JPH05538B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、ガスタービンの操作方法に関し、よ
り詳しくは、流動床ボイラーとガス化装置との組
合せ装置を利用してタービン駆動用のガスを発生
させるための、前記の操業方法に関する。

＜従来の技術＞ １次発熱源として流動床を使用した燃焼系統
は、以前から知られている。この装置において
は、化石燃料例えば石炭と石炭の燃焼によつて生
成した硫黄のための吸着剤とを含む粒状材料の床
に、空気を導いて、床を流動化し、比較的低い温
度においての燃料の燃焼を助長する。燃焼器を加
圧し、流動床によつて生成させた熱ガスを使用し
て、発電用タービンを駆動することができる。

流動床燃焼工程の１つの特徴は、汚染物資の排
出量を低値に保つために必要な、比較的低いガス
温度である。しかし、このことの結果として、ボ
イラー−タービンサイクルの組合せ効率は、折衷
された値となる。それは、タービンは、流動床ボ
イラーにおいて許容される最高温度十分に超過し
たガス温度で作動させうるためである。そのた
め、タービンに入るガスの温度を高くしてサイク
ル効率を改善するために、給送燃料のスリツプ流
を別の容器中においてガス化することが提案され
ている。この燃料ガス流は、次に、バーナー中の
ボイラーからの煙道ガスの結合され、煙道ガスの
温度を承認可能なレベルに高める。しかしこの別
のガス化器を用いることの必要性は、操作方法の
コストを著しく高いものとするため、望ましくな
い。

＜発明が解決しようとする課題＞ 従つて、本発明の１つの目的は、別のガス化器
のコストを排除するタービン駆動用ガスの発生方
法を提供することにある。

本発明の別の目的は、部分的に燃焼させられる
ガスを発生させて該ガスの一部分を取出すことに
より、バーナーのボイラーからの煙道ガスと再度
合体された時に、該ガスがガスタービンの最適の
作動に見合つた高温に到達するようにするための
ガス化区画が流動床ボイラーに設けられている場
合の、前記と形式の操作方法を提供することにあ
る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明の操作方法によれば、燃料の完全燃焼に
は足りないが可燃性オフガスを発生させるには足
る量の空気によつて、燃料を含む粒状材料の流動
床を流動化する。ガスを完全燃焼させて煙道ガス
を発生させるために、比較的高い位置において容
器に余分の空気を添加する。この余分の空気が添
加される個所の上流側にある排出口から、床から
のオフガスの一部分を取出す。連行された粒状材
料は、燃料の燃焼によつて生じた煙道ガス及びオ
フガスから分離され、比較的純粋なガスが燃焼さ
せられ、タービンに移行する前のガスの温度を上
昇させる。

次に、本発明の好ましい実施例を例示した添付
図面を参照して説明する。

＜実施例＞ 図面を参照して説明すると、１０は、流動床ボ
イラーであり、燃料及び燃料の燃焼によつて生成
した硫黄を吸収するための吸収剤を含む粒状材料
の流動床１２を備えている。配管１４は、ボイラ
ー１０の下部に空気を導入し、この空気は、孔あ
けした格子板１６を通過し、かくして流動床１２
を経て一様に分配され、粒状材料を流動化する。
空気圧縮機１５は、通常のように作動して、配管
１４に圧縮空気を供給する。この空気の量は、燃
料を完全燃焼させるのに不十分であるが、可燃性
のオフガスを発生させるには十分である。分岐管
１４ａは、配管１４から延長しており、燃料の燃
焼を完全なものにするに足る量の空気を、流動床
１２の上方の個所に導入する。図には示してない
が、余分の燃料及び吸着剤を床１２に導くための
１以上の給送装置と、固体生成物が床１２に蓄積
されないようにするための１以上の取出し装置と
が、必要に応じて適宜設けられている。

床１２において燃焼しなかつたガスは、気体状
の燃焼生成物及び分岐管１４ａを介して導入され
た空気と合体されて、煙道ガスを形成し、この煙
道ガスは、ボイラー１０の全長を通過した後、ボ
イラー１０の排出口から、サイクロン分離器２０
の入口に連結された配管１８中に排出される。排
出管２２は、分岐管１４ａからの余分の空気の取
入れ点と空気を分配する格子板１６との間に配設
してあり、ボイラー１０の出口から可燃性オフガ
スを受け、第２サイクロン分離器２４中にそれを
排出する。

サイクロン分離器２０，２４においてガスから
分離された固体粒状物は、その最も下方の部分か
ら、配管２６中に排出され、この配管２６は、ボ
イラー１０の適宜の入口を経て粒状材料を床１２
に再噴出する。分離器２０，２４からの分離され
たガスは、不純物又は固体粒状物をガスから更に
分離するために、配管２８，３０を経て２つの清
浄化ユニツト３４，３６にそれぞれ移行する。

