JP6153162B2 - CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system - Google Patents
CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6153162B2 JP6153162B2 JP2013161796A JP2013161796A JP6153162B2 JP 6153162 B2 JP6153162 B2 JP 6153162B2 JP 2013161796 A JP2013161796 A JP 2013161796A JP 2013161796 A JP2013161796 A JP 2013161796A JP 6153162 B2 JP6153162 B2 JP 6153162B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- power generation
- generation system
- closed cycle
- exhaust gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本発明はCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムに関し、特にガス化設備で生成するガス化ガスを燃料としてタービンを駆動するクローズドサイクルの複合発電システムに適用して有用なものである。 The present invention relates to a CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system, and is particularly useful when applied to a closed cycle combined power generation system in which a turbine is driven using gasification gas generated in a gasification facility as fuel.
ガスタービンの燃料として化石燃料を用いると、地球温暖化の原因となるCO2を発生する。このため、CO2を分離回収しながら高効率発電を行うCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムが提案されている(非特許文献1参照)。図7は提案されている従来技術に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、当該CO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムVII(以下、システムVIIともいう)は、燃料である石炭と、酸素製造設備2で生成された酸素が供給されて石炭ガスを生成する石炭ガス化設備1と、石炭ガス化設備1で生成され、金属フィルタ3および乾式脱硫器4で浄化された石炭ガスを燃料として燃焼ガスを生成する燃焼器5と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機7を駆動するガスタービン6を有する。さらに、当該システムVIIの圧縮機8は、ガスタービン6で仕事をした排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを酸素製造設備2で生成された酸素の一部と混合するとともに、排ガスの熱を利用する再生熱交換器9で加熱して燃焼器5に戻すように構成してある。かくして燃焼器5では、酸素製造設備2で生成された酸素の一部と圧縮機8で圧縮された排ガスとの混合ガスにより燃料である石炭ガスが燃焼される。このことにより当該システムVIIの効率を向上させている。 When fossil fuel is used as the fuel for the gas turbine, CO 2 that causes global warming is generated. Therefore, CO 2 recovering closed cycle coal gasification power generation system for a high-efficiency power generation while separating and recovering the CO 2 has been proposed (see Non-Patent Document 1). FIG. 7 is a block diagram showing a proposed CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to the prior art. As shown in the figure, the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system VII (hereinafter also referred to as the system VII) is supplied with coal as fuel and oxygen generated in the oxygen production facility 2. A coal gasification facility 1 that generates gas, a combustor 5 that generates combustion gas using coal gas generated by the coal gasification facility 1 and purified by the metal filter 3 and the dry desulfurizer 4, and the combustion gas And a gas turbine 6 that drives the generator 7. Further, the compressor 8 of the system VII compresses a part of the exhaust gas worked in the gas turbine 6 and mixes the compressed exhaust gas with a part of the oxygen generated in the oxygen production facility 2 and heats the exhaust gas. The regenerative heat exchanger 9 utilizing the heat is returned to the combustor 5 by heating. Thus, in the combustor 5, coal gas, which is fuel, is combusted by a mixed gas of a part of oxygen generated in the oxygen production facility 2 and the exhaust gas compressed by the compressor 8. This improves the efficiency of the system VII.
また、当該システムVIIでは、ガスタービン6の排ガス中のハロゲンを、汽水分離器10の水洗塔で除去し、かかる排ガスを、さらに圧縮機11で圧縮した後、水銀除去部12で水銀を除去し、汽水分離器13で水分を分離して圧縮機14に供給する。圧縮機14では、圧縮した排ガスの一部を圧縮機15を介してCO2回収装置16に供給するとともに、残りの一部を石炭ガス化設備1に戻している。このことにより石炭ガス化設備1内における石炭ガスのガス化効率を向上させ、より多くのCOを発生させている。 Further, in the system VII, the halogen in the exhaust gas of the gas turbine 6 is removed by the water washing tower of the brackish water separator 10, and after the exhaust gas is further compressed by the compressor 11, mercury is removed by the mercury removing unit 12. The water is separated by the brackish water separator 13 and supplied to the compressor 14. In the compressor 14, a part of the compressed exhaust gas is supplied to the CO 2 recovery device 16 through the compressor 15, and the remaining part is returned to the coal gasification facility 1. Thereby, the gasification efficiency of coal gas in the coal gasification facility 1 is improved, and more CO is generated.
当該システムVIIは、ガスタービン6で仕事をした排ガスの熱を利用して蒸気タービン17を駆動し、蒸気タービン17が発電機18を駆動する。すなわち、当該システムVIIは、複合発電システムとして構築してあり、このためガスタービン6の下流側には、ガスタービン6の排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ19および熱交換器20が配設されている。かくして蒸気タービン17で仕事をした蒸気が、復水器21で凝縮されて水となり、その復水ポンプにより熱交換器20を介して排熱回収ボイラ19に供給され、蒸気となって蒸気タービン17に供給される。 In the system VII, the steam turbine 17 is driven using the heat of the exhaust gas worked in the gas turbine 6, and the steam turbine 17 drives the generator 18. That is, the system VII is constructed as a combined power generation system. Therefore, on the downstream side of the gas turbine 6, an exhaust heat recovery boiler 19 and a heat exchanger 20 that recover the heat of the exhaust gas of the gas turbine 6 are arranged. Has been. Thus, the steam that has worked in the steam turbine 17 is condensed in the condenser 21 to become water, and is supplied to the exhaust heat recovery boiler 19 through the heat exchanger 20 by the condensate pump, and becomes steam to become the steam turbine 17. To be supplied.
