JPH1130131A - ガス化複合発電プラント及びその運転方法 - Google Patents
ガス化複合発電プラント及びその運転方法Info
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- JPH1130131A JPH1130131A JP18362197A JP18362197A JPH1130131A JP H1130131 A JPH1130131 A JP H1130131A JP 18362197 A JP18362197 A JP 18362197A JP 18362197 A JP18362197 A JP 18362197A JP H1130131 A JPH1130131 A JP H1130131A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】プラントの効率を損なうことなく、窒素を混合
供給することが可能であり、かつ窒素酸化物の濃度を充
分低減することが可能なガス化発電プラントおよびその
運転方法を提供する。 【解決手段】ガスタービン用燃料ガスを生成するガス化
炉５１と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離し、
前記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置５９
とを備え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガ
ス化炉の酸化剤として石炭などをガス化し、そのガス化
されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃料ノズルに燃料
ガスを供給するノズルボディーを介してガスタービン燃
焼器で燃焼するようになしたガス化複合発電プラントに
おいて、前記酸素製造装置５９にて空気を分離した際に
得られた窒素を、前記ガスタービン燃焼器２の燃料ノズ
ルとノズルボディーとの間に形成されるガス流路内に噴
射するように形成した。
供給することが可能であり、かつ窒素酸化物の濃度を充
分低減することが可能なガス化発電プラントおよびその
運転方法を提供する。 【解決手段】ガスタービン用燃料ガスを生成するガス化
炉５１と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離し、
前記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置５９
とを備え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガ
ス化炉の酸化剤として石炭などをガス化し、そのガス化
されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃料ノズルに燃料
ガスを供給するノズルボディーを介してガスタービン燃
焼器で燃焼するようになしたガス化複合発電プラントに
おいて、前記酸素製造装置５９にて空気を分離した際に
得られた窒素を、前記ガスタービン燃焼器２の燃料ノズ
ルとノズルボディーとの間に形成されるガス流路内に噴
射するように形成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス化発電プラント
およびその運転方法に係わり、特にプラント内に酸素製
造装置を備え、かつこの酸素製造装置にて得られた酸素
を主成分とする酸化剤で重油あるいは石炭等をガス化
し、そのガス化されたガスをガスタービン燃焼器で燃焼
するようになしたガス化複合発電プラントに関するもの
である。
およびその運転方法に係わり、特にプラント内に酸素製
造装置を備え、かつこの酸素製造装置にて得られた酸素
を主成分とする酸化剤で重油あるいは石炭等をガス化
し、そのガス化されたガスをガスタービン燃焼器で燃焼
するようになしたガス化複合発電プラントに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種のガス
化発電プラントは、例えば実開昭５７−１６８７３５号
公報にも開示されているように、石炭などを酸素でガス
化し、そのガスをガスタービン燃焼器の燃料としてい
る。またこの場合、燃焼器から排出される窒素酸化物
（ＮＯｘ）の排出濃度を低減させるためにプラントで得
られる窒素を燃焼器に供給するようにしている。
化発電プラントは、例えば実開昭５７−１６８７３５号
公報にも開示されているように、石炭などを酸素でガス
化し、そのガスをガスタービン燃焼器の燃料としてい
る。またこの場合、燃焼器から排出される窒素酸化物
（ＮＯｘ）の排出濃度を低減させるためにプラントで得
られる窒素を燃焼器に供給するようにしている。
【０００３】一方、この種のプラントに採用される燃料
ノズルの構造に関しては、例えば特開平５−８６９０２
号公報に記載されているように、ガスタービンの起動・
昇速からガス燃焼への運転モードが切替わる前までの他
種燃料を燃焼する際の、燃焼ガス流がガス噴孔を介して
他の燃焼器に逆流することを防止するようにした構成の
ノズルが知られている。
ノズルの構造に関しては、例えば特開平５−８６９０２
号公報に記載されているように、ガスタービンの起動・
昇速からガス燃焼への運転モードが切替わる前までの他
種燃料を燃焼する際の、燃焼ガス流がガス噴孔を介して
他の燃焼器に逆流することを防止するようにした構成の
ノズルが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この種のガス化複合発
電プラントにおいては、重油あるいは石炭等の燃料をガ
ス化炉においてガス化する際、ガス化炉に供給される酸
化剤の濃度によって、ガス化されるガスの性状，すなわ
ちガスタービンに供給されるガスの組成や発熱量が大き
く変化する。
電プラントにおいては、重油あるいは石炭等の燃料をガ
ス化炉においてガス化する際、ガス化炉に供給される酸
化剤の濃度によって、ガス化されるガスの性状，すなわ
ちガスタービンに供給されるガスの組成や発熱量が大き
く変化する。
【０００５】ガス化炉において石炭などの燃料を酸素で
ガス化した場合、空気酸化方式でガス化したときに比べ
て発生ガス量が少ない分、炉の形状を小型化することが
可能になり、かつチャー（灰粒子＋未燃カーボン）のリ
サイクル量が少なくてすむなどの効果が期待できる。
ガス化した場合、空気酸化方式でガス化したときに比べ
て発生ガス量が少ない分、炉の形状を小型化することが
可能になり、かつチャー（灰粒子＋未燃カーボン）のリ
サイクル量が少なくてすむなどの効果が期待できる。
【０００６】一方、酸素酸化によるガス化ガスの発熱量
は、空気酸化方式で得られるガスの約２.５倍，天然ガ
スの約３分の１程度である。しかしながら、そのガスを
ガスタービン燃焼器で燃焼した場合、燃料と空気の理想
混合比，すなわち量論混合比における最大火炎温度は、
天然ガスのそれよりも約２００℃も高くなる。したがっ
て純粋に燃料と空気を別流路から各々供給して燃焼する
拡散燃焼では、量論混合比の火炎温度の上昇に比例して
ガスタービン燃焼器より排出される窒素酸化物の濃度が
高くなり、延いては環境問題にまで発展する。
は、空気酸化方式で得られるガスの約２.５倍，天然ガ
スの約３分の１程度である。しかしながら、そのガスを
ガスタービン燃焼器で燃焼した場合、燃料と空気の理想
混合比，すなわち量論混合比における最大火炎温度は、
天然ガスのそれよりも約２００℃も高くなる。したがっ
て純粋に燃料と空気を別流路から各々供給して燃焼する
拡散燃焼では、量論混合比の火炎温度の上昇に比例して
ガスタービン燃焼器より排出される窒素酸化物の濃度が
高くなり、延いては環境問題にまで発展する。
【０００７】一方、燃料と空気を予め混合して均一な温
度で燃焼する予混合燃焼方式は、燃焼器から排出される
窒素酸化物の排出濃度を低減できる有力な燃焼方式では
あるが、中カロリーガスの燃焼速度（火炎の伝幡速度）
が天然ガスに比べて数倍も速く、このようなガスの性質
上、予混合燃焼による低ＮＯｘ化はかなり難しく、酸素
製造装置によって得られる窒素（ガスタービンの抽気空
