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JPH0468446B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0468446B2
JPH0468446B2 JP59109313A JP10931384A JPH0468446B2 JP H0468446 B2 JPH0468446 B2 JP H0468446B2 JP 59109313 A JP59109313 A JP 59109313A JP 10931384 A JP10931384 A JP 10931384A JP H0468446 B2 JPH0468446 B2 JP H0468446B2
Authority
JP
Japan
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gas
power plant
thermal power
equipment
pure
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59109313A
Other languages
English (en)
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JPS59231140A (ja
Inventor
Geeberu Konraato
Myuraa Rainaa
Shifuaasu Ururitsuhi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPS59231140A publication Critical patent/JPS59231140A/ja
Publication of JPH0468446B2 publication Critical patent/JPH0468446B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • F01K23/068—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification in combination with an oxygen producing plant, e.g. an air separation plant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭ガス化設備、この石炭ガス化設
備に接続されたガスタービン発電所部分、石炭ガ
ス化設備の生ガス熱交換設備に接続された蒸気タ
ービン発電所部分およびメタノール合成設備を持
つた中負荷用の火力発電所に関する。
〔従来の技術〕
ガスタービンが石炭ガス化設備から純ガスを供
給されるような発電所は西ドイツ特許出願公開第
3114984号公報で知られている。この種のガスタ
ービンは発電機を駆動する。この発電所の場合ガ
スタービンの廃ガスの熱は蒸気発生用に利用され
る。この蒸気により蒸気ガスタービンおよび別の
発電機が駆動される。この発電所の場合、発生し
た純ガスの一部をメタノール合成設備に供給し、
発生したメタノールを蓄えることも考慮されてい
る。この発電所の出力は石炭ガス化設備の出力と
同期して調整される。その出力は定格出力の約75
％と100％の間の変動が可能であり、必要な場合
には経済性を犠性にして定格出力の55％とするこ
ともできる。尖頭負荷が生じる場合予め発生され
たメタノールを純ガスに加えてガスタービンにお
いて燃焼することによつてこれに対処すること
が、この発電所の特色である。石炭ガス発生器と
連結された発電所部分が遮断されると、生ガスの
熱を放出することができなくなるので、メタノー
ル合成設備も遮断されねばならない。
完全に独立して作動する２つの発電所設備を有
している中負荷用火力発電所がヨーロツパ特許第
38138号明細書で知られている。これらの２つの
発電所設備のうち第１の発電所設備は石炭ガス化
設備に接続されている。この第１の発電所設備は
ガスタービンを有し、このガスタービンはこの廃
熱ボイラに接続されている蒸気タービン設備を有
している。更に石炭ガス化設備には合成燃料を発
生するたの設備が後置接続されている。第１の発