上述の如きCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムVIIは、CO2を回収することに伴う所要エネルギーや動力を低減して発電効率を向上させることを目的とするものであるが、燃焼器5において石炭ガス化ガスと酸素の比が当量付近で燃焼させると、ガスタービン6から排出される排ガス中にCOおよびO2が残留しやすくなり、それらが残留すると、熱効率の低下やCO2回収率の低下を招くおそれがある。COが完全にCO2に転化されない場合には、転化されないCOに起因する熱量を得ることができず、また残留O2が増えると、残留しているO2を循環させるための無駄な動力が増え、回収したCO2の純度も低下するからである。また、燃焼器5や排熱回収ボイラ19等のガス流路内で温度、濃度、流速等の分布があると、反応が進む領域とそうでない領域とができてしまいCOおよびO2の残留の可能性が高まる。さらに、安定燃焼を行うために、希釈ガスを部分的に減らして燃焼器5内に局所的な高温燃焼域を作ると、さらに残存するCO、O2が増加する可能性を生じる。図8は、表1の条件における化学平衡計算を行った結果を示す特性図であるが、同図を参照すれば明らかな通り、COやO2の平衡組成が1600℃以上の高温燃焼域では急激に増加するからである。 The CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system VII as described above is intended to reduce the required energy and power associated with CO 2 recovery and improve the power generation efficiency. 5, when the ratio of coal gasification gas and oxygen is burned in the vicinity of an equivalent amount, CO and O 2 tend to remain in the exhaust gas discharged from the gas turbine 6, and if these remain, thermal efficiency decreases and CO 2 recovery occurs. There is a risk that the rate will decrease. If the CO is not completely converted to CO 2 can not obtain a heat due to not converted CO, also the residual O 2 is increased, useless power for circulating the O 2 remaining This is because it increases and the purity of the recovered CO 2 also decreases. In addition, if there is a distribution of temperature, concentration, flow velocity, etc. in the gas flow path of the combustor 5 or the exhaust heat recovery boiler 19, etc., there will be a region where the reaction proceeds and a region where the reaction does not occur, and the remaining CO and O 2 will remain. The possibility increases. Further, if the dilution gas is partially reduced to create a local high-temperature combustion region in the combustor 5 in order to perform stable combustion, there is a possibility that the remaining CO and O 2 further increase. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the results of the chemical equilibrium calculation under the conditions in Table 1. As is clear from this figure, in the high-temperature combustion region where the equilibrium composition of CO and O 2 is 1600 ° C. or higher. This is because it increases rapidly.
さらに、上述の如きCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムにおいて、石炭や石油コークス等、含窒素化合物を含む炭化水素系の燃料をガス化燃料に用いると、NH3が発生する。NH3は燃焼器5でNOXに転化し、汽水分離器10、13で一部が分離されて硝酸に転化し、排水として排出する場合には中和処理が必要となる。残りのNOXは回収するCO2に含まれるか、燃焼器5に循環供給される。 Furthermore, in the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system as described above, NH 3 is generated when a hydrocarbon-based fuel containing a nitrogen-containing compound such as coal or petroleum coke is used as the gasification fuel. NH 3 is converted to NO X by the combustor 5, partly separated by the brackish water separators 10 and 13, converted to nitric acid, and discharged as waste water, neutralization is required. The remaining NO X is included in the CO 2 to be recovered or is circulated and supplied to the combustor 5.
本発明は、上記従来技術に鑑み、COの残存および残存O2の増加を確実に防止し、熱効率およびCO2回収率の向上を図るとともに、さらに環境負荷の原因となるNOXを乾式で除去して排水処理を軽減することができるCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムを提供することを目的とする。 In view of the above prior art, the present invention reliably prevents the increase of residual CO and residual O 2 , improves the thermal efficiency and CO 2 recovery rate, and further removes NO X that causes environmental burdens in a dry manner. An object of the present invention is to provide a CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system capable of reducing wastewater treatment.
上記目的を達成する本発明の第1の態様は、
石炭や重質油を含む炭化水素系の燃料と、酸素製造設備で生成された酸素とが供給されてガス化ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化ガスを燃料として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素の一部と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素回収装置に供給するとともに、残りの前記排ガスを前記ガス化設備に戻す他の圧縮機とを有するCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で、前記ガスタービンの下流側に、前記排ガスの中の未燃のCO、O 2 を反応させる触媒燃焼装置を配設したことを特徴とするCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
The first aspect of the present invention for achieving the above object is as follows:
Hydrocarbon fuel including coal and heavy oil and oxygen generated in oxygen production facility are supplied to generate gasification gas, and combustion gas is generated using the gasification gas as fuel. A combustor, a gas turbine driven by the combustion gas to drive a generator, and compressing a portion of the exhaust gas of the gas turbine and mixing the compressed exhaust gas with a portion of oxygen produced by the oxygen production facility And a compressor that compresses the exhaust gas from the gas turbine and supplies a part of the exhaust gas to the carbon dioxide recovery device, and returns the remaining exhaust gas to the gasification facility. In a CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system having
Upstream of the compressor and other compressor, downstream of the gas turbine, CO 2, characterized in that disposed a catalytic combustion apparatus for reacting unburned CO, and O 2 in the flue gas Recoverable closed cycle gasification power generation system.
