JPS63140805A - バイオマス燃料ガス化複合発電用のガス化装置 - Google Patents

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、バイオマス燃料ガス化複合発電用のガス化装
置に係り、特にガス化された生成ガスを燃料とするガス
タービン発電と排熱により発生させた蒸気を用いた蒸気
タービン発電とを含んでなるバイオマス燃料ガス化複合
発電用のガス化装置に関する。

〔従来の技術〕

バイオマス燃料としては、石炭や木材などが挙げられる
が、これらを燃料とする発電プラントにあっては、種々
の理由からそれらをガス化して発電燃料として用いるこ
とが提案されている。例えば、ガス化して得られる生成
ガスを燃料としてガスタービンを駆動して発電をおこな
わせ、そのガスタービン排ガスめ余熱を排熱ボイラによ
り回収し、蒸気タービンを駆動して発電をおこなわせる
いわゆる複合発電方式が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、発電プラントに適用する場合には、発電負荷
の変動に応じてガス化生成ガス量等を速やかに調整する
ことが要求される場合がある。

しかしながら、従来一般のガス化装置は、バイオマス燃
料としての石炭と流動砂などの流動媒体とをリアクタに
挿入し、これに空気などのガス化剤を送入して流動床を
形成し、ガス化対象物のバイオマス、例えば石炭の一部
を燃焼してガス化反応をおこなわせるようにしているこ
とから、すなわち反応というプロセスを必ず介している
ことから、発電負荷の変動に応じて速やかにガス化生成
ガス量を調整することが極めて困難であり、負荷への追
従性が悪いという問題があった。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、言
い換えれば、負荷変動に対する追従性に優れたバイオマ
ス燃料ガス複合発電用のガス化装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、ガス化剤によりバ
イオマス燃料と加熱された流動媒体との流動床を形成し
、バイオマス燃料をガス化して生成ガスを発生するリア
クタと、このリアクタから流動媒体とともに抜き出され
る未燃分を燃焼して当該流動媒体を流動床により加熱す
る燃焼炉と、この燃焼炉の炉頂から燃焼排ガスとともに
抜き出される加熱された流動媒体を分離捕集して前記リ
アクタに供給する気固分離器とを備えてなり、前記燃焼
炉の炉頂部に当該燃焼炉の燃焼排ガスを熱源とするボイ
ラを一体的に設けるとともに、当該燃焼炉の流動床部に
補助燃料を供給する補助燃料供給装置を設けたことを特
徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、負荷の変動に対応させ
て燃焼炉の補助燃料供給量を増減調整し、燃焼炉頂部の
ボイラの蒸気発生量を調整することによって、蒸気ター
ビンによる発電量を速やかに調整することができること
になり、負荷変動に対する追従性は優れたものとなる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明に係るガス化装置を適用してなるバイオ
マス燃料ガス化複合発電装置の全体系統構成図を示す。

第１図に示すように、バイオマス燃料ガス化複合発電装
置は大きく分けて、ガス化装置１とガスタービン発電プ
ラント２と、排熱ボイラ３と、蒸気タービン発電プラン
ト４とを含んで形成されている。

ガス化装置１は、リアクタ１１、燃焼炉１２、ボイラ１
３、サイクロン１４，１５、流動媒体循環装置１６を含
んで形成されている。リアクタ１１は流動媒体（例えば
流動砂）が循環される循環流動床型であり、リアクタ１
１内に供給される石炭と流動媒体は、底部に配設された
吹出しノズル１７から吹き込まれる蒸気と空気からなる
ガス化剤により流動床を形成し、熱分解等のガス化反応
により石炭をガス化するようになっている。このガス化
によって生成された生成ガスは、リアクタ頂部からサイ
クロン１５に導かれ、ここにおいて生成ガスに同伴され
た未燃分および流動媒体が捕集され、生成ガスはガスタ
ービン発電プラント２に導かれている。リアクタ１１の
底部とサイクロン１５の底部は流動媒体循環装置１６に
接続されている。流動媒体装置１６はエルバルブを用い
て構成されており、リアクタ１１とサイクロン１５から
流下される未燃分を含んだ流動媒体を空気などの搬送気
体により輸送して燃焼炉１２の流動床部に供給するよう
になっている。

燃焼炉１２に供給された未燃分を含む流動媒体は、燃焼
炉１２の底部に配設された吹出しノズル１８から吹き込
まれる空気などの酸化剤により流動床を形成して未燃分
が燃焼され、この燃焼熱により流動媒体を加熱するよう
になっている。また、燃焼炉１２の流動床部には補助燃
料供給装置１９から石炭などの補助燃料が供給されるよ
うになっている。また、燃焼炉１２には適宜流動媒体補
給口から流動媒体が補充されるようになっている。

−右撚焼炉１２の底部からは燃焼により生じたアッシュ
分が排出されるようになっている。そして、燃焼排ガス
は炉頂部に一体的に設けられたボイラ１３を通ってサイ
クロン１４に導かれるようになっている。