電所設備は基準負荷運転を行うが、前置接続され
た石炭ガス化設備と同様にこの負荷運転において
のみ制御可能である。この第１の発電所設備はし
かしながらその定格出力の約75％〜100％の間に
おいてだけ経済的に制御される。その負荷特性は
それに付属された空気分解設備を含む石炭ガス化
設備の負荷特性によつて規定される。第２の独立
した発電所設備は主に電力発生の負荷変動を補償
する。この第２の発電所設備において予め発生さ
れた非常に高価な合成燃料が燃焼される。発電所
部分における急激な負荷低減時に過剰となる純ガ
ス量は、新たな低い電流発生率において純ガス発
生量と合成燃料の発生量との間に平衡が生じるま
でそのままにおかれることが、この第２の発電所
部分の特色である。このエネルギー損失は、比較
的大きな石炭ガス化設備では出力低下の制御が１
時間以上もかかるのに対し、ガスタービンの出力
は数分間内にしぼることができることもあつてか
なりな大きなものとなる。この発電所設備の急速
起動時のような尖頭負荷運転時には予め発生され
た非常に高価な合成燃料が独立した第２の発電所
設備において燃焼されねばならない。このことも
再び出力の平衡が生ずるまで行われねばならな
い。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、電流側の負荷変動を受けるた
めの独立した発電所設備が不必要であるような中
負荷用火力発電所を開発することにある。またこ
の火力発電所において尖頭負荷変動が高価な二次
燃料を用いずに実施でき、更に負荷急減の際の燃
料損失を防止しようとするものである。更に開発
すべき火力発電所においては発生したガスの全熱
量を利用できるようにしようとするものである。
〔発明の要旨〕 冒頭に述べた形式の火力発電所において、本発
明によれば上記の目的は、メタノール合成設備が
互に並列接続された複数のモジユールから構成さ
れ、ガスタービン発電所部分に中央純ガス分配系
統を介して接続され、この純ガス分配系統が純ガ
ス供給配管に対し並列に接続された純ガス貫流中
間貯蔵設備を有し、生ガス熱交換設備に後置接続
されることにより達成される。このように構成さ
れた火力発電所によれば、発電所部分の負荷変動
の際に石炭ガス化設備からの余剰ガス量は、ガス
発生量と設備全体におけるガス需要量との間の平
衡が再び生じるまで一時的に貯蔵（中間貯蔵）す
ることができる。ガス生産量とガス消費量との間
の平衡は、系統への電流の供給が減少ないし増加
する際にメタノール合成設備の各モジユールを投
入ないし遮断することによつて段階的に再び形成
することができる。一時的に生じる増量あるいは
減量は純ガス供給配管に接続された純ガス貫流中
間貯蔵設備によつて蓄えられるかないしは放出さ
れる。
本発明の好適な実施態様においては、純ガス貫
流中間貯蔵設備は供給配管内の圧力を一定にする
ために調整および中間貯蔵設備として形成され、
低圧アキユムレータと高圧アキユムレータとを有
し、これらのアキユムレータは互に加圧圧縮機を
介して接続されている。かかる中央純ガス分配系
統の機能構造部品としての純ガス貫流中間貯蔵設
備は調整および中間貯蔵設備として独自に純ガス
胸腔配管内の圧力を２の限界値の間に一定に維持
できる。このことによつて生産量と消費量との間
のガス量の差は自動的に調整される。
本発明に基づいて生ガス熱交換設備が３つの熱
交換器を有し、そのうちの第１および第３の熱交
換器が蒸気発生のために用いられ、第２の熱交換
器がガスタービン発電所部分のガスタービンの燃
焼室に流入する純ガスを加熱するために用いられ
るようにすると、生ガスの熱の利用が改善され
る。この実施態様は、第１の熱交換器において蒸
気タービン高圧タービン部に供給できる高圧蒸気
が発生でき、補助的に第３の熱交換器において蒸
気タービンの低圧タービン部に供給できるがプロ
セス蒸気としても利用できる低圧蒸気が発生でき
るという利点を生ずる。更にそのことによつて本
発明の別の実施態様に対する条件が得られる。
即ちたとえば本発明に基づいて第１の熱交換器
と第３の熱交換器の容量が、ガスタービンが遮断
され石炭ガス化設備が継続運転される際に蒸気タ
ービンを石炭ガス化設備およびメタノール合成設
備の必要な電力供給を維持するために駆動するの
に十分なように設定されるようにすれば、火力発
電所のフレキシビリテイが高められる。
