JPH10299423A

JPH10299423A - ガス化発電システム

Info

Publication number: JPH10299423A
Application number: JP10040724A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yoshikawa; 川邦夫吉; Keiji Murata; 田圭治村; Michio Hori; 美知郎堀; Hakaru Ogawa; 川斗小; Masakuni Sasaki; 雅國佐々木; Masafumi Fukuda; 田雅文福
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 1998-11-10

Abstract

(57)【要約】【課題】低廉・簡単な構成により発電効率が高く、し
かも排ガス中のＮＯｘ濃度の低い安定した燃料でもガス
化発電を実現できる。【解決手段】燃料１７とガス化剤１６を反応させるこ
とにより高温のガス化生成ガスを生成するガス化手段１
０と、前記ガス化手段１０により生成された高温の前記
ガス化生成ガスを燃焼させることにより得られるエネル
ギーを用いて発電を行なう発電手段２０と、前記ガス化
手段１０に供給される前記ガス化剤を例えば１０００℃
程度の自己着火温度にまで予熱する予熱手段３０と、を
備え、予熱手段３０は、例えば石炭等の化石燃料を燃料
１７として用いた場合に、ガス化手段１０内に供給され
る空気の温度を１０００℃程度の高温にまで上昇させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭，天然ガス，
重質油等の化石燃料や、塵芥，家庭用または産業廃棄物
等の燃料を酸素，空気等のガス化剤によりガス化して燃
料ガスを生成し、これを用いて発電を行なうガス化発電
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に化石燃料と呼ばれている燃料の中
でも、石炭は、石油，天然ガスに比較して世界的に広く
分布しており、その埋蔵量も多いため将来の発電用燃料
としての期待が大きくなっている。この石炭を燃料とす
る発電方法としては、石炭を微粉炭に粉砕して燃焼させ
る微粉炭火力発電が良く知られているが、熱効率や環境
適合性の上から問題があるため、現在、石炭をガス化し
て燃焼させる石炭ガス化発電システムの開発が進められ
ている。

【０００３】この石炭ガス化発電システムは、空気また
は酸素等のガス化剤と燃料としての石炭とをガス化手段
によりガス化してガス化生成ガスを生成し、このガス化
生成ガスによりガスタービンを回転させて発電を行なう
ものであるが、更にガスタービンを回転させた後のガス
化生成ガスの排熱を利用して蒸気を生成し、この蒸気に
よって蒸気タービンを回転させて発電を行なう石炭ガス
化複合発電システムも提案されている。この石炭ガス化
複合発電システムは、埋蔵量が比較的多く世界的にも広
く分布する石炭を用いて低コストの発電を行なうことが
できると共にガスタービンおよび蒸気タービンを複合的
に用いるので、ガスタービンの排熱を無駄にすることが
なく、効率の良い発電を行なうことができる。

【０００４】ところで、ガス化剤としては、上述したよ
うに空気をそのまま用いたり酸素または酸素富化空気を
用いているが、石炭中に含まれる灰分を溶融スラグとし
てガス化炉から溶融状態で取り出すには、炉内を１５０
０℃ないし１７００℃の高温にまで上昇させる必要があ
る。しかし、空気をそのままガス化剤として用いる空気
吹き石炭ガス化複合発電プラントにおいては、ガス化剤
としての空気が、３００℃ないし４００℃程度の比較的
低い温度でガス化炉に供給されるので、ガス化炉内の温
度を充分に上昇させることができず、その結果、充分に
溶融状態とならなかったスラグによりガス化炉が閉塞し
てしまうという不具合があった。

【０００５】また、炉内温度を高温にするために多量の
空気を吹き込むと、それだけ石炭が完全燃焼する割合が
増えると共に、ガス化生成ガス中の窒素量が増加する。
その結果、生成されたガス化生成ガスの発熱量は小さ
く、ガスタービン用の燃焼装置における安定した燃焼を
維持させることが困難であった。そこで、空気吹き石炭
ガス化複合発電システムにおける上記のような不具合を
解消するものとして、図１２に示すような酸素吹き石炭
ガス化複合発電プラントが従来の石炭ガス化発電システ
ムの一例として提案されている。

【０００６】図１２は、石炭ガス化複合発電プラントの
概略系統を示すブロック図である。図１２において、石
炭ガス化複合発電プラントは、ガス化手段１０および発
電手段２０より構成され、ガス化手段１０は、ガス化炉
１１，ガス冷却器１２，チャー回収装置１３，ガス精製
設備１４，酸素製造設備１５等を含み、ガス化手段２０
は、ガスタービン用燃焼装置２１，ガスタービン２２，
蒸気タービン２３，発電機２４ａ，２４ｂ，復水器２
５，排熱回収ボイラ２６を備えている。このように構成
された石炭ガス化複合発電プラントの動作について、以
下に説明する。

【０００７】まず、酸素製造設備１５により製造した酸
素富化空気１６と共に石炭１７をガス化炉１１に投入し
てガス化し、ガス化生成ガス１８を生成する。生成され
たガス化生成ガス１８の主成分は、一酸化炭素、水素、
二酸化炭素、水蒸気などである。石炭１７中の灰分は溶
融スラグ１９ａとしてガス化炉１１の底部から排出され
る。ガス化生成ガス１８はガス冷却器１２で適当な温度
（例えば、５００℃程度）まで冷却され、チャー回収装
置１３を介してガス精製設備１４に送られる。ガス化生
成ガス１８中に含まれるチャー１９ｂ（主成分は未燃焼
炭素と灰分）の殆どは、途中でチャー回収装置１３によ
り回収され、ガス化炉１１にリサイクルされる。ガス精
製設備１４は、ガスタービン２２の腐食や摩耗の原因と
なる硫黄分と微小粒子を除去し、クリーンなガスとして
ガスタービン用燃焼装置２１に供給されている。

【０００８】ガス精製設備１４により精製されたガス化
生成ガス１８は、ガスタービン用燃焼装置２１により燃
焼させられ、このときの燃焼排ガス２７によりガスター
ビン２２が回転させられて発電機２４ａにより発電を行
なっている。さらに、ガスタービン２２より出された燃
焼排ガス２７の熱は、排熱回収ボイラ２６により熱回収
されて、回収された熱により水蒸気２８を発生させ、こ
の水蒸気により蒸気タービン２３を回転させ、この回転
力を用いて発電機２４ｂにより発電を行なっている。蒸
気タービン２３から出された水蒸気２８は復水器２５に
より凝縮されて水２９となり、再び排熱回収ボイラ２６
にリサイクルされる。また、ガス冷却器１２により回収
された熱も、水蒸気２８となって蒸気タービン２３に送
られる。なお、復水器２５で凝縮された水２９は、排熱
回収ボイラ２６ばかりでなくガス化手段１０を構成する
ガス冷却器１２にも供給され、ガス化生成ガス１８を冷
却するためにも用いられている。

