasification gas decrease, but the limestone and H 2 S
5, the higher the temperature, the higher the H 2 S concentration in the gas on the reaction equilibrium, as shown in FIG. After reaching a value close to the H 2 S concentration in the gas on the reaction equilibrium in the lower fluidized bed (2A), unreacted limestone is formed in the upper fluidized bed (2B) at a lower temperature than the lower fluidized bed (2A). By reacting, the H 2 S concentration can be further reduced.
【００５６】次に図３は、本発明の第２の実施例として
酸化剤に酸素を使用する場合を示す系統図である。本実
施例では、酸化炉酸化ガス(204′）とガス化炉酸化ガス
(205′) に酸素製造プラント（２０）で製造された酸素
ガスを使用する点が前記第１の実施例と異なる。またＣ
Ｏ2 を多量に含んだ燃焼ガス(802) は、燃焼ガス冷却器
（２１）で冷却・脱水後、ガスブースター (14′) で圧
縮してガス化炉（１）に導入し、石炭ガス化時のガス化
剤として利用する。本実施例においては、ＣＯ 2 を回収
することができるので、ＣＯ2 の発生が削減され、また
ＮＯx の発生も抑制される。Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
It is a system diagram showing the case where oxygen is used as an oxidizing agent. Real truth
In the embodiment, the oxidation furnace oxidizing gas (204 ') and the gasification furnace oxidizing gas
(205 ') Oxygen produced by oxygen production plant (20)
The difference from the first embodiment is that a gas is used. Also C
OTwoThe combustion gas (802) containing a large amount of
After cooling and dewatering in (21), pressurize with gas booster (14 ')
Gasified into the gasifier (1) and gasified during coal gasification
Used as an agent. In this embodiment, CO 2 TwoCollect
CO2TwoIs reduced, and
NOxIs also suppressed.
【００５７】[0057]
【発明の効果】本発明においては、石炭の持つエネルギ
ーをガスタービンとスチームタービンに効果的に振り分
けることになり、高効率発電が可能となった。また、ガ
ス化炉で発生する石炭ガス化ガスを上下２段に分割され
た石灰石流動層を有する脱硫炉に通すことにより、ガス
化ガス中のＨ2 ＳとＣＯＳ濃度の和を、次の式の化学平
衡濃度まで低減させることが可能になった。 ＣａＯ＋Ｈ2 Ｓ＝ＣａＳ＋Ｈ2 ＯAccording to the present invention, the energy of coal is effectively distributed to the gas turbine and the steam turbine, and high-efficiency power generation has become possible. Further, by passing a coal gasification gas generated in the gasification furnace through a desulfurization furnace having a limestone fluidized bed divided into upper and lower stages, the sum of the H 2 S and COS concentrations in the gasification gas is calculated by the following equation. Can be reduced to the chemical equilibrium concentration of CaO + H 2 S = CaS + H 2 O
【００５８】上記反応のＨ2 Ｓの化学平衡濃度と水蒸気
濃度の関係は前記図５に示されているが、本発明におい
ては、酸化炉で発生するＳＯ2 濃度を抑制することがで
き、上述の石炭ガス化ガスのＨ2 Ｓ濃度の低減効果によ
って、システムの排出するＳＯx 量を低減させることが
可能となった。The relationship between the chemical equilibrium concentration of H 2 S and the water vapor concentration in the above reaction is shown in FIG. 5, but in the present invention, the SO 2 concentration generated in the oxidation furnace can be suppressed. The effect of reducing the H 2 S concentration of the coal gasification gas made it possible to reduce the amount of SO x discharged from the system.
【図１】図１は本発明の第１実施例を示す系統図であ
る。FIG. 1 is a system diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】図２は上記第１実施例中のガス化炉，脱硫炉，
酸化炉およびそれらの周辺機器の一例を示す縦断面図で
ある。FIG. 2 shows a gasification furnace, a desulfurization furnace, and the like in the first embodiment.
It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of an oxidation furnace and those peripheral devices.
【図３】図３は本発明の第２実施例を示す系統図であ
る。FIG. 3 is a system diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図４】図４は従来と本発明の脱硫性能を比較して示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the desulfurization performance of the conventional art and the desulfurization performance of the present invention.
【図５】図５はガス化ガス中の水分と脱硫後の硫化水素
の濃度を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the concentration of water in a gasified gas and the concentration of hydrogen sulfide after desulfurization.
【図６】図６は流動層石炭ガス化炉を用いた従来の発電
装置の一例を示す系統図である。FIG. 6 is a system diagram showing an example of a conventional power generator using a fluidized-bed coal gasifier.
