JPH04101005A

JPH04101005A - 蒸気タービン式発電装置

Info

Publication number: JPH04101005A
Application number: JP21164990A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hamada; 浜田　紘; Hideo Iwahashi; 英夫岩橋; Masahiko Nagai; 正彦永井; Seiichi Shirakawa; 白川　精一
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Choryo Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Choryo Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1992-04-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、燃焼型高圧酸化塔内で燃料を高純度酸素で酸
化燃焼させ、この燃焼ガス中に直接ボイラ水を注入する
ことにより高圧蒸気を発生させて発電を行う蒸気タービ
ン式発電装置に関する。

（従来の技術〕従来の発電等に用いられる蒸気発生器（ボイラー）に於
ては、燃焼室で大気圧下で燃料を燃やし、この燃焼熱で
伝熱管を介してボイラー水を加熱し高圧蒸気を発生させ
るという間接加熱方式がとられていた。

例えば、第３図に示すように、燃焼炉０３で空気熱し、
この伝熱管０１ａ内のボイラー水が間接的に加熱され、
伝熱管０１ａ内で発生した加熱蒸気は蒸気ドラム０２か
ら蒸気タービン０６へ送られ、同蒸気タービン０６によ
って発電機０８を駆動して発電を行なっている。なお、
図中０４は排ガスダクト、０５は煙突、０７は蒸気ター
ビン０６の出口側に設けられた凝縮器である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示す従来の蒸気発生器では次のような問題があ
った。

（１）前記のように、燃焼炉０３での燃焼エネルギーは
伝熱管０１ａを加熱し、この伝熱管Ｏ１ａで間接的にボ
イラー水が加熱され、加熱蒸気は蒸気ドラム０２から蒸
気タービＪ６へと送られていた。そのために、燃焼宍３
での燃焼エネルギーの一部は、燃焼時の水の生成熱及び
排出ガスの熱エネルギーとして伝熱管に伝わることな（
排ガスダクト０４から約１５０℃程度の排ガスとなって
逃散してしまうこととなり、燃焼エネルギーを充分に有
効利用することができなかった。

（２）燃焼時の酸素源として空気を使用しているため、
多量の排出ガスが発生し、かつ、排出ガス中には多量の
窒素と炭酸ガス、Ｎｏ、、　Ｓｏ、などが含まれること
となる。排出ガス中の炭酸ガス、Ｎ０１Ｉ、ＳＯＸを除
去するには、ガス量が多いために非常に大きな除去設備
が必要となり、かつ、除去効率も低下する。

本発明は、以上の問題点を解決することができる蒸気タ
ービン式発電装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の蒸気タービン式発電装置は次の手段を講じた。

（１１燃料を高純度酸素で燃焼させ、その燃焼ガス中に
水を注入して高圧蒸気を発生させる燃焼炉型高圧酸化塔
、前記燃焼ガスを含んだ高圧蒸気で駆動される蒸気ター
ビン、及び前記蒸気タービンに連結された発電機を備え
た。

（２）前記（１）の発明において、前記蒸気タービンの
排気中の蒸気と不凝縮性ガスを凝縮・吸収する（１）　
　燃焼炉型高圧酸化塔の内部において、高圧下で燃料を
酸化燃焼させると同時に、同酸化塔内部の燃焼ガス中に
水を注入し、同酸化塔内で高温、高圧の蒸気を直接発生
させる。従って、燃焼エネルギーは効率良く発生蒸気へ
伝わり、蒸気発生効率が向上する。

この発生蒸気は燃焼ガスといっしょに蒸気タービンへ送
り、ここで蒸気タービンを駆動し発電機によって発電が
行なわれる。

（２）燃焼炉型高圧酸化塔の燃焼用酸素源としては、高
純度酸素を使用するので、蒸気タービンへ送られる燃焼
ガスを含む高圧蒸気中には窒素（Ｎ２）及び有害物の窒
素酸化物（Ｎｏ、）は含まれない。