【０００９】このような構成および動作を有する従来の
酸素吹き石炭ガス化複合発電システムは、酸素製造設備
１５によりスラグの溶融化状態を維持しながら高温のガ
ス化生成ガスをガス化炉１１内で生成することができる
ので、固化したスラグによりガス化炉が閉塞するのを防
止できると共に、窒素成分の過剰な生成を防止してガス
タービン用の燃焼装置の燃焼の安定化をはかることがで
きる。上述した従来の石炭ガス化複合発電プラントにお
いては、このような空気吹き石炭ガス化手段のこうした
問題を解決するため、ガス化剤として空気の代わりに純
酸素あるいは酸素富化空気を用い、石炭を余分に完全燃
焼させ、かつ、ガス化生成ガス中の窒素量を減少させる
という方策を採用したものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、酸素吹きを行
なう従来の石炭ガス化発電システムによれば、ガス化剤
としてガス化手段に吹き込まれる酸素ないしは酸素富化
空気を製造するための酸素製造設備あるいは酸素富化空
気製造設備が必要となり、発電システム内で消費される
動力が増加するために、システム全体での発電効率が大
きく低下するという問題があった。また、酸素吹き石炭
ガス化発電システムにおいても、ガス化炉内の温度が充
分に上がらない場合には、多量のチャーがガス化生成ガ
ス中に含まれたままガス化炉から出てしまうことになる
ので、大規模のチャー回収装置が必要となってプラント
が複雑化してしまい、その結果プラントの製造コストが
高くなってしまうという問題もあった。

【００１１】さらに、従来の石炭ガス化複合発電プラン
トでは、ガス化炉で生成したガス化生成ガスは、ガス冷
却器１２により５００℃程度の適当な温度にまで冷却さ
れた後、ガス精製設備１４に送られており、ガス冷却器
１２で回収された熱は、水蒸気２８の形で蒸気タービン
２３に送られている。このため、ガス化生成ガス１８が
顕熱として有する１０００℃以上の高品位エネルギーを
５００℃程度の低品位エネルギーに落として発電するこ
とになり、熱効率の点で非常に不利であり、その結果、
発電効率も低下してしまうという問題もあった。

【００１２】また、石炭などを空気あるいは酸素富化空
気によりガス化して得られたガス化生成ガスは、ＬＮＧ
（液化天然ガス ―Liquefied Natural Gases ―）など
に比べるとはるかに低い発熱量しか有していない。した
がって、ガスタービン用燃焼装置に供給されてから高温
の燃焼排ガスを得るためには、供給される空気量を抑え
ねばならず、燃焼装置内筒に分配できる空気量は少なく
なるため、低濃度の窒素酸化物（ＮＯｘ）により安定な
燃焼を実現することは難しくなる。

【００１３】本発明は、上記従来の石炭ガス化発電シス
テムの問題点を解消するためになされたものであり、安
価で簡単な構成のガス化発電システムを提供すると共
に、ガスタービン用の燃焼装置における排ガス中の窒素
酸化物（ＮＯｘ）の濃度が低くても安定した燃焼が実現
できるガス化発電システムを提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係るガス化発電システムは、燃料とガス
化剤を反応させることによりガス化生成ガスを生成する
ガス化手段と、前記ガス化手段により生成された前記ガ
ス化生成ガスを燃焼させることにより得られるエネルギ
ーを用いて発電を行なう発電手段と、前記ガス化手段に
供給される前記ガス化剤を前記燃料の自己着火温度にま
で予熱する予熱手段と、を備えることを特徴としてい
る。

【００１５】また、請求項２に係るガス化発電システム
は、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記予熱
手段が、前記ガス化手段によって生成されたガス化生成
ガスの保有する顕熱を用いて、前記ガス化手段に供給さ
れるガス化剤を予熱する蓄熱式熱交換手段により構成さ
れていることを特徴としている。

【００１６】また、請求項３に係るガス化発電システム
は、請求項２に記載の発電システムにおいて、前記予熱
手段が、前記ガス化生成ガスを燃焼させて前記ガス化剤
を燃料の自己着火温度以上の温度にまで高めるための燃
焼ガスを生成する予熱用燃焼手段を備えることを特徴と
している。

【００１７】また、請求項４に係るガス化発電システム
は、請求項３に記載のシステムにおいて、前記発電手段
が、前記ガス化手段により生成されたガス化生成ガスを
燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービン用燃焼手段
と、前記燃焼ガスにより発電を行なうガスタービンと、
を含むガスタービン発電ユニットより構成され、前記ガ
ス化手段により生成される前記ガス化生成ガスが、前記
予熱用燃焼手段と前記ガスタービン用燃焼手段との双方
に供給されていることを特徴としている。

【００１８】また、請求項５に係るガス化発電システム
は、請求項４に記載の発電システムにおいて、前記発電
手段が、前記ガスタービン用燃焼手段と前記ガスタービ
ンに加えて、前記ガスタービンが発電を行なった後の排
ガスに含まれる残熱を回収する排熱回収手段と、この排
熱回収手段により回収された排熱を用いて蒸気を生成し
てこの蒸気により発電を行なう蒸気タービンと、を更に
含む複合発電ユニットより構成され、前記予熱手段が、
前記排熱回収手段により回収された排熱の一部を前記予
熱用燃焼手段により生成された燃焼ガスに併せて前記ガ
ス化剤を予熱する蓄熱式熱交換手段により構成されてい
ることを特徴としている。

【００１９】また、請求項６に係るガス化発電システム
は、請求項４または請求項５に記載のものにおいて、前
記ガス化生成ガスの一部または全てが前記蓄熱式熱交換
手段を通過すると共に、前記ガス化剤が前記蓄熱式熱交
換手段を通過して予熱された後、予熱された前記ガス化
剤の一部を前記ガス化手段に供給し、予熱された前記ガ
ス化剤の残部を前記ガスタービン発電ユニットに供給し
て前記ガス化生成ガスを高温空気燃焼させることを特徴
としている。なお、ここで高温空気燃焼とは、１０００
℃程度にまで予熱された空気による燃焼をいう。

【００２０】また、請求項７に係るガス化発電システム
は、請求項４または請求項５に記載のものにおいて、前
記蓄熱式熱交換手段を通過して予熱された前記ガス化剤
の残部と前記蓄熱式熱交換手段で予熱される前の前記ガ
ス化剤の一部を混合して、前記ガスタービンに供給する
ことを特徴としている。

【００２１】請求項８に係るガス化発電システムは、請
求項２に記載のものにおいて、前記発電手段が、前記ガ
ス化手段により生成された前記ガス化生成ガスを燃焼さ
せて水蒸気を生成するボイラと、このボイラにより生成
された水蒸気により発電を行なう蒸気タービンと、を含
む蒸気タービン発電ユニットより構成されると共に、前
記ボイラには前記ガス化手段より前記ガス化生成ガスが
供給されると共に前記予熱手段で用いられた熱エネルギ
ーが供給されていることを特徴としている。

【００２２】請求項９に係るガス化発電システムは、請
求項２に記載のものにおいて、前記ガス化生成ガスの一
部または全てが前記蓄熱式熱交換手段を通過すると共
に、前記ガス化剤が前記燃料の前記蓄熱式熱交換手段を
通過して予熱された後、前記ガス化装置に供給されるよ
うにしたことを特徴としている。

【００２３】また、請求項１０に係るガス化発電システ
ムは、請求項２に記載の発電システムにおいて、前記蓄
熱式熱交換手段が複数の蓄熱体を備え、前記ガス化剤が
第１の蓄熱体を通過すると共に、前記ガス化生成ガスの
一部または全てが前記ガス化剤が通過した第１の蓄熱体
とは異なる第２の蓄熱体を通過するように構成され、前
記第１の蓄熱体および第２の蓄熱体を通過する前記ガス
化剤および前記ガス化生成ガスを交互に切り替えること
により前記ガス化剤が燃料の自己着火温度にまで予熱さ
れるように構成されていることを特徴としている。