配管３８，４０は、清浄化ユニツト３４，３６
をそれぞれバーナ４２に連結し、バーナ４２は、
慣用される仕方で作動して、配管３８中の過剰な
空気の存在下に、ガスを着火させ、生成したガス
をガスタービン４６に、配管４４を介して給送す
る。

ガスタービン４６は、慣用される仕方で発電機
４８を駆動する。タービンのガス排出口は、廃熱
ボイラー５２に配管５０を介して連結されてい
る。吸水は、配管５４を経て、廃熱ボイラー５２
の上部に供給され、ボイラー１０の全長を横断
し、それによつて加熱された後、流動床ボリラー
１０及びボイラー１０中に配された加熱器５８
に、配管５６を経て供給される。過熱器５８から
の加熱された蒸気は、配管６０を経て、図示しな
い他の装置に、再使用のために給送される。

作用について説明すると、圧縮器１５からの空
気は、ボイラー１０中の流動床１２を流動化して
床１２中の粒状材料の燃焼を助長するに足る速度
で、配管１４を経て流動床１２に移行する。床１
２において燃焼しなかつたガスは、気体状の燃焼
生成物及び配管１４を経て導入される空気と合体
されて、煙道ガスを形成し、この煙道ガスは、ボ
イラー１０の全長を通過した後、ボイラー１０の
出口から配管１８に排出される。煙道ガスは、こ
の通過の間に、床１２中の比較的微細な粒状材料
を連行し、分離器２０に移行する。以上に説明し
たように流動床１２の下方部分に導入される空気
は、床１２中の燃料を完全燃焼させるには足りな
いが可燃性オフガスを発生させるには足りるよう
に、注意深く制御する。分岐管１４ａは、燃焼を
完全にするに足る量の余分の空気を、床１２の上
方のボイラー１０の領域に導入する。

排出管２２は、分岐管１４ａからの余分の空気
の導入点の上流側の点で、オフガスを受け、この
オフガスは、サイクロン分離器２４に移行する。

分離器２０，２４中のガスは、それに同伴され
た粒状材料から分離され、この粒状材料は配管２
６を経て床１２に再噴出される。分離器２０，２
４からの比較的清浄なガスは、配管２８，３０を
経て、清浄化ユニツト３４，３６に、更に清浄化
を受けるために移行し、比較的純粋なガスは、配
管３８，４０を経てバーナー４２に移行する。バ
ーナー４２において、配管３８中の過剰な空気及
び煙道ガスの存在下に、可燃性オフガスが燃焼し
て、ガス温度が上昇する。その後にガスは、配管
４４を経てガスタービン４６に移行する。

タービンからの費消ガスは、配管５０を経て廃
熱ボイラー５２に移行し、配管５４からボイラー
１０を通る給水と熱交換する。ボイラー５２から
の比較的高温の給水は、配管５６を経て、流動床
ボイラー１０に移行し、そこで加熱器５８に通さ
れることによつて、蒸気に変えられる。加熱され
た蒸気は、その後に、配管６０を経て、図示しな
い外部の装置に移行する。

第２図の実施例は、第１図の実施例と同様であ
り、第１図の実施例と同一の部材を使用するの
で、これらの部材は、同一の符号によつて表わさ
れている。第２図に示した実施例によれば、第１
段のタービン４６と直列の関係において、第２段
タービン４６′が配設してあり、また２つのバー
ナー４２，４２′が配設してあり、配管３８，４
０を経て、清浄化ユニツト３４，３６にそれぞれ
連結されている。配管６２は、バーナー４２′に
第１段タービン４６のガス排出口を連結してお
り、配管６４はバーナー４２′を、第２段タービ
ン４６′に連結している。バイパス管６６は、清
浄化ユニツト３６からのガスの一部分を、第１実
施例の場合と同様に、バーナー４２に差向けるた
めに設けられている。

このように、第２図の実施例によれば、第１段
タービン４６からのガスは、配管６２、バーナー
４２′及び配管６４を経て、第２段タービン４
２′に移行し、第２段タービン４２′からの費消さ
れたガスは、配管５０を経て廃熱バイラー５２に
移行する。その他の点では、第２図の実施例の作
用は、第１図のものと全く同様である。