ボイラ１３は燃焼排ガスの流れ方向に沿って釦直に配設
された水冷壁２０と高圧の蒸気ドラム２１を含んで形成
されており、高圧蒸気ドラム２１の底部は水冷壁２ｏの
下部ヘッダ２２に、高圧蒸気ドラムの側壁部はライザ管
を介して水冷壁２゜の上部へラダ２３にそれぞれ連通さ
れている。高圧の蒸気ドラム２１から抜き出される高圧
蒸気はサイクロン１４から流出される燃焼排ガスの流路
中に設けられた高圧過熱器２４に導かれるようになって
いる。

一方、サイクロン１４に導かれた燃焼排ガスは、その燃
焼排ガス中に同伴された流動媒体がサイクロン１４によ
って分離捕集された後、ダクト３１を介して排熱ボイラ
３に導かれるようになっている。サイクロン１４によっ
て分離捕集された流動媒体は前記リアクタ１１の流動床
部に再循環供給されるようになっている。

ガスタービン発電プラント２は前記サイクロン１５から
排出される生成ガス中の微細ダスト、硫黄分等を除去し
て生成ガスを浄化するガスクリーンアップ装置２５と、
これにより精製された生成ガスを所定の高圧に昇圧する
コンプレッサ２６、その生成ガスを燃焼する燃焼器２７
、燃焼器２７の燃焼用高圧空気を供給する高圧空気圧縮
器２８、燃焼器２７から排出される燃焼ガスによって駆
動されるガスタービン２９、ガスタービン２９によって
駆動される発電機３０を含んで形成されている。なお、
空気圧縮器２８はガスタービン２９しこよって駆動され
るようになっている。

排熱ボイラ３はダクト３１内に配設された予熱器３２、
蒸発器３３および過熱器３４と、低圧蒸気ドラム３５を
含んで形成されている。低圧蒸気ドラム３５から発生さ
れた低圧蒸気は過熱器３４を通って蒸気タービン発電プ
ラント４と、前記リアクタ１１のガス化剤として吹出し
ノズル１７に供給されるようになっている。

蒸気タービン発電プラント４は、蒸気タービン４１と、
これにより駆動される発電機４２と復水器４３と吸水ポ
ンプ４４と、吸水加熱器４５、デアレータ４６とを含ん
で形成されている。蒸気タービン４１の高圧段には前記
高圧蒸気ドラム２１から高圧過熱器２４を介して供給さ
れる高圧蒸気が流入されるようになっており、低圧段に
は蒸気ドラム３５から過熱器３４を介して低圧蒸気が流
入されるようになっている。蒸気タービン４１を駆動し
た蒸気は復水器４３に導かれて復水され、その復水は給
水ポンプ４４によって抜き出され、給水加熱器４５によ
って加熱された後、デアレータ４６に導かれて脱気され
るようになっている。

給水加熱器４５とデアレータ４６の加熱源には、蒸気タ
ービン４１の抽気蒸気が当てられるようになっている。

デアレータ４６により脱気された給水はボイラ１３の給
水として高圧蒸気ドラム２１に供給されるとともに、排
熱ボイラ３の給水として予熱器３２に供給されるように
なっている。

また、高圧空気圧縮器２８の中段から抜き出された空気
は、一部はリアクタ１１のガス化剤として、バルブ５１
を介して吹出しノズル１７に供給されている。また残り
はバルブ５２を介して流動媒体循環供給装置１６に、バ
ルブ５３を介して燃焼炉１２の吹出しノズル１８に、バ
ルブ５４を介して補助燃料の燃焼用空気として供給され
ている。

なお、高圧空気圧縮機２８が定常運転に達するまでは１
．補助ブロア５５によって補われるようになっている。

　　　　　− このように構成される実施例の動作について次に説明す
る。

まず、初期始動時は、従来はリアクタ１１に始動用の燃
料として液体燃料等を供給してガス化反応に必要な熱量
を供給するようにしていたが、本実施例においては、燃
焼炉１２をボイラ１３の火炉と考え、補助燃料供給装置
１９から例えば石炭を供給し、炉内に挿入されている流
動媒体と補助ブロア５５から吹出しノズル１８を介して
供給される空気とにより流動床を形成し、これにより石
炭を燃焼せしめ、・その燃焼熱により流動媒体を加熱す
る。加熱された流動媒体はボイラ１３を通り、サイクロ
ン１４により燃焼排ガス中から分離捕集され、リアクタ
１１に供給される。

一方、リアクタ１１に供給される石炭は、リアクタ底部
に吹出しノズル１７から構成される装置と蒸気からなる
ガス化剤によって流動媒体とともに流動層を形成し、流
動媒体のもつ保有熱によって熱分解、解質、乾留１部分
酸化などのガス化反応によりガス化される。なお、始動
時にあっては排熱ボイラ３とガスタービン発電プラント
２が起動されていないことから、吹出しノズル１７に供
給される蒸気はボイラ１３により発生された蒸気が供給
され、空気としては補助ブロア５５がら供給されるよう
になっている。

このようにしてリアクタ１１において石炭のガス化が開
始されるとともに、リアクタ１１内の流動媒体は流動媒
体循環装置１６を介して燃焼炉１２に戻され、燃焼炉１
２により加熱された流動媒体は、再びサイクロン１４を
介してリアクタ１１に循環供給されることになる。この
ようにして、リアクタ１１におけるガス化反応と燃焼炉
１２における燃焼が定常状態に達する。

リアクタ１１のガス化反応により発生した生成ガスはサ
イクロン１５を介してガスクリーンアップ装置２５に導
かれ、ここにおいて生成ガス中の微細ダストや硫黄分等
が除去される。ガスクリーンアップ装置２５を通った生
成ガスはガスコンプレッサ２６により所定の高圧に昇圧
され、燃焼器２７において空気圧縮器２８から供給され
る燃焼用空気により燃焼される。燃焼器２７の燃焼ガス
はガスタービン２９を駆動して発電に寄与する。

また、燃焼炉１２の燃焼排ガスの顕熱の一部はボイラ１
３により回収され、高圧の蒸気を発生する。これにより
発生された高圧の蒸気は高圧過熱器２４にて燃焼排ガス
により更に加熱され、蒸気タービン４１の高圧段に供給
され、発電に寄与する。

燃焼炉１２の燃焼排ガスの出口温度は、燃焼炉１２の流
動床における流動砂による脱硫作用を維持させるため、
約８５０℃程度に保持されている。

この排熱はダクト３１を通過する過程において高圧過熱
器２４と、排熱ボイラ３により回収される。

排熱ボイラ３により発生した低圧蒸気は蒸気タービン４
１の低圧段に流入され、前記高圧蒸気とともに蒸気ター
ビン４１を駆動して発電に寄与する。

また、排熱ボイラ３により発生された低圧蒸気の一部は
リアクタ１１のガス化剤として吹出しノズル１７に供給
される。

上述したように、本実施例によれば、流動媒体を加熱す
る燃焼炉１２の炉頂にボイラを一体的に設け、かつ燃焼
炉１２に補助燃料供給装置１９がら石炭などの補助燃料
を供給して燃焼させるようにしていることから１発電負
荷が増大した場合には、その補助燃料供給板を調整して
高圧蒸気の発生量を増大させ、蒸気タービン発電プラン
トの発電量を増やすことにより速やかに追従させること
ができる。そして、負荷増大に応じてリアクタ１１の石
炭供給量を増大させ、それによる生成ガス量の増大に合
わせてガスタービン発電プラント２による発電量を増や
しながら、燃焼炉１２の補助燃料量を減らすことにより
、熱効率の高い発電をおこなわせることができる。すな
わち、燃焼炉１２における補助燃料（石炭）の直焚きは
発電の熱効率が悪いからである。

また、本実施例によれば、リアクタ１１におけるガス化
反応の立ち上がりに必要な熱量を、燃焼炉１２に供給さ
れる補助燃料を燃焼させることにより流動化媒体を加熱
して供給するようにしていることから、従来のようにリ
アクタ１１においてそのガス化反応が確立するまでの多
くの時間、液体燃料の使用を避けることが可能になると
いう効果がある。

また１本実施例によれば、燃焼炉１２における燃焼を高
速流動床によりおこなわせるようにしていることから、
流動砂による脱硫作用が期待できるという効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、バイオマス燃料
ガス化複合発電における負荷変動に対する追従性を極め
て向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されてなる一実施例の石炭ガス化
複合発電装置の全体系統構成図である。 １・・・ガス化装置、 ２・・・ガスタービン発電プラント、 ３・・・排熱ボイラ、 ４・・・蒸気タービン発電プラント、 １１・・・リアクタ、　　１２・・・燃焼炉、１３・・
・ボイラ、　　　１４・・・サイクロン、１５・・・サ
イクロン、１６・・・流動媒体循環装置、１７．１８・
・・吹出しノズル、 １９・・・補助燃料供給装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス化剤によりバイオマス燃料と加熱された流動
   媒体との流動床を形成し、バイオマス燃料をガス化して
   生成ガスを発生するリアクタと、このリアクタから流動
   媒体とともに抜き出される未燃分を燃焼して当該流動媒
   体を流動床により加熱する燃焼炉と、 この燃焼炉の炉頂から燃焼排ガスとともに抜き出される
   加熱された流動媒体を分離捕集して前記リアクタに供給
   する気固分離器とを備えてなり、前記燃焼炉の炉頂部に
   当該燃焼炉の燃焼排ガスを熱源とするボイラを一体的に
   設けるとともに、当該燃焼炉の流動床部に補助燃料を供
   給する補助燃料供給装置を設けたことを特徴とするバイ
   オマス燃料ガス化複合発電用のガス化装置。