気、あるいはガス化炉の原料用空気圧縮機から送られる
空気が原料）を、火炎温度希釈用の媒体として利用した
低ＮＯｘ燃焼方式が有効な手段と考えられる。
度で燃焼する予混合燃焼方式は、燃焼器から排出される
窒素酸化物の排出濃度を低減できる有力な燃焼方式では
あるが、中カロリーガスの燃焼速度（火炎の伝幡速度）
が天然ガスに比べて数倍も速く、このようなガスの性質
上、予混合燃焼による低ＮＯｘ化はかなり難しく、酸素
製造装置によって得られる窒素（ガスタービンの抽気空
気、あるいはガス化炉の原料用空気圧縮機から送られる
空気が原料）を、火炎温度希釈用の媒体として利用した
低ＮＯｘ燃焼方式が有効な手段と考えられる。
【０００８】前記窒素を利用した低ＮＯｘ燃焼方式とし
ては、１）ガスタービン燃焼器の燃焼空気中に窒素を噴
射混合する方法。２）燃焼器内の火炎に窒素を噴射混合
する方法。３）燃料中に窒素を噴射混合し燃料発熱量を
低下させる方法などが考えられる。
ては、１）ガスタービン燃焼器の燃焼空気中に窒素を噴
射混合する方法。２）燃焼器内の火炎に窒素を噴射混合
する方法。３）燃料中に窒素を噴射混合し燃料発熱量を
低下させる方法などが考えられる。
【０００９】いずれの方式も量論混合比の最大火炎温度
（局所的な火炎温度）を低下させることによってガスタ
ービン燃焼器から排出される窒素酸化物の濃度を低減す
ることに主眼をおいたものであるが、前記１），２）の
方式においては燃焼の過程において瞬時に窒素を混合さ
せなければ低ＮＯｘの効果は希薄となりやすい。
（局所的な火炎温度）を低下させることによってガスタ
ービン燃焼器から排出される窒素酸化物の濃度を低減す
ることに主眼をおいたものであるが、前記１），２）の
方式においては燃焼の過程において瞬時に窒素を混合さ
せなければ低ＮＯｘの効果は希薄となりやすい。
【００１０】このようなことから、燃料中に窒素を混合
させて燃料の発熱量を低下させる方式が、量論混合比に
おける火炎温度が上記三つの案のなかで最も低くなるた
め、低ＮＯｘ燃焼方法としてはかなりの効果が期待でき
る。しかしながら、ガス化炉から供給されるガスの圧力
が、ガスタービンの圧縮機吐出空気圧よりも２倍以上も
高いため、燃料中に窒素を混合するには、かなりの圧力
まで昇圧しなければならず、その分プラントの効率が低
下する嫌いがある。
させて燃料の発熱量を低下させる方式が、量論混合比に
おける火炎温度が上記三つの案のなかで最も低くなるた
め、低ＮＯｘ燃焼方法としてはかなりの効果が期待でき
る。しかしながら、ガス化炉から供給されるガスの圧力
が、ガスタービンの圧縮機吐出空気圧よりも２倍以上も
高いため、燃料中に窒素を混合するには、かなりの圧力
まで昇圧しなければならず、その分プラントの効率が低
下する嫌いがある。
【００１１】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、プラントの効率を損なうことな
く、窒素を混合供給することが可能であり、かつ窒素酸
化物の濃度を充分低減することが可能なこの種のガス化
発電プラントおよびその運転方法を提供するにある。
目的とするところは、プラントの効率を損なうことな
く、窒素を混合供給することが可能であり、かつ窒素酸
化物の濃度を充分低減することが可能なこの種のガス化
発電プラントおよびその運転方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ガス
タ−ビン用燃料ガスを生成するガス化炉と、圧縮機から
の空気を酸素と窒素とに分離し、前記ガス化炉の燃焼用
酸素を生成する酸素製造装置とを備え、前記酸素製造装
置にて得られた酸素を前記ガス化炉の酸化剤として重油
若しくは石炭などをガス化し、そのガス化されたガス
を、燃料ノズルおよびこの燃料ノズルに燃料ガスを供給
するノズルボディーを介してガスタービン燃焼器で燃焼
するようになしたガス化複合発電プラントにおいて、前
記酸素製造装置にて空気を分離した際に得られた窒素
を、前記ガスタービン燃焼器の燃料ノズルとノズルボデ
ィーとの間に形成されるガス流路内に噴射するように形
成し所期の目的を達成するようにしたものである。
タ−ビン用燃料ガスを生成するガス化炉と、圧縮機から
の空気を酸素と窒素とに分離し、前記ガス化炉の燃焼用
酸素を生成する酸素製造装置とを備え、前記酸素製造装
置にて得られた酸素を前記ガス化炉の酸化剤として重油
若しくは石炭などをガス化し、そのガス化されたガス
を、燃料ノズルおよびこの燃料ノズルに燃料ガスを供給
するノズルボディーを介してガスタービン燃焼器で燃焼
するようになしたガス化複合発電プラントにおいて、前
記酸素製造装置にて空気を分離した際に得られた窒素
を、前記ガスタービン燃焼器の燃料ノズルとノズルボデ
ィーとの間に形成されるガス流路内に噴射するように形
成し所期の目的を達成するようにしたものである。
【００１３】またこの場合、前記燃料ノズルを、燃料ノ
ズルの軸中心部にガス化ガス以外の他種燃料燃焼用の燃
料ノズルを具備し、かつその外周側の同心円上にガス噴
孔が複数個配置されるとともに、このガス噴孔の外周側
に同心円上にガス噴孔と空気噴孔とがそれぞれ交互に配
置され、かつ前記燃料ノズルと前記ノズルボディーとの
ガス通路に、前記窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズルを配
置するように形成したものである。
ズルの軸中心部にガス化ガス以外の他種燃料燃焼用の燃
料ノズルを具備し、かつその外周側の同心円上にガス噴
孔が複数個配置されるとともに、このガス噴孔の外周側
に同心円上にガス噴孔と空気噴孔とがそれぞれ交互に配
置され、かつ前記燃料ノズルと前記ノズルボディーとの
ガス通路に、前記窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズルを配
置するように形成したものである。
【００１４】また前記燃料ノズルを、そのガススロート
部に絞り部を備え、かつその絞り部に噴孔を環状に複数
個有するとともに、ガス化ガス以外の他種燃料を燃焼す
る際に供給する空気ラインとガス焚時に供給する窒素ラ
インとがこの噴孔に通じるように設けられ、この噴孔を
介してガススロート部に供給する流体を、使用する燃料
によって切り替えるように形成したものである。
部に絞り部を備え、かつその絞り部に噴孔を環状に複数
個有するとともに、ガス化ガス以外の他種燃料を燃焼す
る際に供給する空気ラインとガス焚時に供給する窒素ラ
インとがこの噴孔に通じるように設けられ、この噴孔を
介してガススロート部に供給する流体を、使用する燃料
によって切り替えるように形成したものである。
【００１５】また、ガスタ−ビン用燃料ガスを生成する
ガス化炉と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離
し、前記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置
とを備え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガ
ス化炉の酸化剤として重油若しくは石炭などをガス化
し、そのガス化されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃
料ノズルに燃料ガスを供給するノズルボディーを介して
ガスタービン燃焼器へ供給し、燃焼するガス化複合発電
プラントであって、前記ガスタービンの起動に際し、ガ
スタービンの着火・起動用燃料にガス化ガス以外の他種
燃料を用い、その燃料の噴霧空気として使用するアトマ
イズ空気圧縮機を兼ね備え、かつその吐出空気の一部を
ガスタービンの着火前に燃料ノズルのガス通路に供給
し、かつガス化ガスがガスタービンに供給可能な状態に
なった後、その他種燃料からガス化ガスへ燃焼状態の切
替えが行われるガス化複合発電プラントの運転方法にお
いて、前記ガス化ガスがガスタービンに供給可能な状態
になり他種燃料からガス化ガスへの燃焼状態の切替える
際、その切替えに応じて、前記酸素製造装置から得られ
る窒素を、前記ノズルボディーと前記燃料ノズルとの間
のガス通路に供給して前記ガス化炉から供給されるガス
と混合させつつ燃焼させるようにしたものである。