更に本発明に基づいて第３の熱交換器は、ガス
タービンの部分負荷運転あるいは停止状態におい
てこの第３の熱交換器が補助的に生じる生ガス熱
量を吸収できるような伝熱面積で設計することが
できる。このようにすればタービンが遮断されて
いる場合第３の熱交換器に高い温度で流入する生
ガスがそこで多量の蒸気を発生できる。この熱交
換器は少なくとも部分的に廃熱ボイラからの不足
蒸気量を補充することができる。
火力発電所の種々の負荷状態への適合性は特に
低い負荷範囲においては、本発明の好適な実施態
様においてメタノール合成設備の少なくとも１つ
のモジユールにおける完全には転換されてない合
成廃ガスが循環圧縮機によつて水素富化段を介し
て合成反応炉に戻されるようにすれば高められ
る。低負荷の際にこれらのモジユールに供給され
る純ガスの水素および一酸化炭素成分はここで完
全に反応（転換）される。
本発明の特に好適な実施態様においては、メタ
ノール合成設備の少なくとも１つのモジユールの
合成反応炉において完全に転換されてない合成廃
ガスが混合区間を介してガスタービ発電所部分に
通じる純ガス供給配管に供給されるようにすれ
ば、メタノール合成設備が一層単純化される。メ
タノール合成設備の少なくとも１つのモジユール
をこのようにすることにより多数の利点が生じ
る。このモジユールが連続合成モジユールとし
て、即ち循環圧縮機なしでおよび水素富化段なし
で形成されることによつて、その投資コストおよ
びエネルギーコストが合成ガスが再循環されるモ
ジユールにおけるよりも低減される。従つてここ
ではメタノールが経済的に作られる。更にメタノ
ール合成設備のこのモジユールの合成ガスは、混
合区間を介してガスタービン発電所部分に通じて
いる純ガス供給配管に供給するのに十分に大きな
熱量を有してる。更に中負荷用火力発電所のすべ
ての運転状態においてこのモジユールが運転状態
を保ち、それによつて純ガス供給配管に供給され
るガス量がほぼ一定となり、相応した純ガス分量
を補充するようにすることも有利である。このモ
ジユールの実施態様および運転方式は同時に本発
明の別の実施態様に対する前提条件を形成する。
即ち本発明の別の好適な実施態様においては、
メタノール合成設備の少なくとも１つのモジユー
ルの完全に転換されてない合成廃ガスが、残りの
モジユールの一つの合成反応炉の起動を加速する
ためにその合成反応炉に戻される再循環配管に供
給できるようにされる。これによつてたとえばガ
スタービンの遮断、負荷の低下などにおいて純ガ
ス供給量が急激に増加した場合に、メタノール合
成設備の別のモジユールが運転状態にあるモジユ
ールの完全に転換されてない高温合成廃ガスの供
給によつて加熱され、それによつて非常に速やか
に運転状態をとることができる。これによつて間
接的に純ガス貫流中間貯蔵設備の貯蔵容量につい
ての要求が減少される。
〔発明の実施例〕
以下図面に示す実施例に基づて本発明を詳細に
説明する。
実施例に示した本発明に基づく中負荷用火力発
電所１の主要構成グループは、石炭ガス化設備
２、生ガス熱交換設備３、ガス浄化設備４、ガス
タービン発電所部分５と蒸気タービン発電所部分
６とからなる複合火力発電所設備、メタノール合
成設備７、および純ガス供給配管９に並列接続さ
れた純ガス貫流中間貯蔵設備１０をもつた中央純
ガス分配系統８である。石炭ガス化設備２は石炭
ガス発生器１１、空気分解設備１２、空気分解設
備１２の酸素配管１５および窒素配管１６におけ
るアキユムレータ１３，１４、空気分解設備１２
に前置接続された２台の補助空気圧縮機１７，１
８、および石炭ガス発生器１１への酸素配管１５
に配置された別のガス圧縮機１９を有している。
石炭ガス発生器１１のガス流の中に配置された生
ガス熱交換設備３は蒸気発生用に用いる第１の熱
交換器２０、純ガス加熱用に用いる第２の生ガス
−純ガス熱交換器２１、および蒸気発生用に用い
る第３の熱交換器２２を有しいる。なお生ガス熱
交換設備３には調整冷却器２３も設けられてい
る。生ガス熱交換設備３に後置接続されたガス浄
化設備４は生ガス洗浄器２４、硫化水素吸収設備
２５および硫黄回収設備２６を有している。
生ガス−純ガス熱交換器２１から出ている純ガ
ス供給配管にはガスタービン発電所部分５が接続
されている。実施例においてこのガスタービン発
電所部分５は燃焼室２７、ガスタービン２８およ