【００２４】また、請求項１１に係るガス化発電システ
ムは、請求項２に記載の発電システムにおいて、前記ガ
ス化手段と前記蓄熱式熱交換手段との間に高温脱塵装置
を設け、前記蓄熱式熱交換手段を通過して温度が低下し
たガス化生成ガスと前記ガス化手段により生成されたガ
ス化生成ガスとを混合して前記高温脱塵装置に流入させ
ることを特徴としている。

【００２５】また、請求項１２に係るガス化発電システ
ムは、請求項２に記載の発電システムにおいて、前記ガ
ス化手段は、チャーあるいは灰分が前記ガス化生成ガス
に伴って前記ガス化手段から流出することを防止する防
止手段を内部に備えることを特徴としている。

【００２６】また、請求項１３に係るガス化発電システ
ムは、請求項１２に記載の発電システムにおいて、前記
ガス化手段にはセラミックからなる充填物が充填され、
前記チャーあるいは灰分が前記ガス化生成ガスに伴って
前記ガス化手段より流出することを防止する前記防止手
段は前記充填物より構成されていることを特徴としてい
る。

【００２７】請求項１４に係るガス化発電システムは、
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記予熱手段
が、前記ガス化手段により生成されたガス化生成ガスの
一部を燃焼させ、発生した燃焼熱により前記ガス化剤を
予熱する高温ガス発生手段より構成されたことを特徴と
している。

【００２８】また、請求項１５に係るガス化発電システ
ムは、請求項１４に記載の発電システムにおいて、前記
発電手段は、前記ガス化手段により生成されたガス化生
成ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成するガスタービン用
燃焼手段と、このガスタービン用燃焼手段により生成さ
れた燃焼ガスを用いて発電を行なうガスタービンと、を
含むガスタービンユニットより構成され、前記高温ガス
発生手段により予熱された前記ガス化剤を前記ガスター
ビン用燃焼手段に供給して前記ガス化生成ガスの残部を
高温空気燃焼させることを特徴としている。

【００２９】また、請求項１６に係るガス化発電システ
ムは、請求項１５に記載の発電システムにおいて、前記
発電手段が、前記ガスタービン用燃焼手段と前記ガスタ
ービンに加えて、前記ガスタービンが発電を行なった後
の排ガスに含まれる残熱を回収する排熱回収手段と、こ
の排熱回収手段により回収された排熱を用いて蒸気を生
成してこの蒸気により発電を行なう蒸気タービンと、を
更に含む複合発電ユニットより構成され、前記予熱手段
が前記ガス化剤の予熱に使われ温度が低下した後の前記
燃焼排ガスを前記排熱回収手段に供給することを特徴と
している。

【００３０】また、請求項１７に係るガス化発電システ
ムは、請求項１４に記載の発電システムにおいて、前記
高温ガス発生手段により少なくとも８００℃にまで予熱
された前記ガス化剤を前記ガス化手段に供給して前記燃
料をガス化することを特徴としている。

【００３１】また、請求項１８に係るガス化発電システ
ムは、請求項１４に記載の発電システムにおいて、前記
高温ガス発生手段が、前記ガス化生成ガスを燃焼させて
燃焼排ガスを得る予熱用燃焼手段と、この予熱用燃焼手
段により生成された前記燃焼排ガスの有する熱エネルギ
ーにより前記ガス化剤を予熱する蓄熱式熱交換手段と、
より構成されていることを特徴としている。

【００３２】また、請求項１９に係るガス化発電システ
ムは、請求項１４に記載の発電システムにおいて、前記
発電手段が、前記ガス化手段により生成された前記ガス
化生成ガスを燃焼させて水蒸気を生成するボイラと、こ
のボイラにより生成された水蒸気により発電を行なう蒸
気タービンと、を含む蒸気タービン発電ユニットより構
成されると共に、前記ボイラには、前記ガス化手段より
前記ガス化生成ガスが供給されると共に前記予熱手段で
用いられた熱エネルギーが供給されていることを特徴と
している。

【００３３】また、請求項２０に係るガス化発電システ
ムは、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記予
熱手段が、前記ガス化手段に供給されるガス化剤の温度
を燃料の自己着火温度である８００℃にまで上昇させる
温度上昇手段により構成されていることを特徴としてい
る。

【００３４】また、請求項２１に係るガス化発電システ
ムは、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ガ
ス化手段が、前記燃料として石炭、重質油、ごみ、廃棄
物、またはこれらと水の混合物を用いてガス化生成ガス
を生成することを特徴としている。

【００３５】また、請求項２２に係るガス化発電システ
ムは、請求項１に記載の発電システムにおいて、前記ガ
ス化手段が、前記ガス化剤として、空気、酸素、または
酸素富化空気を用いてガス化生成ガスを生成することを
特徴としている。

【００３６】上述のように、本発明に係るガス化発電シ
ステムによれば、ガス化生成ガスの有する顕熱によって
ガス化手段内に吹き込まれたガス化剤としての空気を自
己着火温度である１０００℃近い高温に予熱した後、こ
の高温に予熱した空気をガス化装置に供給して燃料をガ
ス化することにより、ガス化炉内を灰分が溶融するのに
充分に高い温度に保持できる。したがって、スラグの流
出を容易にすると共にガス化生成ガス中に含まれてガス
化装置から流出するチャーの量は大幅に低減されること
になる。

【００３７】また、自己着火温度である１０００℃程度
の高温に予熱された空気をガス化装置に供給して燃料を
ガス化しているので、炉内温度を高温に維持するために
必要な空気量が減少し、それだけ燃料が完全燃焼する割
合が減るとともに、ガス化生成ガス中の窒素量が減少す
る。その結果、生成されたガス化生成ガスの発熱量は大
きくなり、燃焼装置における安定な燃焼の維持が容易と
なる。さらに、ガス化生成ガスが顕熱として有する１０
００℃以上の高品位エネルギーで空気を１０００℃程度
まで予熱するので、温度をあまり下げずに高品位エネル
ギーのまま利用することになる。

【００３８】さらに、上述したガス化発電システムによ
れば、ガス化生成ガスを自己着火温度程度の高温の空気
を用いて高温空気燃焼させているので、燃焼排ガスに含
まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度が低くなることにな
り、ガスタービン用の燃焼装置の燃焼状態が安定するこ
とになる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガス化発電シ
ステムの好適な実施形態について添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１は、本発明の基本概念を含む第
１実施形態に係るガス化発電システムの構成を示すブロ
ック図である。図１において、図１０と同一符号を付し
たものは、従来のガス化発電システムと同一または相当
する構成要素を示している。

【００４０】図１において、ガス化発電システムは、燃
料１７とガス化剤１６を反応させることにより高温のガ
ス化生成ガスを生成するガス化手段１０と、前記ガス化
手段１０により生成された高温の前記ガス化生成ガスを
燃焼させることにより得られるエネルギーを用いて発電
を行なう発電手段２０と、前記ガス化手段１０に供給さ
れる前記ガス化剤を例えば１０００℃程度の燃料の自己
着火温度以上にまで予熱する予熱手段３０とを備えてい
る。この発明の要旨としての予熱手段３０は、例えば石
炭等の化石燃料を燃料１７として用いた場合、ガス化手
段１０内に供給される空気の温度を１０００℃程度の高
温にまで上昇させることができるので、灰分の溶融を促
進してスラグの炉内における固化を防止して、溶融スラ
グ１９ａとしてガス化手段１０の外部に排出できる。ま
た、ガス化手段１０に多量の空気を送り込まなくともよ
くなるので、ガス化生成ガス１８中に存在する窒素酸化
物（ＮＯｘ）の濃度を抑えることができる。