ガス化炉と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離
し、前記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置
とを備え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガ
ス化炉の酸化剤として重油若しくは石炭などをガス化
し、そのガス化されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃
料ノズルに燃料ガスを供給するノズルボディーを介して
ガスタービン燃焼器へ供給し、燃焼するガス化複合発電
プラントであって、前記ガスタービンの起動に際し、ガ
スタービンの着火・起動用燃料にガス化ガス以外の他種
燃料を用い、その燃料の噴霧空気として使用するアトマ
イズ空気圧縮機を兼ね備え、かつその吐出空気の一部を
ガスタービンの着火前に燃料ノズルのガス通路に供給
し、かつガス化ガスがガスタービンに供給可能な状態に
なった後、その他種燃料からガス化ガスへ燃焼状態の切
替えが行われるガス化複合発電プラントの運転方法にお
いて、前記ガス化ガスがガスタービンに供給可能な状態
になり他種燃料からガス化ガスへの燃焼状態の切替える
際、その切替えに応じて、前記酸素製造装置から得られ
る窒素を、前記ノズルボディーと前記燃料ノズルとの間
のガス通路に供給して前記ガス化炉から供給されるガス
と混合させつつ燃焼させるようにしたものである。
【００１６】またこの場合、前記ガスタービンの着火・
起動として用いられる燃料が、ガス化炉から供給される
中カロリーガスの場合、前記燃料ノズルと前記ノズルボ
ディーとのガス通路に供給する窒素量を、窒素供給ライ
ンの上流側に設けた制御弁によって、ガスタービンの着
火特性に合わせて制御するようにしたものである。
起動として用いられる燃料が、ガス化炉から供給される
中カロリーガスの場合、前記燃料ノズルと前記ノズルボ
ディーとのガス通路に供給する窒素量を、窒素供給ライ
ンの上流側に設けた制御弁によって、ガスタービンの着
火特性に合わせて制御するようにしたものである。
【００１７】すなわちこのように形成されたガス化発電
プラントであると、酸素分離装置より得られた窒素を、
燃料ノズルとノズルボディーの間のガス通路において供
給するために、前記窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧
力よりも高めることなく供給が可能となり、プラントの
効率を損なうことなく燃料の発熱量を低下させることが
できるのである。
プラントであると、酸素分離装置より得られた窒素を、
燃料ノズルとノズルボディーの間のガス通路において供
給するために、前記窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧
力よりも高めることなく供給が可能となり、プラントの
効率を損なうことなく燃料の発熱量を低下させることが
できるのである。
【００１８】すなわち、ガス化炉から供給される重質油
あるいは石炭ガス化ガスは、ガス化炉の下流に配置され
るガス中の不純物を除去するためのガス精製装置（圧力
Ｐ１）を通過したのち、ガスタービン燃焼器の燃料流量
を制御する圧力制御弁（Ｐ２）および燃料流量調節弁
（Ｐ３）を、さらには燃料ノズルボディー（Ｐ４）およ
び燃料ノズルのガス噴孔を経て燃焼室内（Ｐ５）に供給
されることになる。この場合、各部の圧力はＰ１＞Ｐ２
＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５の関係であり、また、窒素の供給圧
力（ＰＮ２）とそれらの圧力を比較するとＰＮ２＞Ｐ
４，Ｐ５、ＰＮ２＜Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係となる。し
たがって窒素の供給位置を、ガス圧力の高いガス化炉出
口部で混合するのではなく、ガスタービンの燃料制御と
なる圧力制御弁および流量調節弁の下流で、しかもノズ
ルボディーと燃料ノズルの旋回流路入口の間で噴射する
ことにより、窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧力より
も高めることなく供給が可能となるのである。
あるいは石炭ガス化ガスは、ガス化炉の下流に配置され
るガス中の不純物を除去するためのガス精製装置（圧力
Ｐ１）を通過したのち、ガスタービン燃焼器の燃料流量
を制御する圧力制御弁（Ｐ２）および燃料流量調節弁
（Ｐ３）を、さらには燃料ノズルボディー（Ｐ４）およ
び燃料ノズルのガス噴孔を経て燃焼室内（Ｐ５）に供給
されることになる。この場合、各部の圧力はＰ１＞Ｐ２
＞Ｐ３＞Ｐ４＞Ｐ５の関係であり、また、窒素の供給圧
力（ＰＮ２）とそれらの圧力を比較するとＰＮ２＞Ｐ
４，Ｐ５、ＰＮ２＜Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係となる。し
たがって窒素の供給位置を、ガス圧力の高いガス化炉出
口部で混合するのではなく、ガスタービンの燃料制御と
なる圧力制御弁および流量調節弁の下流で、しかもノズ
ルボディーと燃料ノズルの旋回流路入口の間で噴射する
ことにより、窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧力より
も高めることなく供給が可能となるのである。
【００１９】先にも述べたように、燃料ノズル内のガス
化ガスの圧力は、旋回流路をある流速で噴出できる圧力
であればよく、その圧力は、燃焼室内の圧力よりわずか
高い程度である。したがって、燃料ノズルとノズルボデ
ィーとの間のガス通路に窒素が供給されるので、酸素分
離装置の下流側に設けられる窒素昇圧用圧縮機の消費動
力を小さくすることが可能となる。このことはプラント
全体のシステム効率に大きく影響を及ぼす。
化ガスの圧力は、旋回流路をある流速で噴出できる圧力
であればよく、その圧力は、燃焼室内の圧力よりわずか
高い程度である。したがって、燃料ノズルとノズルボデ
ィーとの間のガス通路に窒素が供給されるので、酸素分
離装置の下流側に設けられる窒素昇圧用圧縮機の消費動
力を小さくすることが可能となる。このことはプラント
全体のシステム効率に大きく影響を及ぼす。
【００２０】また、窒素を燃料中に混合した場合、燃料
と空気を各々別流路から供給する拡散燃焼方式において
は、窒素を火炎中に混合する場合よりも局所的な火炎温
度は低くなる。火炎中に窒素を混合し希釈した場合、混
合度合いの性能によって、火炎温度に分布が生じやす
い。したがって、燃料中のガス発熱量を低下させたガス
を供給した方が、燃焼器から排出される窒素酸化物の濃
度は低減できると考えられ、本発明においてはプラント
効率を損なうことなく、低ＮＯｘ燃焼が可能となるので
ある。
と空気を各々別流路から供給する拡散燃焼方式において
は、窒素を火炎中に混合する場合よりも局所的な火炎温
度は低くなる。火炎中に窒素を混合し希釈した場合、混
合度合いの性能によって、火炎温度に分布が生じやす
い。したがって、燃料中のガス発熱量を低下させたガス
を供給した方が、燃焼器から排出される窒素酸化物の濃
度は低減できると考えられ、本発明においてはプラント
効率を損なうことなく、低ＮＯｘ燃焼が可能となるので
ある。
【００２１】また本発明のプラント運転方法によれば、
燃焼器とガス流路との差圧が低くなる軽油等の他種燃料
燃焼時に、パージ空気を供給するため、燃焼ガスがガス
流路を介して他缶へ流れ込むことを防ぐことが可能とな
る。また、ガス化炉からガスタービンへガス化ガスが供
給可能になった場合、ノズルボディーと燃料ノズルとの
間のガス通路に窒素を供給することによって燃料の発熱
量を低下することができ、燃料切替え時から低ＮＯｘ燃
焼が可能となる。
燃焼器とガス流路との差圧が低くなる軽油等の他種燃料
燃焼時に、パージ空気を供給するため、燃焼ガスがガス
流路を介して他缶へ流れ込むことを防ぐことが可能とな
る。また、ガス化炉からガスタービンへガス化ガスが供
給可能になった場合、ノズルボディーと燃料ノズルとの