なお、流動床ボイラー１０は、いわゆる「バブ
リング」型でも、「フアスト」型でもよい。バブ
リング型の場合には、粒状材料の床は、空気分配
板によつて支持され、燃焼支持空気は、この空気
分配板に、それに形成した複数の穿孔を経て供給
され、粒状材料を膨張させ、浮遊ないしは流動化
された状態とする。ガスの速度は、典型的には、
床の重量を支持する圧力降下を生ずるのに必要な
速度（例えば、最小流動化速度）の、２〜３倍と
することによつて、泡を生成させ、この泡は、床
を通つて上方に移行し、沸騰している液の外観を
与える。この床は、或るはつきりと定まつた上面
を呈する。固形物の高度の再循環が与えられた時
に、バブリング型の床は、その微小片のの内容物
を成立させ、循環流動床として作動可能となる。

フアスト型の流動床においては、最小流動化速
度の分数値としての平均ガス速度を、バブリング
型の床の場合のそれよりも高くするので、床の表
面は一層拡散され、床からの固形分の連行量は増
大する。この方法によれば、流動床の密度は、固
形物５〜20容量％となり、この値は、バブリング
型の流動床の典型的な値である30容量％よりも相
当に低い。低密度のフアスト型流動床の形成は、
粒径が小さいことと、固形物のスループツトが高
いことによるものであり、それによつて固形物の
再循環量を高くすることが必要となる。フアスト
型の流動床の速度範囲は、固形物のターミナル速
度又は自由落下速度と、それ以上では床が空圧搬
送ラインとなつてしまう速度との間にある。

どの循環流動化床によつても必要とされる固形
物の高度の循環は、燃料の熱放出パターンに対し
て床を不感知性とするので、蒸気発生器の内部の
温度の変化が最小となり、従つて、窒素酸化物の
生成量が減少する。固形物の高負荷はまた固形物
の再循環のために固形物からガスを分離するため
に使用される機械的装置の効率を改善する。その
結果としての、硫黄吸着剤及び燃料の滞溜時間の
増大によつて、吸着剤及び燃料の消費量が減少す
る。

本発明の操作方法によつて、いくつかの利点が
得られる。一例とて、前記のような固有の利点を
備えた流動床ボイラーが利用され、（1600〓）の
最適温度で作動され、タービンが要求する温度ま
でガスの温度を高めるために別のガス化装置を使
用する必要性が除かれる。これは、ボイラーの下
部に可燃性オフガスを生成させ、このガスを利用
して、ボイラーを離去する煙道ガスの温度を高め
ることによつて達成される。そのため、高効率の
作動が実現される。

本発明の好ましい実施例について以上に説明し
たが、本発明は、これらの実施例以外にもいろい
ろと変更して実施できるので、前述した特定の構
成は、単なる例示にすぎず、本発明を限定するも
のではない。

付 記 (1) １つのバーナーが設けられ、前記煙道ガス及
び前記オフガスがこのバーナー導かれるように
する請求項に記載の操作方法。

(2) ２つのバーナーが設けられ、前記煙道ガスは
一方のバーナーに、該オフガスは他のバーナー
にそれぞれ導かれるようにする請求項に記載の
操作方法。

(3) 該バーナーからのそれぞれのガスがそれぞれ
第１段タービン及び第２段タービンに導かれる
ようにする付記(2)に記載の操作方法。

(4) タービンからの費消ガスと給水との間の熱交
換を行なつて給水の温度を高くする工程と、該
給水を該流動床ボイラーに移行させて加熱され
た該給水を蒸気に変える工程とを更に含む請求
項に記載の操作方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例による操作方法を
実施するための装置の各部の配列を示すブロツク
線図、第２図は、本発明の変形実施例による操作
方法を実施するための装置の各部の配例を示すブ
ロツク線図である。 １０……ボイラー（容器）、１２……粒状材料
の床、４６……ガスタービン（タービン）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 容器中に配設した燃料を含む粒状材料の床を
   通つて、空気を導く工程を含み、この空気の速度
   は、該粒状材料を流動化して該燃料の燃焼を助長
   するに足る値であり、該空気の量は、該燃料を完
   全燃焼させるには足りないが可燃性オフガスを発
   生させるには足る量とし、燃焼によつて生成した
   煙道ガスは、前記容器の長さに沿つて移行し、該
   粒状材料の一部分を連行した後、該容器の上部の
   出口から排出され、更に、該流動床の上方で該出
   口の下方の個所において、該容器に、余分の空気
   を添加して該燃料を完全燃焼させる工程と、該余
   分の空気を添加した該個所の上流側にある該容器
   の出口から、該オフガスの一部分を排出させ、連
   行された粒状材料を該煙道ガス及び該オフガスか
   ら分離する工程と、分離された該オフガスを該煙
   道ガスの存在下において燃焼させてガス温度を高
   くする工程と、高温のガスをタービンに移行させ
   る工程とを含む、ガスタービンの操作方法。