びガスタービン２８で駆動される発電機２９と空
気圧縮機３０だけを有している。ガスタービン２
８から出ている廃ガス配管３１には廃熱ボイラ３
２が設けられ、この蒸気配管３３には蒸気タービ
ン発電所部分６の高圧タービン部３４と低圧ター
ビン部３５からなる蒸気タービン３６が接続され
ている。蒸気タービン３６は発電機３７を駆動す
る。蒸気タービン３６の低圧タービン部３５には
復水器３８、復水ポンプ３９、給水タンク４０並
びに複数の給水ポンプ４１，４２，４３が後置接
続されている。
中央純ガス分解系統８は、純ガス供給配管９お
よびこの純ガス供給配管９に並列接続された純ガ
ス貫流中間貯蔵設備１０の他に、メタノール合成
設備７に供給する純ガス圧縮機４４，４５，４６
を有している。純ガス貫流中間貯蔵設備１０は低
圧アキユムレータ４７、高圧アキユムレータ４８
および中間に接続された純ガス圧縮機４９を有し
ている。この場合低圧アキユムレータ４７は充填
弁５０を介して、高圧アキユムレータ４８は放出
弁５１を介して純ガス供給配管９に接続されてい
る。放出弁５１は純ガス供給配管９内における圧
力が所定の値以下に低下した場合にここでは示し
てない方式で圧力センサを介して制御される。充
填弁５０は、純ガス供給配管９における圧力が所
定の値以上に上昇した場合に制御される。生ガス
−純ガス熱交換器２１に通じている純ガス供給配
管９にはメタノール合成設備７からの合成ガスを
混合するための混合区間５２が設けられている。
更にガスタービン２８の燃焼室２７のすぐ手前に
窒素ガスを純ガスに混合するために混合区間５３
が設けられている。
メタノール合成設備７はこの実施例の場合並列
接続された３つのモジユール５４，５５，５６か
らなり、このうち２つのモジユール５５，５６は
合成反応炉５７，５８、メタノール分離器５９，
６０、メタノール分離器５９，６０の合成廃ガス
を合成反応炉５７，５８に戻す再循環圧縮機６
３，６４と水素富化段６５，６６をもつた再循環
配管６１，６２からなつている。メタノール合成
設備７の別のモジユール５４は合成反応炉６７お
よびこの合成反応炉６７に後置接続されたメタノ
ール分離器６８が装備されているだけである。そ
の合成廃ガス配管６９は弁７０，７１，７２を介
して別のモジユール５５，５６の再循環配管６
１，６２および純ガス供給配管９における混合区
間５２に接続されている。
定格負荷運転の場合、空気分解設備１２にはガ
スタービン２８で駆動される空気圧縮機３０並び
空気分解設備１２の少なくとも１台の補助空気圧
縮機１７，１８によつて圧縮空気が供給される。
空気分解設備１２の酸素はアキユムレータ１３お
よびガス圧縮機１９を介して石炭ガス発生器１１
に吹き込まれる。石炭ガス発生器１１において石
炭は酸素および導入されたプロセス蒸気によつて
生ガスに変換される。800〜1600℃の高温廃ガス
はまずの熱の一部が生ガス熱交換設備３の第１の
熱交換器２０で放出され、ここで蒸気タービン３
６の高圧タービン部３４に供給するための高圧蒸
気が発生される。生ガス熱交換設備３の第２の熱
交換器２１において生ガスの廃熱によつてガスタ
ービン２８の燃焼器２７に流入する純ガスが予熱
される。生ガスの残りの熱は低圧蒸気を発生する
第３の熱交換器２２において取り出される。この
低圧蒸気は定格運転の際一部が蒸気タービン３６
の低圧タービン部３５に供給され、一部がプロセ
ス蒸気として用いられ、たとえば石炭ガス発生器
１１に供給される。生ガス熱交換設備３の第３の
熱交換器２２に続く調整冷却器２３において、後
置接続されたガス浄化設備４への入口の手前の生
ガス温度が所定の温度に調整される。
ガス浄化設備４において生ガスはまず生ガス洗
浄器２４において塵粒子が除去され、続く硫化水
素吸収設備２５におい硫化水素が除去される。硫
化水素吸収設備２５の硫化水素を含有する廃ガス
は硫黄回収設備２６において硫黄に転換される。
ガス浄化設備４から出た純ガスは純ガス供給配管
９を介して純ガス貫流中間貯蔵設備１０並びに別
のガス消費体に供給される。純ガス圧縮機４４，
４５，４６を介して純ガスは、メタノール合成設
備７のモジユールが運転状態にある場合、合成圧
力で圧縮され、その都度のメタノール合成反応炉
に供給される。定格負荷運転において好ましくは
連続合成運転を行うモジユール５４だけが運転さ
れる。そのメタノール合成反応炉６７から出た合