本発明の第2の態様は、
第1の態様に記載するCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で、前記ガスタービンの下流側に配設された排熱回収ボイラに触媒燃焼装置を一体的に組み込んだことを特徴とするCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにある。
The second aspect of the present invention is:
In the CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system described in the first aspect,
A CO 2 recovery type closed cycle gas in which a catalytic combustion apparatus is integrally incorporated in an exhaust heat recovery boiler disposed upstream of the compressor and other compressors and downstream of the gas turbine. In the power generation system.
そして、石炭や重質油を含む炭化水素系の燃料と、酸素製造設備で生成された酸素とが供給されてガス化ガスを生成するガス化設備と、前記ガス化ガスを燃料として燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機を駆動するガスタービンと、該ガスタービンの排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを前記酸素製造設備で生成された酸素の一部と混合して前記燃焼器に戻す圧縮機と、前記ガスタービンの排ガスを圧縮して前記排ガスの一部を二酸化炭素回収装置に供給するとともに、残りの前記排ガスを前記ガス化設備に戻す他の圧縮機とを有するCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で、前記ガスタービンの下流側に再熱器を配設するとともに、
前記再熱器は、上流側から順次配設された脱硝触媒および燃焼触媒を有するとともに、前記脱硝触媒には、前記ガスタービンからの排ガスとともに、前記ガス化設備からのガス化ガスを供給するように構成することができる。
Then, hydrocarbon fuel containing coal and heavy oil, oxygen generated in the oxygen production facility is supplied to generate gasification gas, and combustion gas is generated using the gasification gas as fuel. A combustor to be generated; a gas turbine driven by the combustion gas to drive a generator; and a part of the oxygen generated by the oxygen production facility by compressing a part of the exhaust gas of the gas turbine and compressing the compressed exhaust gas A compressor that mixes and returns to the combustor, compresses the exhaust gas of the gas turbine and supplies a part of the exhaust gas to the carbon dioxide recovery device, and returns the remaining exhaust gas to the gasification facility In a CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system having a compressor,
A reheater is disposed upstream of the compressor and other compressors and downstream of the gas turbine;
The reheater has a denitration catalyst and a combustion catalyst sequentially arranged from the upstream side, and supplies the gasification gas from the gasification facility together with the exhaust gas from the gas turbine to the denitration catalyst. Can be configured .
また、上記CO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で前記再熱器の下流側に、さらに前記再熱器の排ガスで駆動される再熱ガスタービンを配設することができる。
In the CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system,
A reheat gas turbine driven by the exhaust gas of the reheater may be further arranged on the upstream side of the compressor and other compressors and on the downstream side of the reheater .
また、上記CO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、
前記再熱器は、前記燃焼触媒の下流側に空間部を設けることができる。
In the CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system,
The reheater, a space portion is provided may Rukoto downstream of the combustion catalyst.
本発明によれば、CO2回収型クローズドサイクルガス化発電システムにおいて、ガスタービンの下流側に触媒燃焼装置を配置したので、ガスタービンから排出される未反応のCOとO2を反応させてCO2に転換することができる。この結果、CO2に転換時の熱を適切に利用して熱効率の向上を図るとともに、CO2回収率の向上も図ることができる。 According to the present invention, the CO 2 recovering closed-cycle gasification power generation system, since the arranged catalytic combustion equipment on the downstream side of the gas turbine, by reacting CO and O 2 of the unreacted gas discharged from the gas turbine It may be converted to CO 2. As a result, the heat at the time of conversion to CO 2 can be appropriately used to improve the thermal efficiency, and the CO 2 recovery rate can be improved.
また、脱硝触媒と燃焼触媒とを有する再熱器を備えた場合には、ガス化燃料の一部を再熱器に供給することにより、燃焼器に供給するガス化燃料を減らし、O2が十分存在する状態で燃焼することができ、燃焼器から排出される未反応のCOを低減することができる。さらに、燃焼器から排出されるNOXと、再熱器に供給される燃料中のNH3とを脱硝触媒で反応させてN2に転換し、NOXとNH3とを除去することができ、燃焼触媒で、燃焼器から排出される未反応のCOとO2、および再熱器に供給される燃料とを反応させて、COとH2をCO2とH2Oに転換することができる。この結果、CO2に転換時の熱を適切に利用した熱効率の向上およびCO2回収率の向上を図ることができるだけでなく、NOXを乾式で適切に除去することもできる。 In addition, when a reheater having a denitration catalyst and a combustion catalyst is provided, the gasification fuel supplied to the combustor is reduced by supplying a part of the gasification fuel to the reheater, and O 2 is reduced. Combustion can be performed in a sufficiently existing state, and unreacted CO discharged from the combustor can be reduced. Further, NO X discharged from the combustor and NH 3 in the fuel supplied to the reheater can be reacted with a denitration catalyst to be converted to N 2 , thereby removing NO X and NH 3. And reacting unreacted CO and O 2 discharged from the combustor and fuel supplied to the reheater with a combustion catalyst to convert CO and H 2 into CO 2 and H 2 O. it can. As a result, not only can improve the improvement and CO 2 recovery of heat efficiency by appropriately utilizing the conversion time of heat CO 2, it can be properly removed NO X dry.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
図1は本発明の第1の実施の形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムI(以下、システムIともいう)の、基本的な構成は、図7に示すCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムVIIと同様であり、これに触媒燃焼装置31を追加、配設したものである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the basic configuration of the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system I (hereinafter also referred to as system I) according to this embodiment is the CO 2 recovery type closed cycle coal shown in FIG. Similar to the gasification power generation system VII, a catalytic combustion device 31 is additionally provided.