そのために、蒸気タービンの排気の脱硝処理を行なう必
要がない。

前記（２）の本発明においては、前記（１）の本発明の
蒸気タービン排気中の蒸気と炭酸ガスを凝縮・吸収する
凝縮装置を備えている。

前記したように、本発明（１）において蒸気タービンへ
送られる燃焼ガスと高圧蒸気中には窒素（Ｎ２）と窒素
酸化物（ＮｏＸ）は含まれず、燃焼ガス中の不凝縮性ガ
スは、主として炭酸ガス（Ｃｏ□）であり、これに燃料
中のイオウ分より発生したイオウ酸化物（Ｓｏ、）が含
まれているが、窒素などのガスを含んでいないために、
ガス分圧の関係で炭酸ガスは容易に水に溶ける。またイ
オウ酸化物も容易に水に溶ける。従って、前記凝縮装置
において、冷却水及びタービン排気中の蒸気が凝縮した
水にタービン排気中の炭酸ガス及びイオウ酸化物が溶け
、大気に放出される炭酸ガスを殆どなくすことができる
と共に脱硫作用が行なわれる。

また、凝縮装置では炭酸ガスとイオウ酸化物が容易に水
に溶けるために、蒸気タービンの出口側をが真空状態に近くまで圧力を下げることができ、同蒸気
タービンにおいて蒸気と燃焼ガスのエネルギーは有効に
回収される。

Ｃ実施例〕本発明の一実施例を、第１図及び第２図によって説明す
る。

第１図において、ｌは燃焼炉型の高圧酸化塔で、同高圧
酸化塔１内には、天然ガス、都市ガス等のガス状燃料、
溶油、重油、ＬＮＧ、　ＬＰＧ等の液状燃料、及び高純
度酸素の液体を酸素ポンプ８で昇圧した後空気又は水な
どの媒体によって酸素蒸発器７で蒸発された高純度酸素
ガスが供給され、またボイラー水が散布されるようにな
っている。前記高圧酸化塔１は、高圧蒸気ライン５によ
って、発電機３に連結された蒸気タービン２に接続され
、蒸気タービン２の出口側は、１段目の凝縮器１０とそ
の後流側の２段目のバロメタリックコンデンサー等の直
接凝縮器１１とをもつ凝縮装置４に接続されている。同
直接凝縮器ｌｌ内には、循環ポンプ９によって冷却水が
散布され、この散布された冷却水は循環ポンプ９によっ
て循環使用されるようになっていると共に、その上部は
真空装置６に接続されている。

前記高圧酸化塔１は、その周囲に２重壁のボイラー水子
熱器１３が設けられ、同ボイラー水子熱器１３で予熱さ
れたボイラー水が酸化塔１内の上部へ散布されるように
なっている。また、前記の燃料と高純度酸素ガスも酸化
塔１内の上部へ供給される。酸化塔１の下部には、燃焼
を促進するために、触媒等の充填物１２が充填されてい
る。

以上のように構成された本実施例では、燃焼炉型の高圧
酸化塔１内において、燃料が高純度酸素によって燃焼し
、ボイラー水子熱器１３で予熱されたボイラー水が同酸
化塔１内の燃焼ガス中に散布され、その燃焼熱により加
熱昇圧されて高圧蒸気となる。

同酸化塔ｌ内の燃焼は、充填物１２によって促進され、
また、ボイラー水は酸化塔１内へ直接投入されて蒸気と
なるために、蒸気発生効率が向上する。

また、燃料は高純度酸素によって燃焼するために、燃焼
ガス中には、Ｎ、、　Ｎｏ、が含まれず、燃焼ガス中の
主成分は炭酸ガス（Ｃｏ□）であり、これに燃料中のイ
オウ分から発生したイオウ酸化物（Ｓｏ、）が含まれて
いる。

前記のように高圧酸化塔ｌ内で燃焼熱により加熱昇圧さ
れた高圧蒸気は、燃焼ガスと共に高圧蒸気ライン５を通
って蒸気タービン２へ送られる。

この高圧蒸気と燃焼ガスは蒸気タービン２を駆動し、発
電機３によって電気を発生させた後、０．１ｋｇ／Ｃ１
ｉの低圧で蒸気タービン２から排出され、凝縮装置４へ
送られ、第１段目の凝縮器１０で冷却された上、直接冷
却器１１において冷却水により蒸気は凝縮させられる。

また、蒸気中に含まれた燃焼ガス中の炭酸ガスとイオウ
酸化物の大部分は冷却水と凝縮水に溶解除去され、残っ
た一部不＃縮ガスは真空装置６から大気へ放出される。

燃焼ガス中には、前記のように、窒素酸化物（Ｎｏ、）
が含まれておらず、また、炭酸ガス（Ｃｏ、）とイオウ
酸化物（Ｓｏ、）は凝縮器Ｗ４で除去されるために、燃
焼ガスは充分に清浄化された状態で大気へ放出されるこ
とになる。

また、前記のように、燃焼ガス中には窒素（Ｎ２）が含
まれていないために、ガス分圧の関係で炭酸ガスは凝縮
器２４において水に容易に溶け、かつ、イオウ酸化物も
水に容易に溶けるために、凝縮装置４においては炭酸ガ
スとイオウ酸化物を容易に除去することができると共に
蒸気タービン２の出口側の圧力を、前記のように０．１
ｋｇ／ｃｄの低圧とすることができ、タービン２におい
て高圧蒸気と燃焼ガスのエネルギーを充分に回収し、発
電効率を上げることができる。

なお、本実施例において、炭酸ガス除去を完全にするた
めに、凝縮装置４の冷却水としてアルカリ液を用いるよ
うにしてもよく、また更に、海水を用いるようにしても
よい。

〔発明の効果］請求項１の本発明は次の効果を奏することができる。

（１）　　従来の間接加熱型ボイラー（蒸気発生器）に
比べ、本発明は燃焼炉型高圧燃焼炉で直接蒸気発生方式
を採用しているために、燃焼熱を１００％近く有効に利
用することができ、かつ、伝熱管が不必要であり大巾な
建設費の低減が可能である。

（２）燃焼炉型高圧燃焼炉において、窒素酸化物（ＮＯ
，）の発生がなく、燃焼ガスの脱硝を必要としない。

請求項２の本発明は、以上に加えて次の効果を奏するこ
とができる。

（１１従来型と異り、この方式での蒸気タービンからの
排気ガス中には窒素等が存在せず、炭酸ガスはガス分圧
の関係で凝縮装置において容易に水で吸収除去できる。

従って、炭酸ガス除去設備のような特別な設備を設ける
必要がなく、大巾な建設費の低減となる。

（２）燃料中のイオウ分はイオウ酸化物（ＳＯ，）とな
るが、これも炭酸ガスと同様凝縮装置において簡単に水
に吸収除去することができる。

（３）前記（１）、　（２）のように炭酸ガス及びイオ
ウ酸化物を容易に水に吸収除去できるために、蒸気ター
ビンの出口側圧力を下げることができ、蒸気タービンに
おいてエネルギーの回収を効率良く行なうことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のシステム図、第２図は同実
施例の燃焼炉型高圧酸化塔の説明図、第３図は従来の発
電装置のシステム図である。１・・・酸化塔、　　　　　２・・・蒸気タービン。３・・・発電機、　　　　　４・・・凝縮装置。５・・・高圧蒸気ライン、６・・・真空装置。７・・・酸素蒸発器、　　　８・・・酸素ポンプｌＯ・
・・凝縮器、　　　　　１１・・・直接凝縮器。

Claims

【特許請求の範囲】１、燃料を高純度酸素で燃焼させその燃焼ガス中に水を
注入して高圧蒸気を発生させる燃焼炉型高圧酸化塔、前
記燃焼ガスを含んだ高圧蒸気で駆動される蒸気タービン
、及び前記蒸気タービンに連結された発電機を備えたこ
とを特徴とする蒸気タービン式発電装置。２、前記蒸気タービンの排気中の蒸気と不凝性ガスを凝
縮・吸収する凝縮装置を備えたことを特徴とする請求項
１に記載の蒸気タービン式発電装置。