【００４１】この予熱手段は、単独の燃焼装置等により
構成することも可能であるが、ガス化手段１０により生
成されるガス化生成ガス１８の顕熱を利用することによ
り、容易に得ることができる。図１に示すように、予熱
手段３０に蓄熱式熱交換手段３１を設け、この蓄熱式熱
交換手段３１にガス化生成ガス１８を高温で供給してや
れば、エネルギー効率の良い予熱を行なうことができ
る。ガス化剤１６をガス化手段１０に高温で供給するた
め、予熱手段３０は、予熱用燃焼手段３２を備えてお
り、ガス化生成ガス１８は発電手段２０に供給されると
共にこの予熱用燃焼手段３２にも供給され、燃焼手段３
２で燃焼された燃焼ガス３３が蓄熱式熱交換手段３１に
供給される。

【００４２】一方、発電手段２０の構成としては従来の
発電システムと同様に、ガスタービンを用いた単独の発
電機による発電であっても良いし、あるいは蒸気タービ
ンを用いた単独の発電機による発電であっても良いし、
また、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせた複
合発電システムとして構成してもよい。図１に示される
第１実施形態においては、この発明の最良の形態として
複合型の発電手段２０を開示した。発電手段２０は、ガ
ス化生成ガス１８を燃焼させて燃焼ガス２７を生成する
ガスタービン用燃焼手段２１と、生成された燃焼ガス２
７によりタービンを回転させて図示されないシャフトに
設けられた図示されない発電機に発電を行なわせるガス
タービン２２と、ガスタービン２２の残熱２７から排熱
を回収する例えばボイラ等の排熱回収手段２６と、回収
された排熱を再利用して水蒸気を発生させて、この水蒸
気によりタービンを回転させて図示されないシャフトに
設けられた図示されない発電機に発電を行なわせる蒸気
タービン２３と、を備えている。これらの複合発電シス
テムの構成については特に目新しいものはないが、この
構成を本発明に適用した場合、例えば排熱回収手段２６
で回収したガスタービン２２の残熱を利用して予熱用燃
焼手段３２により燃焼された燃焼ガス３３の温度を高め
るように構成することも可能である。

【００４３】以上のような第１実施形態に係るガス化発
電システムによれば、予熱手段３０は例えば燃料として
の石炭と例えばガス化剤としての空気とを反応させてガ
ス化するためガス化剤を燃料の自己着火温度以上である
１０００℃程度に予熱しているので、ガス化手段１０内
のスラグの固化を防止して高温液状の溶融スラグ１９ａ
としてガス化手段１０の外部に排出することができ、ガ
ス化生成ガス１８中の窒素酸化物の濃度を低減すること
ができる。

【００４４】次に、より具体的な例としての第２実施形
態に係るガス化発電システムについて、図２ないし図４
を参照しながら説明する。図２は、本発明の第２実施形
態に係る石炭ガス化複合発電システムの概略系統を示し
たものである。この第２実施形態に係る石炭ガス化複合
発電システムは、ガス化炉１１とガス精製設備１４とを
備えるガス化手段１０と、ガスタービン用燃焼装置２
１，ガスタービン２２，圧縮機２２ａ，蒸気タービン２
３，発電機２４ａ，２４ｂ，復水器２５および排熱回収
ボイラ２６を備える発電手段２０と、本発明の要旨とし
ての予熱手段３０と、を備えている。

【００４５】予熱手段３０は蓄熱式熱交換手段３１を構
成する第１，第２の蓄熱体３１ａ，３１ｂと、高温切り
替え用の第１のバルブ３４ａ，低温切り替え用の第２の
バルブ３４ｂを備えている。図３は、この第２実施形態
に係るガス化発電システムで用いられるガス化炉１１の
詳細を示したものであり、ガス化剤としての空気１６と
燃料としての石炭１７が供給されるガス化炉１１内に
は、アルミナ等の材質より成る粒子の細かいペブル１１
ａと、粒子の粗いペブル１１ｂとが充填されている。高
温で供給された空気１６と石炭１７との反応によりガス
化生成ガス１８が生成されて第１のバルブ３４ａに供給
されると共に、高温液状の溶融スラグが底部より排出さ
れる。

【００４６】第２実施形態に係る発電システムの動作を
予熱手段３０を中心に説明する。圧縮機２２Ａにより圧
縮されて昇温した３００℃程度の空気（ガス化剤）１６
は、第２の蓄熱体３１ｂを通過する間にこの蓄熱体３１
ｂの有する熱エネルギーを得て１０００℃程度にまで昇
温された後、第１のバルブ３４ａを介してガス化炉１１
に供給される。ガス化炉１１内に別に供給された石炭１
７は、ガス化炉１１に供給された高温の空気１６と反応
してガス化され、ガス化生成ガス１８となる。石炭１７
中の灰分は溶融状態のスラグ１９ａとなってガス化炉１
１の底部から取り出される。ここで、ガス化炉１１を出
たガス化生成ガス１８の中にチャーなどが含まれている
と、これが第１の蓄熱体３１ａの中に蓄積して目詰まり
の原因になる。

【００４７】本第２実施形態におけるガス化炉１１で
は、図３に示すように、材質がアルミナより成るペブル
１１ａ，１１ｂが充填されているので、灰分やチャーを
液状のまま捕獲することができ、これらがガス化生成ガ
ス１８中に混入されて流出することを防いでいる。ガス
化炉１１を出たガス化生成ガス１８は、第１の蓄熱体３
１ａを通過する間に、保有されている顕熱を第１の蓄熱
体３１ａに熱伝導し、５００℃程度まで温度低下した
後、ガス精製設備１４に送られる。本第２実施形態で
は、ガス化炉１１で捕りきれずにガス化生成ガス１８の
中に残留している微細な溶融スラグの微粒子が第１の蓄
熱体３１ａ内で凝縮しないように、第１の蓄熱体３１ａ
を通過して５００℃程度に温度低下したガス化生成ガス
の一部をガス化炉１１を出た１６００℃の高温のガス化
生成ガス１８と混合させ、その温度を１２００℃程度ま
で下げて残留スラグを固化させてからガス化生成ガス１
８を第１の蓄熱体３１ａに導入している。ガス精製設備
１４では、ガスタービン２２の腐食や摩耗の原因となる
硫黄分や微小粒子を除去し、清浄なガス化生成ガスとし
てガスタービン用燃焼装置２１に供給している。

【００４８】第２の蓄熱体３１ｂを通過して１０００℃
程度まで昇温された高温空気の一部１６Ａは、圧縮機２
２Ａにより圧縮された空気の一部１６との混合により温
度調整された後、ガスタービン燃焼装置２１に供給され
る。すなわち、ガス精製設備１８で脱硫・脱塵されて清
浄化されたガス生成ガス１８は、ガスタービン用燃焼装
置２１において高温空気燃焼する。通常、８００℃〜１
２００℃程度に予熱した空気による燃焼は高温空気燃焼
と呼ばれ、ＮＯｘを大きく低減することのできる安定な
燃焼方法として良く知られている。

【００４９】ガスタービン用燃焼装置２１で生成された
燃焼排ガス２７はガスタービン２２を回転させて発電機
２４ａにより発電を行なった後、排熱回収ボイラ２６に
送られる。排熱回収ボイラ２６では、燃焼排ガス２７か
ら熱回収して水蒸気２８を発生させて蒸気タービン２３
を回転させて発電機２４ｂより発電を行なう。蒸気ター
ビン２３を出た水蒸気２８は、復水器２５により凝縮さ
れ、再び排熱回収ボイラ２６に戻される。

【００５０】以上のように構成される石炭ガス化複合発
電システムでは、高温切り替え用の第１のバルブ３４ａ
と低温切り替え用の第２のバルブ３４ｂを互いに連動し
て切り替えることによって、一対の蓄熱体３１ａ，３１
ｂに交互に空気１６とガス化生成ガス１８を通過させ
て、ガス化生成ガス１８の温度に近い高温に予熱した空
気１６をガス化炉１１に連続供給することができる。図
４は、図２に示された状態から高温切り替え用の第１の
バルブ３４ａと低温切り替え用の第２のバルブ３４ｂを
互いに連動させて切り替えることにより、空気１６とガ
ス化生成ガス１８の流れを変更した状態を示したもので
ある。なお、本実施形態では切り替えバルブ３４ａ，３
４ｂとして４方弁を使用しているが、単純な締切弁を複
数個使うことによっても同様の機能を実現できる。

【００５１】本発明によるガス化複合発電システムで
は、ガス化生成ガスの有する顕熱によって空気を１００
０℃程度の高温にまで予熱した後、この空気をガス化装
置に供給して燃料をガス化するので、純酸素あるいは酸
素富化空気を用いることなくガス化炉内を灰分が溶融す
るのに充分に高い温度に保持できる。したがって、スラ
グの流出を容易にすると共に、ガス化生成ガス中に同伴
してガス化装置から流出するチャーの量を大きく低減で
きる。その結果、酸素製造設備やチャー回収装置を小型
化したり、また不要にすることができ、システムのコス
トを低下させることができる。さらに、酸素製造（ある
いは、酸素富化空気製造）に要する動力を低減させたり
不要とすることができるので、発電効率が大幅に向上す
る。

【００５２】さらに、本発明によるガス化複合発電シス
テムは、１０００℃程度の高温に予熱した空気をガス化
装置に供給して燃料をガス化するので、炉内温度を高温
に維持するために必要な空気量が減少し、それだけ燃料
が完全燃焼する割合が減るとともに、ガス化生成ガス中
の窒素量が減少する。その結果、生成されたガス化生成
ガスの有する発熱量は大きくなり、燃焼装置において安
定な燃焼を維持することが容易になる。

【００５３】さらに、本発明によるガス化複合発電シス
テムでは、ガス化生成ガスが顕熱として有する１０００
℃以上の高品位エネルギーで１０００℃程度の空気を造
る、すなわち温度をあまり下げずに高品位エネルギーの
ままに利用するので、いっそう発電効率を向上させるこ
とができる。

【００５４】さらに、本発明によるガス化複合発電シス
テムでは、ガス化生成ガスを１０００℃程度の高温の空
気で高温空気燃焼させるので、ガス化生成ガスが発熱量
の少ない低カロリー燃料であっても、燃焼排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度が低く、安定な燃焼が可能となる。

【００５５】図５は、本発明の第３実施形態に係る石炭
ガス化複合発電システムの概略系統を示したものであ
る。本実施形態は、図２ないし図４に示した本発明の第
２実施形態において、ガス化炉１１のガス化生成ガスの
出口ラインにセラミックフィルタ３５を設けたものであ
る。ガス化炉１１から出た１６００℃程度のガス化生成
ガス１８は第１の蓄熱体３１ａを出た後の５００℃程度
のガス化生成ガスと混合されてセラミックフィルタ３５
の耐熱温度以下の温度である９００℃程度まで温度低下
されてからセラミックフィルタ３５に流入される。セラ
ミックフィルタ３５で除塵されたガス化生成ガスは、圧
縮機２２Ａにより圧縮された空気と混合されて一部燃焼
し、１１００℃程度まで温度上昇し（ただし、燃焼装置
は省略してある）、第１の蓄熱体３１ａに入る。また、
圧縮機２２Ａで圧縮されて昇温した３００℃程度の空気
１６は、第２の蓄熱体３１ｂを通過する間に第１の蓄熱
体３１ａの保有する熱エネルギーを得て、９００℃程度
まで昇温された後、ガス化炉１１に供給される。

【００５６】本第３実施形態では、図２に示した本発明
の第２実施形態と同様の効果が得られると共に、ガス化
炉１内で捕りきれなかったチャーなどの微粒子をセラミ
ックフィルタ３５により捕獲することができるので、こ
れらの微粒子が第１，第２の蓄熱体３１ａ，３１ｂに流
入・蓄積して圧力損失が増加するのを防止することがで
きる。

【００５７】次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図６は、本発明の第４実施形態に係る石炭ガス化複合発
電システムの概略系統を示したものである。本第４実施
形態においては、ガス化炉としてスラリフィード、酸素
吹きのテキサコ炉を採用している。本第４実施形態の主
な構成は図２に示された第２実施形態の主要部の構成と
同様なので、図２と異なる部分についてのみ説明を加え
る。

【００５８】酸素製造設備１５で造られたガス化剤とし
ての酸素４０は、圧縮機２２Ａで昇圧され、第２の蓄熱
体３１ｂで１０００℃程度にまで加熱された後、テキサ
コ炉４１に供給される。別に供給されたＣＷＭ（微粉灰
と水の混合物）４２は高温の酸素４０と反応してガス化
し、ガス化生成ガス１８となる。第２の蓄熱体３１ｂを
通過して１０００℃程度まで昇温された酸素の一部４３
は、酸素製造設備１５で空気を分離してできた窒素４４
と混合されて若干温度低下した後、ガスタービン用の燃
焼装置２１に供給される。

【００５９】図６に示した第４実施形態のように、本発
明を酸素吹きガス化炉を用いたガス化複合発電システム
に適用した場合、酸素製造装置が必要となり発電効率は
やや低下するものの、以下のような効果が得られる。

【００６０】第１に、生成されたガス化生成ガスの有す
る発熱量は大きくなり、燃焼装置において安定な燃焼を
維持することが容易になる。

【００６１】第２に、ガス化生成ガスが顕熱として有す
る１０００℃以上の高品位エネルギーで１０００℃程度
の酸素を造っており、ガスの温度をあまり下げることな
く高品位のエネルギーのまま利用するので、若干ではあ
るが発電効率を向上させることができる。

【００６２】第３に、ガス化生成ガスを高温の酸素富化
空気で燃焼させるので、ガス化生成ガスが発熱量の少な
い低カロリー燃料であっても、燃焼排ガス中のＮＯｘ濃
度が低く、安定な燃焼が可能となる。

【００６３】以上説明したように、本発明による石炭ガ
ス化複合発電システムでは、設備費を安価にして発電効
率が高くなると共に、低い窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度に
より安定した燃焼が可能となる。

【００６４】次に、本発明の第５実施形態について説明
する。図７は、本発明の第５実施形態に係る石炭ガス化
複合発電システムの概略系統を示したものである。本第
５実施形態による石炭ガス化複合発電システムは、ガス
化炉１１，ガス冷却器１２，チャー回収装置１３，ガス
精製設備１４，ガスタービン用燃焼装置２１，ガスター
ビン２２，圧縮機２２Ａ，蒸気タービン２３，発電機２
４ａおよび２４ｂ，復水器２５，排熱回収ボイラ２
６，、高温ガス発生手段である予熱用燃焼装置３２及び
蓄熱式熱交換手段である蓄熱式熱交換器３１等より構成
されている。

【００６５】図７に示すガス化発電システムの動作を説
明する。石炭１７を高温空気１６と共にガス化炉１１に
供給してガス化し、ガス化生成ガス１８を生成する。発
生したガス化生成ガス１８の主成分は、一酸化炭素、水
素、二酸化炭素、水蒸気などである。石炭中の灰分は、
溶融スラグ１９ａとしてガス化炉１１の底部から排出さ
れる。ガス化生成ガス１８は、ガス冷却器１２で適当な
温度（５００℃程度）にまで冷却され、ガス精製設備１
４に送られる。ガス化生成ガス１８中に含まれるチャー
１９ｂ（主成分は未燃炭素と灰分）の殆どは、ガス冷却
器１２とガス精製設備１４との間に設けられたチャー回
収装置１３で回収され、ガス化炉１１にリサイクルされ
る。ガス精製設備１４では、ガスタービン２２の腐食や
摩耗の原因となる硫黄分と微小粒子を除去し、清浄化さ
れたガス生成ガス１８をガスタービン用燃焼装置２１に
供給する。

【００６６】ガス精製設備１４で硫黄分と微小粒子を除
去されたガス化生成ガス１８の一部は、予熱手段３０の
高温空気発生用燃焼装置３２に送られ、圧縮機２２Ａで
圧縮された空気（ガス化剤）１６の一部を用いて燃焼す
る。高温空気を発生させる予熱用燃焼装置３２から出た
１２００℃程度の燃焼排ガス２７は、蓄熱式熱交換器３
１を通過して５００℃程度にまで温度を下げられ、排熱
回収ボイラ２６に供給される。圧縮機２２Ａで圧縮され
た空気１６の残部は、蓄熱式熱交換器３１において１０
００℃程度まで予熱される。１０００℃程度まで昇温さ
れた高温空気１６の一部は、ガスタービン用燃焼装置２
１に入り、ガス化生成ガス１８の残部を高温空気燃焼さ
せる。一方、１０００℃程度まで昇温された高温空気１
６の残部はガス化炉１１に送られ、石炭１７のガス化剤
として使われる。

【００６７】ガス化生成ガス１８の残部をガスタービン
用燃焼装置２１で高温空気燃焼させてできた燃焼排ガス
２７は、ガスタービン２２を回転させて発電機２４ａに
より発電が行なわれる。さらに、ガスタービン２２を出
た燃焼排ガス２７は排熱回収ボイラ２６で水蒸気２８を
発生させて、この蒸気により蒸気タービン２３を回転さ
せて発電機２４ｂで発電する。蓄熱式熱交換器３１を出
た燃焼排ガス２７も、排熱回収ボイラ２６で水蒸気２８
を発生させるのに再び利用される。蒸気タービン２３を
出た水蒸気２８は、復水器２５で凝縮されて、再び排熱
回収ボイラ２６に戻される。また、ガス冷却器１２で回
収された熱は、水蒸気２８の形で蒸気タービン２３に送
られる。

【００６８】本発明に係るガス化発電システムでは、ガ
ス化生成ガスを１０００℃程度まで昇温された高温空気
で高温空気燃焼させるので、ガス化生成ガスが発熱量の
少ない低カロリー燃料であっても、燃焼排ガス中のＮＯ
ｘ濃度が低く、安定な燃焼が可能となる。

【００６９】さらに、本発明によるガス化発電システム
では、１０００℃程度まで昇温された高温空気をガス化
装置に供給して燃料をガス化するので、純酸素あるいは
酸素富化空気を用いることなくガス化炉内を灰分が溶融
するのに充分に高い温度に保持できる。したがって、ス
ラグの流出を容易にすると共に、ガス化生成ガス中に同
伴してガス化装置から流出するチャーの量を大きく低減
できる。その結果、酸素製造設備やチャー回収装置は不
要、あるいは小さくなり、システムのコストを低下させ
ることができる。さらに、酸素製造（あるいは、酸素富
化空気製造）に要する動力をなくす（あるいは減らす）
ことができるので、発電効率が大幅に向上する。

【００７０】さらに、本発明によるガス化発電システム
は、１０００℃程度まで昇温された高温空気をガス化装
置に供給して燃料をガス化するので、炉内温度を高温に
維持するために必要な空気量が減少し、それだけ燃料が
完全燃焼する割合が減るとともに、ガス化生成ガス中の
窒素量が減少する。その結果、生成されたガス化生成ガ
スの有する発熱量は大きくなり、燃焼装置において安定
な燃焼を維持することが容易になる。

【００７１】次に、本発明の第６実施形態について説明
する。図８は、第６実施形態に係るガス化発電システム
の概略系統を示したものである。本第６実施形態のガス
化発電システムの主要な構成は、図２に示す第２実施形
態と略同一なので、図２と異なる構成についてのみ説明
する。１４により精製されたガス化生成ガス１８は、ボ
イラ５０に送られ、第２の蓄熱体３１ｂにより加熱され
た高温空気１６の一部を用いて燃焼させられて水蒸気２
８を発生させる。この水蒸気２８は、蒸気タービン２３
を回転させて、発電機２４ｂにより発電を行なう。蒸気
タービン２３を出た水蒸気２８は、復水器２５により凝
縮されて水２９となり、再びボイラ５０に戻される。

【００７２】本第６実施形態は、図２に示される第２実
施形態に係る発電システムにおける蒸気タービンのみを
発電手段２０として用いたものであり、この第６実施形
態によっても第２実施形態と同様の作用・効果を得るこ
とができる。さらに、第６実施形態においてはガスター
ビンを設けていないので、ガス化炉の圧力を低下させる
ことができる分だけ圧縮機２２Ａが消費する動力エネル
ギーを節約することができる。その結果、発電手段２０
の規模が小さくて発電量が減少するとはいえ、発電効率
の低下は小さく、比較的小規模のガス化発電システム
（例えば、燃料１７としてゴミ，廃棄物，残滓油，廃プ
ラスチックの残滓など）の場合に適しているという特有
の効果を奏する。

【００７３】次に、本発明の第７実施形態について説明
する。図９は第７実施形態に係るガス化発電システムの
概略系統を示すものである。本第７実施形態においても
主要構成部分は図７と異なる部分についてのみ説明す
る。ガス精製設備１４により硫黄分と微小粒子を除去さ
れたガス化生成ガス１８の一部は高温空気を発生させる
予熱用の燃焼装置３２に供給され、圧縮機２２Ａにより
圧縮されたガス化剤としての空気１６の一部により燃焼
させられる。燃焼装置３２より出された１２００℃程度
の燃焼排ガス３３は、蓄熱式熱交換器３１を通過して５
００℃程度まで温度を低下させられてボイラ５０に供給
される。圧縮機２２Ａにより圧縮された空気の残部は、
蓄熱式熱交換器３１により１０００℃程度まで予熱され
る。

【００７４】１０００℃程度にまで昇温された高温空気
の一部は、ボイラ５０に供給され、ガス化生成ガス１８
の残部を高温空気燃焼させる。一方、１０００℃程度ま
で昇温された高温空気１６の残部は、ガス化炉１１に送
られて、石炭１７のガス化剤として利用される。蓄熱式
熱交換器３１を出た燃焼排ガス３３もまたボイラ５０で
水蒸気２８を発生させるのに利用される。本第７実施形
態は図７に示された第５実施形態のガス化発電システム
における蒸気タービンのみを発電手段２０として用いた
ものであり、図７に示した第５実施形態と同様の効果を
得ることができる。

【００７５】さらに、第７実施形態においてはガスター
ビンを設けていないので、ガス化の圧力を低下させるこ
とができる分だけ圧縮機２２Ａが消費する動力エネルギ
ーを節約することができる。その結果、発電手段２０の
規模が小さくて発電量が減少するとはいえ、発電効率の
低下は小さく、比較的小規模のガス化発電システム（例
えば、燃料１７としてゴミ，廃棄物，残滓油，廃プラス
チックの残滓など）の場合に適しているという特有の効
果を奏する。

【００７６】なお、上述した実施形態では、ガスタービ
ンと蒸気タービンとを備えた複合発電システムと、蒸気
タービンのみ備えた蒸気タービン発電ユニットについて
のみ説明したが、本発明はこれに限定されず、ガスター
ビンのみを備えた発電ユニットについても適用すること
ができる。例えば、図１０に示す第８実施形態に係るガ
ス化発電システムは、発電手段２０としてガスタービン
発電ユニットを備えている。このガスタービン発電ユニ
ットは、ガスタービン用燃焼装置２１と、ガスタービン
２２と、圧縮機２２Ａと、発電機２４ａとを備えてお
り、ガスタービン用燃焼装置２１には、ガス化手段１０
のガス精製設備１４により清浄化されたガス化生成ガス
が供給されると共に、圧縮機２２Ａより圧縮空気が供給
され、この圧縮空気には、予熱手段３０を構成する蓄熱
式熱交換手段３１の第２の蓄熱体３１ｂからの１０００
℃程度の熱エネルギーが供給されている。

【００７７】また、図１１に示す第９実施形態のよう
に、発電手段２０に関しては図１０に示す第８実施形態
のガスタービン発電ユニットを備えながら、予熱手段３
０の第１のバルブ３４ａにガス化炉１１から供給される
ガス化生成ガス１８を除塵するセラミックフィルタ３５
を予熱手段３０に設けるようにしても良い。要は、予熱
手段３０により熱エネルギーを与えてこの熱エネルギー
によりガス化手段１０に供給されるガス化剤の温度を燃
料の自己着火温度以上にまで上昇させるような構成が付
加されていればよい。

【００７８】尚、上記の各実施形態においては、石炭を
燃料とする石炭ガス化発電システムを例に説明したが、
本発明は石炭を燃料とするものに限られず、残滓油等の
重質油、ごみ、廃棄物などを燃料とする他のガス化発電
システムにも適用できる。また、ガス化剤は、ガス化炉
に送られガス化生成ガスとなるものと、ガスタービン燃
焼装置に送られ高温空気燃料に供されるものの双方を意
味するものである。

【００７９】

【発明の効果】上述のように、本発明に係るガス化発電
システムによれば、ガス化生成ガスの有する顕熱によっ
て空気を自己着火温度である１０００℃程度の高温に予
熱した後、この高温に予熱した空気をガス化装置に供給
して燃料をガス化することにより、ガス化炉内を灰分が
溶融するのに充分に高い温度に保持できる。

【００８０】したがって、スラグの流出を容易にすると
共に、ガス化生成ガス中に同伴してガス化装置から流出
するチャーの量を大きく低減できる。その結果、酸素製
造設備やチャー回収装置は不要、あるいは、小さくな
り、システムのコストを低下させることができる。さら
に、酸素製造（あるいは、酸素富化空気製造）に要する
動力を減らすことができるので、発電効率が大幅に向上
する。

【００８１】また、１０００℃程度の高温に予熱した空
気をガス化装置に供給して燃料をガス化するので、炉内
温度を高温に維持するために必要な空気量が減少し、そ
れだけ燃料が完全燃焼する割合が減るとともに、ガス化
生成ガス中の窒素量が減少する。その結果、生成された
ガス化生成ガスの発熱量は大きくなり、燃焼装置におい
て安定な燃焼を維持することが容易になる。

【００８２】さらに、上記した本発明に係るガス化複合
発電システムによれば、ガス化生成ガスが顕熱として有
する１０００℃以上の高品位エネルギーで空気を１００
０℃程度まで予熱する。すなわち、温度をあまり下げず
に高品位エネルギーのまま利用するので、いっそう発電
効率を向上させることができる。

【００８３】さらに、ガス化生成ガスを１０００℃程度
の高温の空気を用いて高温空気燃焼させるので、ガス化
生成ガスが発熱量の少ない低カロリー燃料であっても、
燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度が低く、安定な燃焼が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理としての第１実施形態に係る
ガス化発電システムの構成を示すブロック図。

【図２】本発明に係るガス化発電システムの第２実施形
態の構成を示すブロック図。

【図３】第２実施形態で使われているガス化炉の詳細を
示す図。

【図４】第２実施形態によるガス化発電システムの切り
替えバルブを切り替えた状態を示すブロック図。

【図５】本発明の第３実施形態に係るガス化発電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図６】本発明の第４実施形態に係るガス化発電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図７】本発明の第５実施形態に係るガス化発電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図８】本発明の第６実施形態に係るガス化発電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図９】本発明の第７実施形態に係るガス化発電システ
ムの構成を示すブロック図。

【図１０】本発明の第８実施形態に係るガス化発電シス
テムの構成を示すブロック図。

【図１１】本発明の第９実施形態に係るガス化発電シス
テムの構成を示すブロック図。

【図１２】従来のガス化発電システムの構成を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１０ガス化手段（ガス化炉）１４ガス精製設備１６ガス化剤（空気）１７燃料（石炭）１８ガス化生成ガス２０発電手段２１ガスタービン燃焼装置２２ガスタービン２３蒸気タービン２６排熱回収ボイラ３０予熱手段３１蓄熱席熱交換手段３２予熱用燃焼手段３３燃焼ガス