すなわち、本形態に係るシステムIは、燃料である石炭と、酸素製造設備2で生成された酸素が供給されて石炭ガスを生成する石炭ガス化設備1と、石炭ガス化設備1で生成され、金属フィルタ3および乾式脱硫器4で浄化された石炭ガスを燃料として燃焼ガスを生成する燃焼器5と、前記燃焼ガスで駆動されて発電機7を駆動するガスタービン6を有する。 That is, the system I according to the present embodiment is generated by coal as fuel, coal gasification facility 1 that is supplied with oxygen generated in the oxygen production facility 2 and generates coal gas, and the coal gasification facility 1. It has a combustor 5 that generates combustion gas using coal gas purified by the metal filter 3 and the dry desulfurizer 4 as fuel, and a gas turbine 6 that is driven by the combustion gas and drives a generator 7.
ガスタービン6の下流側には、排熱回収ボイラ19および圧縮機8の上流側に、触媒燃焼装置31が配設してある。ここで、燃焼触媒としては、既知の触媒(アクチノイドを除く遷移元素のうち少なくとも1種の元素(原子番号21〜29、39〜47、57〜79)を含む触媒)の適用が可能である。また、触媒燃焼装置31の入口温度は、触媒燃焼が促進され、かつ排熱回収ボイラ19の効率が向上する500〜800℃が好ましい。 A catalytic combustion device 31 is disposed downstream of the gas turbine 6 and upstream of the exhaust heat recovery boiler 19 and the compressor 8. Here, as the combustion catalyst, a known catalyst (a catalyst including at least one element (atomic numbers 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79) among transition elements excluding actinides) can be applied. Further, the inlet temperature of the catalytic combustion device 31 is preferably 500 to 800 ° C. in which catalytic combustion is promoted and the efficiency of the exhaust heat recovery boiler 19 is improved.
本形態の圧縮機8は、ガスタービン6で仕事をし、触媒燃焼装置31で所定の燃焼が行われ、排熱回収ボイラ19で排熱を回収された後の排ガスの一部を圧縮するとともに圧縮した排ガスを酸素製造設備2で生成された酸素の一部と混合するとともに、排ガスの熱を利用する再生熱交換器9で加熱して燃焼器5に戻す。かくして燃焼器5では、酸素製造設備2で生成された酸素の一部と圧縮機8で圧縮された排ガスとの混合ガスにより燃料である石炭ガスが燃焼される。このことにより当該システムIの効率を向上させている。 The compressor 8 of the present embodiment works with the gas turbine 6, compresses a part of the exhaust gas after the exhaust heat is recovered by the exhaust heat recovery boiler 19 after predetermined combustion is performed by the catalytic combustion device 31. The compressed exhaust gas is mixed with a part of the oxygen generated in the oxygen production facility 2, and is heated by the regenerative heat exchanger 9 using the heat of the exhaust gas and returned to the combustor 5. Thus, in the combustor 5, coal gas, which is fuel, is combusted by a mixed gas of a part of oxygen generated in the oxygen production facility 2 and the exhaust gas compressed by the compressor 8. This improves the efficiency of the system I.
また、当該システムIでは、ガスタービン6の排ガス中のハロゲンを、汽水分離器10の水洗塔で除去し、かかる排ガスを、さらに圧縮機11で圧縮した後、水銀除去部12で水銀を除去し、汽水分離器13で水分を分離して圧縮機14に供給する。圧縮機14では、圧縮した排ガスの一部を圧縮機15を介してCO2回収装置16に供給するとともに、残りの一部を石炭ガス化設備1に戻している。このことにより石炭ガス化設備1内における石炭ガスのガス化効率を向上させ、より多くのCOを発生させている。 In the system I, the halogen in the exhaust gas of the gas turbine 6 is removed by the water washing tower of the brackish water separator 10, and the exhaust gas is further compressed by the compressor 11, and then the mercury is removed by the mercury removing unit 12. The water is separated by the brackish water separator 13 and supplied to the compressor 14. In the compressor 14, a part of the compressed exhaust gas is supplied to the CO 2 recovery device 16 through the compressor 15, and the remaining part is returned to the coal gasification facility 1. Thereby, the gasification efficiency of coal gas in the coal gasification facility 1 is improved, and more CO is generated.
当該システムIは、ガスタービン6で仕事をした排ガスの熱を利用して蒸気タービン17を駆動し、蒸気タービン17が発電機18を駆動する。すなわち、当該システムIは、複合発電システムとして構築してあり、このためガスタービン6の下流側には、ガスタービン6の排ガスの熱を回収する排熱回収ボイラ19および熱交換器20が配設されている。かくして蒸気タービン17で仕事をした蒸気が、復水器21で凝縮されて水となり、その復水ポンプにより熱交換器20を介して排熱回収ボイラ19に供給され、蒸気となって蒸気タービン17に供給される。 In the system I, the steam turbine 17 is driven using the heat of the exhaust gas worked by the gas turbine 6, and the steam turbine 17 drives the generator 18. That is, the system I is constructed as a combined power generation system. Therefore, on the downstream side of the gas turbine 6, an exhaust heat recovery boiler 19 and a heat exchanger 20 that recover the heat of the exhaust gas of the gas turbine 6 are arranged. Has been. Thus, the steam that has worked in the steam turbine 17 is condensed in the condenser 21 to become water, and is supplied to the exhaust heat recovery boiler 19 through the heat exchanger 20 by the condensate pump, and becomes steam to become the steam turbine 17. To be supplied.