（１），（１′） ガス化炉 （２） 脱硫炉 （２Ａ） 脱硫炉下部流動
層 （２Ｂ） 脱硫炉上部流動
層 （２′） 常圧循環流動層
燃焼装置 （３） 脱塵装置 （４） 酸化炉 （５） コンバスタ （６） 空気圧縮器 （７） ガスタービン （８），（８ａ），（８ｂ） 排ガスボイラ （９） 煙突 (10),(10a),(10b),(10c) 熱交換器 （１１） スチームタービ
ン （１２） 復水器 （１３） ポンプ （１４），（１４′） ガスブースタ (15),(15a),(15b),(15c),(15d) チャー移送装置 （１６） 脱硫剤移送装置 （１７） ホッパシステム (17a),(17b),(17c) ホッパ (17a ′),(17c′),(17e′) ホッパ (17b),(17d), (17b′),(17d′） バルブ (17f), (17f′） ロータリーフィ
ーダー （１８） ブロワ （１９） 脱塵装置 (19a),(19b) サイクロン （２０） 酸素製造プラン
ト （２１） 冷却器 （３１），（３２） 分散板 （３３） 脱硫炉冷却器 （４１） 分散板 （４２） バルブ (60a) チャー (60b) 脱硫剤 (60c) ダスト (60d) 粒子 (100) 石炭 (200),(201),(202) 空気 (202 ′） 冷却脱水された
コンバスタ燃焼ガス (203),(204),(205),(206) 空気 (204 ′), (205 ′) 酸素ガス (300),(30a),(30b) 水蒸気 (30c) 水 (400) 石灰石（脱硫
剤） (500),(500a),(500b),(501),(502) 石炭ガス化ガス (700),(700a),(700b),(701),(702) 燃焼ガス (800),(801),(802),(803) 燃焼ガス (900),(901) 灰 (1000),(1001),(1002) イナートガス(1), (1 ') Gasification furnace (2) Desulfurization furnace (2A) Desulfurization furnace lower fluidized bed (2B) Desulfurization furnace upper fluidized bed (2') Atmospheric pressure circulating fluidized bed combustion equipment (3) Dedusting equipment ( 4) Oxidizing furnace (5) Combustor (6) Air compressor (7) Gas turbine (8), (8a), (8b) Exhaust gas boiler (9) Chimney (10), (10a), (10b), (10c) ) Heat exchanger (11) Steam turbine (12) Condenser (13) Pump (14), (14 ') Gas booster (15), (15a), (15b), (15c), (15d) Char transfer Equipment (16) Desulfurizer transfer equipment (17) Hopper system (17a), (17b), (17c) Hopper (17a '), (17c'), (17e ') Hopper (17b), (17d), (17b) '), (17d') Valve (17f), (17f ') Rotary feeder (18) Blower (19) Deduster (19a), (19b) Cyclone (20) Oxygen production plant (21) Cooler (31) , (32) min Plate (33) Desulfurization furnace cooler (41) Dispersion plate (42) Valve (60a) Char (60b) Desulfurizer (60c) Dust (60d) Particles (100) Coal (200), (201), (202) Air (202 ') Combustor combustion gas dehydrated and cooled (203), (204), (205), (206) Air (204'), (205 ') Oxygen gas (300), (30a), (30b) Steam (30c) Water (400) Limestone (desulfurizing agent) (500), (500a), (500b), (501), (502) Coal gasification gas (700), (700a), (700b), (701) , (702) Combustion gas (800), (801), (802), (803) Combustion gas (900), (901) Ash (1000), (1001), (1002) Inert gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 文也 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 審査官 東 勝之 (56)参考文献 特開 平５−87315（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−275393（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116232（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−93513（ＪＰ，Ａ) 西独国特許出願公開3642619（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 3/28 C10J 3/00 F23C 10/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Fumiya Nakajima 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Examiner, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Katsuyuki Higashi (56) References JP-A-5-87315 (JP, A JP-A-4-275393 (JP, A) JP-A-4-116232 (JP, A) JP-A-5-93513 (JP, A) West German Patent Application Publication No. 3642619 (DE, A1) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F02C 3/28 C10J 3/00 F23C 10/00
Claims (3)
徴とする石炭ガス化発電装置。 （ア） 石炭とその生成チャーを流動化用の粒子とし、
酸化炉燃焼ガスと酸化ガスとを流動化用のガスとして流
動層を形成し、上記酸化炉燃焼ガスと上記酸化ガスとに
含まれる酸素により石炭を燃焼させて、燃焼により発生
した二酸化炭素および水蒸気と上記酸化炉燃焼ガス中の
二酸化炭素および水蒸気とにより、石炭を石炭ガス化ガ
スとチャーへ転換するガス化炉。 （イ） 上記ガス化炉に連結され、石灰石を流動化用の
粒子とし、上記ガス化炉から導入された石炭ガス化ガス
を流動化用のガスとして流動層を形成し、上記石炭ガス
化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・
脱硫する脱硫炉。 （ウ） 上記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導
入し、同石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去す
る脱塵装置。 （エ） 熱交換器を内蔵するとともに、上記ガス化炉か
らチャー、上記脱硫炉から石灰石、上記脱塵装置から粒
子をそれぞれ導入し、更に加圧空気と水蒸気とを導入
し、酸化ガス中の酸素により、上記チャーおよび上記粒
子中の未燃分を燃焼させるとともに上記石灰石中のＣａ
ＳをＣａＳＯ4 に転換し、それら酸化反応によって生じ
た反応熱で上記熱交換器内の水または水蒸気を加熱し、
熱交換後の燃焼ガスを上記ガス化炉へ送給する酸化炉。 （オ） 上記脱塵装置で脱塵された石炭ガス化ガスを加
圧空気により燃焼させて、高温燃焼ガスを発生させるコ
ンバスタ。 （カ） 常圧の空気から加圧空気を製造して上記コンバ
スタ、上記酸化炉および上記ガス化炉へ送給する空気圧
縮機。 （キ） 上記コンバスタで発生した高温燃焼ガスにより
駆動され、発電機と上記空気圧縮機を駆動するガスター
ビン。 （ク） 上記ガスタービンから排出されたコンバスタ燃
焼ガスの廃熱により水または水蒸気を加熱して上記酸化
炉の熱交換器へ送給する排ガスボイラ。 （ケ） 上記排ガスボイラと上記酸化炉の熱交換器とで
加熱された水蒸気により駆動され、発電機を駆動するス
チームタービン。1. A coal gasification power generation device comprising the following (a) to (g): (A) Coal and its generated char are used as fluidizing particles,
A fluidized bed is formed using the oxidizing furnace combustion gas and the oxidizing gas as fluidizing gas, and the coal is burned by oxygen contained in the oxidizing furnace combustion gas and the oxidizing gas, and carbon dioxide and steam generated by the combustion are formed. A gasification furnace for converting coal into coal gasification gas and char by using the carbon dioxide and steam in the oxidation furnace combustion gas. (A) connected to the gasifier, forming limestone as fluidizing particles, and using a coal gasifier gas introduced from the gasifier as a fluidizer gas to form a fluidized bed; The sulfur compounds in the limestone as CaS
Desulfurization furnace for desulfurization. (C) A dust remover for introducing coal gasified gas desulfurized in the desulfurization furnace and separating and removing particles contained in the coal gasified gas. (D) A heat exchanger is built in, char is introduced from the gasifier, limestone is introduced from the desulfurization furnace, particles are introduced from the dust remover, and pressurized air and steam are introduced.
Then, the unburned components in the char and the particles are burned by oxygen in the oxidizing gas, and Ca in the limestone is burned.
S is converted to CaSO 4 , and water or steam in the heat exchanger is heated by reaction heat generated by the oxidation reaction,
An oxidation furnace that supplies the combustion gas after heat exchange to the gasification furnace. (E) A combustor that generates high-temperature combustion gas by burning the coal gasified gas removed by the dust removal device with pressurized air. (F) An air compressor that produces pressurized air from air at normal pressure and sends it to the combustor, the oxidation furnace, and the gasification furnace. (G) A gas turbine driven by the high-temperature combustion gas generated by the combustor and driving a generator and the air compressor. (G) an exhaust gas boiler that heats water or steam by the waste heat of the combustor combustion gas discharged from the gas turbine and sends it to the heat exchanger of the oxidation furnace. (G) A steam turbine driven by steam heated by the exhaust gas boiler and the heat exchanger of the oxidation furnace to drive a generator.
徴とする石炭ガス化発電装置。 （ア） 石炭とその生成チャーを流動化用の粒子とし、
酸化炉燃焼ガスとコンバスタ燃焼ガスとを流動化用のガ
スとして流動層を形成し、酸素製造プラントで製造され
た酸素ガスと上記酸化炉燃焼ガスに含まれる酸素とによ
り石炭を燃焼させて、燃焼により発生した二酸化炭素お
よび水蒸気と上記酸化炉燃焼ガス中および上記コンバス
タ燃焼ガス中の二酸化炭素および水蒸気とにより、石炭
を石炭ガス化ガスとチャーへ転換するガス化炉。 （イ） 上記ガス化炉に連結され、石灰石を流動化用の
粒子とし、上記ガス化炉から導入された石炭ガス化ガス
を流動化用のガスとして流動層を形成し、上記石炭ガス
化ガス中の硫黄化合物を石灰石中にＣａＳとして固定・
脱硫する脱硫炉。 （ウ） 上記脱硫炉内で脱硫された石炭ガス化ガスを導
入し、同石炭ガス化ガスに含まれる粒子を分離・除去す
る脱塵装置。 （エ） 熱交換器を内蔵するとともに、上記ガス化炉か
らチャー、上記脱硫炉から石灰石、上記脱塵装置から粒
子をそれぞれ導入し、酸素製造プラントで製造された酸
素ガスにより、上記チャーおよび上記粒子中の未燃分を
燃焼させるとともに上記石灰石中のＣａＳをＣａＳＯ4
に転換し、それら酸化反応によって生じた反応熱で上記
熱交換器内の水または水蒸気を加熱し、熱交換後の燃焼
ガスを上記ガス化炉へ送給する酸化炉。 （オ） 上記脱塵装置で脱塵された石炭ガス化ガスを加
圧空気により燃焼させて、高温燃焼ガスを発生させるコ
ンバスタ。 （カ） 常圧の空気から加圧空気を製造して上記コンバ
スタへ送給する空気圧縮機。 （キ） 上記コンバスタで発生した高温燃焼ガスにより
駆動され、発電機と上記空気圧縮機を駆動するガスター
ビン。 （ク） 上記ガスタービンから排出されたコンバスタ燃
焼ガスの廃熱により水または水蒸気を加熱して上記酸化
炉の熱交換器へ送給する排ガスボイラ。 （ケ） 上記排ガスボイラと上記酸化炉の熱交換器とで
加熱された水蒸気により駆動され、発電機を駆動するス
チームタービン。 （コ） 上記排ガスボイラで熱交換したコンバスタ燃焼
ガスを加圧して上記ガス化炉へ送給するガスブースタ
ー。2. A coal gasification and power plant comprising the following (A) to (K). (A) Coal and its generated char are used as fluidizing particles,
A fluidized bed is formed using the oxidizing furnace combustion gas and the combustor combustion gas as fluidizing gases, and the coal is burnt with the oxygen gas produced in the oxygen production plant and the oxygen contained in the oxidizing furnace combustion gas to burn. A gasification furnace for converting coal into coal gasification gas and char by using carbon dioxide and steam generated by the above and carbon dioxide and steam in the oxidation furnace combustion gas and the combustor combustion gas. (A) connected to the gasifier, forming limestone as fluidizing particles, and using a coal gasifier gas introduced from the gasifier as a fluidizer gas to form a fluidized bed; The sulfur compounds in the limestone as CaS
Desulfurization furnace for desulfurization. (C) A dust remover for introducing coal gasified gas desulfurized in the desulfurization furnace and separating and removing particles contained in the coal gasified gas. (D) A heat exchanger is built in, char is introduced from the gasifier, limestone is introduced from the desulfurization furnace, and particles are introduced from the dust remover. The oxygen gas produced in the oxygen production plant produces the char and the char. The unburned components in the particles are burned and CaS in the limestone is converted to CaSO 4
An oxidation furnace that heats water or steam in the heat exchanger with the reaction heat generated by the oxidation reaction and sends the combustion gas after the heat exchange to the gasification furnace. (E) A combustor that generates high-temperature combustion gas by burning the coal gasified gas removed by the dust removal device with pressurized air. (F) An air compressor that produces pressurized air from normal-pressure air and sends it to the above combustor. (G) A gas turbine driven by the high-temperature combustion gas generated by the combustor and driving a generator and the air compressor. (G) An exhaust gas boiler that heats water or steam by the waste heat of the combustor combustion gas discharged from the gas turbine and feeds it to the heat exchanger of the oxidation furnace. (G) A steam turbine driven by steam heated by the exhaust gas boiler and the heat exchanger of the oxidation furnace to drive a generator. (G) A gas booster that pressurizes the combustor combustion gas heat-exchanged by the exhaust gas boiler and sends it to the gasifier.
流動層と下段流動層とに分割され、上記上段流動層の内
部には熱交換器が設置されるとともに石灰石が供給さ
れ、上記下段流動層には下方からガス分散板を介して石
炭ガス化ガスが供給されることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の石炭ガス化発電装置。3. The fluidized bed of the desulfurization furnace is divided into an upper fluidized bed and a lower fluidized bed by a perforated plate, and a heat exchanger is installed inside the upper fluidized bed and limestone is supplied. The coal gasification power generation device according to claim 1 or 2, wherein a coal gasification gas is supplied to the fluidized bed from below via a gas dispersion plate.
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