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図３】

【図２】

【図４】

【図５】

【図６】

【図８】

【図７】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川斗神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者佐々木雅國神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者福田雅文東京都港区芝浦一丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料とガス化剤を反応させることによりガ
ス化生成ガスを生成するガス化手段と、前記ガス化手段により生成された前記ガス化生成ガスを
燃焼させることにより得られるエネルギーを用いて発電
を行なう発電手段と、前記ガス化手段に供給される前記ガス化剤を前記燃料の
自己着火温度にまで予熱する予熱手段と、を備えることを特徴とするガス化発電システム。
【請求項２】前記予熱手段は、前記ガス化手段によって
生成されたガス化生成ガスの保有する顕熱を用いて、前
記ガス化手段に供給されるガス化剤を予熱する蓄熱式熱
交換手段により構成されていることを特徴とする請求項
１に記載のガス化発電システム。
【請求項３】前記予熱手段は、前記ガス化生成ガスを燃
焼させて前記ガス化剤を前記燃料の自己着火温度以上の
温度にまで高めるための燃焼ガスを生成する予熱用燃焼
手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス化
発電システム。
【請求項４】前記発電手段は、前記ガス化手段により生
成されたガス化生成ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成す
るガスタービン用燃焼手段と、前記燃焼ガスにより発電
を行なうガスタービンと、を含むガスタービン発電ユニ
ットより構成され、前記ガス化手段により生成される前記ガス化生成ガス
は、前記予熱用燃焼手段と前記ガスタービン用燃焼手段
との双方に供給されていることを特徴とする請求項３に
記載のガス化発電システム。
【請求項５】前記発電手段は、前記ガスタービン用燃焼
手段と前記ガスタービンに加えて、前記ガスタービンが
発電を行なった後の排ガスに含まれる残熱を回収する排
熱回収手段と、この排熱回収手段により回収された排熱
を用いて蒸気を生成してこの蒸気により発電を行なう蒸
気タービンと、を更に含む複合発電ユニットより構成さ
れ、前記予熱手段は、前記排熱回収手段により回収された排
熱の一部を前記予熱用燃焼手段により生成された燃焼ガ
スに併せて前記ガス化剤を予熱する蓄熱式熱交換手段に
より構成されていることを特徴とする請求項４に記載の
ガス化発電システム。
【請求項６】前記ガス化生成ガスの一部または全てが前
記蓄熱式熱交換手段を通過すると共に、前記ガス化剤が
前記蓄熱式熱交換手段を通過して予熱された後、予熱さ
れた前記ガス化剤の一部を前記ガス化手段に供給し、予
熱された前記ガス化剤の残部を前記ガスタービン発電ユ
ニットに供給して前記ガス化生成ガスを高温空気燃焼さ
せることを特徴とする請求項４または請求項５の何れか
に記載のガス化発電システム。
【請求項７】前記蓄熱式熱交換手段を通過して予熱され
た前記ガス化剤の残部と前記蓄熱式熱交換手段で予熱さ
れる前の前記ガス化剤の一部を混合して、前記ガスター
ビンに供給することを特徴とする請求項４または請求項
５の何れかに記載のガス化発電システム。
【請求項８】前記発電手段は、前記ガス化手段により生
成された前記ガス化生成ガスを燃焼させて水蒸気を生成
するボイラと、このボイラにより生成された水蒸気によ
り発電を行なう蒸気タービンと、を含む蒸気タービン発
電ユニットより構成され、前記ボイラには、前記ガス化手段より前記ガス化生成ガ
スが供給されると共に前記予熱手段で用いられた熱エネ
ルギーが供給されていることを特徴とする請求項２に記
載のガス化発電システム。
【請求項９】前記ガス化生成ガスの一部または全てが前
記蓄熱式熱交換手段を通過すると共に、前記ガス化剤が
前記蓄熱式熱交換手段を通過して予熱された後、前記ガ
ス化装置に供給されるようにしたことを特徴とする請求
項２に記載のガス化発電システム。
【請求項１０】前記蓄熱式熱交換手段は複数の蓄熱体を
備え、前記ガス化剤が第１の蓄熱体を通過するととも
に、前記ガス化生成ガスの一部または全てが前記ガス化
剤が通過した第１の蓄熱体とは異なる第２の蓄熱体を通
過するように構成され、前記第１の蓄熱体および第２の
蓄熱体を通過する前記ガス化剤および前記ガス化生成ガ
スを交互に切り替えることにより前記ガス化剤が前記燃
料の自己着火温度にまで予熱されるように構成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載のガス化発電システ
ム。
【請求項１１】前記ガス化手段と前記蓄熱式熱交換手段
との間に高温脱塵装置を設け、前記蓄熱式熱交換手段を
通過して温度が低下したガス化生成ガスと前記ガス化手
段により生成されたガス化生成ガスとを混合して前記高
温脱塵装置に流入させることを特徴とする請求項２に記
載のガス化発電システム。
【請求項１２】前記ガス化手段は、チャーあるいは灰分
が前記ガス化生成ガスに伴って前記ガス化手段から流出
することを防止する防止手段を内部に備えることを特徴
とする請求項２に記載のガス化発電システム。
【請求項１３】前記ガス化手段にはセラミックからなる
充填物が充填され、前記チャーあるいは灰分が前記ガス
化生成ガスに伴って前記ガス化手段より流出することを
防止する前記防止手段は前記充填物より構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載のガス化発電システ
ム。
【請求項１４】前記予熱手段は、前記ガス化手段により
生成されたガス化生成ガスの一部を燃焼させ、発生した
燃焼熱により前記ガス化剤を予熱する高温ガス発生手段
より構成されたことを特徴とする請求項１に記載のガス
化発電システム。
【請求項１５】前記発電手段は、前記ガス化手段により
生成されたガス化生成ガスを燃焼させて燃焼ガスを生成
するガスタービン用燃焼手段と、このガスタービン用燃
焼手段により生成された燃焼ガスを用いて発電を行なう
ガスタービンと、を含むガスタービン発電ユニットより
構成され、前記高温ガス発生手段により予熱された前記ガス化剤を
前記ガスタービン用燃焼手段に供給して前記ガス化生成
ガスの残部を高温空気燃焼させることを特徴とする請求
項１４に記載のガス化発電システム。
【請求項１６】前記発電手段は、前記ガスタービン用燃
焼手段と前記ガスタービンに加えて、前記ガスタービン
が発電を行なった後の排ガスに含まれる残熱を回収する
排熱回収手段と、この排熱回収手段により回収された排
熱を用いて蒸気を生成してこの蒸気により発電を行なう
蒸気タービンと、を更に含む複合発電ユニットより構成
され、前記予熱手段は、前記ガス化剤の予熱に使われ温度が低
下した後の前記燃焼排ガスを前記排熱回収手段に供給す
ることを特徴とする請求項１５に記載のガス化発電シス
テム。
【請求項１７】前記高温ガス発生手段により予熱された
少なくとも８００℃の前記ガス化剤を前記ガス化手段に
供給して前記燃料をガス化することを特徴とする請求項
１４に記載のガス化発電システム。
【請求項１８】前記高温ガス発生手段は、前記ガス化生
成ガスを燃焼させて燃焼排ガスを得る予熱用燃焼手段
と、この予熱用燃焼手段により生成された前記燃焼排ガ
スの有する熱エネルギーにより前記ガス化剤を予熱する
蓄熱式熱交換手段と、より構成されていることを特徴と
する請求項１４に記載のガス化発電システム。
【請求項１９】前記発電手段は、前記ガス化手段により
生成された前記ガス化生成ガスを燃焼させて水蒸気を生
成するボイラと、このボイラにより生成された水蒸気に
より発電を行なう蒸気タービンと、を含む蒸気タービン
発電ユニットより構成され、前記ボイラには、前記ガス化手段より前記ガス化生成ガ
スが供給されると共に前記予熱手段で用いられた熱エネ
ルギーが供給されていることを特徴とする請求項１４に
記載のガス化発電システム。
【請求項２０】前記予熱手段は、前記ガス化手段に供給
されるガス化剤の温度を少なくとも８００℃程度の前記
燃料の自己着火温度にまで上昇させる温度上昇手段によ
り構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガ
ス化発電システム。
【請求項２１】前記ガス化手段は、前記燃料として石
炭、重質油、ごみ、廃棄物、またはこれらと水の混合
物、を用いてガス化生成ガスを生成することを特徴とす
る請求項１に記載のガス化発電システム。
【請求項２２】前記ガス化手段は、前記ガス化剤とし
て、空気、酸素、または酸素富化空気を用いてガス化生
成ガスを生成することを特徴とする請求項１に記載のガ
ス化発電システム。