かかる本形態においては、触媒燃焼装置31においては、ガスタービン6から排出される排ガス中の未燃のCOとO2とが反応し、CO2に転換される。すなわち、ガスタービン6から排出される排ガス中に未燃のCOおよび未反応のO2が残留している場合の熱効率の低下やCO2回収率の低下という不都合を可及的に低減することができる。また、ガスタービン6の下流側で、未燃のCOとO2を反応させることができるので、圧縮機8で圧縮した排ガスと混合されて燃焼器5に供給されるO2の量も可及的に低減し得る。このときの触媒燃焼装置31における反応式は、CO+(1/2)O2→CO2 である。 In this embodiment, in the catalytic combustion device 31, unburned CO and O 2 in the exhaust gas discharged from the gas turbine 6 react and are converted to CO 2 . That is, it is possible to reduce as much as possible the inconvenience of lowering the thermal efficiency and lowering the CO 2 recovery rate when unburned CO and unreacted O 2 remain in the exhaust gas discharged from the gas turbine 6. it can. Further, since unburned CO and O 2 can be reacted on the downstream side of the gas turbine 6, the amount of O 2 mixed with the exhaust gas compressed by the compressor 8 and supplied to the combustor 5 is also possible. Can be reduced. The reaction formula in the catalytic combustion device 31 at this time is CO + (1/2) O 2 → CO 2 .
なお、本形態に係るシステムIは、石炭ガス化設備1で生成した石炭ガス化ガスを燃焼器5の燃料にする場合であるが、これに限るものではない。他に重質油やバイオマス等、炭化水素系の燃料をガス化したガス化ガスであれば、同様の燃料として利用することができる。また、本形態に係るシステムIは、複合発電システムとして構築した場合であるが、これに限るものではない。ガスタービン6の排ガスの熱エネルギーの利用態様は任意である。燃料の限定および発電設備の形態は、以下に述べる第2の実施の形態、及び参考例1〜4の形態でも全く同様である。 In addition, although the system I which concerns on this form is a case where the coal gasification gas produced | generated with the coal gasification equipment 1 is made into the fuel of the combustor 5, it does not restrict to this. In addition, if it is gasification gas which gasified hydrocarbon fuels, such as heavy oil and biomass, it can utilize as a similar fuel. Further, the system I according to the present embodiment is a case where the system is constructed as a combined power generation system, but is not limited thereto. The utilization mode of the heat energy of the exhaust gas of the gas turbine 6 is arbitrary. The fuel limitation and the form of the power generation equipment are exactly the same in the second embodiment described below and the forms of Reference Examples 1 to 4 .
<第2の実施の形態>
図2は本発明の第2の実施の形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムII(以下、システムIIともいう)の、基本的な構成は、図1に示すシステムIと同様である。そこで、図1と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to a second embodiment of the present invention. As shown in the figure, the basic configuration of the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system II (hereinafter also referred to as system II) according to the present embodiment is the same as the system I shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
本形態に係るシステムIIでは、ガスタービン6の排ガス中の未燃のCOを残存O2で燃焼させる触媒燃焼装置41を2分割した排熱回収ボイラ19A,19Bの間に配設してある。 In the system II according to the present embodiment, a catalytic combustion apparatus 41 that combusts unburned CO in the exhaust gas of the gas turbine 6 with residual O 2 is disposed between the exhaust heat recovery boilers 19A and 19B divided into two.
本形態のシステムIIでもシステムIと同様に、触媒燃焼装置41で排ガス中の未燃のCOおよび未反応のO2を反応させてCO2に転換する。本形態における触媒燃焼装置41の入口温度は、触媒燃焼が促進される300〜800℃が好ましい。 In the system II of this embodiment, as in the system I, unburned CO and unreacted O 2 in the exhaust gas are reacted in the catalytic combustion device 41 and converted to CO 2 . The inlet temperature of the catalytic combustion apparatus 41 in this embodiment is preferably 300 to 800 ° C. at which catalytic combustion is promoted.
<参考例1の形態>
図3は参考例1に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムIII(以下、システムIIIともいう)の基本的な構成は、図1に示すシステムIと同様である。そこで、図1と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
<Form of Reference Example 1 >
FIG. 3 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to Reference Example 1 . As shown in the figure, the basic configuration of a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system III (hereinafter also referred to as system III) according to the present embodiment is the same as the system I shown in FIG. Therefore, the same parts as those in FIG.
本形態に係るシステムIIIでは、ガスタービン6の下流側に、再熱器51および再熱器51で加熱した排ガスで駆動される再熱ガスタービン52が直列に配設されている。再熱ガスタービン52は発電機53を駆動するように構成してあり、この再熱ガスタービン52でも熱エネルギーを回収してシステムIII全体での発電効率の向上に寄与させている。 In the system III according to this embodiment, a reheater 51 and a reheat gas turbine 52 driven by exhaust gas heated by the reheater 51 are arranged in series on the downstream side of the gas turbine 6. The reheat gas turbine 52 is configured to drive the generator 53, and the reheat gas turbine 52 also collects thermal energy and contributes to improvement of power generation efficiency in the entire system III.
再熱器51は、上流側から順次配設された脱硝触媒51Aおよび燃焼触媒51Bを有する。ここで、脱硝触媒51Aには、ガスタービン6の排ガスとともに、燃焼器5に供給される燃料である石炭ガス化ガスの一部が図示していない流量調整弁を介して分割供給される。なお、図示していないが、排ガスと燃料の石炭ガス化ガスを混合して脱硝触媒51Aに供給するために、脱硝触媒51Aの上流に空間部または混合器などの混合手段が配設される。 The reheater 51 includes a denitration catalyst 51A and a combustion catalyst 51B that are sequentially arranged from the upstream side. Here, along with the exhaust gas of the gas turbine 6, a part of the coal gasification gas that is the fuel supplied to the combustor 5 is dividedly supplied to the denitration catalyst 51 </ b> A via a flow rate adjustment valve (not shown). Although not shown, mixing means such as a space or a mixer is disposed upstream of the denitration catalyst 51A in order to mix the exhaust gas and the coal gasification gas of the fuel and supply them to the denitration catalyst 51A.
以上の構成により、ガス化燃料の一部を再熱器51に供給することで、燃焼器5に供給するガス化燃料を減らし、O2が十分存在する状態で燃焼することができ、燃焼器5から排出される未反応のCOを低減することができる。 With the above configuration, by supplying a part of the gasified fuel to the reheater 51, the gasified fuel supplied to the combustor 5 can be reduced, and combustion can be performed in a state where O 2 is sufficiently present. Unreacted CO discharged from 5 can be reduced.
燃焼器5では、燃料の石炭ガス化ガスに含まれるNH3からNOXが生成し、その処理が必要となる。本形態では、再熱器51を脱硝触媒51Aと燃焼触媒51Bで構成するとともに、燃焼触媒51Bの上流側に脱硝触媒51Aを配設しているので、燃焼器5から排出され、ガスタービン6の排ガスに含まれるNOXと、再熱器51に供給される燃料中のNH3とを反応させてN2に転換することができる。この結果、NOXとNH3が除去される。 In the combustor 5, NO X is generated from NH 3 contained in the fuel coal gasification gas, and it is necessary to process it. In this embodiment, the reheater 51 is composed of the denitration catalyst 51A and the combustion catalyst 51B, and the denitration catalyst 51A is disposed upstream of the combustion catalyst 51B. NO X contained in the exhaust gas can be reacted with NH 3 in the fuel supplied to the reheater 51 to be converted into N 2 . As a result, NO X and NH 3 are removed.
一方、燃焼触媒51Bでは、燃焼器5から排出され、ガスタービン6の排ガスに含まれる未反応のCOおよびO2と再熱器51に供給される燃料とを反応させて、COとH2をCO2とH2Oに転換する。 On the other hand, in the combustion catalyst 51B, unreacted CO and O 2 discharged from the combustor 5 and contained in the exhaust gas of the gas turbine 6 react with the fuel supplied to the reheater 51, and CO and H 2 are reacted. Convert to CO 2 and H 2 O.
本形態における脱硝触媒51A、燃焼触媒51Bとしては、既知の触媒(アクチノイドを除く遷移元素のうち少なくとも1種の元素(原子番号21〜29、39〜47、57〜79)を含む触媒)の適用が可能である。また、再熱器51の入口温度は脱硝反応および触媒燃焼が促進される反面、NOX生成反応が抑制され、しかもガスタービン6の効率が向上する500〜800℃が好ましい。一方、再熱器51の出口温度はN2とH2Oの生成反応が促進される反面、NOX生成反応が抑制され、しかもガスタービン6の効率が向上する1500℃以下が好ましい。
本形態における各部での反応式は次の通りである。
燃焼器5での反応式:NH3+(5/4)・O2→NO+(3/2)・H2O
脱硝触媒51Aでの反応式:NO+NH3+(1/4)・O2→N2+(3/2)・H2O
燃焼触媒51Bでの反応式:NH3+(3/4)・O2→(1/2)・N2+(3/2)・H2O
Application of a known catalyst (a catalyst containing at least one element (atomic numbers 21 to 29, 39 to 47, 57 to 79) among transition elements excluding actinides) as the denitration catalyst 51A and the combustion catalyst 51B in this embodiment Is possible. The inlet temperature of the reheater 51 is preferably 500 to 800 ° C. in which the denitration reaction and catalytic combustion are promoted, but the NO x generation reaction is suppressed and the efficiency of the gas turbine 6 is improved. On the other hand, the outlet temperature of the reheater 51 is preferably 1500 ° C. or less at which the NO x production reaction is suppressed and the efficiency of the gas turbine 6 is improved while the production reaction of N 2 and H 2 O is promoted.
The reaction formula in each part in this embodiment is as follows.
Reaction formula in the combustor 5: NH 3 + (5/4) · O 2 → NO + (3/2) · H 2 O
Reaction formula in the denitration catalyst 51A: NO + NH 3 + (1/4) · O 2 → N 2 + (3/2) · H 2 O
Reaction formula in the combustion catalyst 51B: NH 3 + (3/4) · O 2 → (1/2) · N 2 + (3/2) · H 2 O
<参考例2の形態>
図4は参考例2に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムIV(以下、システムIVともいう)は、図3に示すシステムIIIに対し、再熱器61の構成が異なる。本形態における再熱器61は、上流側から順に脱硝触媒61A、燃焼触媒61Bに続き、空間部61Cが形成されている。その他の構成は、図3に示すシステムIIIと同構成である。そこで、図3に示すシステムIIIと同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
<Form of Reference Example 2 >
FIG. 4 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to Reference Example 2 . As shown in the figure, the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system IV (hereinafter also referred to as system IV) according to this embodiment is different in the configuration of the reheater 61 from the system III shown in FIG. . In the reheater 61 in this embodiment, a space 61C is formed following the denitration catalyst 61A and the combustion catalyst 61B in order from the upstream side. Other configurations are the same as those of the system III shown in FIG. Therefore, the same parts as those in the system III shown in FIG.
本形態でもシステムIIIと同様の作用・効果を得ることができるが、本形態によれば、さらに、燃焼触媒61Bで、ガスタービン6の排ガスに含まれる未反応のCOと、再熱器61に供給される石炭ガス化ガスの一部を燃焼し、燃焼触媒出口のガス温度を気相燃焼が可能な温度に上昇させ、燃焼触媒出口の空間部61Cで残りの未反応COおよび石炭ガス化ガスを気相燃焼することができる。かかる気相燃焼を行なわせることにより、空間部出口でCOおよび石炭ガス化ガスの完全燃焼を達成させながら、触媒の温度を、例えば1500℃程度の高温にすることなく、より低温で使用できる。したがって、触媒の劣化を抑制することができる。ちなみに、触媒は高温になるほどシンタリング等の劣化が促進される。 In this embodiment, the same operation and effect as in the system III can be obtained. However, according to this embodiment, the unreacted CO contained in the exhaust gas of the gas turbine 6 and the reheater 61 are further added by the combustion catalyst 61B. A part of the supplied coal gasification gas is combusted, the gas temperature at the combustion catalyst outlet is raised to a temperature at which gas phase combustion is possible, and the remaining unreacted CO and coal gasification gas in the space 61C at the combustion catalyst outlet Can be vapor-phase combusted. By performing such gas phase combustion, the catalyst can be used at a lower temperature without increasing the temperature of the catalyst to, for example, about 1500 ° C. while achieving complete combustion of CO and coal gasification gas at the space portion outlet. Therefore, deterioration of the catalyst can be suppressed. Incidentally, deterioration such as sintering is promoted as the temperature of the catalyst increases.
<参考例3の形態>
図5は参考例3に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムV(以下、システムVともいう)は、図3に示すシステムIIIの再熱ガスタービン52を省略して、再熱器51の排ガスを直接、排熱回収ボイラ19に供給するように構成したものである。
<Form of Reference Example 3 >
FIG. 5 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to Reference Example 3 . As shown in the figure, the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system V (hereinafter also referred to as system V) according to the present embodiment omits the reheat gas turbine 52 of the system III shown in FIG. The exhaust gas from the reheater 51 is directly supplied to the exhaust heat recovery boiler 19.
かかる構成のシステムVでも、若干発電効率は劣るが、システムIIIと同等の作用・効果を発揮させることができる。 Even with the system V having such a configuration, the power generation efficiency is slightly inferior, but the same operation and effect as the system III can be exhibited.
なお、図5中、図3と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。 In FIG. 5, the same parts as those in FIG.
<参考例4の形態>
図6は参考例4に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムを示すブロック図である。同図に示すように、本形態に係るCO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システムVI(以下、システムVIともいう)は、図4に示すシステムIVの再熱ガスタービン52を省略して、再熱器61の排ガスを直接、排熱回収ボイラ19に供給するように構成したものである。
<Form of Reference Example 4 >
FIG. 6 is a block diagram showing a CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system according to Reference Example 4 . As shown in the figure, the CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system VI (hereinafter also referred to as system VI) according to the present embodiment omits the reheat gas turbine 52 of the system IV shown in FIG. The exhaust gas from the reheater 61 is directly supplied to the exhaust heat recovery boiler 19.
かかる構成のシステムVIでも、若干発電効率は劣るが、システムIVと同等の作用・効果を発揮させることができる。 Even with the system VI having such a configuration, the power generation efficiency is slightly inferior, but the same operation and effect as the system IV can be exhibited.
なお、図6中、図4と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。 In FIG. 6, the same parts as those in FIG.
本発明はタービン動力を利用すると同時に、外気へのCO2排出を防止する必要がある、例えば発電等の産業分野に有効に適用し得る。 The present invention can be effectively applied to an industrial field such as power generation in which it is necessary to use the motive power of the turbine and at the same time prevent CO 2 emission to the outside air.
I、II、III、IV、V、VI CO2回収型クローズドサイクル石炭ガス化発電システム
1 石炭ガス化設備
2 酸素製造設備
5 燃焼器
6 ガスタービン
8 圧縮機
14 (他の)圧縮機
16 CO2回収装置
31、41 触媒燃焼装置
51、61 再熱器
51A,61A 脱硝触媒
51B,61B 燃焼触媒
61C 空間部
I, II, III, IV, V, VI CO 2 recovery type closed cycle coal gasification power generation system 1 Coal gasification facility 2 Oxygen production facility 5 Combustor 6 Gas turbine 8 Compressor 14 (Other) Compressor 16 CO 2 Recovery device 31, 41 Catalytic combustion device 51, 61 Reheater 51A, 61A Denitration catalyst 51B, 61B Combustion catalyst 61C Space
Claims (2)
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で、前記ガスタービンの下流側に、前記排ガスの中の未燃のCO、O 2 を反応させる触媒燃焼装置を配設した
ことを特徴とするCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システム。 Hydrocarbon fuel including coal and heavy oil and oxygen generated in oxygen production facility are supplied to generate gasification gas, and combustion gas is generated using the gasification gas as fuel. A combustor, a gas turbine driven by the combustion gas to drive a generator, and compressing a portion of the exhaust gas of the gas turbine and mixing the compressed exhaust gas with a portion of oxygen produced by the oxygen production facility And a compressor that compresses the exhaust gas from the gas turbine and supplies a part of the exhaust gas to the carbon dioxide recovery device, and returns the remaining exhaust gas to the gasification facility. In a CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system having
Upstream of the compressor and other compressor, downstream of the gas turbine, CO 2, characterized in that disposed a catalytic combustion apparatus for reacting unburned CO, and O 2 in the flue gas Recoverable closed-cycle gasification power generation system.
前記圧縮機および他の圧縮機の上流側で、前記ガスタービンの下流側に配設された排熱回収ボイラに触媒燃焼装置を一体的に組み込んだ
ことを特徴とするCO2回収型クローズドサイクルガス化発電システム。 In the CO 2 recovery type closed cycle gasification power generation system according to claim 1,
A CO 2 recovery type closed cycle gas in which a catalytic combustion apparatus is integrally incorporated in an exhaust heat recovery boiler disposed upstream of the compressor and other compressors and downstream of the gas turbine. Power generation system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013161796A JP6153162B2 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013161796A JP6153162B2 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015031214A JP2015031214A (en) | 2015-02-16 |
JP6153162B2 true JP6153162B2 (en) | 2017-06-28 |
Family
ID=52516744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013161796A Active JP6153162B2 (en) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6153162B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111102073B (en) * | 2019-12-16 | 2020-11-17 | 西安交通大学 | Supercritical carbon dioxide circulating system suitable for coal gasification and operation method thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002349801A (en) * | 2001-05-25 | 2002-12-04 | Babcock Hitachi Kk | Exhaust heat recovery boiler |
JP4172701B2 (en) * | 2003-06-12 | 2008-10-29 | 財団法人電力中央研究所 | Catalytic combustion reburner and reburner gas turbine |
US9074530B2 (en) * | 2011-01-13 | 2015-07-07 | General Electric Company | Stoichiometric exhaust gas recirculation and related combustion control |
JP5599743B2 (en) * | 2011-02-28 | 2014-10-01 | 一般財団法人電力中央研究所 | Closed-cycle gas turbine power plant for CO2 recovery gasification gas power generation |
-
2013
- 2013-08-02 JP JP2013161796A patent/JP6153162B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015031214A (en) | 2015-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105518112B (en) | Include the CO of power generator flue gas2The power generator and methanation process of methanation | |
AU2011300352B2 (en) | An energy generation system and method thereof | |
EP2431579B1 (en) | Multipurpose thermal power plant system | |
JP6799078B2 (en) | Methaneization of anode exhaust gas to enhance carbon dioxide capture | |
JP2004530097A (en) | Generators with low CO2 emissions and related methods | |
JP6153163B2 (en) | Reheat type ammonia gas turbine | |
CA2726238C (en) | Method and apparatus for generating electrical power | |
WO2020189575A1 (en) | Equipment for decomposing ammonia, gas turbine plant provided with same, and method for decomposing ammonia | |
JP2011202668A (en) | Power generating facility | |
JP6232985B2 (en) | Power generation system | |
JP6463830B2 (en) | Integrated calcium loop combined cycle for acid gas utilization | |
JP5936995B2 (en) | CO2 recovery gasification gas power plant | |
JP5935124B2 (en) | Turbine equipment and power generation equipment | |
US11519304B2 (en) | Chemical-looping combustion electrical power generation method | |
JP6153162B2 (en) | CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system | |
US20160195270A1 (en) | Arrangement of a carbon dioxide generation plant, a capture plant and an carbon dioxide utilization plant and method for its operation | |
Verhaeghe | Absorption-based carbon capture energy penalty reduction for micro gas turbine application: pre-assessment of the impact of appropriate amine solvent and process selection | |
JP2009215608A (en) | Hydrogen production plant | |
KR102413872B1 (en) | Energy circulation system using circulating fluidized bed boiler and renewable energy | |
JP2012159031A (en) | Power generation system utilizing gasification furnace gas | |
JP6545436B2 (en) | CO2 recovery type closed cycle gasification power generation system | |
JP2018096359A (en) | Power generating facility | |
WO2012074061A1 (en) | Energy recovery device and coal gasification power generation plant | |
JP2011058403A (en) | Power generation facility | |
Verhaeghe et al. | Absorption-Based Carbon Capture Energy Penalty Reduction for Micro Gas Turbine Application: Assessment of the Impact of Appropriate Amine Solvent and Process Selection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150422 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160229 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170524 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170524 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6153162 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |