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JP6890982B2 - How to start gasification furnace equipment, gasification combined cycle equipment and gasification furnace equipment - Google Patents
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Description

本発明は、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の起動方法に関するものである。 The present invention relates to a gasification furnace facility, a gasification combined cycle facility, and a method for starting a gasification furnace facility.

従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化装置(石炭ガス化設備)が知られている。 Conventionally, as a gasification furnace facility, carbon-containing solid fuel such as coal is supplied into the gasification furnace, and the carbon-containing solid fuel is partially combusted and gasified to generate combustible gas. Equipment (coal gasification equipment) is known.

燃焼ガスと熱交換する機器では、低温腐食が発生するおそれがあり、例えばガス化炉の内部は、温度が酸露点以下の環境であると、燃焼ガス中に含まれる硫黄分と湿分に起因して熱交換器の伝熱管等に酸腐食が発生するおそれがある。ガス化炉は、ガス化炉設備が停止した状態から、ガス化炉に炭素含有固体燃料が投入されて点火されるまでの起動期間において、ガス化炉の内部を、酸露点を超える温度に予め上昇させる必要がある。 Equipment that exchanges heat with combustion gas may cause low-temperature corrosion. For example, if the temperature inside the gasifier is below the acid dew point, it is caused by the sulfur and moisture contained in the combustion gas. As a result, acid corrosion may occur in the heat transfer tube of the heat exchanger. In the gasification furnace, the temperature inside the gasification furnace is set to a temperature exceeding the acid dew point in advance during the start-up period from the state in which the gasification furnace equipment is stopped until the carbon-containing solid fuel is charged into the gasification furnace and ignited. Need to raise.

ガス化炉設備では、復水器が蒸気タービンの出口に設けられつつ、ガス化炉設備におけるシンガスクーラの蒸気ドラムにも接続されている。復水器は、例えばエゼクタ等によって真空度が高められて、ガス化炉の起動時に蒸気ドラムから水が供給される。なお、下記の特許文献1には、発電プラントにおいて、蒸気タービンに設けられた復水器を真空状態にするため、エジェクタ(エゼクタ)装置が、復水器から排ガス洗浄装置へ蒸気を流通させることが記載されている。 In the gasifier equipment, a condenser is provided at the outlet of the steam turbine and is also connected to the steam drum of the thin gas cooler in the gasifier equipment. The degree of vacuum of the condenser is increased by, for example, an ejector, and water is supplied from the steam drum when the gasifier is started. In addition, in Patent Document 1 below, in order to put the condenser provided in the steam turbine into a vacuum state in the power plant, the ejector (ejector) device circulates steam from the condenser to the exhaust gas cleaning device. Is described.

特許第5901397号公報(段落[0031]〜[0035])Japanese Patent No. 5901397 (paragraphs [0031] to [0035])

ガス化炉の起動期間において、ガス化炉の内部を、酸露点を超える温度に予め上昇させるため、ガス化炉内部に設けられたシンガスクーラ(熱交換器)に温水を供給する。温水は、ガス化炉内部に対する加温用のウォーミング給水であり、例えば、排熱回収ボイラ(HRSG)の節炭器出口から供給される。シンガスクーラに供給された温水は、循環ポンプによって、熱交換器の伝熱管内部を通過し、ガス化炉の内部の気体と熱交換して、ガス化炉の内部を温度上昇させる。 During the start-up period of the gasification furnace, hot water is supplied to a thin gas cooler (heat exchanger) provided inside the gasification furnace in order to raise the inside of the gasification furnace to a temperature exceeding the acid dew point in advance. The hot water is warming water for heating the inside of the gasification furnace, and is supplied from, for example, an economizer outlet of an exhaust heat recovery boiler (HRSG). The hot water supplied to the sink gas cooler passes through the inside of the heat transfer tube of the heat exchanger by a circulation pump and exchanges heat with the gas inside the gasifier to raise the temperature inside the gasifier.

排熱回収ボイラで発生した温水は、高温高圧の加圧温水であり、一方、ガス化炉の起動時に常圧又は若干の加圧状態で、所定圧力には至っていない状態であるシンガスクーラに供給されると、排熱回収ボイラとシンガスクーラを結ぶ配管に設けられた流量調整弁の下流側で圧力が低下して飽和圧力以下となり、フラッシュする。そのため、低温での酸腐食抑制のための操作により、新たに配管内にエロージョンが発生するおそれがあり、また、フラッシュが生じない程度に徐々に温水の供給量を増加させる必要がある。そのため、ガス化炉の起動時間が長時間必要になるという課題があった。 The hot water generated in the exhaust heat recovery boiler is high-temperature and high-pressure pressurized hot water, while it is supplied to the singus cooler, which is in a normal pressure or slightly pressurized state when the gasifier is started and has not reached a predetermined pressure. Then, the pressure drops on the downstream side of the flow control valve provided in the pipe connecting the exhaust heat recovery boiler and the singus cooler, becomes less than the saturation pressure, and flushes. Therefore, there is a possibility that new erosion may occur in the pipe due to the operation for suppressing acid corrosion at low temperature, and it is necessary to gradually increase the supply amount of hot water to the extent that flush does not occur. Therefore, there is a problem that the start-up time of the gasifier is required for a long time.

これに対し、シンガスクーラに設けられた蒸気ドラムの内部を窒素によって加圧することで、シンガスクーラの伝熱管内部が高圧になり、シンガスクーラに温水を供給する際、フラッシュの発生を防止できる。したがって、フラッシュの発生を考慮して徐々に排熱回収ボイラから供給する温水の供給量を増加させる必要がなく、単位時間当たりの温水の供給量を増加させる、すなわち急速に温水の供給量を増加させることができるため、ガス化炉の起動時間を短縮化できる。 On the other hand, by pressurizing the inside of the steam drum provided in the Shingas cooler with nitrogen, the inside of the heat transfer tube of the Shingas cooler becomes high pressure, and when hot water is supplied to the Shingas cooler, the occurrence of a flash can be prevented. Therefore, it is not necessary to gradually increase the amount of hot water supplied from the exhaust heat recovery boiler in consideration of the occurrence of a flash, and the amount of hot water supplied per unit time is increased, that is, the amount of hot water supplied is rapidly increased. Therefore, the start-up time of the gasifier can be shortened.

しかし、ガス化炉の起動時間は、依然として数時間オーダーである。その間、ガス化炉設備の通常運転前のガス化炉起動のために、ガスタービンが軽油等の補助燃料を消費し、窒素発生のため高動力の空気分離装置(ASU)を運転しており、エネルギー消費やコスト上昇の原因となっている。そこで、ガス化炉の起動において、さらなる省エネルギー化や低コスト化を図る必要がある。 However, the start-up time of the gasifier is still on the order of several hours. During that time, the gas turbine consumes auxiliary fuel such as light oil to start the gasifier before the normal operation of the gasifier equipment, and operates a high-power air separation device (ASU) to generate nitrogen. It is a cause of energy consumption and cost increase. Therefore, it is necessary to further save energy and reduce costs when starting the gasification furnace.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガス化炉の起動時間をより短縮化し、省エネルギー化や低コスト化を図ることが可能なガス化炉設備、ガス化複合発電設備及びガス化炉設備の起動方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and is a gasification furnace facility and a gasification combined power generation capable of further shortening the start-up time of the gasification furnace, saving energy and reducing the cost. The purpose is to provide a method of starting equipment and gasifier equipment.

本発明の第1態様に係るガス化炉設備は、ガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられた水系統熱交換器と、前記水系統熱交換器に接続された蒸気ドラムと、前記水系統熱交換器に対して加圧された温水を供給する温水供給部と、前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを結び、前記温水が前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを循環する循環系統と、前記蒸気ドラムに対して加圧された不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、蒸気タービンの出口に設けられつつ、前記蒸気ドラムに接続され、前記蒸気ドラムから水が供給される復水器と、前記復水器に接続され前記復水器内の気体を抽出し排気する気体抽出部とを備え、前記ガス化炉の起動時に、前記気体抽出部は、前記蒸気タービンの定格運転時よりも大きい抽出量で前記蒸気ドラムから供給された水に溶存していた不活性ガスを含む気体を前記復水器から抽出し排気することで前記復水器の真空状態を維持することを特徴とする。 The gasifier equipment according to the first aspect of the present invention includes a gasifier, a water system heat exchanger provided inside the gasifier, and a steam drum connected to the water system heat exchanger. A hot water supply unit that supplies pressurized hot water to the water system heat exchanger is connected to the water system heat exchanger and the steam drum, and the hot water circulates between the water system heat exchanger and the steam drum. The circulating system, the inert gas supply unit that supplies the inert gas pressurized to the steam drum, and the outlet of the steam turbine are connected to the steam drum, and water flows from the steam drum. A condenser to be supplied and a gas extraction unit connected to the condenser to extract and exhaust the gas in the condenser are provided, and when the gasification furnace is started, the gas extraction unit is provided with the steam. By extracting a gas containing an inert gas dissolved in the water supplied from the steam drum with a larger extraction amount than during the rated operation of the turbine from the condenser and exhausting the gas , the condenser is in a vacuum state. It is characterized by maintaining.

この構成によれば、ガス化炉の内部には熱交換器が設けられ、熱交換器は、熱交換器に接続された蒸気ドラムとの間で、ガス化炉の起動時に、温水供給部から供給された加圧温水が循環するため、ガス化炉を起動する際、ガス化炉の内部が温度上昇する。また、ガス化炉の起動時に、蒸気ドラムに対して加圧された不活性ガス、例えば窒素が供給されて、循環系統や熱交換器の内部も加圧されるため、温水供給系統から加圧温水を供給する際、加圧温水がフラッシュすることがない。したがって、循環系統に対して供給する加圧温水を徐々に増加させる必要がなく、起動時間を短縮できる。温水供給系統は、例えば排熱回収ボイラである。 According to this configuration, a heat exchanger is provided inside the gasifier, and the heat exchanger is connected to the steam drum connected to the heat exchanger from the hot water supply unit when the gasifier is started. Since the supplied pressurized hot water circulates, the temperature inside the gasifier rises when the gasifier is started. Further, when the gasifier is started, an inert gas pressurized to the steam drum, for example, nitrogen is supplied, and the inside of the circulation system and the heat exchanger is also pressurized, so that the pressure is increased from the hot water supply system. Pressurized hot water does not flush when supplying hot water. Therefore, it is not necessary to gradually increase the pressurized hot water supplied to the circulation system, and the start-up time can be shortened. The hot water supply system is, for example, an exhaust heat recovery boiler.

また、復水器は、蒸気タービンの出口に設けられつつ、蒸気ドラムにも接続されて、ガス化炉の起動時に蒸気ドラムから水が供給され、蒸気ドラムに対して加圧した不活性ガスが、水に溶存して復水器に供給されて復水器で不活性ガスが気中へ放出される。このとき、復水器に接続された気体抽出部によって、復水器内の気体が抽出される。気体抽出部は、例えば真空ポンプであり、蒸気タービンの定格運転時に復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ガス化炉の起動時に復水器から気体を抽出することから、蒸気ドラムから復水器へ供給される水の中に蒸気ドラムに対して加圧した不活性ガスが溶存した場合でも、復水器内の真空度を高めることができる。 The condenser is installed at the outlet of the steam turbine and is also connected to the steam drum. Water is supplied from the steam drum when the gasifier is started, and the inert gas pressurized to the steam drum is released. , Dissolved in water and supplied to the condenser, the inert gas is released into the air by the condenser. At this time, the gas in the condenser is extracted by the gas extraction unit connected to the condenser. The gas extraction unit is, for example, a vacuum pump, and extracts gas from the condenser at the start of the gasifier with an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser during the rated operation of the steam turbine. Therefore, even when the inert gas pressurized to the steam drum is dissolved in the water supplied from the condenser to the condenser, the degree of vacuum in the condenser can be increased.

したがって、気体抽出部が抽出できる気体の抽出量に応じて、ガス化炉の起動時に熱交換器に対して供給される加圧温水の量を増加させることもできる。加圧温水の量を増加させると、水に対する不活性ガスの溶存量も増加して復水器での不活性ガスの放出が増加するが、上述したとおり、ガス化炉の起動時に復水器から大きい抽出量で気体を抽出できることから、復水器内の真空度を高い状態のまま維持できる。ガス化炉の起動時に熱交換器に対して供給される加圧温水の量を増加することができるので、ガス化炉の起動時間を更に短縮できる。 Therefore, the amount of pressurized hot water supplied to the heat exchanger at the start of the gasifier can be increased according to the amount of gas extracted by the gas extraction unit. Increasing the amount of pressurized hot water also increases the amount of inert gas dissolved in the water and increases the release of the inert gas in the condenser, but as mentioned above, the condenser is started when the gasifier is started. Since the gas can be extracted with a large amount of extraction from the condenser, the degree of vacuum in the condenser can be maintained in a high state. Since the amount of pressurized hot water supplied to the heat exchanger at the time of starting the gasifier can be increased, the start time of the gasifier can be further shortened.

また、気体抽出部が抽出できる気体の抽出量に応じて、ガス化炉の起動時に熱交換器に対して供給される加圧温水の温度を上昇させることもできる。なお、加圧温水の温度を上昇させると、加圧温水がフラッシュしないように蒸気ドラムをより加圧する必要があり、その結果、水に対する不活性ガスの溶存量も増加する。しかし、本実施形態では、上述したとおり、ガス化炉の起動時に復水器から大きい抽出量で気体を抽出できることから、復水器内の真空度を高く維持できる。ガス化炉の起動時に熱交換器に対して供給される加圧温水の温度が上昇することから、ガス化炉の起動時間を更に短縮できる。 Further, the temperature of the pressurized hot water supplied to the heat exchanger at the time of starting the gasifier can be raised according to the amount of gas extracted by the gas extraction unit. When the temperature of the pressurized hot water is raised, it is necessary to pressurize the steam drum more so that the pressurized hot water does not flush, and as a result, the dissolved amount of the inert gas in the water also increases. However, in the present embodiment, as described above, since the gas can be extracted from the condenser with a large amount of extraction when the gasifier is started, the degree of vacuum in the condenser can be maintained high. Since the temperature of the pressurized hot water supplied to the heat exchanger rises when the gasifier is started, the start time of the gasifier can be further shortened.

上記第1態様において、前記気体抽出部は、真空ポンプと、エゼクタとを有し、所定の圧力以上では、前記真空ポンプのみによるホギング運転が行われ、前記所定の圧力未満では、前記真空ポンプと前記エゼクタによるホールディング運転が行われ、前記気体抽出部は、前記蒸気タービンの定格運転時に前記ホールディング運転を行っているときの前記復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、前記ガス化炉の起動時に前記ホールディング運転を行いながら前記復水器から気体を抽出し排気してもよい。 In the first aspect, the gas extraction unit has a vacuum pump and an ejector, and when the pressure is equal to or higher than a predetermined pressure, the hog operation is performed only by the vacuum pump, and when the pressure is lower than the predetermined pressure, the vacuum pump and the vacuum pump The holding operation is performed by the ejector, and the gas extraction unit has an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser during the holding operation during the rated operation of the steam turbine. Gas may be extracted from the condenser and exhausted while performing the holding operation when the gasifier is started.

この構成によれば、気体抽出部は、蒸気タービンの定格運転時にホールディング運転を行っているときの復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ガス化炉の起動時にホールディング運転を行いながら復水器から気体を抽出する。 According to this configuration, the gas extraction unit has a larger extraction amount than the amount of gas extracted from the condenser during the holding operation during the rated operation of the steam turbine, and is held at the start of the gasifier. Extract gas from the condenser while operating.

上記第1態様において、前記気体抽出部は、複数台からなり、1台当たり、前記蒸気タービンの定格運転時に前記ホールディング運転を行うことが可能な前記復水器から抽出する気体の抽出容量を有し、前記ガス化炉の起動時に前記ホールディング運転を行うとき、前記気体抽出部を2台以上で運転されてもよい。 In the first aspect, the gas extraction unit is composed of a plurality of units, and each unit has a capacity for extracting gas to be extracted from the condenser capable of performing the holding operation during the rated operation of the steam turbine. Then, when the holding operation is performed when the gasifier is started, the gas extraction unit may be operated by two or more units.

この構成によれば、気体抽出部は、蒸気タービンの定格運転時にホールディング運転を行っているとき、1台で運転され、ガス化炉の起動時にホールディング運転を行っているとき、複数台で運転され、復水器から気体を抽出するにあたり効率的な運用ができる。 According to this configuration, the gas extraction unit is operated by one unit when the holding operation is performed during the rated operation of the steam turbine, and is operated by a plurality of units when the holding operation is performed when the gasifier is started. , Efficient operation is possible when extracting gas from the condenser.

上記第1態様において、前記ガス化炉の内部に設けられ、前記ガス化炉の起動完了後に前記蒸気ドラムから供給された蒸気が流通する蒸気系統熱交換器と、前記蒸気系統熱交換器と前記復水器とを結び、前記ガス化炉の起動完了後に前記蒸気系統熱交換器からの蒸気を前記復水器へ排出するダンプ系統と、前記ダンプ系統に設けられ、前記ダンプ系統を流れる蒸気の流量を調整する調整弁と、前記ダンプ系統において前記調整弁よりも前記復水器側に設けられ、前記ガス化炉の少なくとも起動時に前記ダンプ系統を流れる蒸気の流通を遮断する遮断弁とを更に備えてもよい。 In the first aspect, the steam system heat exchanger provided inside the gasifier, and the steam supplied from the steam drum after the start of the gasifier is completed, the steam system heat exchanger, the steam system heat exchanger, and the above. A dump system that connects to a water recovery device and discharges steam from the steam system heat exchanger to the water recovery device after the start-up of the gasification furnace is completed, and steam that is provided in the dump system and flows through the dump system. Further, a regulating valve for adjusting the flow rate and a shutoff valve provided in the dump system on the water recovery device side of the regulating valve to shut off the flow of steam flowing through the dump system at least when the gasifier is started. You may prepare.

この構成によれば、ガス化炉の内部に蒸気系統熱交換器が設けられ、蒸気系統熱交換器には、ガス化炉の起動完了後に蒸気ドラムから供給された蒸気が流通する。また、ガス化炉の起動完了後、蒸気系統熱交換器から復水器へダンプ系統を介して、蒸気系統熱交換器からの蒸気を排出できる。ダンプ系統には、ダンプ系統を流れる蒸気の圧力を調整する調整弁と、調整弁よりも復水器側に遮断弁が設けられる。遮断弁は、ガス化炉の起動時にダンプ系統を流れる蒸気の流通を遮断する。これにより、ダンプ系統に調整弁のみ設けられる場合に比べて、ガス化炉を起動する際、ダンプ系統を介して復水器へ流入する不活性ガスの量を低減でき、復水器内の真空度が一時的にも低下することを抑制して真空度を高めることができる。 According to this configuration, a steam system heat exchanger is provided inside the gasifier, and steam supplied from the steam drum flows through the steam system heat exchanger after the start-up of the gasifier is completed. Further, after the start-up of the gasifier is completed, steam from the steam system heat exchanger can be discharged from the steam system heat exchanger to the condenser via the dump system. The dump system is provided with a regulating valve for adjusting the pressure of steam flowing through the dump system and a shutoff valve on the condenser side of the regulating valve. The shutoff valve shuts off the flow of steam flowing through the dump system when the gasifier is started. As a result, the amount of inert gas flowing into the condenser via the dump system can be reduced when the gasifier is started, as compared with the case where only the regulating valve is provided in the dump system, and the vacuum inside the condenser can be reduced. It is possible to increase the degree of vacuum by suppressing the degree from decreasing even temporarily.

本発明の第2態様に係るガス化複合発電設備は、炭素含有固体燃料を燃焼・ガス化することで生成ガスを生成する上記第1態様のガス化炉設備と、前記ガス化炉設備で生成した前記生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気を含む蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービン及び前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とする。 The gasification combined power generation equipment according to the second aspect of the present invention is generated by the gasification furnace equipment of the first aspect and the gasification furnace equipment that generate a generated gas by burning and gasifying a carbon-containing solid fuel. A gas turbine that is rotationally driven by burning at least a part of the generated gas, and a steam turbine that is rotationally driven by steam containing steam generated by an exhaust heat recovery boiler that introduces turbine exhaust gas discharged from the gas turbine. , The gas turbine and a generator connected to the steam turbine.

本発明の第3態様に係るガス化炉設備の起動方法は、ガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられた水系統熱交換器と、前記水系統熱交換器に接続された蒸気ドラムとを備えるガス化炉設備の起動方法であって、前記ガス化炉の起動時に、前記水系統熱交換器に対して加圧された温水を供給するステップと、前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを結ぶ循環系統において、前記温水が前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを循環するステップと、前記ガス化炉の起動時に、前記蒸気ドラムに対して加圧された不活性ガスを供給するステップと、蒸気タービンの出口に設けられつつ、前記蒸気ドラムに接続された復水器が、前記ガス化炉の起動時に前記蒸気ドラムから水を回収するステップと、前記ガス化炉の起動時に、前記復水器に接続された気体抽出部が、前記蒸気タービンの定格運転時に前記復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で前記蒸気ドラムから供給された水に溶存していた不活性ガスを含む気体を前記復水器から抽出し排気することで前記復水器の真空状態を維持するステップとを備えることを特徴とする。
The method for starting the gasifier equipment according to the third aspect of the present invention is a gasifier, a water system heat exchanger provided inside the gasifier, and steam connected to the water system heat exchanger. A method of starting a gasifier facility including a drum, wherein when the gasifier is started, a step of supplying pressurized hot water to the water system heat exchanger, and the water system heat exchanger In the circulation system connecting the steam drums, the step in which the hot water circulates between the water system heat exchanger and the steam drum, and the inert gas pressurized to the steam drum at the time of starting the gasifier. A step of supplying water, a step of recovering water from the steam drum when the water condensing device connected to the steam drum while being provided at the outlet of the steam turbine, and the start of the gasifier. Occasionally, the gas extraction unit connected to the water concentrator dissolves in the water supplied from the steam drum in an extraction amount larger than the amount of gas extracted from the water concentrator during the rated operation of the steam turbine. and a gas containing inert gas have to extract and exhausted from the condenser, characterized in that it comprises a step of maintaining the vacuum state of the condenser.

本発明によれば、ガス化炉の起動時間をより短縮化し、省エネルギー化や低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, the start-up time of the gasification furnace can be further shortened, and energy saving and cost reduction can be achieved.

本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the coal gasification combined cycle facility which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のガス化炉設備を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the gasification furnace equipment of FIG. 本発明の一実施形態に係るガス化炉設備の起動時に使用する蒸気ドラム、循環系統及びブロー系統を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the steam drum, the circulation system and the blow system used at the time of starting the gasification furnace equipment which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に係るガス化炉設備の起動時に使用する蒸気ドラム、循環系統及びブロー系統を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the steam drum, circulation system and blow system used at the time of starting the gasification furnace equipment which concerns on the modification of one Embodiment of this invention.

[石炭ガス化複合発電設備]
図1は、本発明の一実施形態に係るガス化炉設備を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
[Coal gasification combined cycle equipment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an integrated coal gasification combined cycle facility to which the gasification furnace facility according to the embodiment of the present invention is applied.

本実施形態に係るガス化炉設備14が適用される石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)10は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉設備14において、燃料から可燃性ガス(生成ガス)を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備10は、ガス化炉設備14で生成した生成ガスを、ガス精製設備16で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン17に供給して発電を行っている。すなわち、実施形態1の石炭ガス化複合発電設備10は、空気燃焼方式(空気吹き)の発電設備となっている。ガス化炉設備14に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。 The integrated coal gasification combined cycle (IGCC) 10 to which the gasification combined cycle equipment 14 according to the present embodiment is applied uses air as an oxidizing agent, and in the gasification furnace equipment 14, from fuel. It uses an air combustion method that produces flammable gas (produced gas). Then, the integrated coal gasification combined cycle equipment 10 purifies the generated gas generated by the gasification combined cycle equipment 14 into a fuel gas by the gas refining equipment 16 and then supplies the gas to the gas turbine 17 to generate power. That is, the integrated coal gasification combined cycle facility 10 of the first embodiment is an air combustion type (air blown) power generation facility. As the fuel to be supplied to the gasifier facility 14, for example, a carbon-containing solid fuel such as coal is used.

石炭ガス化複合発電設備(ガス化複合発電設備)10は、図1に示すように、給炭設備11と、ガス化炉設備14と、チャー回収設備15と、ガス精製設備16と、ガスタービン17と、蒸気タービン18と、発電機19と、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)20とを備えている。 As shown in FIG. 1, the integrated coal gasification combined cycle equipment (gasification combined cycle equipment) 10 includes a coal supply equipment 11, a gasification furnace equipment 14, a char recovery equipment 15, a gas purification equipment 16, and a gas turbine. It includes 17, a steam turbine 18, a generator 19, and an exhaust heat recovery steam generator (HRSG: Heat Recovery Steam Generator) 20.

給炭設備11は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル(図示略)などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備11で製造された微粉炭は、給炭ライン11a出口で後述する空気分離設備(ASU)42から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備14へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約5体積%以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約5%以下に制限されるものではない。 The coal supply facility 11 supplies coal, which is a carbon-containing solid fuel, as raw coal, and crushes the coal with a coal mill (not shown) to produce pulverized coal pulverized into fine particles. The pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is pressurized by nitrogen gas as a transport inert gas supplied from the air separation facility (ASU) 42 described later at the outlet of the coal supply line 11a to the gasifier facility 14. Supplied towards. The inert gas is an inert gas having an oxygen content of about 5% by volume or less, and nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas and the like are typical examples, but the inert gas is not necessarily limited to about 5% or less.

ガス化炉設備14は、給炭設備11で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備15で回収されたチャー(石炭の未反応分と灰分)が戻されて再利用可能に供給されている。 The gasifier facility 14 is supplied with pulverized coal produced by the coal supply facility 11, and the char (unreacted coal and ash) recovered by the char recovery facility 15 is returned and supplied for reuse. Has been done.

また、ガス化炉設備14には、ガスタービン17(圧縮機61)からの圧縮空気供給ライン41が接続されており、ガスタービン17で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機68で所定圧力に昇圧されてガス化炉設備14に供給可能となっている。空気分離設備42は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第1窒素供給ライン43によって空気分離設備42とガス化炉設備14とが接続されている。そして、この第1窒素供給ライン43には、給炭設備11からの給炭ライン11aが接続されている。また、第1窒素供給ライン43から分岐する第2窒素供給ライン45もガス化炉設備14に接続されており、この第2窒素供給ライン45には、チャー回収設備15からのチャー戻しライン46が接続されている。さらに、空気分離設備42は、酸素供給ライン47によって、圧縮空気供給ライン41と接続されている。そして、空気分離設備42によって分離された窒素は、第1窒素供給ライン43及び第2窒素供給ライン45を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備42によって分離された酸素は、酸素供給ライン47及び圧縮空気供給ライン41を流通することで、ガス化炉設備14において酸化剤として利用される。 Further, a compressed air supply line 41 from the gas turbine 17 (compressor 61) is connected to the gas turbine equipment 14, and a part of the compressed air compressed by the gas turbine 17 is pressed by the booster 68 at a predetermined pressure. It is possible to supply the gas to the gasifier equipment 14 by increasing the pressure. The air separation facility 42 separates and generates nitrogen and oxygen from the air in the atmosphere, and the air separation facility 42 and the gasifier facility 14 are connected by a first nitrogen supply line 43. A coal supply line 11a from the coal supply facility 11 is connected to the first nitrogen supply line 43. Further, a second nitrogen supply line 45 branching from the first nitrogen supply line 43 is also connected to the gasifier facility 14, and the second nitrogen supply line 45 has a char return line 46 from the char recovery facility 15. It is connected. Further, the air separation equipment 42 is connected to the compressed air supply line 41 by an oxygen supply line 47. Then, the nitrogen separated by the air separation facility 42 is used as a transport gas for coal or char by flowing through the first nitrogen supply line 43 and the second nitrogen supply line 45. Further, the oxygen separated by the air separation facility 42 is used as an oxidant in the gasifier facility 14 by flowing through the oxygen supply line 47 and the compressed air supply line 41.

ガス化炉設備14は、例えば、2段噴流床形式のガス化炉101(図2参照)を備えている。ガス化炉設備14は、内部に供給された石炭(微粉炭)及びチャーを酸化剤(空気、酸素)により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備14は、微粉炭に混入した異物(スラグ)を除去する異物除去設備48が設けられている。そして、このガス化炉設備14には、チャー回収設備15に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン49が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図2に示すように、ガス生成ライン49にシンガスクーラ102(ガス冷却器)を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備15に供給してもよい。 The gasifier equipment 14 includes, for example, a two-stage jet bed type gasifier 101 (see FIG. 2). The gasification furnace facility 14 gasifies the coal (pulverized coal) and char supplied to the inside by partially burning them with an oxidizing agent (air, oxygen) to obtain a produced gas. The gasifier facility 14 is provided with a foreign matter removing facility 48 for removing foreign matter (slag) mixed in the pulverized coal. A gas generation line 49 for supplying the generated gas to the char recovery equipment 15 is connected to the gasifier facility 14, so that the generated gas containing the char can be discharged. In this case, as shown in FIG. 2, by providing a thin gas cooler 102 (gas cooler) in the gas generation line 49, the generated gas may be cooled to a predetermined temperature and then supplied to the char recovery equipment 15.

チャー回収設備15は、集塵設備51と供給ホッパ52とを備えている。この場合、集塵設備51は、1つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備14で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製設備16に送られる。供給ホッパ52は、集塵設備51で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備51と供給ホッパ52との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ52を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ52からのチャー戻しライン46が第2窒素供給ライン45に接続されている。 The char collecting facility 15 includes a dust collecting device 51 and a supply hopper 52. In this case, the dust collecting facility 51 is composed of one or more cyclones or porous filters, and can separate the char contained in the generated gas generated by the gasifier facility 14. Then, the generated gas from which the char is separated is sent to the gas refining facility 16 through the gas discharge line 53. The supply hopper 52 stores the char separated from the generated gas by the dust collector 51. A bin may be arranged between the dust collector 51 and the supply hopper 52, and a plurality of supply hoppers 52 may be connected to the bin. Then, the char return line 46 from the supply hopper 52 is connected to the second nitrogen supply line 45.

ガス精製設備16は、チャー回収設備15によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備16は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン17に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分(HSなど)が含まれているため、このガス精製設備16では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。 The gas refining facility 16 purifies the produced gas from which the char is separated by the char recovery facility 15 by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds. Then, the gas refining facility 16 purifies the produced gas to produce a fuel gas, and supplies the fuel gas to the gas turbine 17. Since the char is still contained sulfur content in the product gas separated (such as H 2 S) is, in the gas purification equipment 16 removes recovering sulfur by such amine absorbent, effective use To do.

ガスタービン17は、圧縮機61、燃焼器62、タービン63を備えており、圧縮機61とタービン63とは、回転軸64により連結されている。燃焼器62には、圧縮機61からの圧縮空気供給ライン65が接続されると共に、ガス精製設備16からの燃料ガス供給ライン66が接続され、また、タービン63に向かって延びる燃焼ガス供給ライン67が接続されている。また、ガスタービン17は、圧縮機61からガス化炉設備14に延びる圧縮空気供給ライン41が設けられており、中途部に昇圧機68が設けられている。したがって、燃焼器62では、圧縮機61から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備16から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン63へ向けて供給する。そして、タービン63は、供給された燃焼ガスにより回転軸64を回転駆動させることで発電機19を回転駆動させる。 The gas turbine 17 includes a compressor 61, a combustor 62, and a turbine 63, and the compressor 61 and the turbine 63 are connected by a rotating shaft 64. A compressed air supply line 65 from the compressor 61 is connected to the combustor 62, a fuel gas supply line 66 from the gas refining facility 16 is connected to the combustor 62, and a combustion gas supply line 67 extending toward the turbine 63 is connected. Is connected. Further, the gas turbine 17 is provided with a compressed air supply line 41 extending from the compressor 61 to the gasifier equipment 14, and a booster 68 is provided in the middle of the gas turbine 17. Therefore, in the combustor 62, a part of the compressed air supplied from the compressor 61 and at least a part of the fuel gas supplied from the gas refining facility 16 are mixed and burned to generate and burn the combustion gas. The generated combustion gas is supplied to the turbine 63. Then, the turbine 63 rotationally drives the generator 19 by rotationally driving the rotary shaft 64 with the supplied combustion gas.

蒸気タービン18は、ガスタービン17の回転軸64に連結されるタービン69を備えており、発電機19は、この回転軸64の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ20は、ガスタービン17(タービン63)からの排ガスライン70が接続されており、給水とタービン63の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ20は、蒸気タービン18のタービン69との間に蒸気供給ライン71が設けられると共に蒸気回収ライン72が設けられ、蒸気回収ライン72に復水器73が設けられている。また、排熱回収ボイラ20で生成する蒸気には、ガス化炉101のシンガスクーラ102で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。したがって、蒸気タービン18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69が回転駆動し、回転軸64を回転させることで発電機19を回転駆動させる。 The steam turbine 18 includes a turbine 69 connected to a rotating shaft 64 of the gas turbine 17, and a generator 19 is connected to a base end portion of the rotating shaft 64. The exhaust heat recovery boiler 20 is connected to an exhaust gas line 70 from a gas turbine 17 (turbine 63), and generates steam by exchanging heat between the water supply and the exhaust gas of the turbine 63. The exhaust heat recovery boiler 20 is provided with a steam supply line 71 and a steam recovery line 72 between the exhaust heat recovery boiler 20 and the turbine 69 of the steam turbine 18, and a condenser 73 is provided on the steam recovery line 72. Further, the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 20 may include steam generated by heat exchange with the generated gas in the thin gas cooler 102 of the gasification furnace 101. Therefore, in the steam turbine 18, the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, and the generator 19 is rotationally driven by rotating the rotary shaft 64.

そして、排熱回収ボイラ20の出口から煙突75までには、ガス浄化設備74を備えている。 A gas purification facility 74 is provided from the outlet of the exhaust heat recovery boiler 20 to the chimney 75.

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備10の作動について説明する。 Here, the operation of the integrated coal gasification combined cycle facility 10 of the present embodiment will be described.

本実施形態の石炭ガス化複合発電設備10において、給炭設備11に原炭(石炭)が供給されると、石炭は、給炭設備11において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備11で製造された微粉炭は、空気分離設備42から供給される窒素により第1窒素供給ライン43を流通してガス化炉設備14に供給される。また、後述するチャー回収設備15で回収されたチャーが、空気分離設備42から供給される窒素により第2窒素供給ライン45を流通してガス化炉設備14に供給される。さらに、後述するガスタービン17から抽気された圧縮空気が昇圧機68で昇圧された後、空気分離設備42から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン41を通してガス化炉設備14に供給される。 In the integrated coal gasification combined cycle facility 10 of the present embodiment, when raw coal (coal) is supplied to the coal supply facility 11, the coal is pulverized into fine particles in the coal supply facility 11 to become pulverized coal. .. The pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is supplied to the gasifier facility 14 through the first nitrogen supply line 43 by the nitrogen supplied from the air separation facility 42. Further, the char recovered by the char recovery facility 15 described later is circulated through the second nitrogen supply line 45 by the nitrogen supplied from the air separation facility 42 and supplied to the gasifier facility 14. Further, the compressed air extracted from the gas turbine 17 described later is boosted by the booster 68, and then supplied to the gasifier equipment 14 through the compressed air supply line 41 together with the oxygen supplied from the air separation equipment 42.

ガス化炉設備14では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気(酸素)により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備14からガス生成ライン49を通って排出され、チャー回収設備15に送られる。 In the gasification furnace facility 14, the supplied pulverized coal and char are burned by compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified to generate a generated gas. Then, this generated gas is discharged from the gasification furnace facility 14 through the gas generation line 49 and sent to the char recovery facility 15.

このチャー回収設備15にて、生成ガスは、まず、集塵設備51に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製設備16に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ52に堆積され、チャー戻しライン46を通ってガス化炉設備14に戻されてリサイクルされる。 In the char recovery equipment 15, the generated gas is first supplied to the dust collecting equipment 51, so that the fine chars contained in the generated gas are separated. Then, the generated gas from which the char is separated is sent to the gas refining facility 16 through the gas discharge line 53. On the other hand, the fine char separated from the generated gas is deposited on the supply hopper 52, returned to the gasifier facility 14 through the char return line 46, and recycled.

チャー回収設備15によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備16にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機61が圧縮空気を生成して燃焼器62に供給する。この燃焼器62は、圧縮機61から供給される圧縮空気と、ガス精製設備16から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン63を回転駆動することで、回転軸64を介して圧縮機61及び発電機19を回転駆動する。このようにして、ガスタービン17は発電を行うことができる。 The generated gas from which the char is separated by the char recovery facility 15 is gas refined by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds in the gas refining facility 16 to produce fuel gas. The compressor 61 generates compressed air and supplies it to the combustor 62. The combustor 62 produces combustion gas by mixing compressed air supplied from the compressor 61 and fuel gas supplied from the gas refining equipment 16 and burning them. By rotationally driving the turbine 63 with this combustion gas, the compressor 61 and the generator 19 are rotationally driven via the rotating shaft 64. In this way, the gas turbine 17 can generate electricity.

そして、排熱回収ボイラ20は、ガスタービン17におけるタービン63から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン18に供給する。蒸気タービン18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69を回転駆動することで、回転軸64を介して発電機19を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン17と蒸気タービン18は同一軸として1つの発電機19を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
Then, the exhaust heat recovery boiler 20 generates steam by exchanging heat between the exhaust gas discharged from the turbine 63 in the gas turbine 17 and the water supply, and supplies the generated steam to the steam turbine 18. In the steam turbine 18, the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, so that the generator 19 can be rotationally driven via the rotary shaft 64 to generate electricity.
The gas turbine 17 and the steam turbine 18 do not have to be rotationally driven by one generator 19 as the same axis, and a plurality of generators may be rotationally driven as different axes.

その後、ガス浄化設備74では排熱回収ボイラ20から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突75から大気へ放出される。 After that, the gas purification facility 74 removes harmful substances in the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 20, and the purified exhaust gas is discharged from the chimney 75 to the atmosphere.

次に、図1及び図2を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備10におけるガス化炉設備14について詳細に説明する。図2は、図1のガス化炉設備を示した概略構成図である。 Next, with reference to FIGS. 1 and 2, the gasification furnace facility 14 in the above-mentioned integrated coal gasification combined cycle facility 10 will be described in detail. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the gasification furnace equipment of FIG.

ガス化炉設備14は、図2に示すように、ガス化炉101と、シンガスクーラ102と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the gasifier equipment 14 includes a gasifier 101 and a thin gas cooler 102.

ガス化炉101は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉101は、圧力容器110と、圧力容器110の内部に設けられるガス化炉壁(炉壁)111とを有している。そして、ガス化炉101は、圧力容器110とガス化炉壁111との間の空間にアニュラス部115を形成している。また、ガス化炉101は、ガス化炉壁111の内部の空間において、鉛直方向の下方側(つまり、生成ガスの流通方向の上流側)から順に、コンバスタ部116、ディフューザ部117、リダクタ部118を形成している。 The gasification furnace 101 is formed so as to extend in the vertical direction, and pulverized coal and oxygen are supplied to the lower side in the vertical direction, and the generated gas gasified by partial combustion goes from the lower side to the upper side in the vertical direction. Is in circulation. The gasifier 101 has a pressure vessel 110 and a gasifier wall (furnace wall) 111 provided inside the pressure vessel 110. The gasifier 101 forms an annulus portion 115 in the space between the pressure vessel 110 and the gasifier wall 111. Further, in the space inside the gasification furnace wall 111, the gasifier 101 has a convertor portion 116, a diffuser portion 117, and a reducer portion 118 in this order from the lower side in the vertical direction (that is, the upstream side in the distribution direction of the generated gas). Is forming.

圧力容器110は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口121が形成される一方、下端部(底部)にスラグホッパ122が形成されている。ガス化炉壁111は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器110の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器110は円筒形状で、ガス化炉壁111のディフューザ部117も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁111は、図示しない支持部材により圧力容器110内面に連結されている。 The pressure vessel 110 is formed in a tubular shape having a hollow space inside, and a gas discharge port 121 is formed at the upper end portion, while a slug hopper 122 is formed at the lower end portion (bottom portion). The gasification furnace wall 111 is formed in a tubular shape having a hollow space inside, and the wall surface thereof is provided so as to face the inner surface of the pressure vessel 110. In the present embodiment, the pressure vessel 110 is formed in a cylindrical shape, and the diffuser portion 117 of the gasification furnace wall 111 is also formed in a cylindrical shape. The gasification furnace wall 111 is connected to the inner surface of the pressure vessel 110 by a support member (not shown).

ガス化炉壁111は、圧力容器110の内部を内部空間154と外部空間156に分離する。ガス化炉壁111は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部116とリダクタ部118との間のディフューザ部117で変化する形状とされている。ガス化炉壁111は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器110のガス排出口121に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器110の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器110の底部に形成されるスラグホッパ122には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁111の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁111の内外を封止している。ガス化炉壁111には、バーナ126、127が挿入され、内部空間154にシンガスクーラ102が配置されている。ガス化炉壁111の構造については後述する。 The gasifier wall 111 separates the inside of the pressure vessel 110 into an internal space 154 and an external space 156. As will be described later, the gasification furnace wall 111 has a shape in which the cross-sectional shape changes at the diffuser portion 117 between the convertor portion 116 and the reducer portion 118. The upper end of the gasifier wall 111 on the vertically upper side is connected to the gas discharge port 121 of the pressure vessel 110, and the lower end thereof on the vertically lower side is provided with a gap from the bottom of the pressure vessel 110. ing. The stored water is stored in the slug hopper 122 formed at the bottom of the pressure vessel 110, and the lower end of the gasification furnace wall 111 is flooded with the stored water to seal the inside and outside of the gasification furnace wall 111. It's stopped. Burners 126 and 127 are inserted into the gasification furnace wall 111, and a sink gas cooler 102 is arranged in the internal space 154. The structure of the gasification furnace wall 111 will be described later.

アニュラス部115は、圧力容器110の内側とガス化炉壁111の外側に形成された空間、つまり外部空間156であり、空気分離設備42で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部115は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部115の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉101内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁111の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁111の内部(コンバスタ部116、ディフューザ部117及びリダクタ部118)と外部(アニュラス部115)との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。 The annular portion 115 is a space formed inside the pressure vessel 110 and outside the gasifier wall 111, that is, an external space 156, and nitrogen, which is an inert gas separated by the air separation equipment 42, is nitrogen (not shown). It is supplied through the supply line. Therefore, the annulus portion 115 becomes a space filled with nitrogen. A pressure equalizing pipe (not shown) for equalizing the pressure inside the gasification furnace 101 is provided near the upper portion of the annulus portion 115 in the vertical direction. The pressure equalizing pipe in the furnace is provided so as to communicate the inside and outside of the gasification furnace wall 111, and the pressure between the inside (combustor part 116, diffuser part 117 and reducer part 118) and the outside (annulus part 115) of the gasification furnace wall 111. The pressure is approximately equalized so that the difference is within a predetermined pressure.

コンバスタ部116は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部116におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ126からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部116で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部117を通過してリダクタ部118に流入する。 The combustor section 116 is a space for partially burning pulverized coal, char, and air, and a combustion device composed of a plurality of burners 126 is arranged on the gasification furnace wall 111 of the combustor section 116. The high-temperature combustion gas obtained by burning the pulverized coal and a part of the char in the converter section 116 passes through the diffuser section 117 and flows into the reducer section 118.

リダクタ部118は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部116からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分(一酸化炭素、水素、低級炭化水素等)へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部118におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ127からなる燃焼装置が配置されている。 The reducer section 118 is maintained at a high temperature state required for the gasification reaction, supplies pulverized coal to the combustion gas from the convertor section 116 and partially burns the pulverized coal to volatile components (carbon monoxide, hydrogen, lower hydrocarbons, etc.). ), Which is gasified to generate a generated gas, and a combustion device composed of a plurality of burners 127 is arranged on the gasification furnace wall 111 of the reducer portion 118.

シンガスクーラ102は、ガス化炉壁111の内部に設けられると共に、リダクタ部118のバーナ127の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ102は熱交換器であり、ガス化炉壁111の鉛直方向の下方側(生成ガスの流通方向の上流側)から順に、蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134が配置されている。これらのシンガスクーラ102は、リダクタ部118において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134は、図に記載されたその数量を限定するものではない。 The thin gas cooler 102 is provided inside the gasification furnace wall 111, and is provided above the burner 127 of the reducer portion 118 in the vertical direction. The thin gas cooler 102 is a heat exchanger, and the evaporator (evaporator) 131, the superheater (superheater) 132, and the nodes are in order from the lower side in the vertical direction (upstream side in the flow direction of the generated gas) of the gasification furnace wall 111. A charcoal (economizer) 134 is arranged. These thin gas coolers 102 cool the generated gas by exchanging heat with the generated gas generated in the reducer portion 118. Further, the number of the evaporator (evaporator) 131, the superheater (superheater) 132, and the economizer (economizer) 134 is not limited as shown in the figure.

ここで、上述のガス化炉設備14の動作について説明する。
ガス化炉設備14のガス化炉101において、リダクタ部118のバーナ127により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部116のバーナ126により微粉炭及びチャーと圧縮空気(酸素)が投入されて点火される。すると、コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁111へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ122内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部116で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部117を通ってリダクタ部118に上昇する。このリダクタ部118では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
Here, the operation of the gasification furnace equipment 14 described above will be described.
In the gasifier 101 of the gasifier facility 14, nitrogen and pulverized coal are charged and ignited by the burner 127 of the reducer portion 118, and the pulverized coal, char and compressed air (oxygen) are discharged by the burner 126 of the convertor portion 116. It is thrown in and ignited. Then, in the convertor section 116, high-temperature combustion gas is generated by combustion of pulverized coal and char. Further, in the convertor portion 116, molten slag is generated in high temperature gas by combustion of pulverized coal and char, and the molten slag adheres to the gasification furnace wall 111 and falls to the bottom of the furnace, and finally in the slug hopper 122. It is discharged to the water storage. Then, the high-temperature combustion gas generated in the converter section 116 rises to the reducer section 118 through the diffuser section 117. In this reducer unit 118, the pulverized coal is maintained at a high temperature state required for the gasification reaction, the pulverized coal is mixed with the high temperature combustion gas, and the pulverized coal is partially burned in a high temperature reducing atmosphere to carry out the gasification reaction, and the generated gas is produced. Is generated. The gasified generated gas flows from the lower side in the vertical direction to the upper side.

[ガス化炉設備の起動]
次に、本発明の一実施形態に係るガス化炉設備の起動について説明する。図3は、本発明の一実施形態に係るガス化炉設備の起動時に使用する蒸気ドラム、循環系統及びブロー系統を示す概略構成図である。
[Starting gasifier equipment]
Next, the activation of the gasifier equipment according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a steam drum, a circulation system, and a blow system used at the time of starting the gasification furnace equipment according to the embodiment of the present invention.

図2に示したシンガスクーラ102は、蒸気ドラム21が接続されており、ガス化炉設備14の通常運転時は、蒸気ドラム21とシンガスクーラ102の水系統各部(水系統熱交換器)22との間で、水が循環し、蒸気ドラム21からシンガスクーラ102の蒸気系統(蒸気系統熱交換器)23へ蒸気が供給される。ここで、シンガスクーラ102の水系統各部22は、例えば、上述した蒸発器131、節炭器134であり、シンガスクーラ102の蒸気系統23は、例えば上述した過熱器132である。 The steam drum 21 is connected to the thin gas cooler 102 shown in FIG. 2, and during normal operation of the gasifier equipment 14, the steam drum 21 and each part of the water system (water system heat exchanger) 22 of the thin gas cooler 102 are connected. Water circulates between them, and steam is supplied from the steam drum 21 to the steam system (steam system heat exchanger) 23 of the thin gas cooler 102. Here, each part 22 of the water system of the Shingas cooler 102 is, for example, the above-mentioned evaporator 131 and the economizer 134, and the steam system 23 of the Shingas cooler 102 is, for example, the above-mentioned superheater 132.

図3に示した蒸気ドラム21は、ガス化炉設備14の通常運転時、給水系統(図示せず。)から水が供給されて、循環系統24を介して水系統各部22に水を供給する。ガス化炉設備14の通常運転時、蒸気ドラム21内の蒸気は、蒸気系統23へ供給される。蒸気ドラム21は、ガス化炉101の起動時、循環系統24を介して、温水供給部としての排熱回収ボイラ(HRSG)20で生成された加圧温水が供給され、空気分離設備42で生成され加圧された窒素が供給される。 In the steam drum 21 shown in FIG. 3, water is supplied from the water supply system (not shown) during normal operation of the gasification furnace equipment 14, and water is supplied to each part 22 of the water system via the circulation system 24. .. During normal operation of the gasifier equipment 14, the steam in the steam drum 21 is supplied to the steam system 23. When the gasification furnace 101 is started, the steam drum 21 is supplied with pressurized hot water generated by the exhaust heat recovery boiler (HRSG) 20 as a hot water supply unit via the circulation system 24, and is generated by the air separation facility 42. Pressurized nitrogen is supplied.

循環系統24は、蒸気ドラム21と水系統各部22とを結び、ガス化炉設備14の通常運転時、蒸気ドラム21と水系統各部22の間で水が循環する。循環系統24には、ガス化炉循環ポンプ25が設置され、ガス化炉循環ポンプ25の駆動力によって、循環系統24内を水が循環する。また、循環系統24には、後述する排熱回収ボイラ20で生成された温水を受け入れる温水受入部26が設けられている。本実施形態の例では、温水受入部26は、ガス化炉循環ポンプ25と水系統各部22の間に設置されている。なお、本願発明は、この例に限定されず、温水受入部26は、水系統各部22と蒸気ドラム21の間に設置されてもよい。温水受入部26は、例えばマニホールドなどである。 The circulation system 24 connects the steam drum 21 and each part 22 of the water system, and water circulates between the steam drum 21 and each part 22 of the water system during normal operation of the gasifier equipment 14. A gasifier circulation pump 25 is installed in the circulation system 24, and water circulates in the circulation system 24 by the driving force of the gasifier circulation pump 25. Further, the circulation system 24 is provided with a hot water receiving unit 26 for receiving hot water generated by the exhaust heat recovery boiler 20, which will be described later. In the example of this embodiment, the hot water receiving section 26 is installed between the gasifier circulation pump 25 and each section 22 of the water system. The present invention is not limited to this example, and the hot water receiving unit 26 may be installed between each part 22 of the water system and the steam drum 21. The hot water receiving unit 26 is, for example, a manifold or the like.

ガス化炉101の起動時、すなわち、ガス化炉設備14が停止した状態から、ガス化炉101に石炭等の炭素含有固体燃料が投入されて点火されるまでの起動期間において、循環系統24には、排熱回収ボイラ(HRSG)20で生成された温水が、ウォーミング給水として供給される。この温水は、例えば排熱回収ボイラ20の高圧節炭器で生成され、高温高圧である。排熱回収ボイラ20で生成された温水は、循環系統24に設けられた温水受入部26へ供給される。 During the start-up period of the gasifier 101, that is, from the state in which the gasifier equipment 14 is stopped until the carbon-containing solid fuel such as coal is charged into the gasifier 101 and ignited, the circulation system 24 is charged. The hot water generated by the exhaust heat recovery boiler (HRSG) 20 is supplied as warming water supply. This hot water is produced by, for example, a high-pressure economizer of the exhaust heat recovery boiler 20, and has a high temperature and high pressure. The hot water generated by the exhaust heat recovery boiler 20 is supplied to the hot water receiving unit 26 provided in the circulation system 24.

蒸気供給管27は、蒸気ドラム21とシンガスクーラ102の蒸気系統23を結び、蒸気供給管27を介して、ガス化炉設備14の通常運転時、蒸気ドラム21から蒸気系統23へ蒸気が供給される。 The steam supply pipe 27 connects the steam drum 21 and the steam system 23 of the thin gas cooler 102, and steam is supplied from the steam drum 21 to the steam system 23 through the steam supply pipe 27 during normal operation of the gasifier equipment 14. To.

主蒸気管28は、蒸気系統23と排熱回収ボイラ20とを結び、主蒸気管28を介して、蒸気系統23で生成された主蒸気(例えば、過熱器で生成された過熱蒸気)が排熱回収ボイラ20へ供給される。主蒸気管28には、主蒸気管28を流れる蒸気圧力を調整する主蒸気弁29と、主蒸気管28を流れる蒸気の流通を遮断する遮断弁30とが設けられる。ガス化炉設備14の通常運転時、遮断弁30は全開状態であり、主蒸気弁29の開度が調節されることによって、主蒸気管28を流れる蒸気圧力が調整される。ガス化炉101の起動時、主蒸気弁29と遮断弁30は、全閉状態である。 The main steam pipe 28 connects the steam system 23 and the exhaust heat recovery boiler 20, and the main steam generated in the steam system 23 (for example, superheated steam generated by a superheater) is discharged through the main steam pipe 28. It is supplied to the heat recovery steam 20. The main steam pipe 28 is provided with a main steam valve 29 for adjusting the steam pressure flowing through the main steam pipe 28 and a shutoff valve 30 for shutting off the flow of steam flowing through the main steam pipe 28. During normal operation of the gasification furnace equipment 14, the shutoff valve 30 is in a fully open state, and the steam pressure flowing through the main steam pipe 28 is adjusted by adjusting the opening degree of the main steam valve 29. When the gasification furnace 101 is started, the main steam valve 29 and the shutoff valve 30 are fully closed.

蒸気ダンプ系統31は、蒸気系統23と復水器73とを結び、蒸気系統23で生成された余剰蒸気を復水器73へ排出(ダンプ)する。これにより、ガス化炉設備14の系外へ余剰蒸気が排出される。蒸気ダンプ系統31には、蒸気ダンプ系統31を流れる蒸気圧力を調整する蒸気ダンプ弁32と、蒸気ダンプ系統31を流れる蒸気の流通を遮断する遮断弁33とが設けられる。ガス化炉設備14の通常運転時、遮断弁33は全開状態であり、蒸気ダンプ弁32の開度が調節されることによって、蒸気ダンプ系統31を流れる蒸気圧力が調整される。ガス化炉101の起動時、蒸気ダンプ弁32と遮断弁33は、全閉状態である。 The steam dump system 31 connects the steam system 23 and the condenser 73, and discharges (dumps) the surplus steam generated in the steam system 23 to the condenser 73. As a result, excess steam is discharged to the outside of the gasifier equipment 14. The steam dump system 31 is provided with a steam dump valve 32 that adjusts the steam pressure flowing through the steam dump system 31 and a shutoff valve 33 that shuts off the flow of steam flowing through the steam dump system 31. During the normal operation of the gasification furnace equipment 14, the shutoff valve 33 is in the fully open state, and the steam pressure flowing through the steam dump system 31 is adjusted by adjusting the opening degree of the steam dump valve 32. When the gasification furnace 101 is started, the steam dump valve 32 and the shutoff valve 33 are fully closed.

これにより、ガス化炉101の起動時、蒸気ドラム21内の蒸気や窒素は、蒸気系統23よりも下流側へリークすることがない。従来、蒸気ダンプ弁32の下流側には、遮断弁33が設置されていなかった。蒸気ダンプ弁32は、圧力調整弁であるため、全閉であっても締め切り性が低く、高圧環境下では、流体のリークが生じる場合がある。そのため、ガス化炉101の起動時、蒸気ドラム21が窒素によって加圧されたとき、蒸気や窒素が蒸気ダンプ弁32の下流側へリークした場合は、復水器73へ導かれて、復水器73の真空度低下に影響していた。これに対し、遮断弁33が設置されることによって、蒸気ドラム21内の蒸気や窒素が、蒸気系統23よりも下流側へリークすることを確実に防止して、復水器73の真空度が低下することを防止できる。 As a result, when the gasifier 101 is started, steam and nitrogen in the steam drum 21 do not leak to the downstream side of the steam system 23. Conventionally, the shutoff valve 33 has not been installed on the downstream side of the steam dump valve 32. Since the steam dump valve 32 is a pressure regulating valve, the deadline is low even when it is fully closed, and a fluid leak may occur in a high pressure environment. Therefore, when the steam drum 21 is pressurized by nitrogen when the gasifier 101 is started, if steam or nitrogen leaks to the downstream side of the steam dump valve 32, it is guided to the condenser 73 to restore water. It affected the decrease in the degree of vacuum of the vessel 73. On the other hand, by installing the shutoff valve 33, the steam and nitrogen in the steam drum 21 are surely prevented from leaking to the downstream side of the steam system 23, and the degree of vacuum of the condenser 73 is increased. It can be prevented from decreasing.

ブロー系統34は、蒸気ドラム21と復水器73とを結び、蒸気ドラム21内の余剰な水を復水器73へ排出(ブロー)する。これにより、ガス化炉設備14の通常運転時と、ガス化炉101の起動時のいずれの場合も、ガス化炉設備14の系外へ余剰な水が排出される。 The blow system 34 connects the steam drum 21 and the condenser 73, and discharges (blows) excess water in the steam drum 21 to the condenser 73. As a result, excess water is discharged to the outside of the system of the gasifier equipment 14 in both the normal operation of the gasifier equipment 14 and the start-up of the gasifier 101.

本実施形態では、起動時の蒸気ドラム21内の加圧には、空気分離設備42から供給される加圧された窒素を用いる。空気分離設備42は、不活性ガス供給部の一例である。なお、起動時の蒸気ドラム21内の加圧に用いる気体は、窒素に限定されない。例えば、不活性ガスが好ましく、二酸化炭素、アルゴンや水蒸気を供給してもよい。空気分離設備42は、窒素を生成し、ガス化炉101の起動時において、生成した窒素を蒸気ドラム21へ供給する。蒸気ドラム21内には、加圧された窒素が供給される。これにより、循環系統24やシンガスクーラ102の水系統各部22の内部も加圧されるため、排熱回収ボイラ20から温水受入部26で加圧温水を供給する際、加圧温水が流量調整弁38の下流側で圧力が大きく低下して飽和圧力以下となりフラッシュすることがない。 In the present embodiment, the pressurized nitrogen supplied from the air separation equipment 42 is used for pressurizing the inside of the steam drum 21 at the time of starting. The air separation equipment 42 is an example of the inert gas supply unit. The gas used for pressurization in the steam drum 21 at startup is not limited to nitrogen. For example, an inert gas is preferable, and carbon dioxide, argon or water vapor may be supplied. The air separation equipment 42 generates nitrogen and supplies the generated nitrogen to the steam drum 21 when the gasifier 101 is started. Pressurized nitrogen is supplied into the steam drum 21. As a result, the inside of each part 22 of the water system of the circulation system 24 and the sink gas cooler 102 is also pressurized. Therefore, when the hot water receiving part 26 supplies the pressurized hot water from the exhaust heat recovery boiler 20, the pressurized hot water is used as a flow rate adjusting valve. On the downstream side of 38, the pressure drops significantly to below the saturation pressure and does not flush.

復水器73は、ガス化炉設備14の通常運転時、蒸気タービン18のタービン69の駆動に用いられた蒸気が蒸気タービン18のタービン69から排気蒸気として回収され、熱交換して凝縮して復水とする。復水器73は図示しない外部から導入した冷却水により蒸気タービン18のタービン69から供給された排気蒸気と熱交換をして凝縮させること、及び気体抽出装置35によって、所定の真空状態に維持される。 In the condenser 73, during the normal operation of the gasifier equipment 14, the steam used to drive the turbine 69 of the steam turbine 18 is recovered as exhaust steam from the turbine 69 of the steam turbine 18, and is heat-exchanged and condensed. Condensate. The condenser 73 is maintained in a predetermined vacuum state by heat exchange and condensing with the exhaust steam supplied from the turbine 69 of the steam turbine 18 by cooling water introduced from the outside (not shown) and by the gas extraction device 35. To.

また、復水器73には、ガス化炉設備14の通常運転時、蒸気ダンプ系統31を介して余剰蒸気が回収され、ブロー系統34を介して余剰な水が回収される。さらに、復水器73には、ガス化炉101の起動時、ブロー系統34を介して余剰な水が供給されて回収される。 Further, in the condenser 73, the surplus steam is recovered through the steam dump system 31 and the surplus water is recovered through the blow system 34 during the normal operation of the gasifier equipment 14. Further, when the gasifier 101 is started, the condenser 73 is supplied with excess water via the blow system 34 and recovered.

気体抽出装置35は、気体抽出部の一例であり、復水器73内の気体を抽出して、大気へ放出する。気体抽出装置35は、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時に復水器73から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ガス化炉101の起動時に復水器73から気体を抽出する。 The gas extraction device 35 is an example of a gas extraction unit, which extracts the gas in the condenser 73 and releases it to the atmosphere. The gas extraction device 35 extracts gas from the condenser 73 when the gasifier 101 is started, with an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser 73 during normal operation including the rated operation of the steam turbine 18. Extract.

気体抽出装置35は、本実施形態では、例えば、真空ポンプとして水封回転式真空ポンプ36と、エゼクタとして排熱回収ボイラ20で生成した高圧蒸気の膨張エネルギーを利用するエゼクタ37を有する。復水器73内が所定の圧力以上の低真空域(例えば、大気圧から真空状態へ移行する圧力範囲)では、水封回転式真空ポンプ36によって、復水器73内の気体が大気へ排出される。このとき、復水器73内の気体は、エゼクタ37をバイパスして水封回転式真空ポンプ36のみによって、吸引される。この水封回転式真空ポンプ36のみによる運転をホギング運転という。 In the present embodiment, the gas extraction device 35 includes, for example, a water-sealed rotary vacuum pump 36 as a vacuum pump and an ejector 37 as an ejector that utilizes the expansion energy of high-pressure steam generated by the exhaust heat recovery boiler 20. In a low vacuum region where the pressure inside the condenser 73 is higher than a predetermined pressure (for example, the pressure range where the atmospheric pressure shifts to the vacuum state), the gas inside the condenser 73 is discharged to the atmosphere by the water-sealed rotary vacuum pump 36. Will be done. At this time, the gas in the condenser 73 bypasses the ejector 37 and is sucked only by the water-sealed rotary vacuum pump 36. The operation using only the water-sealed rotary vacuum pump 36 is called a hogging operation.

復水器73内が所定の圧力未満の高真空域では、水封回転式真空ポンプ36とエゼクタ37によって、復水器73内の気体が大気へ排出される。このとき、復水器73内の気体は、エゼクタ37をバイパスせずに、エゼクタ37によって吸引されつつ、エゼクタ37で吸引された気体が水封回転式真空ポンプ36によって更に吸引されることで真空排気能力を高めている。水封回転式真空ポンプ36とエゼクタ37による運転をホールディング運転という。これにより、所定の圧力未満の高真空状態を維持できる。 In a high vacuum region where the pressure inside the condenser 73 is less than a predetermined pressure, the gas inside the condenser 73 is discharged to the atmosphere by the water-sealed rotary vacuum pump 36 and the ejector 37. At this time, the gas in the condenser 73 is sucked by the ejector 37 without bypassing the ejector 37, and the gas sucked by the ejector 37 is further sucked by the water-sealed rotary vacuum pump 36 to create a vacuum. The exhaust capacity is increased. The operation by the water-sealed rotary vacuum pump 36 and the ejector 37 is called a holding operation. As a result, a high vacuum state of less than a predetermined pressure can be maintained.

次に、本実施形態に係るガス化炉設備14の起動動作について説明する。
ガス化炉設備14の起動は、ガス化炉設備14が停止した状態から、ガス化炉101に石炭等の炭素含有固体燃料が投入されて点火されて所定の温度に昇温されるまでの期間であり、ガス化炉101の内部、少なくともシンガスクーラ102の出口部の温度が酸露点を超えるまでを起動として処置が必要とされる。起動完了後、ガス化炉101に軽油等の補助燃料が投入されて点火される。
Next, the start-up operation of the gasification furnace equipment 14 according to the present embodiment will be described.
The start of the gasifier equipment 14 is a period from the state in which the gasifier equipment 14 is stopped until the carbon-containing solid fuel such as coal is charged into the gasifier 101 and ignited to raise the temperature to a predetermined temperature. Therefore, it is necessary to take measures as a start until the temperature inside the gasification furnace 101, at least at the outlet of the thin gas cooler 102, exceeds the acid dew point. After the start-up is completed, auxiliary fuel such as light oil is charged into the gasifier 101 and ignited.

ガス化炉設備14の起動に際して、まず、軽油等の燃料を燃焼して、ガスタービン17を駆動し、ガスタービン17から排出された排ガスが、排熱回収ボイラ20を流通することによって、排ガスとの熱交換が行われ、温水及び蒸気が生成される。排熱回収ボイラ20ではボイラへの給水圧力を高くしてあるため、高圧の温水及び蒸気が生成される。また、空気分離設備42を起動して、空気分離設備42によって窒素が生成される。 When starting the gasification furnace equipment 14, first, fuel such as light oil is burned to drive the gas turbine 17, and the exhaust gas discharged from the gas turbine 17 is circulated with the exhaust heat recovery boiler 20 to be exhaust gas. Heat exchange takes place to produce hot water and steam. Since the exhaust heat recovery boiler 20 has a high water supply pressure to the boiler, high-pressure hot water and steam are generated. Further, the air separation equipment 42 is started, and nitrogen is generated by the air separation equipment 42.

排熱回収ボイラ20で生成された温水の一部は、ウォーミング給水として、流量調整弁38で流量を調整して循環系統24の温水受入部26へ供給される。温水受入部26へ供給された温水は、ガス化炉循環ポンプ25によって、循環系統24内を循環する。このとき、蒸気ドラム21には、空気分離設備42によって生成され加圧された窒素が供給され、循環系統24や水系統各部22が排熱回収ボイラ20で生成された温水がフラッシュしない圧力に加圧された状態で維持される。 A part of the hot water generated by the exhaust heat recovery boiler 20 is supplied to the hot water receiving unit 26 of the circulation system 24 as warming water by adjusting the flow rate with the flow rate adjusting valve 38. The hot water supplied to the hot water receiving unit 26 is circulated in the circulation system 24 by the gasifier circulation pump 25. At this time, the pressurized nitrogen generated by the air separation equipment 42 is supplied to the steam drum 21, and the circulation system 24 and each part 22 of the water system are applied to the pressure at which the hot water generated by the exhaust heat recovery boiler 20 does not flush. Maintained under pressure.

ガス化炉101の起動時には、ブロー系統34を介して、蒸気ドラム21内の余剰な水が復水器73へ排出(ブロー)されて、ガス化炉設備14の系外へ余剰な水が排出される。このとき、復水器73では、復水器73内が減圧状態にあるため、復水器73内へ供給された水から溶解度を超える気体が放出される。このため、気体抽出装置35によって、復水器73内の気体が抽出されて、大気へ排気し放出される。気体抽出装置35は、ガス化炉101の起動時には、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時にホールディング運転を行っているときの復水器73から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ホールディング運転を行いながら復水器73から気体を抽出して排気する。 When the gasifier 101 is started, the excess water in the steam drum 21 is discharged (blowed) to the condenser 73 via the blow system 34, and the excess water is discharged to the outside of the gasifier equipment 14 system. Will be done. At this time, in the condenser 73, since the inside of the condenser 73 is in a depressurized state, a gas exceeding the solubility is discharged from the water supplied into the condenser 73. Therefore, the gas extraction device 35 extracts the gas in the condenser 73 and exhausts it to the atmosphere. When the gas extraction device 35 is started, the extraction amount of the gas extracted from the condenser 73 during the holding operation during the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18 is larger than the extraction amount of the gas. Then, while performing the holding operation, gas is extracted from the condenser 73 and exhausted.

また、ガス化炉101の起動時、主蒸気管28に設けられた主蒸気弁29と遮断弁30は、全閉状態であり、蒸気ダンプ系統31に設けられた蒸気ダンプ弁32と遮断弁33も、全閉状態である。蒸気ダンプ弁32は、圧力調整弁であるため、全閉であっても、高圧環境下では、流体のリークが生じるおそれがある。このため、ガス化炉101の起動時、蒸気ドラム21が窒素によって加圧されたとき、遮断弁33が全閉状態とされる。これにより、蒸気ドラム21内の蒸気や窒素が、蒸気系統23よりも下流側へリークすることが確実に防止されている。 Further, when the gasifier 101 is started, the main steam valve 29 and the shutoff valve 30 provided in the main steam pipe 28 are in a fully closed state, and the steam dump valve 32 and the shutoff valve 33 provided in the steam dump system 31 are fully closed. Is also fully closed. Since the steam dump valve 32 is a pressure regulating valve, even if it is fully closed, a fluid leak may occur in a high pressure environment. Therefore, when the steam drum 21 is pressurized by nitrogen when the gasifier 101 is started, the shutoff valve 33 is fully closed. As a result, steam and nitrogen in the steam drum 21 are surely prevented from leaking to the downstream side of the steam system 23.

これにより、ガス化炉101の内部に設けられた水系統各部22は、水系統各部22に接続された蒸気ドラム21との間で、ガス化炉101の起動時に、排熱回収ボイラ20から供給された加圧温水が循環する。これにより、ガス化炉101を起動する際、ガス化炉101の内部が温度上昇する。また、排熱回収ボイラ20からの加圧温水の供給流量は、ガス化炉101の内部温度が少なくとも酸露点温度以上になるように、ガス化炉101の内部の温度上昇状況に対して、流量調整弁38で制御してもよい。 As a result, each part 22 of the water system provided inside the gasification furnace 101 is supplied from the exhaust heat recovery boiler 20 to the steam drum 21 connected to each part 22 of the water system when the gasification furnace 101 is started. The pressurized hot water is circulated. As a result, when the gasifier 101 is started, the temperature inside the gasifier 101 rises. Further, the supply flow rate of the pressurized hot water from the exhaust heat recovery boiler 20 is a flow rate with respect to the temperature rise inside the gasifier 101 so that the internal temperature of the gasifier 101 is at least the acid dew point temperature or higher. It may be controlled by the regulating valve 38.

また、ガス化炉101の起動時に、蒸気ドラム21に対して加圧された窒素が供給されて、循環系統24や水系統各部22の内部も加圧されるため、排熱回収ボイラ20から加圧温水を供給する際、加圧温水が飽和圧力以下となりフラッシュすることがない。したがって、循環系統24に対して供給する加圧温水を徐々に増加させる必要がなく、起動時間を短縮できる。 Further, when the gasifier 101 is started, pressurized nitrogen is supplied to the steam drum 21, and the insides of the circulation system 24 and each part 22 of the water system are also pressurized. When the pressurized hot water is supplied, the pressurized hot water becomes below the saturation pressure and does not flush. Therefore, it is not necessary to gradually increase the pressurized hot water supplied to the circulation system 24, and the start-up time can be shortened.

また、復水器73は、蒸気タービン18の出口に設けられつつ、蒸気ドラム21にも接続されて、ガス化炉101の起動時に蒸気ドラム21から水が供給される。このとき、復水器73に接続された気体抽出装置35によって、復水器73内の気体が抽出し排気される。気体抽出装置35は、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時に復水器73から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ガス化炉101の起動時に復水器73から気体を抽出して排気することから、蒸気ドラム21から復水器73へ供給される水に加圧用の窒素が溶存して復水器73で放出された場合でも、復水器73内の真空度を低下することなく真空度を維持することができる。 Further, the condenser 73 is provided at the outlet of the steam turbine 18 and is also connected to the steam drum 21, and water is supplied from the steam drum 21 when the gasifier 101 is started. At this time, the gas in the condenser 73 is extracted and exhausted by the gas extraction device 35 connected to the condenser 73. The gas extraction device 35 extracts gas from the condenser 73 when the gasifier 101 is started, with an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser 73 during normal operation including the rated operation of the steam turbine 18. Since it is extracted and exhausted, even if the nitrogen for pressurization is dissolved in the water supplied from the steam drum 21 to the condenser 73 and released by the condenser 73, the degree of vacuum in the condenser 73 is maintained. The degree of vacuum can be maintained without decreasing.

したがって、気体抽出装置35が抽出できる気体の抽出量に応じて、ガス化炉101の起動時に水系統各部22に対して供給される加圧温水の量を増加させることもできる。加圧温水の量を増加させると、水に対する窒素の溶存量も増加するが、上述したとおり、ガス化炉101の起動時に復水器73から大きい抽出量で気体を抽出して排気することができることから、復水器73内の真空度を低下させることなく真空度を高いまま維持できる。ガス化炉101の起動時に水系統各部22に対して供給される加圧温水の量が増加することから、ガス化炉101の内部が温度の上昇が速くなりガス化炉101の起動時間を更に短縮できる。 Therefore, the amount of pressurized hot water supplied to each part 22 of the water system at the time of starting the gasifier 101 can be increased according to the amount of gas extracted by the gas extraction device 35. Increasing the amount of pressurized hot water also increases the amount of nitrogen dissolved in the water, but as described above, it is possible to extract gas from the condenser 73 with a large extraction amount and exhaust it when the gasifier 101 is started. Therefore, the degree of vacuum in the condenser 73 can be maintained at a high level without lowering the degree of vacuum. Since the amount of pressurized hot water supplied to each part 22 of the water system increases when the gasifier 101 is started, the temperature inside the gasifier 101 rises faster and the start time of the gasifier 101 is further extended. Can be shortened.

また、気体抽出装置35が抽出できる気体の抽出量に応じて、ガス化炉101の起動時に水系統各部22に対して供給される加圧温水の温度を上昇することや、蒸気ドラム21に供給される窒素の圧力を増加させることもできる。加圧温水の温度の上昇や窒素の圧力を増加させると、水に対する窒素の溶存量も増加するが、上述したとおり、ガス化炉101の起動時に復水器73から大きい抽出量で気体を抽出して排気できることから、復水器73内の真空度を高いまま維持することができる。ガス化炉101の起動時に水系統各部22に対して供給される加圧温水の温度が上昇することから、ガス化炉101の内部が温度の上昇が更に速くなり、ガス化炉101の起動時間を更に短縮できる。 Further, the temperature of the pressurized hot water supplied to each part 22 of the water system at the time of starting the gasifier 101 is raised according to the amount of gas extracted by the gas extraction device 35, or is supplied to the steam drum 21. It is also possible to increase the pressure of nitrogen produced. When the temperature of the pressurized hot water is increased or the pressure of nitrogen is increased, the dissolved amount of nitrogen in water also increases, but as described above, the gas is extracted from the condenser 73 with a large extraction amount when the gasifier 101 is started. Therefore, the degree of vacuum in the condenser 73 can be maintained at a high level. Since the temperature of the pressurized hot water supplied to each part 22 of the water system rises when the gasifier 101 is started, the temperature inside the gasifier 101 rises even faster, and the start-up time of the gasifier 101 Can be further shortened.

次に、気体抽出装置35のホールディング運転時における容量の選定方法について説明する。
気体抽出装置35による蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時における気体の抽出量は、蒸気タービン18の通常運転時、復水器73が蒸気タービン18から回収する蒸気量に基づいて、決定される。
Next, a method of selecting the capacity of the gas extraction device 35 during the holding operation will be described.
The amount of gas extracted during normal operation including the rated operation of the steam turbine 18 by the gas extraction device 35 is determined based on the amount of steam recovered from the steam turbine 18 by the condenser 73 during normal operation of the steam turbine 18. To.

一方、気体抽出装置35によるガス化炉101の起動時における気体(窒素)の抽出量は、例えば、下記のとおり決定される。 On the other hand, the amount of gas (nitrogen) extracted at the time of starting the gasifier 101 by the gas extraction device 35 is determined as follows, for example.

ガス化炉101内部の温度が酸露点を超えるまでに要する起動時間を想定し、想定された起動時間となるように、排熱回収ボイラ20からの温水供給量や温水温度、蒸気ドラム21へ供給する窒素の圧力を決定する。温水供給量が決定されることで、ブロー系統34を介して蒸気ドラム21から復水器73へ排出される排水量が決定される。このとき、ブロー系統34を介して蒸気ドラム21から復水器73へ排出される排水に溶存されている窒素の量も、温水の水温や窒素の圧力によって算出される。 Assuming the start-up time required for the temperature inside the gasifier 101 to exceed the acid dew point, the amount of hot water supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, the hot water temperature, and the steam drum 21 are supplied so that the start-up time is the estimated start-up time. Determine the pressure of nitrogen to be used. By determining the hot water supply amount, the amount of drainage discharged from the steam drum 21 to the condenser 73 via the blow system 34 is determined. At this time, the amount of nitrogen dissolved in the wastewater discharged from the steam drum 21 to the condenser 73 via the blow system 34 is also calculated by the water temperature of the hot water and the pressure of nitrogen.

そして、復水器73では、溶存されている窒素が水の溶解度を超えて気化することによって、真空状態が低下する。したがって、復水器73を高真空状態に維持するように、ガス化炉設備14の起動時において、気体抽出装置35がホールディング運転を行うときの気体(窒素)の抽出量が、復水器73へ排出される排水量や、溶存されている窒素の量に基づいて、決定される。 Then, in the condenser 73, the dissolved nitrogen evaporates beyond the solubility of water, so that the vacuum state is lowered. Therefore, in order to maintain the condenser 73 in a high vacuum state, the amount of gas (nitrogen) extracted when the gas extraction device 35 performs the holding operation at the start of the gasifier equipment 14 is the condenser 73. It is determined based on the amount of wastewater discharged to and the amount of nitrogen dissolved in it.

したがって、本実施形態によれば、起動時間を短くするほど、排熱回収ボイラ20からの温水供給量や温水温度、蒸気ドラム21へ供給される窒素の圧力は増加する方向に決定される。そして、温水供給量が増加するほど、ブロー系統34を介して蒸気ドラム21から復水器73へ排出される排水量が増加する。それに伴い、蒸気ドラム21から復水器73に排出された水からの窒素の排出量も増加する。また、温水温度や窒素の圧力が増加するほど、ブロー系統34を介して蒸気ドラム21から復水器73へ排出される排水量に溶存する窒素の量が増加する。よって、ガス化炉101の起動時において、復水器73を高真空状態に維持できるようにするためには、気体抽出装置35がホールディング運転を行うときの気体からの抽出し排気する量も、蒸気ドラム21に対して加圧された窒素を供給しない場合に比べて上昇する。 Therefore, according to the present embodiment, as the start-up time is shortened, the amount of hot water supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, the temperature of hot water, and the pressure of nitrogen supplied to the steam drum 21 are determined to increase. Then, as the amount of hot water supplied increases, the amount of drainage discharged from the steam drum 21 to the condenser 73 via the blow system 34 increases. Along with this, the amount of nitrogen discharged from the water discharged from the steam drum 21 to the condenser 73 also increases. Further, as the hot water temperature and the nitrogen pressure increase, the amount of nitrogen dissolved in the amount of wastewater discharged from the steam drum 21 to the condenser 73 via the blow system 34 increases. Therefore, in order to enable the condenser 73 to be maintained in a high vacuum state when the gasifier 101 is started, the amount of gas extracted and exhausted from the gas when the gas extraction device 35 performs the holding operation is also required. It rises as compared with the case where the pressurized nitrogen is not supplied to the steam drum 21.

蒸気ドラム21に対して加圧された窒素を供給するとき、気体抽出装置35は、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時にホールディング運転を行っているときの復水器73から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量の抽出と排気を行う。また、ガス化炉101の起動時にホールディング運転を行いながら復水器73から気体を抽出して排気する。ガス化炉101の起動時における気体の抽出量は、例えば、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時にホールディング運転を行っているときにおける気体の抽出量の2倍以上である。 When supplying pressurized nitrogen to the steam drum 21, the gas extraction device 35 extracts the gas extracted from the condenser 73 during the holding operation during the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18. Extract and exhaust an extraction amount larger than the extraction amount of. Further, when the gasifier 101 is started, gas is extracted from the condenser 73 and exhausted while performing a holding operation. The amount of gas extracted at the time of starting the gasifier 101 is, for example, twice or more the amount of gas extracted during the holding operation during the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18.

図3に示すように、気体抽出装置35を1台設置する場合、決定されたガス化炉101の起動時における気体(窒素)の抽出量に基づいて、気体抽出装置35の1台の抽出し排気する容量が決定される。この場合、ガス化炉101の起動時、気体抽出装置35は、定格運転で運転され、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時、気体抽出装置35は、抽出し排気する能力を絞って運転する。 As shown in FIG. 3, when one gas extraction device 35 is installed, one of the gas extraction devices 35 is extracted based on the determined amount of gas (nitrogen) extracted at the time of starting the gasifier 101. The capacity to be exhausted is determined. In this case, when the gasifier 101 is started, the gas extraction device 35 is operated in the rated operation, and in the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18, the gas extraction device 35 is operated with the ability to extract and exhaust. To do.

また、図4に示すように、気体抽出装置35を2台又は3台以上の複数台設置してもよい。この場合、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時にホールディング運転を行っているときの気体(窒素)の抽出量に基づいて、気体抽出装置35の1台の容量が決定される。そして、決定されたガス化炉101の起動時における気体(窒素)の抽出し排気する量に基づいて、残りの気体抽出装置35の容量や台数が決定される。この場合、ガス化炉101の起動時、気体抽出装置35は、ホールディング運転を行いながら複数台で運転され、蒸気タービン18の定格運転を含む通常運転時、気体抽出装置35は、1台で運転される。この例では、蒸気タービン18の通常運転時、運転される気体抽出装置35の台数が確実に減少することから、補機動力の低減が可能であり、効率的な運用が可能となる。また、蒸気タービン18の通常運転時、万一に異常発生によって、復水器73の真空度が低下した場合、他の複数台の気体抽出装置35を起動することによって真空状態が低下しないよう真空度の維持を図ることができるので、プラント運転の信頼性を向上することができる。 Further, as shown in FIG. 4, a plurality of two or three or more gas extraction devices 35 may be installed. In this case, the capacity of one of the gas extraction devices 35 is determined based on the amount of gas (nitrogen) extracted during the holding operation during the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18. Then, the capacity and the number of the remaining gas extraction devices 35 are determined based on the determined amount of gas (nitrogen) extracted and exhausted at the time of starting the gasifier 101. In this case, when the gasifier 101 is started, the gas extraction device 35 is operated by a plurality of units while performing the holding operation, and during the normal operation including the rated operation of the steam turbine 18, the gas extraction device 35 is operated by one unit. Will be done. In this example, since the number of gas extraction devices 35 to be operated during the normal operation of the steam turbine 18 is surely reduced, the auxiliary power can be reduced and efficient operation is possible. Further, in the normal operation of the steam turbine 18, if the degree of vacuum of the condenser 73 is lowered due to an abnormality, the vacuum state is not lowered by activating the other plurality of gas extraction devices 35. Since the degree can be maintained, the reliability of plant operation can be improved.

決定されたガス化炉101の起動時における気体(窒素)の抽出量を有する気体抽出装置35を運転する際、及び、試運転した際において、復水器73の真空度を確認し、決定された気体抽出装置35の気体を抽出し排気する量の能力に応じて、排熱回収ボイラ20から循環系統24へ供給する温水の量を調整してもよい。 The degree of vacuum of the condenser 73 was confirmed and determined when the gas extraction device 35 having the determined amount of gas (nitrogen) extracted at the start of the gasifier 101 was operated and when the gas extraction device 35 was commissioned. The amount of hot water supplied from the exhaust heat recovery boiler 20 to the circulation system 24 may be adjusted according to the ability of the gas extraction device 35 to extract and exhaust the gas.

気体抽出装置35は、蒸気タービン18の定格運転時に復水器73から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、ガス化炉101の起動時に復水器73から気体を抽出することから、蒸気ドラム21から復水器73へ供給される水に窒素が溶存した場合でも、復水器73内の真空度を低下することなく真空度を高く維持することができる。これに伴い、ガス化炉101の起動時に水系統各部22に対して供給される加圧温水の量の増加や温度を上昇させることができ、ガス化炉101の起動時間を更に短縮できる。 This is because the gas extraction device 35 extracts gas from the condenser 73 when the gasifier 101 is started, with an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser 73 during the rated operation of the steam turbine 18. Even when nitrogen is dissolved in the water supplied from the steam drum 21 to the condenser 73, the degree of vacuum in the condenser 73 can be maintained high without lowering the degree of vacuum. Along with this, the amount and temperature of the pressurized hot water supplied to each part 22 of the water system at the time of starting the gasification furnace 101 can be increased, and the start-up time of the gasification furnace 101 can be further shortened.

その結果、ガス化炉101の起動時に、ガスタービンが燃料(軽油)を消費する量や、窒素発生のため空気分離設備42を運転する時間を低減でき、省エネルギー化や低コスト化を図ることができる。また、ガスタービンがガス化炉101の起動時に使用する燃料(軽油)を貯蔵する貯蔵設備の容量も低減できる。 As a result, when the gasification furnace 101 is started, the amount of fuel (light oil) consumed by the gas turbine and the time required to operate the air separation equipment 42 due to nitrogen generation can be reduced, and energy saving and cost reduction can be achieved. it can. In addition, the capacity of the storage facility for storing the fuel (light oil) used by the gas turbine when the gasifier 101 is started can be reduced.

また、ガス化炉101の起動時、蒸気ドラム21が窒素によって加圧されたとき、ダンプ系統の遮断弁が全閉状態とされ、蒸気ドラム21内の蒸気や窒素が、蒸気系統23よりも下流側の復水器73へリークすることが確実に防止されている。したがって、復水器73の真空状態の低下を防止することができる。 Further, when the steam drum 21 is pressurized by nitrogen when the gasifier 101 is started, the shutoff valve of the dump system is fully closed, and the steam and nitrogen in the steam drum 21 are downstream from the steam system 23. Leakage to the condenser 73 on the side is surely prevented. Therefore, it is possible to prevent the vacuum state of the condenser 73 from being lowered.

なお、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよく、例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料(ペレットやチップ)などを使用することも可能である。 In the above-described embodiment, coal is used as fuel, but high-grade coal and low-grade coal can also be applied, and it is not limited to coal and is used as a renewable organic resource derived from living organisms. It may be biomass to be produced, and for example, thinned wood, waste wood, drifting wood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets and chips) made from these can also be used. ..

また、本実施形態はガス化炉として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉101はクロスオーバー型ガス化炉でも、ガス化炉101内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。 Further, in the present embodiment, the tower type gasification furnace has been described as a gasification furnace, but even if the gasification furnace 101 is a crossover type gasification furnace, the gas generated in the vertical vertical direction of each device in the gasification furnace 101. By replacing the gas flow direction of the above so as to match, the same implementation is possible.

10 :石炭ガス化複合発電設備
11 :給炭設備
11a :給炭ライン
14 :ガス化炉設備
15 :チャー回収設備
16 :ガス精製設備
17 :ガスタービン
18 :蒸気タービン
19 :発電機
20 :排熱回収ボイラ(温水供給部)
21 :蒸気ドラム
22 :水系統各部(水系統熱交換器)
23 :蒸気系統(蒸気系統熱交換器)
24 :循環系統
25 :ガス化炉循環ポンプ
26 :温水受入部
27 :蒸気供給管
28 :主蒸気管
29 :主蒸気弁
30 :遮断弁
31 :蒸気ダンプ系統
32 :蒸気ダンプ弁
33 :遮断弁
34 :ブロー系統
35 :気体抽出装置(気体抽出部)
36 :水封回転式真空ポンプ(真空ポンプ)
37 :エゼクタ(エジェクタ)
41 :圧縮空気供給ライン
42 :空気分離設備(窒素供給部)
43 :第1窒素供給ライン
45 :第2窒素供給ライン
46 :チャー戻しライン
47 :酸素供給ライン
48 :異物除去設備
49 :ガス生成ライン
51 :集塵設備
52 :供給ホッパ
53 :ガス排出ライン
61 :圧縮機
62 :燃焼器
63 :タービン
64 :回転軸
65 :圧縮空気供給ライン
66 :燃料ガス供給ライン
67 :燃焼ガス供給ライン
68 :昇圧機
69 :タービン
70 :排ガスライン
71 :蒸気供給ライン
72 :蒸気回収ライン
73 :復水器
74 :ガス浄化設備
75 :煙突
101 :ガス化炉
102 :シンガスクーラ
110 :圧力容器
111 :ガス化炉壁
115 :アニュラス部
116 :コンバスタ部
117 :ディフューザ部
118 :リダクタ部
121 :ガス排出口
122 :スラグホッパ
126 :バーナ
127 :バーナ
131 :蒸発器
132 :過熱器
134 :節炭器
154 :内部空間
156 :外部空間
10: Coal gasification combined cycle equipment 11: Coal supply equipment 11a: Coal supply line 14: Gasification furnace equipment 15: Char recovery equipment 16: Gas purification equipment 17: Gas turbine 18: Steam turbine 19: Generator 20: Exhaust heat Recovery boiler (hot water supply section)
21: Steam drum 22: Water system parts (water system heat exchanger)
23: Steam system (steam system heat exchanger)
24: Circulation system 25: Gasification furnace circulation pump 26: Hot water receiving section 27: Steam supply pipe 28: Main steam pipe 29: Main steam valve 30: Shutoff valve 31: Steam dump system 32: Steam dump valve 33: Shutoff valve 34 : Blow system 35: Gas extraction device (gas extraction unit)
36: Water-sealed rotary vacuum pump (vacuum pump)
37: Ejector (Ejector)
41: Compressed air supply line 42: Air separation equipment (nitrogen supply unit)
43: 1st nitrogen supply line 45: 2nd nitrogen supply line 46: Char return line 47: Oxygen supply line 48: Foreign matter removal equipment 49: Gas generation line 51: Dust collection equipment 52: Supply hopper 53: Gas discharge line 61: Compressor 62: Combustor 63: Turbine 64: Rotating shaft 65: Compressed air supply line 66: Fuel gas supply line 67: Combustion gas supply line 68: Booster 69: Turbine 70: Exhaust gas line 71: Steam supply line 72: Steam Recovery line 73: Condenser 74: Gas purification equipment 75: Chimney 101: Gasification furnace 102: Thin gas cooler 110: Pressure vessel 111: Gasification furnace wall 115: Anuras section 116: Turbine section 117: Diffuser section 118: Reductor section 121: Gas outlet 122: Slug hopper 126: Burner 127: Burner 131: Evaporator 132: Superheater 134: Coal saving device 154: Internal space 156: External space

Claims (6)

ガス化炉と、
前記ガス化炉の内部に設けられた水系統熱交換器と、
前記水系統熱交換器に接続された蒸気ドラムと、
前記水系統熱交換器に対して加圧された温水を供給する温水供給部と、
前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを結び、前記温水が前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを循環する循環系統と、
前記蒸気ドラムに対して加圧された不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
蒸気タービンの出口に設けられつつ、前記蒸気ドラムに接続され、前記蒸気ドラムから水が供給される復水器と、
前記復水器に接続され前記復水器内の気体を抽出し排気する気体抽出部と、
を備え、
前記ガス化炉の起動時に、前記気体抽出部は、前記蒸気タービンの定格運転時よりも大きい抽出量で前記蒸気ドラムから供給された水に溶存していた不活性ガスを含む気体を前記復水器から抽出し排気することで前記復水器の真空状態を維持することを特徴とするガス化炉設備。
Gasifier and
A water system heat exchanger provided inside the gasifier and
With the steam drum connected to the water system heat exchanger,
A hot water supply unit that supplies pressurized hot water to the water system heat exchanger,
A circulation system in which the water system heat exchanger and the steam drum are connected and the hot water circulates between the water system heat exchanger and the steam drum.
An inert gas supply unit that supplies the pressurized inert gas to the steam drum,
A condenser that is provided at the outlet of the steam turbine, is connected to the steam drum, and water is supplied from the steam drum.
A gas extraction unit connected to the condenser to extract and exhaust the gas in the condenser,
With
At the start of the gasification furnace, the gas extraction unit condenses the gas containing the inert gas dissolved in the water supplied from the steam drum with an extraction amount larger than that during the rated operation of the steam turbine. by extracting from the vessel exhaust, gasifier facility and maintains the vacuum condition of the condenser.
前記気体抽出部は、
真空ポンプと、
エゼクタと、
を有し、
所定の圧力以上では、前記真空ポンプのみによるホギング運転が行われ、前記所定の圧力未満では、前記真空ポンプと前記エゼクタによるホールディング運転が行われ、
前記気体抽出部は、前記蒸気タービンの定格運転時に前記ホールディング運転を行っているときの前記復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で、前記ガス化炉の起動時に前記ホールディング運転を行いながら前記復水器から気体を抽出し排気することを特徴とする請求項1に記載のガス化炉設備。
The gas extractor
With a vacuum pump
With the ejector
Have,
When the pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, the hogging operation is performed only by the vacuum pump, and when the pressure is lower than the predetermined pressure, the holding operation is performed by the vacuum pump and the ejector.
The gas extraction unit has an extraction amount larger than the extraction amount of the gas extracted from the condenser during the holding operation during the rated operation of the steam turbine, and the holding at the start of the gasification furnace. The gasifier facility according to claim 1, wherein gas is extracted from the condenser and exhausted while operating.
前記気体抽出部は、複数台からなり、1台当たり、前記蒸気タービンの定格運転時に前記ホールディング運転を行うことが可能な前記復水器から抽出する気体の抽出容量を有し、
前記ガス化炉の起動時に前記ホールディング運転を行うとき、前記気体抽出部を2台以上で運転されることを特徴とする請求項2に記載のガス化炉設備。
The gas extraction unit is composed of a plurality of units, and each unit has a capacity for extracting gas to be extracted from the condenser, which can perform the holding operation during the rated operation of the steam turbine.
The gasification furnace equipment according to claim 2, wherein when the holding operation is performed at the start of the gasification furnace, the gas extraction unit is operated by two or more units.
前記ガス化炉の内部に設けられ、前記ガス化炉の起動完了後に前記蒸気ドラムから供給された蒸気が流通する蒸気系統熱交換器と、
前記蒸気系統熱交換器と前記復水器とを結び、前記ガス化炉の起動完了後に前記蒸気系統熱交換器からの蒸気を前記復水器へ排出するダンプ系統と、
前記ダンプ系統に設けられ、前記ダンプ系統を流れる蒸気の流量を調整する調整弁と、
前記ダンプ系統において前記調整弁よりも前記復水器側に設けられ、前記ガス化炉の少なくとも起動時に前記ダンプ系統を流れる蒸気の流通を遮断する遮断弁と、
を更に備える請求項1から3のいずれか1項に記載のガス化炉設備。
A steam system heat exchanger provided inside the gasifier and through which steam supplied from the steam drum flows after the start of the gasifier is completed.
A dump system that connects the steam system heat exchanger and the condenser and discharges steam from the steam system heat exchanger to the condenser after the start-up of the gasifier is completed.
A regulating valve provided in the dump system and adjusting the flow rate of steam flowing through the dump system,
In the dump system, a shutoff valve provided on the condenser side of the regulating valve to shut off the flow of steam flowing through the dump system at least when the gasifier is started.
The gasifier equipment according to any one of claims 1 to 3, further comprising.
炭素含有固体燃料を燃焼・ガス化することで生成ガスを生成する請求項1から4のいずれか1項に記載のガス化炉設備と、
前記ガス化炉設備で生成した前記生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気を含む蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
前記ガスタービン及び前記蒸気タービンと連結された発電機とを備えたことを特徴とするガス化複合発電設備。
The gasifier equipment according to any one of claims 1 to 4, which produces a generated gas by burning and gasifying a carbon-containing solid fuel.
A gas turbine that is rotationally driven by burning at least a part of the generated gas generated in the gasification furnace equipment, and
A steam turbine that is rotationally driven by steam containing steam generated by an exhaust heat recovery boiler that introduces turbine exhaust gas discharged from the gas turbine, and
A gasification combined cycle facility including the gas turbine and a generator connected to the steam turbine.
ガス化炉と、前記ガス化炉の内部に設けられた水系統熱交換器と、前記水系統熱交換器に接続された蒸気ドラムとを備えるガス化炉設備の起動方法であって、
前記ガス化炉の起動時に、前記水系統熱交換器に対して加圧された温水を供給するステップと、
前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを結ぶ循環系統において、前記温水が前記水系統熱交換器と前記蒸気ドラムを循環するステップと、
前記ガス化炉の起動時に、前記蒸気ドラムに対して加圧された不活性ガスを供給するステップと、
蒸気タービンの出口に設けられつつ、前記蒸気ドラムに接続された復水器が、前記ガス化炉の起動時に前記蒸気ドラムから水を回収するステップと、
前記ガス化炉の起動時に、前記復水器に接続された気体抽出部が、前記蒸気タービンの定格運転時に前記復水器から抽出される気体の抽出量よりも大きい抽出量で前記蒸気ドラムから供給された水に溶存していた不活性ガスを含む気体を前記復水器から抽出し排気することで前記復水器の真空状態を維持するステップと、
を備えることを特徴とするガス化炉設備の起動方法。
A method of starting a gasifier facility including a gasifier, a water system heat exchanger provided inside the gasifier, and a steam drum connected to the water system heat exchanger.
When the gasifier is started, a step of supplying pressurized hot water to the water system heat exchanger and
In the circulation system connecting the water system heat exchanger and the steam drum, the step in which the hot water circulates between the water system heat exchanger and the steam drum,
When the gasifier is started, the step of supplying the pressurized inert gas to the steam drum and
A step in which a condenser connected to the steam drum while being provided at the outlet of the steam turbine recovers water from the steam drum when the gasifier is started.
When the gasifier is started, the gas extraction unit connected to the condenser is extracted from the steam drum with an extraction amount larger than the amount of gas extracted from the condenser during the rated operation of the steam turbine. a gas comprising an inert gas that has been dissolved in the supplied water to extract and exhausted from the condenser, maintaining a vacuum condition of the condenser,
A method of starting a gasifier facility, which is characterized by being equipped with.
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