成ガスは後置接続されたメタノール分離器６８に
おいてマタノールが除去される。メタノール分離
器６８から流出する合成廃ガスは一部しか転換さ
れておらず、従つてなお発熱量を有し、その発熱
量は純ガスの発熱量とほとんど異なつていない。
発生する合成廃ガスは混合区間５２を介してガス
タービンの燃焼室２７に通じている純ガス供給配
管９に供給される。そこでこのガスは純ガスの一
部と置換される。
再循環配管６１，６２が設けられている別の２
つのモジユール５５，５６は、過剰な純ガスがあ
る場合に投入される。というのはたとえばガスタ
ービン２８の出力が減少した場合、この純ガス量
はすでに運転状態にあるモジユール５４の加速運
転によつては吸収できないからである。これらの
モジユール５５，５６において合成廃ガスは再循
環配管６１，６２および水素富化段６５，６６を
介してメタノール合成反応炉５７，５８に戻され
る。水素富化段６５，６６においてメタノール合
成に必要なH2とCOの化学量論比＝２が水素の添
加によつて再び作られる。水素富化段６５，６６
は再循環配管６１，６２の中に置く代りに合成反
応炉５７，５８への純ガス配管に設けることもで
きる。合成廃ガスの再循環によつて合成廃ガスの
水素成分および一酸化炭素成分はほぼ完全に転換
される。再循環する合成廃ガス内における不活性
ガスの量を一定に維持するために少量の合成廃ガ
スが残留ガスとして弁７３，７４を介して放出さ
れ、ここでは図示してない蒸気発生器において燃
焼される。その蒸気はプロセス蒸気あるいは独立
した器タービンの駆動用蒸気として利用される。
またこの残留ガスは独立したガスタービンにお
いて燃焼させることもできる。この蒸気タービン
ないしガスタービンによつて発電機を介して中負
荷用火力発電所１の所内需用電力を補償する電気
エネルギーが発生される。
ガスタービン２８は発電機２９および空気圧縮
機３０を駆動する。この空気圧縮機３０はガスタ
ービン２８の燃焼室２７並びに空気分解設備１２
に圧縮空気を供給する。空気圧縮機３０の出力は
全負荷時においてガスタービン２８が必要とする
空気量に合わされているで、ガスタービン発電所
部分５の全負荷の際並びにメタノール合成設備７
のモジユール５４の運転の際に、石炭ガス化設備
２の必要酸素量全部をまかなうために調整可能な
補助空気圧縮機１７が運転されねばならない。こ
の補助空気圧縮機１７並びに並列接続された別の
補助空気圧縮機１８はガスタービン２８が停止し
ている場合にメタノール合成設備７を継続運転す
るために後置接続された石炭ガス発生器１１に対
し空気分解設備１２から必要とする空気量を供給
する。
純ガスを燃焼する際にNOXの発生を少なくす
るために、燃焼室２７に入る前に純ガスに空気分
解設備１２からの窒素ガスが圧縮機７５によつて
混入される。このことによつて火炎の温度が低下
され、それによつてNOXの発生が減少される。
混入される窒素量はその都度の運転状態における
ガスタービン２８の吸収能力に合わされる。ガス
タービン２８によつて吸収できない余剰窒素はア
キユムレータ１４の中に蓄えられる。低負荷運転
の際にガスタービン２８に少量の純ガスが供給さ
れる場合、ある限界において多量の窒素が混入さ
れる。
ガスタービン２８の高温廃ガスは廃ガス配管３
１を介して廃熱ボイラ３２の中に導かれる。その
廃熱は蒸気発生に利用される。廃熱ボイラ３２で
生じた蒸気並びに生ガス熱交換設備３で生じた蒸
気は蒸気タービン３６に導かれる。蒸気タービン
３６の低圧タービン部３５から出た蒸気は復水器
３８で復水される。復水は給水タンク４０に送ら
れ、そこから給水ポンプ４１，４２，４３を介し
て廃熱ボイラ３２および残りの熱交換器２０，２
２に戻される。
ガスタービン２８の駆動出力が減少すると、純
ガス−生ガス熱交換器２１を通る純ガス流量も減
少する。このことは第３の交換器２２における生
ガスの入口温度を高める。しかしこの熱交換器２
２は、ガスタービン２８が完全に遮断された際お
よび生ガス−純ガス熱交換器２１における生ガス
冷却が不十分な際に、この熱交換器２２自体が増
大した生ガスの熱量を完全に吸収できるように設
計され寸法づけられている。この熱交換器２２に
おいて給水供給量を合わせることによつて相応し
た多量の蒸気が発生し、この蒸気は蒸気タービン
３６の低圧タービン部３５に供給され、ガスター
ビン２８の発熱ボイラ３２の少ない蒸気供給量が
部分的に補償される。
ガスタービン出力が減少すると石炭ガス化設備
２のガス供給量が一定しているのに対し、ガス消
費量は減少する。この結果純ガス供給配管９内の
圧力は予め調整された設定圧力以上に高められ、
それによつて純ガス貫流中間貯蔵設備１０の充填
弁５０が応動する。充填弁５０を介してまず低圧
アキユムレータ４７が充填され、それから純ガス
圧縮機４９を介して高圧アキユムレータ４８も充
填される。同時にメタノール合成設備７の運転状
態にあるモジユール５４の出力が高められる。こ
れでもガス供給量とガス消費量との間の平衡を得
るのに十分でない場合には、メタノール合成設備
７の別のモジユール５５，５６が運転される。こ
のため運転すべきモジユール５５，５６の再循環
配管６１，６２に開口している弁７０，７１を介
して運転状態にあるモジユール５４の高温合成廃
ガスが導入され、その合成反応炉５７，５８は水
素富化段６５，６６および再循環圧縮機６３，６
４を介して高温の合成廃ガスで加熱される。この
加熱は各モジユールに付属された熱交換器（図示
せず）による加熱に付加される。この二重の加熱
によつてこれらのモジユール５５，５６の運転は
加速される。その場合ガス供給量とガス消費量と
がほぼ再び平衡するまで多数のモジユールが順次
投入される。
ガスタービン２８が完全に遮断されている場
合、メタノール合成設備７のすべてのモジユール
は投入され、石炭ガス化設備２から供給される純
ガスを一緒に完全に吸収する。それはメタノール
合成設備７の大きさに応じて、定格負荷あるいは
幾分低い負荷において石炭ガス発生器１１が供給
する純ガス量である。ガスタービン２８が遮断さ
れている場合、空気分解設備１２にはガスタービ
ン２８の空気圧縮機３０を介して圧縮空気が供給
されず、空気分解設備１２に付属されている補助
空気圧縮機１７，１８を介して供給しなければな
らない。補助空気圧縮機としては個々に制御でき
るかあるいは並列接続された補助空気圧縮機１
７，１８が用いられる。補助空気圧縮機の駆動エ
ネルギーは熱交換設備３の第１および第３の熱交
換器２０，２２から取り出される。その蒸気出力
は、蒸気タービン３６を駆動するためおよび圧縮
機１７，１８，１９を持つた石炭ガス化設備２並
びに圧縮機４４，４５，４６，６３，６４を持つ
たメタノール合成設備７にそれぞれ必要な電気エ
ネルギーを発生するのに十分である。ガスタービ
ンが完全に遮断されている場合、連続運転モジユ
ール５４の合成廃ガス全部が残りのモジユール５
５，５６の再循環配管６１，６２に供給される。
負荷需要が増大してガスタービン２８が再び運
転されると、純ガス供給量が一定であるのに対し
てまず消費量が増加する。これは純ガス供給配管
９内の圧力を設定圧力以下に低下させる。これは
更に貫流中間貯蔵設備１０の放出弁５１を応動さ
せることになる。従つて設定圧力が再び得られる
まで、純ガスが高圧アキユムレータ４８から純ガ
ス供給配管９に流入する。同時にメタノール合成
設備７の各モジユール５５，５６の遮断ないし制
御によつて純ガス供給量と純ガス必要量との平衡
性が達せられる。その場合純ガス供給量と純ガス
必要量との間の僅かな差は純ガス貫流中間貯蔵設
備１０によつて連続的に調整される。ガスタービ
ン２８が再起動することによつてガスタービン２
８の空気圧縮機３０から再び圧縮空気が供給され
るが、これはガスタービン２８が全負荷で運転さ
れない限りガスタービン２８に付属された燃焼室
２７において完全には必要とされない。この余剰
空気量は空気分離設備１２に供給され、それによ
つて補助圧縮機１７，１８の出力を減少すること
ができる。同時に生ガス−純ガス熱交換器２１が
運転状態にあるために、第３の熱交換器２２から
の蒸気供給量が減少されるのに対してガスタービ
ン２６の廃熱ボイラ３２からの補助的な蒸気供給
量がこれを補償する。その場合総蒸気供給量が増
加し、それによつて蒸気タービン３６の出力も高
まり、その発電機から大きな電気出力が系統に与
えられる。
実施例においては石炭ガス化設備２はガスター
ビン２８の燃焼室２７が必要とする圧力に相応し
た圧力で運転されている。この圧力はメタノール
合成反応炉５７，５８，６７を運転するために必
要な圧力よりも非常に小さい。従つてその接続部
に純ガス圧縮機４４，４５，４６が必要である。
この純ガス圧縮機は石炭ガス発生器１１内の圧力
を相応して高めた場合には省略できる。しかしこ
の場合ガスタービン２８の燃焼室２７の手前にお
ける純ガス供給配管９の中に膨張タービンが設け
られねばならない。この膨張タービンにおいて石
炭ガス発生器１１に前置接続された圧縮機１９が
必要とするエネルギーの一部を回収することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に基づく中間負荷火力発電所の概
略系統図である。 １……火力発電所、２……石炭ガス化設備、３
……生ガス熱交換設備、４……ガス浄化設備、５
……ガスタービン発電所部分、６……蒸気タービ
ン発電所部分、７……メタノール合成設備、８…
…純ガス分配系統、９……純ガス供給配管、１０
……純ガス貫流中間貯蔵設備、１１……石炭ガス
発生器、１２……空気分解設備、１３，１４……
アキユムレータ、１５……酸素配管、１６……窒
素配管、１７，１８……補助空気圧縮機、１９…
…ガス圧縮機、２０……熱交換器、２１……生ガ
ス−純ガス熱交換器、２２……熱交換器、２３…
…調整冷却器、２４……生ガス洗浄器、２５……
硫化水素吸収設備、２６……硫黄回収設備、２７
……燃焼室、２８……ガスタービン、２９……発
電機、３０……空気圧縮機、３１……廃ガス配
管、３２……廃熱ボイラ、３３…蒸気配管、３４
……高圧タービン部、３５……低圧タービン部、
３６……蒸気タービン、３７……発電機、３８…
…復水器、３９……復水ポンプ、４０……給水タ
ンク、４１，４２，４３……給水ポンプ、４４，
４５，４６……純ガス圧縮機、４７……低圧アキ
ユムレータ、４８……高圧アキユムレータ、４９
……純ガス圧縮機、５０……充填弁、５１……放
出弁、５２，５３……混合区間、５４，５５，５
６……モジユール、５７，５８……合成反応炉、
６１，６２……再循環配管、６３，６４……循環
圧縮機、６５，６６……水素富化段、６７……合
成反応炉、６８……メタノール分離器、６９……
合成廃ガス配管、７０，７１，７２，７３，７４
……弁、７５……圧縮器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭ガス化設備２、この石炭ガス化設備に接
    続されたガスタービン発電所部分５、石炭ガス化
    設備の生ガス熱交換設備３に接続された蒸気ター
    ビン発電所部分６およびメタノール合成設備７を
    もつた火力発電所において、メタノール合成設備
    ７が互に並列接続された複数のモジユール５４，
    ５５，５６から構成され、中央の純ガス分配系統
    ８を介してガスタービン発電所部分５に接続さ
    れ、純ガス分配系統８が純ガス供給配管９に対し
    並列接続された純ガス貫流中間貯蔵設備１０を有
    し、生ガス熱交換設備３に後置接続されているこ
    とを特徴とする石炭ガス化設備を備えた火力発電
    所。 ２ 純ガス貫流中間貯蔵設備１０が純ガス供給配
    管９内の圧力を一定に維持するために調整および
    中間貯蔵設備として形成され低圧アキユムレータ
    ４７と高圧アキユムレータ４８とを有し、これら
    のアキユムレータ４７，４８が互に加圧圧縮機４
    ９を介して接続されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の火力発電所。 ３ 生ガス熱交換設備３が３つの熱交換器２０，
    ２１，２２を有し、そのうちの第１の熱交換器２
    ０および第３の熱交換器２２が蒸気発生のために
    用いられ、第２の熱交換器２１がガスタービン発
    電所部分５のガスタービン２８の燃焼室２７に流
    入する純ガスを加熱するために用いられることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の火力発電
    所。 ４ 第１および第３の熱交換器２０，２２の容量
    が、ガスタービン２８が遮断され石炭ガス化設備
    ２が継続運転される際蒸気タービン３６を石炭ガ
    ス化設備２およびメタノール合成設備７の所要電
    気エネルギーの供給を維持するために駆動するの
    に十分なように定められていることを特徴とする
    特許請求の範囲第３項記載の火力発電所。 ５ 第３の熱交換器２２が、ガスタービン２８の
    部分負荷運転あるいは停止状態において生じる生
    ガス熱をこの第３の熱交換器２２が吸収できるよ
    うに、相応した伝熱面積で設計されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第３項または第４項記
    載の火力発電所。 ６ メタノール合成設備７の少なくとも１つのモ
    ジユール５５，５６において完全に転換されてな
    い合成廃ガスが循環圧縮機６３，６４によつて水
    素富化段６５，６６を介して合成反応炉５７，５
    ８に戻されることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載の火力発電所。 ７ メタノール合成設備７の少なくとも１つのモ
    ジユール５７の合成反応炉６７において完全に転
    換されてない合成廃ガスが、混合区間５２を介し
    てガスタービン発電所部分５に通じている純ガス
    供給配管９に供給されることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の火力発電所。 ８ メタノール合成設備７の少なくとも１つのモ
    ジユール５４において完全に転換されてない合成
    廃ガスが、残りのモジユール５５，５６の合成反
    応炉の起動を加速させるために、その合成反応炉
    ５７，５８に戻る再循環配管６１，６２に供給さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第６項また
    は第７項記載の火力発電所。 ９ メタノール合成設備７の各モジユール５５，
    ５６の再循環配管６１，６２から出された残留ガ
    スが独立した蒸気発生器において燃焼され、発生
    した蒸気が蒸気タービン発電所部分６に供給され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または
    第６項記載の火力発電所。 １０ メタノール合成設備７の各モジユール５
    ５，５６の再循環によつて大幅に転換された残留
    ガスが、独立したガスタービンにおいてその所要
    電気エネルギーを補償するために燃焼されること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項または第６項
    記載の火力発電所。 １１ 生ガス熱交換設備３の生ガス出口温度を一
    定にするために水冷却形調整冷却器２３が用いら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
    の火力発電所。 １２ 石炭ガス発生器１１に少なくとも１つの補
    助空気圧縮機１７，１８が付属され、その空気圧
    縮機１７，１８がガスタービン発電所部分５の空
    気圧縮機３０に対し並列接続され、この補助空気
    圧縮機１７，１８によつて石炭ガス発生器１１に
    前置接続された空気分解設備１２への供給空気を
    補充することを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の火力発電所。 １３ ガスタービン発電所部分５が遮断されてい
    る場合、補助空気圧縮機１７，１８がメタノール
    合成設備７の運転のため石炭ガス化設備２への供
    給を負担することを特徴とする特許請求の範囲第
    １２項記載の火力発電所。 １４ 石炭ガス発生器１１とこの石炭ガス発生器
    １１に前置接続された空気分解設備１２との間に
    酸素アキユムレータ１３が設けられていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の火力発電
    所。 １５ 石炭ガス発生器１１に前置接続された空気
    分解設備１２の窒素配管１６が、ガスタービン発
    電所部分５の燃焼室２７に通じている純ガス供給
    配管９にアキユムレータ１４を介して接続されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
    の火力発電所。
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