間のガス通路に窒素を供給することによって燃料の発熱
量を低下することができ、燃料切替え時から低ＮＯｘ燃
焼が可能となる。
【００２２】また、ガスタービンの着火・起動として用
いられる燃料がガス化炉から供給される中カロリーガス
の場合、ガス化炉から供給されるガス組成（石炭の炭種
によって組成が変化する）によって、窒素供給ラインに
設けてある制御弁によって、窒素噴孔あるいは窒素噴射
ノズルを介してガス中に混合する窒素の流量を可変でき
るため、燃焼器のガス直接着火の際のガス噴出流速を変
化でき、燃料ノズル前面に形成される循環流を確保でき
る。
いられる燃料がガス化炉から供給される中カロリーガス
の場合、ガス化炉から供給されるガス組成（石炭の炭種
によって組成が変化する）によって、窒素供給ラインに
設けてある制御弁によって、窒素噴孔あるいは窒素噴射
ノズルを介してガス中に混合する窒素の流量を可変でき
るため、燃焼器のガス直接着火の際のガス噴出流速を変
化でき、燃料ノズル前面に形成される循環流を確保でき
る。
【００２３】本発明の場合、ガスの噴出流速は、供給さ
れる中カロリーガスと混入する窒素流量の全流量で設計
するため、中カロリーガスのみで着火する場合、燃料ノ
ズルのガス噴孔からの噴出流速（発熱量に逆比例する）
は極端に遅くなり、燃料が点火栓近傍まで到達しない可
能性があること、また燃料ノズル前面に循環流が形成さ
れにくくなるなどの問題点も考えられ、そこで着火時に
は、着火可能な発熱量範囲内に設定しつつ、かつガスの
噴出流速をある程度稼ぐ程度の窒素を燃料中に混入する
のである。
れる中カロリーガスと混入する窒素流量の全流量で設計
するため、中カロリーガスのみで着火する場合、燃料ノ
ズルのガス噴孔からの噴出流速（発熱量に逆比例する）
は極端に遅くなり、燃料が点火栓近傍まで到達しない可
能性があること、また燃料ノズル前面に循環流が形成さ
れにくくなるなどの問題点も考えられ、そこで着火時に
は、着火可能な発熱量範囲内に設定しつつ、かつガスの
噴出流速をある程度稼ぐ程度の窒素を燃料中に混入する
のである。
【００２４】また、ガスタービンの着火・起動用燃料に
ガス化ガス以外の軽油等の燃料を用いる場合、ガスター
ビンの着火前にアトマイズ圧縮機の吐出空気の一部を、
ガススロート部の窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズルより
噴出させておき、軽油からガス燃焼への燃料切替えを開
始する際には、燃料ノズル内においてガス化炉から供給
されるガスと予め窒素噴孔から供給する空気で予混合気
を形成しないよう、ガス流量の増加，すなわちガス燃焼
比率の増加（軽油燃料の減少）に伴って、供給する窒素
量も増加させ、燃料中に混入させる酸素濃度を低下させ
る。
ガス化ガス以外の軽油等の燃料を用いる場合、ガスター
ビンの着火前にアトマイズ圧縮機の吐出空気の一部を、
ガススロート部の窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズルより
噴出させておき、軽油からガス燃焼への燃料切替えを開
始する際には、燃料ノズル内においてガス化炉から供給
されるガスと予め窒素噴孔から供給する空気で予混合気
を形成しないよう、ガス流量の増加，すなわちガス燃焼
比率の増加（軽油燃料の減少）に伴って、供給する窒素
量も増加させ、燃料中に混入させる酸素濃度を低下させ
る。
【００２５】先にも述べたが、中カロリーガスの燃焼速
度（火炎の伝幡速度）は天然ガスのそれよりも約３倍も
速いために、ガススロート内において、アトマイズ空気
を供給しているガス流路に中カロリーガスを供給した場
合、軽油燃焼ガスを火種として、火炎（中カロリーガス
の予混合気）が上流側に伝幡していく可能性がある。
度（火炎の伝幡速度）は天然ガスのそれよりも約３倍も
速いために、ガススロート内において、アトマイズ空気
を供給しているガス流路に中カロリーガスを供給した場
合、軽油燃焼ガスを火種として、火炎（中カロリーガス
の予混合気）が上流側に伝幡していく可能性がある。
【００２６】以上のような運転方法を採用することによ
って、軽油からガスへの燃焼状態切り替え初期に懸念さ
れるアトマイズ空気（パージ空気）とガスとの混合気が
ノズル流路内に火炎伝播することを防ぐことが可能とな
るのである。
って、軽油からガスへの燃焼状態切り替え初期に懸念さ
れるアトマイズ空気（パージ空気）とガスとの混合気が
ノズル流路内に火炎伝播することを防ぐことが可能とな
るのである。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。ガスタービン燃焼器や燃料ノズ
ルなどの具体的構造を説明する前に、まず、ガス化発電
プラントおよびその運用について説明する。図１は、重
油あるいは石炭などの燃料を酸素酸化によってガス化
し、そのガスを燃焼し、タービン，発電機を介して発電
する重質油ガス化あるいは石炭ガス化複合発電プラント
の系統図である。
発明を詳細に説明する。ガスタービン燃焼器や燃料ノズ
ルなどの具体的構造を説明する前に、まず、ガス化発電
プラントおよびその運用について説明する。図１は、重
油あるいは石炭などの燃料を酸素酸化によってガス化
し、そのガスを燃焼し、タービン，発電機を介して発電
する重質油ガス化あるいは石炭ガス化複合発電プラント
の系統図である。
【００２８】ここでは、以下、石炭ガス化複合発電プラ
ントと仮定し、ガスタービンの起動用燃料に軽油を用い
たと仮定して説明する。本プラントは、主として次の装
置より構成される。すなわち、ガス化炉５１、ガス精製
（脱硫装置５２，脱塵装置５３）、ガスタービン（圧縮
機１，燃焼器２，タービン３）、酸素製造装置５９、排
熱回収ボイラー５８、蒸気タービン５７などで構成され
る。このプラントの特徴は、ガス化炉５１に必要な酸化
剤１０４がガスタービン（圧縮機１，燃焼器２，タービ
ン３）より抽気されるサイクル構成となっていることで
ある。
ントと仮定し、ガスタービンの起動用燃料に軽油を用い
たと仮定して説明する。本プラントは、主として次の装
置より構成される。すなわち、ガス化炉５１、ガス精製
（脱硫装置５２，脱塵装置５３）、ガスタービン（圧縮
機１，燃焼器２，タービン３）、酸素製造装置５９、排
熱回収ボイラー５８、蒸気タービン５７などで構成され
る。このプラントの特徴は、ガス化炉５１に必要な酸化
剤１０４がガスタービン（圧縮機１，燃焼器２，タービ
ン３）より抽気されるサイクル構成となっていることで
ある。
【００２９】外部動力などによって駆動されたガスター
ビンは、軽油タンク６４より送られる軽油１０５を燃料
として、燃焼器２内にて着火され、始動昇速する。そし
て所定の速度に昇速した後、自立運転に入り、ガスター
ビンの無負荷定格回転数に達した後、発電機５６を併入
することで徐々に負荷をとりはじめる。
ビンは、軽油タンク６４より送られる軽油１０５を燃料
として、燃焼器２内にて着火され、始動昇速する。そし
て所定の速度に昇速した後、自立運転に入り、ガスター
ビンの無負荷定格回転数に達した後、発電機５６を併入
することで徐々に負荷をとりはじめる。
【００３０】一方、ガス化炉５１に必要な酸化剤は、酸
素製造装置５９より供給されるわけであるが、その過程
は次のようになる。すなわち、バックアップ用圧縮機６
０か、あるいはガスタービンより抽気される抽気空気１
０４が酸素製造装置５９に供給され、この酸素製造装置
５９にて、酸素６１と窒素６２に分離される。分離され
た酸素６１がガス化炉５１へ供給され、窒素６２はガス
タービン燃焼器２へ供給される。
素製造装置５９より供給されるわけであるが、その過程
は次のようになる。すなわち、バックアップ用圧縮機６
０か、あるいはガスタービンより抽気される抽気空気１
０４が酸素製造装置５９に供給され、この酸素製造装置
５９にて、酸素６１と窒素６２に分離される。分離され
た酸素６１がガス化炉５１へ供給され、窒素６２はガス
タービン燃焼器２へ供給される。
【００３１】ガス化炉５１では、酸素６１の供給により
燃料１００を燃焼し、ガス化炉負荷の上昇に伴って、ガ
ス化ガス１０１が供給可能となる。ガス化炉５１の起動
直後は、生成されるガス１０１の温度および発熱量が極
めて低いため、負荷が上昇（発熱量の上昇）するまで
は、ガス化ガス１０１をガス処理炉５４にて処理する。
したがって、ガス化炉５１の負荷が上昇するまでは、ガ
スタービン燃焼器２では軽油を主燃料として燃焼してい
る。
燃料１００を燃焼し、ガス化炉負荷の上昇に伴って、ガ
ス化ガス１０１が供給可能となる。ガス化炉５１の起動
直後は、生成されるガス１０１の温度および発熱量が極
めて低いため、負荷が上昇（発熱量の上昇）するまで
は、ガス化ガス１０１をガス処理炉５４にて処理する。
したがって、ガス化炉５１の負荷が上昇するまでは、ガ
スタービン燃焼器２では軽油を主燃料として燃焼してい
る。
【００３２】一方、蒸気タービン５７は、ガスタービン
より得られる排熱を利用して生成される蒸気１０３によ
って駆動され、このタービン５７の回転エネルギーによ
り発電機５６を駆動する。その後ガス化炉５１の負荷が
上昇し、燃焼器２に所定のガス１０１が供給可能となっ
てから、燃焼器２においては油燃焼から石炭ガス燃焼へ
の燃料切替え操作が行われ、ガス焚き運転に切り替わ
る。ガス焚きへの燃料切替え操作が完了した後、ガス１
０１の流量を増加させることによってガスタービン出力
も増加する。
より得られる排熱を利用して生成される蒸気１０３によ
って駆動され、このタービン５７の回転エネルギーによ
り発電機５６を駆動する。その後ガス化炉５１の負荷が
上昇し、燃焼器２に所定のガス１０１が供給可能となっ
てから、燃焼器２においては油燃焼から石炭ガス燃焼へ
の燃料切替え操作が行われ、ガス焚き運転に切り替わ
る。ガス焚きへの燃料切替え操作が完了した後、ガス１
０１の流量を増加させることによってガスタービン出力
も増加する。
【００３３】次に、ガスタービン燃焼器および燃料ノズ
ルの構造について図２に基づき説明する。この図は、燃
焼器頭部（燃料噴射側）を部分拡大したもので、この燃
焼器２は、圧力容器である燃焼器外筒２０６、燃焼室で
あるライナー２０８、ライナー２０８を冷却するための
フロースリーブ２０７、火炎を保持するための燃料ノズ
ルなどで構成されている。
ルの構造について図２に基づき説明する。この図は、燃
焼器頭部（燃料噴射側）を部分拡大したもので、この燃
焼器２は、圧力容器である燃焼器外筒２０６、燃焼室で
あるライナー２０８、ライナー２０８を冷却するための
フロースリーブ２０７、火炎を保持するための燃料ノズ
ルなどで構成されている。
【００３４】燃料ノズルは、燃焼器の軸心部（径方向中
心位置で、かつ燃焼器頭部）に配置され、それらは、ガ
スタービンの着火からガス専焼までの間を運用する油ノ
ズル１２３、ガス燃焼を行なうためのガス噴孔１２４、
燃焼空気１０６を供給するための空気噴孔（スワラー）
１２５などで構成される。
心位置で、かつ燃焼器頭部）に配置され、それらは、ガ
スタービンの着火からガス専焼までの間を運用する油ノ
ズル１２３、ガス燃焼を行なうためのガス噴孔１２４、
燃焼空気１０６を供給するための空気噴孔（スワラー）
１２５などで構成される。
【００３５】圧縮機より送られてきた空気１０６は、燃
焼室であるライナー２０８内に設けてある燃焼空気孔よ
り、流れを示す矢印１０６Ａ，１０６Ｂのようにライナ
ー内に供給される。なお、スワラー空気１０６Ｃは、ラ
イナー内に燃焼空気が分岐されたあとの残りの空気であ
る。
焼室であるライナー２０８内に設けてある燃焼空気孔よ
り、流れを示す矢印１０６Ａ，１０６Ｂのようにライナ
ー内に供給される。なお、スワラー空気１０６Ｃは、ラ
イナー内に燃焼空気が分岐されたあとの残りの空気であ
る。
【００３６】次に燃料ノズルの構造を図３および図４に
基づき説明する。この図は、ガススロート部に空気供給
ラインと窒素供給ラインを共用する噴孔を設けたときの
一例である。燃料ノズルは、ガス１０１および軽油１０
５などの燃料を供給するノズルボディーに固定され、上
述のようにノズルの軸芯部に軽油などの他種燃料燃焼用
のノズル１２３を備え、その外周側に同心円上にガス噴
孔１２４および空気噴孔１２５をそれぞれ備えている。
基づき説明する。この図は、ガススロート部に空気供給
ラインと窒素供給ラインを共用する噴孔を設けたときの
一例である。燃料ノズルは、ガス１０１および軽油１０
５などの燃料を供給するノズルボディーに固定され、上
述のようにノズルの軸芯部に軽油などの他種燃料燃焼用
のノズル１２３を備え、その外周側に同心円上にガス噴
孔１２４および空気噴孔１２５をそれぞれ備えている。
【００３７】燃料ノズル内のガス流路となるガススロー
ト１２０には、燃焼室とガス流路との圧力差をつけるた
めの絞り１２１が設けられ、絞り１２１に窒素噴孔１２
２が配置されている。軽油１０５は、軽油ノズル１２３
より、また軽油噴霧用空気１１０は、別置型のアトマイ
ズ圧縮機より供給され、それらは、燃料ノズルを介し
て、スワラーより供給される空気と混合しながら、燃焼
室内で燃焼する。
ト１２０には、燃焼室とガス流路との圧力差をつけるた
めの絞り１２１が設けられ、絞り１２１に窒素噴孔１２
２が配置されている。軽油１０５は、軽油ノズル１２３
より、また軽油噴霧用空気１１０は、別置型のアトマイ
ズ圧縮機より供給され、それらは、燃料ノズルを介し
て、スワラーより供給される空気と混合しながら、燃焼
室内で燃焼する。
【００３８】その際、生成された燃焼ガスが、軽油燃焼
時のみ燃焼器間の差圧の小さいガス噴孔１２４を逆流し
て他の燃焼缶へ流出するのを防止するために、噴霧用空
気１１０の一部を噴孔１２２より噴射する。窒素用噴孔
１２２より噴出させる空気１１０は、他缶への逆流を防
ぐのと同時に、軽油ノズル１２３から噴出される軽油燃
焼用の空気としても役だっている。
時のみ燃焼器間の差圧の小さいガス噴孔１２４を逆流し
て他の燃焼缶へ流出するのを防止するために、噴霧用空
気１１０の一部を噴孔１２２より噴射する。窒素用噴孔
１２２より噴出させる空気１１０は、他缶への逆流を防
ぐのと同時に、軽油ノズル１２３から噴出される軽油燃
焼用の空気としても役だっている。
【００３９】その後、ガス化炉負荷の上昇に伴い、ガス
タービンへガス化ガスが供給可能になった後、ノズルボ
ディー内にガス１０１が供給される。ガス供給に伴っ
て、ガススロートへ供給していた空気１１０を徐々に減
少させるとともに、燃料発熱量を低下させるための窒素
１０２を制御弁７０によって流量を増加させ、ガス１０
１と窒素噴孔１２２から供給される窒素１０２をノズル
内で混合し、軽油の火種を利用して混合されたガスを着
火させる。
タービンへガス化ガスが供給可能になった後、ノズルボ
ディー内にガス１０１が供給される。ガス供給に伴っ
て、ガススロートへ供給していた空気１１０を徐々に減
少させるとともに、燃料発熱量を低下させるための窒素
１０２を制御弁７０によって流量を増加させ、ガス１０
１と窒素噴孔１２２から供給される窒素１０２をノズル
内で混合し、軽油の火種を利用して混合されたガスを着
火させる。
【００４０】ガス着火が完了した後、ガスの燃焼比率
（軽油の燃焼比率を下げる）を増加させ、最終的にはガ
ス専焼で運用する。
（軽油の燃焼比率を下げる）を増加させ、最終的にはガ
ス専焼で運用する。
【００４１】図５および図６には燃料ノズルの窒素噴孔
の形状が示されている。これらの図は、燃料ノズルのガ
ススロート部および窒素供給部を部分拡大したものであ
る。燃料ノズル内において、ガス化ガス中に窒素を供給
するための窒素噴孔１２２−ａが、ガス通路内に設けて
あり、その噴孔１２２−ａを介して窒素１０２をガス１
０１と混合し、発熱量の低いガスを形成する。
の形状が示されている。これらの図は、燃料ノズルのガ
ススロート部および窒素供給部を部分拡大したものであ
る。燃料ノズル内において、ガス化ガス中に窒素を供給
するための窒素噴孔１２２−ａが、ガス通路内に設けて
あり、その噴孔１２２−ａを介して窒素１０２をガス１
０１と混合し、発熱量の低いガスを形成する。
【００４２】また、噴孔１２２−ａは、ガススロート１
２０部で環状に複数個配置されている。このように複数
個配置することで窒素を分散させながらガス中に混入可
能となるため、ノズル流路内の短い距離内で比較的均一
にガスと窒素との混合が可能となる。
２０部で環状に複数個配置されている。このように複数
個配置することで窒素を分散させながらガス中に混入可
能となるため、ノズル流路内の短い距離内で比較的均一
にガスと窒素との混合が可能となる。
【００４３】図７および図８は、窒素噴孔１２２−ａの
代わりに窒素噴射ノズル１２２−ｂを取り付けたときの
一例である。窒素噴射ノズル１２２−ｂも窒素噴孔１２
２−ａと同様の効果がある。
代わりに窒素噴射ノズル１２２−ｂを取り付けたときの
一例である。窒素噴射ノズル１２２−ｂも窒素噴孔１２
２−ａと同様の効果がある。
【００４４】図９および図１０は、窒素噴射ノズル１２
２−ｂをノズルボディーのガス通路に設けたときの一例
である。酸素分離装置より供給される窒素１０２は、ノ
ズルボディーのガス通路に環状に配置した窒素噴射ノズ
ル１２２−ｂを介してガス通路１２０内に供給可能な構
造となっている。
２−ｂをノズルボディーのガス通路に設けたときの一例
である。酸素分離装置より供給される窒素１０２は、ノ
ズルボディーのガス通路に環状に配置した窒素噴射ノズ
ル１２２−ｂを介してガス通路１２０内に供給可能な構
造となっている。
【００４５】軽油をノズル１２３より霧状に噴射して燃
焼器内で燃焼し、ガス１０１が燃焼器に供給可能になっ
たのち、窒素１０２を噴射ノズル１２２より噴射し、ガ
ス１０１とガス通路１２０内で混合し発熱量の低いガス
をガス噴孔１２４より供給して、軽油からガス燃焼への
燃焼状態を切り替える。
焼器内で燃焼し、ガス１０１が燃焼器に供給可能になっ
たのち、窒素１０２を噴射ノズル１２２より噴射し、ガ
ス１０１とガス通路１２０内で混合し発熱量の低いガス
をガス噴孔１２４より供給して、軽油からガス燃焼への
燃焼状態を切り替える。
【００４６】図１１および図１２は、軽油からガス燃焼
へ燃焼状態を切り替える際の軽油およびガスの流量、ま
た軽油燃焼時にガススロートに供給する空気の流量およ
びガス中に混合する窒素の流量を模式的に表わしたもの
である。
へ燃焼状態を切り替える際の軽油およびガスの流量、ま
た軽油燃焼時にガススロートに供給する空気の流量およ
びガス中に混合する窒素の流量を模式的に表わしたもの
である。
【００４７】ガスタービン燃焼器において軽油からガス
への燃焼状態を切り替える際には、ガスタービンの出力
すなわち燃焼器の出口ガス温度を一定条件として操作す
るのが一般的である。軽油流量を徐々に減少させるのに
あわせてガス流量を徐々に増加させ、軽油燃焼時の熱エ
ネルギーを利用してガスへの火移りを行う。最終的には
軽油の燃焼量をゼロとし、ガス専焼運転となる。
への燃焼状態を切り替える際には、ガスタービンの出力
すなわち燃焼器の出口ガス温度を一定条件として操作す
るのが一般的である。軽油流量を徐々に減少させるのに
あわせてガス流量を徐々に増加させ、軽油燃焼時の熱エ
ネルギーを利用してガスへの火移りを行う。最終的には
軽油の燃焼量をゼロとし、ガス専焼運転となる。
【００４８】この一連の操作のなかで、軽油燃焼時に，
ガススロート部に供給していた空気流量も軽油流量の減
少にあわせて減少させる。またガス化ガスの発熱量の低
下を目的に供給する窒素流量は、空気量を減少させる動
作にあわせ、供給量を増加させる。
ガススロート部に供給していた空気流量も軽油流量の減
少にあわせて減少させる。またガス化ガスの発熱量の低
下を目的に供給する窒素流量は、空気量を減少させる動
作にあわせ、供給量を増加させる。
【００４９】燃焼状態切り替え操作中に、この空気量を
一定のまま供給した場合、中カロリーガスと空気の予混
合気が形成されるためノズル内に火炎が伝播する可能性
がある。一方、燃料切り替え操作開始前から空気の供給
を停止し、窒素ガスのみをガススロートに供給した場
合、軽油単独燃焼時に不安定燃焼を誘発する可能性があ
る。したがってこのように運用することで、スムーズな
燃料切り替えが可能となる。
一定のまま供給した場合、中カロリーガスと空気の予混
合気が形成されるためノズル内に火炎が伝播する可能性
がある。一方、燃料切り替え操作開始前から空気の供給
を停止し、窒素ガスのみをガススロートに供給した場
合、軽油単独燃焼時に不安定燃焼を誘発する可能性があ
る。したがってこのように運用することで、スムーズな
燃料切り替えが可能となる。
【００５０】図１３は、軽油などの起動用燃料を持たな
い場合のガスおよび窒素の流量を模式的に示したもので
ある。図示したのは、ガスタービンの着火、昇速モード
の範囲である。ガス化ガスの噴孔は、ガス化ガスと窒素
のそれぞれの流量をあわせた合計流量をもとに設計され
るため、ガスによる着火システムをとる場合、着火時の
供給ガスのガス噴孔からの噴出流速が低下する。
い場合のガスおよび窒素の流量を模式的に示したもので
ある。図示したのは、ガスタービンの着火、昇速モード
の範囲である。ガス化ガスの噴孔は、ガス化ガスと窒素
のそれぞれの流量をあわせた合計流量をもとに設計され
るため、ガスによる着火システムをとる場合、着火時の
供給ガスのガス噴孔からの噴出流速が低下する。
【００５１】それを回避するために、着火可能なガス成
分（発熱量）を確保しつつ、ガス噴孔からの噴出流速を
ある程度確保するために窒素を供給するように運用する
もので、ガスの着火とほぼ同時に、前述の窒素噴孔より
窒素を供給する。ガスタービンの着火が完了した後、ガ
ス化ガスの流量および窒素流量を徐々に増加させ昇速モ
ードへと入る。
分（発熱量）を確保しつつ、ガス噴孔からの噴出流速を
ある程度確保するために窒素を供給するように運用する
もので、ガスの着火とほぼ同時に、前述の窒素噴孔より
窒素を供給する。ガスタービンの着火が完了した後、ガ
ス化ガスの流量および窒素流量を徐々に増加させ昇速モ
ードへと入る。
【００５２】図１４は、燃料に対する窒素供給量を変化
させたときの燃焼器から排出される窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）の濃度を示したものである。図中には、窒素噴孔を
利用してガス中に窒素を混合した場合と燃焼器内の火炎
中に窒素を混合した場合のＮＯｘ排出濃度を比較したも
のを示してある。窒素供給量の増加に伴って、排出され
るＮＯｘ排出濃度が低下するのがわかる。また、窒素の
供給位置（混合度合）によって、燃焼器から排出される
ＮＯｘの低減率が変化することがわかる。
させたときの燃焼器から排出される窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）の濃度を示したものである。図中には、窒素噴孔を
利用してガス中に窒素を混合した場合と燃焼器内の火炎
中に窒素を混合した場合のＮＯｘ排出濃度を比較したも
のを示してある。窒素供給量の増加に伴って、排出され
るＮＯｘ排出濃度が低下するのがわかる。また、窒素の
供給位置（混合度合）によって、燃焼器から排出される
ＮＯｘの低減率が変化することがわかる。
【００５３】図１５に、プラントにおいて窒素の供給圧
力を変化させたときの送電端効率比を示す。酸素分離装
置によって得られた窒素の吐出圧力によって、プラント
全体の効率（送電端効率）が変化するのがわかる。
力を変化させたときの送電端効率比を示す。酸素分離装
置によって得られた窒素の吐出圧力によって、プラント
全体の効率（送電端効率）が変化するのがわかる。
【００５４】以上種々説明してきたように、このように
形成されたプラントであると、酸素分離装置より得られ
た窒素が、燃料ノズルとノズルボディーの間のガス通路
に供給されるため、窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧
力よりも高めることなく供給することが可能となり、プ
ラントの効率を損なうことなく燃料の発熱量を低下させ
ることができるのである。
形成されたプラントであると、酸素分離装置より得られ
た窒素が、燃料ノズルとノズルボディーの間のガス通路
に供給されるため、窒素の供給圧力をガス化炉の吐出圧
力よりも高めることなく供給することが可能となり、プ
ラントの効率を損なうことなく燃料の発熱量を低下させ
ることができるのである。
【００５５】また、窒素が燃料中に混合して供給される
ことから、燃料と空気を各々別流路から供給する拡散燃
焼方式においては、窒素を火炎中に混合する場合よりも
局所的な火炎温度を低くすることができ、燃焼器から排
出される窒素酸化物の濃度を効率よく低減することがで
きるのである。
ことから、燃料と空気を各々別流路から供給する拡散燃
焼方式においては、窒素を火炎中に混合する場合よりも
局所的な火炎温度を低くすることができ、燃焼器から排
出される窒素酸化物の濃度を効率よく低減することがで
きるのである。
【００５６】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、プラントの効率を損なうことなく、窒素を混合供給
することが可能で、かつ排出される窒素酸化物の濃度を
抑制することが可能なこの種のガス化発電プラントを得
ることができる。
ば、プラントの効率を損なうことなく、窒素を混合供給
することが可能で、かつ排出される窒素酸化物の濃度を
抑制することが可能なこの種のガス化発電プラントを得
ることができる。
【図１】本発明のガス化複合発電プラントの一実施例を
示す系統図である。
示す系統図である。
【図２】本発明のガス化複合発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の一実施例を示す要部拡大断面図である。
ン燃焼器の一実施例を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明のガス化複合発電プラントの燃料ノズル
の一実施例を示す縦断側面図である。
の一実施例を示す縦断側面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】本発明のガス化複合発電プラントの燃料ノズル
の他の実施例を示す縦断側面図である。
の他の実施例を示す縦断側面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】本発明のガス化複合発電プラントの燃料ノズル
の他の実施例を示す縦断側面図である。
の他の実施例を示す縦断側面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図９】本発明のガス化複合発電プラントの燃料ノズル
の他の実施例を示す縦断側面図である。
の他の実施例を示す縦断側面図である。
【図１０】図９の正面図である。
【図１１】本発明の一実施例の燃料切替え流量制御（空
気、窒素）特性図である。
気、窒素）特性図である。
【図１２】本発明の一実施例の燃料切替え流量制御（空
気、窒素）特性図である。
気、窒素）特性図である。
【図１３】本発明の一実施例のガス直接着火時の流量制
御（ガス、窒素）特性図である。
御（ガス、窒素）特性図である。
【図１４】ＮＯｘの低減効果を示す特性図である。
【図１５】プラント効率効果を示す特性図である。
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、５１…ガス化
炉、５２…脱硫装置、５３…脱塵装置、５６…発電機、
５７…蒸気タービン、５８…排熱回収ボイラー、５９…
酸素製造装置、６１…酸素、６２…窒素、６４…軽油タ
ンク、１０１…ガス、１０２…窒素、１０４…酸化剤、
１０５…軽油、１２０…ガススロート、１２２…噴射ノ
ズル、１２２ａ，１２２ｂ…窒素噴射孔、１２３…油ノ
ズル、１２４…ガス噴孔、１２５…空気噴孔、２０６…
外筒、２０８…ライナー。
炉、５２…脱硫装置、５３…脱塵装置、５６…発電機、
５７…蒸気タービン、５８…排熱回収ボイラー、５９…
酸素製造装置、６１…酸素、６２…窒素、６４…軽油タ
ンク、１０１…ガス、１０２…窒素、１０４…酸化剤、
１０５…軽油、１２０…ガススロート、１２２…噴射ノ
ズル、１２２ａ，１２２ｂ…窒素噴射孔、１２３…油ノ
ズル、１２４…ガス噴孔、１２５…空気噴孔、２０６…
外筒、２０８…ライナー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｆ２３Ｒ 3/28 Ｆ Ｂ (72)発明者 桐上 清一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 和田 克夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (6)
- 【請求項１】 ガスタ−ビン用燃料ガスを生成するガス
化炉と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離し、前
記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置とを備
え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガス化炉
の酸化剤として重油若しくは石炭などをガス化し、その
ガス化されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃料ノズル
に燃料ガスを供給するノズルボディーを介してガスター
ビン燃焼器で燃焼するようになしたガス化複合発電プラ
ントにおいて、 前記酸素製造装置にて空気を分離した際に得られた窒素
を、前記ガスタービン燃焼器の燃料ノズルとノズルボデ
ィーとの間に形成されるガス流路内に噴射するように形
成したことを特徴とするガス化複合発電プラント。 - 【請求項２】 ガスタ−ビン用燃料ガスを生成するガス
化炉と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離し、前
記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置とを備
え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガス化炉
の酸化剤として重油若しくは石炭などをガス化し、その
ガス化されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃料ノズル
に燃料ガスを供給するノズルボディーを介してガスター
ビン燃焼器で燃焼するようになしたガス化複合発電プラ
ントにおいて、 前記ガスタービン燃焼器のノズルボディーと前記燃料ノ
ズルとの間のガス流路に、酸素製造装置より空気を分離
した際に得られた窒素をガス化炉から供給されるガス化
ガス中へ噴射混合する窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズル
を複数個設けたことを特徴とするガス化複合発電プラン
ト。 - 【請求項３】 前記燃料ノズルが、燃料ノズルの軸中心
部にガス化ガス以外の他種燃料燃焼用の燃料ノズルを具
備し、かつその外周側の同心円上にガス噴孔が複数個配
置されるとともに、このガス噴孔の外周側に同心円上に
ガス噴孔と空気噴孔とがそれぞれ交互に配置され、かつ
前記燃料ノズルと前記ノズルボディーとのガス通路に、
前記窒素噴孔あるいは窒素噴射ノズルが配置されてなる
請求項２記載のガス化複合発電プラント。 - 【請求項４】 前記燃料ノズルが、そのガススロート部
に絞り部を備え、かつその絞り部に噴孔を環状に複数個
有するとともに、ガス化ガス以外の他種燃料を燃焼する
際に供給する空気ラインとガス焚時に供給する窒素ライ
ンとがこの噴孔に通じるように設けられ、この噴孔を介
してガススロート部に供給する流体を、使用する燃料に
よって切り替えるように形成されてなる請求項２記載の
ガス化複合発電プラント。 - 【請求項５】 ガスタ−ビン用燃料ガスを生成するガス
化炉と、圧縮機からの空気を酸素と窒素とに分離し、前
記ガス化炉の燃焼用酸素を生成する酸素製造装置とを備
え、前記酸素製造装置にて得られた酸素を前記ガス化炉
の酸化剤として重油若しくは石炭などをガス化し、その
ガス化されたガスを、燃料ノズルおよびこの燃料ノズル
に燃料ガスを供給するノズルボディーを介してガスター
ビン燃焼器へ供給し、燃焼するガス化複合発電プラント
であって、前記ガスタービンの起動に際し、ガスタービ
ンの着火・起動用燃料にガス化ガス以外の他種燃料を用
い、その燃料の噴霧空気として使用するアトマイズ空気
圧縮機を兼ね備え、かつその吐出空気の一部をガスター
ビンの着火前に燃料ノズルのガス通路に供給し、かつガ
ス化ガスがガスタービンに供給可能な状態になった後、
その他種燃料からガス化ガスへ燃焼状態の切替えが行わ
れるガス化複合発電プラントの運転方法において、 前記ガス化ガスがガスタービンに供給可能な状態になり
他種燃料からガス化ガスへ燃焼状態を切替える際、その
切替えに応じて、前記酸素製造装置から得られる窒素
を、前記ノズルボディーと前記燃料ノズルとの間のガス
通路に供給して前記ガス化炉から供給されるガスと混合
させつつ燃焼させるように運用することを特徴とするガ
ス化複合発電プラントの運転方法。 - 【請求項６】 前記ガスタービンの着火・起動として用
いられる燃料が、ガス化炉から供給される中カロリーガ
スの場合、前記燃料ノズルと前記ノズルボディーとのガ
ス通路に供給する窒素量を、窒素供給ラインの上流側に
設けた制御弁によって、ガスタービンの着火特性に合わ
せて制御するようになした請求項５記載のガス化複合発
電プラントの運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18362197A JPH1130131A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガス化複合発電プラント及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18362197A JPH1130131A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガス化複合発電プラント及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1130131A true JPH1130131A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16138985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18362197A Pending JPH1130131A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | ガス化複合発電プラント及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1130131A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010226A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 石炭ガス化複合発電設備 |
| WO2007017406A1 (de) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum betrieb einer gasturbine sowie gasturbine zur durchführung des verfahrens |
| US7513118B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-04-07 | Alstom Technology Ltd. | Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method |
| US7574855B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-08-18 | Alstom Technology Ltd. | Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method |
| US7584598B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-09-08 | Alstom Technology Ltd. | Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method |
| US7584599B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-09-08 | Alstom Technology Ltd. | Method for operating a gas turbine as well as a gas turbine for implementing the method |
| JP2010065579A (ja) * | 2008-09-10 | 2010-03-25 | Hitachi Ltd | ガスタービンの燃料供給方法 |
| US7805923B2 (en) | 2006-12-12 | 2010-10-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Integrated coal gasification combined cycle plant |
| EP2149689A4 (en) * | 2007-05-30 | 2013-01-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | INTEGRATED COMBINATION CIRCUIT GASIFICATION SYSTEM |
| JP2013508660A (ja) * | 2009-10-20 | 2013-03-07 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 混焼システム |
| JP2019215125A (ja) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃料ノズル及び燃焼器並びにガスタービン |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP18362197A patent/JPH1130131A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2009504964A (ja) * | 2005-08-10 | 2009-02-05 | アルストム テクノロジー リミテッド | ガスタービンを運転する方法及びこの方法を実施するガスタービン |
| US7513118B2 (en) | 2005-08-10 | 2009-04-07 | Alstom Technology Ltd. | Method for operating a gas turbine and a gas turbine for implementing the method |
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| DE112006001991B4 (de) | 2005-08-10 | 2022-07-14 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine |
| US7805923B2 (en) | 2006-12-12 | 2010-10-05 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Integrated coal gasification combined cycle plant |
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| JP2019215125A (ja) * | 2018-06-13 | 2019-12-19 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃料ノズル及び燃焼器並びにガスタービン |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040629 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20041116 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |