煤气化复合发电设备的制作方法

专利名称：煤气化复合发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于将例如褐煤及次烟煤等低品质煤用作燃料的煤气化复合发电设备。
背景技术：
煤气化复合发电(以下标记为"IGCC")通过将煤进行气化并与C/C(复合循环发 电)进行组合，与现有的燃煤火力发电相比，是一种以更高效、更环保为目标的发电系统。
已知IGCC具有可利用资源量丰富的煤的优点，通过扩大使用煤种，可进一步发扬 其优点。 例如，在采用干式加煤方式的IGCC中，虽然也可应用较高水分的煤，但存在如下
问题由褐煤及次烟煤等低品质煤所带入的水分多，该水分将会降低发电效率。
为了解决上述的问题，已知有使用高温气化煤气使煤干燥的技术、使用燃气涡轮
机废气将煤粉碎的技术、以及进行干燥的技术等(例如，参照专利文献1及2)。 专利文献1 :日本特开2002-155288号公报 专利文献2 :日本特表平8-500850号公报 但是，上述专利文献1及2所述的技术中，由于使用高温煤气，因而存在如下问题 不能无视火用(exergy)损失，且有助于提高作为发电系统的效率的比例小。

发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的在于提供一种即使使用水分含量比 较高的低品质煤也可以防止发电效率降低的煤气化复合发电设备。
为了实现上述目的，本发明提供了以下的装置。 本发明提供一种煤气化复合发电设备，其中，设有气化部，对供给的煤进行气化； 煤气发电部，使用从该气化部供给的煤气进行发电；蒸汽发电部，使用从该煤气发电部排出 的废气的热进行发电；煤干燥部，使用从该蒸汽发电部排出的废热进行煤的干燥，并向上述 气化部供给干燥后的煤。 根据本发明，由于煤在供给到气化部之前通过煤干燥部进行了干燥，因而即使使 用水分含量多的煤即低品质煤，也能够抑制因含有水分的蒸发、及水蒸气排出而将热带走 等引起的热能的损失。 此外，由于煤的干燥中使用从蒸汽发电部排出的废热，因而可提高热能的利用效 率。另一方面，与为了使煤干燥而另外设置产生热的发热部的情况相比较，不必投入新的燃 料及能量。 在上述发明中，优选在上述蒸汽发电部设有回收从上述蒸汽发电部排出的蒸气的 热的冷凝器，且上述煤干燥部使用由上述冷凝器回收的热来进行煤的干燥。
这样，通过使用由冷凝器回收的热来进行煤的干燥，可以不与水蒸气接触而使煤 干燥，从而防止煤吸收水蒸气的水分。
在上述发明中，优选如下构成在上述蒸汽发电部中设有蒸汽涡轮机部，该蒸汽涡 轮机部供给利用从上述煤气发电部排出的废气的热而生成的水蒸气，且向上述气化部供给 从上述蒸汽涡轮机部抽出的水蒸气作为上述煤的气化剂。 这样，由于将从蒸汽涡轮机部抽出的水蒸气用作气化剂，因而不需要设置例如提 高气化剂压力的升压压縮机及生成气化剂的大规模氧气制造装置等。 在上述构成中，优选向上述气化部供给从上述煤气发电部排出的废气作为加热用 热源。 这样，将废气导入气化部，利用废气的热对气化部进行加热。因此，不需要为了维 持气化部的温度而另外投入燃料及能量等。 在上述的发明中，优选在上述蒸汽发电部设有使用从上述煤气发电部排出的废气 的热生成水蒸气的锅炉，且向上述气化部供给从上述锅炉排出的上述废气作为上述煤的气 化剂。 这样，由于将从煤气发电部排出、且在锅炉内用于生成水蒸气之后的废气用作气 化剂，因而不需要设置例如提高气化剂压力的升压压縮机及生成气化剂的大规模氧气制造
装置等。 在此，作为煤气发电部，可以例示使用以由气化部供给的煤气作为燃料的燃气涡 轮机的燃气涡轮发电部、将上述煤气用作燃料的燃料电池发电部等。 在上述发明中，优选在上述蒸汽发电部设有使用从上述煤气发电部排出的废气的 热生成水蒸气的锅炉，且向上述气化部供给从上述锅炉排出的上述废气作为上述煤的气化 剂，向上述气化部供给由上述锅炉生成的水蒸气作为上述煤的气化剂。 这样，由于将锅炉生成的水蒸气用作气化剂，因而不需要另外设置例如提高气化 剂压力的升压压縮机、及生成气化剂的大规模氧气制造装置等。 此外，将生成的水蒸气导入气化部，利用水蒸气的热对气化部进行加热。因此，不 需要为了维持气化部的温度而另外投入燃料及能量。 根据本发明的煤气化复合发电设备，由于煤在供给到气化部之前通过煤干燥部进 行干燥，因而即使使用水分含量多的煤即低品质煤，也可以抑制因含有水分的蒸发、及水蒸 气的排出而将热带走等引起的热能的损失。即，实现即使使用水分含量比较高的低品质煤 也可防止发电效率降低的效果。


图1是说明本发明第一实施方式的煤气化复合发电设备的构成的模式图； 图2是说明本发明第二实施方式的煤气化复合发电设备的构成的模式图。 符号说明 1、101煤气化复合发电设备 3、103气化部 4、104燃气涡轮发电部(煤气发电部) 5、105蒸汽发电部 is干燥部(煤干燥部) 72、 172蒸汽涡轮机(蒸汽涡轮机部)
74冷凝器
具体实施例方式[第一实施方式] 下面，参照图1说明本发明第一实施方式的煤气化复合发电设备。
图1是说明本实施方式的煤气化复合发电设备的构成的模式图。 本实施方式的煤气化复合发电设备1是一种以褐煤及次烟煤等水分量比较高的
低品质煤作为燃料进行发电的装置。 如图1所示，煤气化复合发电设备1设有进行煤的预处理及干燥等的预处理部
2 ;对煤进行气化的气化部3 ;使用由气化部3供给的煤气进行发电的燃气涡轮发电部(燃
气发电部)4 ;和使用燃气涡轮发电部4的废气的热进行发电的蒸汽发电部5。
预处理部2是对供给到煤气化复合发电设备1的褐煤及次烟煤等煤实施预处理、
并将实施了预处理的煤供给到气化部3的装置。预处理是指使煤适合气化部3中的煤的气
化反应的处理，例如，其包含对所供给的煤进行微粒化的处理、和混合使气化反应温度降
低的催化剂的处理等。 在预处理部2中设有供给褐煤等煤的煤供给部(未图示)；对所供给的煤进行微 粒化并将其调成煤泥的煤泥床部(》，'」床部)12 ;对煤泥进行加热的煤泥热交换部13 ; 将煤泥中含有的过剩水及催化剂除去的过滤部14 ;使微粒化后的煤干燥的干燥部(煤干燥 部)15 ;对含有催化剂的过剩水进行加热的灰热交换部16 ;供给含有催化剂的水的水催化 剂供给部(未图示)；和对供给到干燥部15的冷凝器废气进行加热的干燥用热交换部18。
煤供给部是从外部向煤气化复合发电设备1供给褐煤等煤的部位。
煤供给部与水催化剂供给部和煤泥床部12之间的路径连接，以能够与含有催化 剂的水一起将煤向煤泥床部12供给的方式来进行连接。 煤泥床部12为将所供给的煤粉碎成适合气化部3中的煤气化的粒径并使用含有 催化剂的水进行煤泥化的装置。在煤泥床部12所生成的煤泥中按重量比计含有约90%的 水。此外，作为粉碎后的煤的粒径，从促进气化炉31内的煤的气化反应的观点出发，优选约 lmm以下。 煤泥床部12与煤泥热交换部13连接，在煤泥床部12所生成的煤泥以可流入煤泥 热交换部13的方式构成。另外，作为煤泥床部12的构成可采用公知的构成，并无特别限定。
煤泥热交换部13是将在下述的煤气清洗部41中回收的热施加到由煤泥床部12 生成的煤泥中来对煤泥进行加热的装置。 煤泥热交换部13配置于煤泥床部12和过滤部14之间，以使煤泥可在煤泥热交换 部13内通过的方式来构成。此外，煤泥热交换部13以在与煤气清洗部41的热管热交换部 44之间传递热的热介质循环的方式构成。 过滤部14是从在煤泥床部12生成的煤泥中除去过剩的水及催化剂、而得到使微 粒化后的煤中含有的水分量降低的脱水泥饼的装置。在脱水泥饼中按重量比计含有约70% 的水。 过滤部14配置于煤泥热交换部13和干燥部15之间，以使煤泥流入过滤部14并 且将脱水泥饼14从过滤部14供给到干燥部15的方式来构成。另一方面，以使通过过滤部14除去的含有催化剂的过剩水流入灰热交换部16的方式来构成。 另外，作为过滤部14可例示真空脱水机等，但并非特别限定于此。 干燥部15是进一步除去在过滤部14生成的脱水泥饼中含有的水以使其干燥的装
置。在干燥部15干燥后的微粒化煤中按重量比计含有约20% 约30%的水。 干燥部15配置于过滤部14和气化部3之间，以将由过滤部14生成的脱水泥饼供
给到干燥部15、并将在干燥部15干燥后的微粒化煤供给到气化部3的气化炉31中的方式
来构成。 另一方面，在干燥部15上连接有将从下述的冷凝器74排出的干燥用空气(冷凝 器排气)供给到干燥部15的干燥用流路21。干燥部15使用从干燥用流路21供给的干燥 用空气来除去脱水泥饼的水分，形成可干燥的构成。 此外，以使从干燥部15回收的含有催化剂的水流入灰热交换部16的方式来构成。 另外，作为干燥部15的构成，可采用公知的构成，并无特别限定。 在干燥用流路21中设置有对干燥用空气进行加热的干燥用热交换部18。干燥用
热交换部18以可使干燥用空气通过的方式构成，同时供给从锅炉71排出的涡轮机63的废
气的一部分。 灰热交换部16是对从过滤部14及干燥部15回收的含有催化剂的过剩水进行加 热的装置。 灰热交换部16配置于过滤部14及干燥部15与水催化剂供给部之间，以使从过滤 部14及干燥部15回收的含有催化剂的过剩水通过的方式来构成。另一方面，以向灰热交 换部16供给从气化炉31排出的灰、且在灰与含有催化剂的过剩水之间可进行热交换的方 式来构成。 此外，作为灰热交换部16可采用公知的构成，并无特别限定。 水催化剂供给部是供给含有催化剂的水的装置，也是利用与微粒化后的煤一起供 给到气化炉31的催化剂及水来补充不足部分的装置。 水催化剂供给部配置于灰热交换部16和煤泥床部12之间，是向从灰热交换部16 流出的含有催化剂的过剩水供给含有催化剂的水的装置。 在此，作为催化剂，使用在比约100(TC低的温度下促进煤的气化反应的催化剂。具 体而言，可以列举含有碱土及碱金属等的催化剂。 气化部3是对从预处理部2供给的煤进行气化处理、并将生成的煤气供给到燃气 涡轮发电部4的装置。 在气化部3中设置有对煤进行气化的气化炉31、和向气化炉31内供热的外热交 换部32。 气化炉31为通过气化反应由煤生成可燃性煤气的炉，是将生成的煤气供给到燃 气涡轮发电部4的装置。 气化炉31内的压力为常压，温度为约100(TC以下，更优选约60(rC 约70(rC的范 围，在这样的条件下利用气化反应对煤进行气化。 以从干燥部15向气化炉31中供给微粒化煤、同时从蒸汽发电部5向气化炉31中 供给水蒸气作为气化剂的方式来构成。另一方面，从气化炉31向灰热交换部16排出灰的 同时，向燃气涡轮发电部4供给所生成的煤气。
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从气化炉31排出的灰为通过气化反应由煤生成的灰。 另外，作为气化炉31，可使用具有气流床及流化床等公知结构的装置，并无特别限定。 外热交换部32对进行吸热反应即气化反应的气化炉31供热。 在外热交换部32以使气化炉31内的气化剂等可通过的方式构成，同时，以使在与
燃气涡轮机热交换部65之间传导热的热介质循环的方式构成。换言之，以向通过外热交换
部32的气化剂等赋予从燃气涡轮机热交换部65传导来的热的方式进行构成。 在气化部3与燃气涡轮发电部4之间设置有煤气清洗部41和生成煤气压縮机51。 煤气清洗部41是除去由气化炉31生成的生成煤气中含有的杂质等、同时回收生
成煤气的一部分热的装置。 在煤气清洗部41中设置有对生成煤气进行清洗的清洗器42、回收生成煤气的一 部分热的热管43、将热管43中回收的热传导给煤泥热交换部13的热管热交换部44。
清洗器42为除去在通过内部的生成煤气中含有的杂质等的装置。
清洗器42配置于气化炉31与生成煤气压縮机51之间，以在内部使生成煤气通过 的方式构成。此外，在清洗器42的壁面等上配置有热管43，以使生成煤气的热传递到热管 43的方式构成。 另外，作为清洗器42的构成，可采用公知的构成，并无特别限定。 热管43是将通过清洗器42内部的生成煤气中含有的一部分热传递到热管热交换
部44的装置。 热管43配置于清洗器42的周围，并且以可与热管热交换部44进行热交换的方式 来配置。 作为热管43可采用公知的构成，并无特别限定。 热管热交换部44是将由热管43回收的生成煤气的一部分热传递到煤泥热交换部 13中的装置。 在热管热交换部44中安装有热管43，以在与煤泥热交换部13之间传导热的热介 质进行循环的方式来构成。 生成煤气压縮机51是对在气化炉31中生成的生成煤气进行升压、并将升压后的 生成煤气供给到燃气涡轮发电部4的燃烧器62中的装置。 生成煤气压縮机51配置于煤气清洗部41和燃烧器62之间，以吸入由煤气清洗部
41清洗后的生成煤气、并将升压后的生成煤气向燃烧器62喷出的方式构成。
作为生成煤气压縮机51可采用公知的构成，并无特别限定。 燃气涡轮发电部4为使由气化部3生成的生成煤气燃烧来进行发电的装置。 在燃气涡轮发电部4中设置有吸入空气并进行压縮的压縮机61、使生成煤气燃
烧的燃烧器62、产生旋转驱动力的涡轮机63、进行发电的燃气涡轮发电机64。 压縮机61通过涡轮机63驱动旋转，吸入大气中的空气并压縮后，将其供给到燃烧
器62中。 压縮机61与涡轮机63同轴地配置，以传递涡轮机63中产生的旋转驱动力的方式 配置。 作为压縮机61的构成可采用公知的构成，并无特别限定。
燃烧器62是使来自气化部3的生成煤气燃烧、并且对向气化炉31供给的抽出水 蒸气进行加热的装置。 以从压縮机61向燃烧器62中供给压縮空气、并且从气化部3向燃烧器62中供给 生成煤气的方式来构成。此外，燃烧器62以在燃烧器62内使生成煤气燃烧并将生成的燃 烧气体供给到涡轮机63中的方式构成。 另一方面，在燃烧器62的周围配置有使从蒸汽发电部5抽出并供给到气化炉31 中的抽出水蒸气流动的气化剂流路75。通过这样配置气化剂流路75，可利用在燃烧器62 中的生成煤气的燃烧热对供给到气化炉31中的抽出水蒸气进行加热。
涡轮机63是利用由燃烧器62供给的燃烧气体产生旋转驱动力、来旋转驱动压縮 机61及燃气涡轮发电部4的装置。涡轮机63与压縮机61同轴配置，以将旋转驱动力传递 到压縮机61及燃气涡轮发电部4的方式配置。 此外，涡轮机63以将从涡轮机63排出的废气供给到燃气涡轮机热交换部65的方 式来构成。 作为涡轮机63的构成可采用公知的构成，并无特别限定。 燃气涡轮发电机64为利用由涡轮机63产生的旋转驱动力来旋转并进行发电的装 置。燃气涡轮发电机64以从涡轮机63传递旋转驱动力的方式来构成。
作为燃气涡轮发电机64的构成，可采用公知的构成，并无特别限定。
在燃气涡轮发电部4和蒸汽发电部5之间设置有燃气涡轮机热交换部65。
燃气涡轮机热交换部65是回收从涡轮机63排出的废气的一部分热并将其供给到 外热交换部32的装置。 燃气涡轮机热交换部65配置于涡轮机63和锅炉71之间，以使废气通过内部的方 式构成。此外，以使在与外热交换部32之间传递热的热介质进行循环的方式构成。
蒸汽发电部5是利用从燃气涡轮发电部4排出的废气的热进行发电的装置。
在蒸汽发电部5中设置有产生水蒸气的锅炉71、从水蒸气产生旋转驱动力的蒸 汽涡轮机(蒸汽涡轮机部)72、进行发电的蒸汽涡轮发电机73、回收从蒸汽涡轮机72排出 的水蒸气的一部分热的冷凝器74。 锅炉71是利用燃气涡轮发电部4的废气的热生成水蒸气的装置。 锅炉71配置于燃气涡轮机热交换部65的下游，以使燃气涡轮发电部4的废气通
过的方式构成。另一方面，以使由冷凝器74凝縮的水向锅炉71流动的方式构成。换言之，
以在废气和凝縮的水之间进行热交换以产生水蒸气的方式构成。 另一方面，通过锅炉71的废气的一部分被导入干燥用热交换部18，用于干燥用空 气的加热，并将过剩的废气作为排烟释放。 蒸汽涡轮机72是利用从锅炉71供给的水蒸气产生旋转驱动力的装置。 蒸汽涡轮机72配置于锅炉71和冷凝器74之间，以从锅炉71流入水蒸气、且使从
蒸汽涡轮机72排出的水蒸气流入冷凝器74的方式来构成。 作为蒸汽涡轮机72，可采用公知的构成，并无特别限定。 另一方面，在蒸汽涡轮机72上连接有抽出供给到蒸汽涡轮机72中的水蒸气的一 部分、并作为气化剂导入气化炉31的气化剂流路75。 气化剂流路75将蒸汽涡轮机72和气化炉31之间联接，并且配置成在与燃烧器62之间可进行热交换。换言之，以利用燃烧器62中的燃烧热对在气化剂流路75内流动的水 蒸气进行加热的方式来构成。 蒸汽涡轮发电机73是利用在蒸汽涡轮机72中产生的旋转驱动力进行发电的装
置。蒸汽涡轮发电机73构成为从蒸汽涡轮机72传递旋转驱动力。 作为蒸汽涡轮发电机73的构成，可采用公知的构成，并无特别限定。 冷凝器74是使从蒸汽涡轮机72排出的水蒸气凝縮并回收水蒸气的一部分热的装置。 冷凝器74配置于蒸汽涡轮机72和锅炉71之间，以从蒸汽涡轮机72水蒸气流入
并使由冷凝器74凝縮的水流入锅炉71的方式来构成。另一方面，以使从大气导入的干燥
用空气通过冷凝器74内并流入干燥用流路21的方式来构成。 下面，参照图1说明包含上述构成的煤气化复合发电设备1的发电方法。 将供给到煤供给部的煤与从水催化剂供给部等供给的含有催化剂的水一起供给
到煤泥床部12。在煤泥床部12将供给的煤粉碎进行微粒化生成煤泥。此时，优选煤的粒径
为约lmm以下。由煤泥床部12所生成的煤泥按重量比计约含90%的水，达到约10(TC 约
20(TC的温度。 煤泥从煤泥床部12流入到煤泥热交换部13，利用从煤气清洗部41的热管热交换
部44供给的热进行加热。将加热后的煤泥从煤泥热交换部13供给到过滤部14。 过滤部14除去在供给的煤泥中含有的过剩的水及催化剂，生成脱水泥饼。由过滤
部14所生成的脱水泥饼中按重量比计含有约70%的水。另一方面，将除去的过剩的水及催
化剂供给到灰热交换部16。 脱水泥饼从过滤部14供给到干燥部15，利用从干燥用流路21供给的干燥用空气 进行干燥，并供给到气化炉31。干燥后的微粒化煤中按重量比计含有约20% 约30%的 水。 另一方面，干燥用空气从大气导入，在冷凝器74中利用水蒸气的热加热到约80°C 之后，在干燥用热交换部18中利用废气的热再次加热，并供给到干燥部15。在干燥部15中 将从脱水泥饼中夺走水分的干燥用空气释放到外部。 在干燥部15中从脱水泥饼中分离出的过剩的水及催化剂，与过滤部14中分离出 的过剩的水及催化剂一起向灰热交换部16供给。 向灰热交换部16供给的包含催化剂的水，在灰热交换部16中利用从气化炉31排 出的灰的热进行加热。加热后的含有催化剂的水向煤泥床部12流动，从水催化剂供给部接 受新的含有催化剂的水的补给，从煤供给部接受煤的供给之后，再次流入煤泥床部12。
向气化炉31从干燥部15供给微粒化煤的同时，供给从蒸汽涡轮机72抽出的水蒸 气即气化剂。此外，经由外热交换部32向气化炉31供给废气的热，将气化炉31保持在例 如约60(TC 约700°C。 气化炉31内保持为常压，通过煤的气化反应而生成可燃性煤气。所生成的煤气从 气化炉31供给到煤气清洗部41。由于煤中含有催化剂，因而即使是例如约60(TC 约70(rC 的温度也可以进行煤的气化反应而生成可燃性的煤气。 这样，通过使用催化剂使煤的气化反应温度在低于约IOO(TC的温度下进行，与在 更高温度下进行气化反应的情况相比较，可极大地抑制火用(有效能量)损失。即，可进行高效率发电。 向气化炉31供给的气化剂即水蒸气，在经由气化剂流路75从蒸汽涡轮机72向气 化炉31流动的期间，接受燃烧器62中的燃烧热的供给而被加热。具体而言，在从蒸汽涡 轮机72抽出的阶段，例如不足约15(TC温度的水蒸气通过接受燃烧热，而被加热至例如约 70(TC的温度。更优选加热到比气化炉31内的气化反应温度高数十t:的温度。 此外，通过选定从蒸汽涡轮机72抽出蒸气的部位，将具有接近于气化炉31内的压
力的水蒸气供给到气化炉31中。 另一方面，在煤释放出可燃性的生成煤气之后，生成灰并供给到灰热交换部16。另 外，作为煤的气化反应，可使用公知的反应，并无特别限定。 由气化炉31生成的生成煤气流入煤气清洗部41的清洗器42，除去杂质的同时，生 成煤气所具有的一部分热被热管43回收。 从气化炉31流出的生成煤气的温度为例如不足约500°C ，通过在煤气清洗部41中 回收一部分热，使温度降低至例如不足约300°C 。 煤气清洗部41的热管43回收生成煤气的一部分热，并将回收的热经由热管热交 换部44供给到煤泥热交换部13。 除去杂质后的生成煤气流入生成煤气压縮机51，在升压之后供给到燃烧器62。作 为升压后的生成煤气的压力，可以例示约1. 5MPa。 向燃烧器62供给升压后的生成煤气和通过压縮机61压縮后的空气，进行生成煤 气的燃烧。作为压縮后的空气的温度，可以例示不足约30(TC的温度。 通过生成煤气的燃烧而产生的一部分热用于对在气化剂流路75内流动的水蒸气 进行升温，残余的热与燃烧器废气一起流入涡轮机63。S卩，将达到高温的燃烧器废气供给到 涡轮机63中。作为燃烧器废气的温度，可以例示约100(TC以上、更优选1200°C 150(TC的温度。 在涡轮机63内，从高温的燃烧器废气获得旋转驱动力，将旋转驱动力传递到压縮 机61及燃气涡轮发电机64中。换言之，通过向涡轮机63供给高温的燃烧器废气，旋转驱 动压縮机61及燃气涡轮发电机64。 通过旋转驱动燃气涡轮发电机64而进行发电，使压縮机61对从大气导入的空气 进行压縮，并向燃烧器62供给压縮后的空气。 旋转驱动涡轮机63的废气，从涡轮机63流入燃气涡轮机热交换部65，将该一部分 热回收之后，使其流入锅炉71。作为流入锅炉71的废气的温度，可以例示不足约60(TC的温度。 回收至燃气涡轮机热交换部65的热经由外热交换部32供给到气化炉31中。
在锅炉71内，将流入的废气的一部分热供给到从冷凝器74供给的水中而生成水 蒸气。在锅炉71内生成的水蒸气供给到蒸汽涡轮机72中，使蒸汽涡轮机72旋转驱动。
将在蒸汽涡轮机72内获得的旋转驱动力传递到蒸汽涡轮发电机73中用于发电。
向蒸汽涡轮机72供给的水蒸气的一部分从蒸汽涡轮机72中抽出，经由气化剂流 路75供给到气化炉31中。另一方面，供给到蒸汽涡轮机72的水蒸气的大半部分流入冷凝 器74并在冷凝器74中凝縮。
向冷凝器74供给从蒸汽涡轮机72排出的水蒸气和从大气导入的干燥用空气。在 冷凝器74中，排出的水蒸气的热被干燥用空气夺走，而使排出的水蒸气凝縮。将凝縮的水 再次供给到锅炉71中而成为水蒸气。 另一方面，吸收排出的水蒸气的热而升温后的干燥用空气流入干燥用流路21中 并向干燥部15流动。 将从冷凝器74流出的废气的一部分供给到干燥用热交换部18，用于干燥用空 气的升温。另一方面，大半部分废气作为排烟排出。作为排出的废气的温度，可以例示约 8(TC 约15(TC范围的温度。 根据上述构成，由于煤在向气化部3供给之前通过干燥部15进行干燥，因而，即使 使用水分含量多的煤即低品质煤，也能够抑制因含有水分的蒸发及水蒸气排出而将热带走 等引起的热能的损失，进而可防止发电效率的降低。 此外，由于在冷凝器74中将从蒸汽发电部5排出的废热用于煤的干燥，因而可提 高热能的利用效率。另一方面，与为了使煤干燥而另外设置产生热的发热部的情况相比较， 不需要投入新的燃料和能量，可以防止发电效率的降低。 通过使用由蒸汽发电部5的冷凝器74回收的热进行煤的干燥，可不与水蒸气接触
而使煤干燥，进而能够防止煤吸收水蒸气的水分，可以防止发电效率的降低。 由于将从蒸汽涡轮机72抽出的水蒸气用作气化剂，因而不需要设置例如提高气
化剂压力的升压压縮机及生成气化剂的大规模氧气制造装置等。 将燃气涡轮发电部4的废气导入气化部3，利用废气的热对气化炉31进行加热。 因此，不需要为了维持气化炉31内的温度而另外投入燃料及能量，从而可防止发电效率的 降低。 另外，在上述的实施方式中，在从大气导入流入冷凝器74的干燥用空气的例子中 应用来进行说明，但是，也可以将从压縮机61抽出的压縮空气用作干燥用空气，并无特别 限定。 通过将从压縮机61抽出的压縮空气用作干燥用空气，与从大气导入干燥用空气 的方法相比较，可以将更干燥的空气用作干燥用空气，从而可以更有效地进行干燥部15的 干燥。 另外，在上述实施方式中，在将由气化部3生成的生成煤气作为燃料供给到燃气 涡轮发电部4来进行发电的例子中应用进行说明，但是也可以使用以生成煤气作为燃料的 燃料电池进行发电，并无特别限定。
[第二实施方式] 下面，参照图2说明本发明第二实施方式的煤气化复合发电设备。 图2是说明本实施方式的煤气化复合发电设备的构成的模式图。 另外，对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同的符号，省略其说明。 本实施方式的煤气化复合发电设备101与第一实施方式的煤气化复合发电设备1
相比较，气化部3作为加压系统这一点大不相同，且电路构成也不同。因此，下面说明与第
一实施方式的煤气化复合发电设备1的不同之处。 如图2所示，煤气化复合发电设备101中设有进行煤的预处理及干燥等的预处 理部102 ;对煤进行气化的气化部103 ;使用由气化部103供给的煤气进行发电的燃气涡轮发电部(燃气发电部)104 ;和使用燃气涡轮发电部104的废气的热进行发电的蒸汽发电部 105。 预处理部102是对向煤气化复合发电设备101供给的褐煤及次烟煤等煤实施预处 理、并将实施了预处理的煤供给到气化部103的装置。 预处理部102中设有供给褐煤等煤的煤供给部(未图示)；对供给的煤进行微粒 化并将其调成煤泥的煤泥床部12 ;将煤泥中含有的过剩水及催化剂除去的过滤部14 ;使微 粒化后的煤干燥的干燥部15 ;对含有催化剂的过剩水进行加热的灰热交换部16 ;和供给含 有催化剂的水的水催化剂供给部。 另一方面，在干燥部15上连接有将从下述的冷凝器74排出的干燥用空气(冷凝 器废气)供给到干燥部15中的干燥用流路121。干燥部15使用从干燥用流路121供给的 干燥用空气除去脱水泥饼的水分，制成可干燥的构成。 气化部103是对从上述预处理部102供给的煤进行气化处理、并将生成的煤气供 给到燃气涡轮发电部104中的装置。 在气化部103中设置有对煤进行气化的气化炉131，气化炉131将生成的煤气供给 到燃气涡轮发电部104。 将气化炉131内加压到规定压力的同时，将温度设为约100(TC以下、更优选约
600°C 约700°C的范围，在这样的条件下利用气化反应对煤进行气化。 向气化炉131中从干燥部15供给微粒化煤的同时，作为气化剂供给燃气涡轮发电
部104的废气的一部分，且供给在锅炉171中生成的水蒸气。另一方面，从气化炉131向灰
热交换部16排出灰的同时，向燃气涡轮发电部104供给所生成的煤气，此外，向蒸汽涡轮机
172供给水蒸气。 另外，作为气化炉131可使用具有气流床及流化床等公知的结构的装置，并无特 别限定。 在气化部103和燃气涡轮发电部104之间设置有煤气清洗部141。煤气清洗部141 是将在由气化炉131生成的生成煤气中含有的杂质等除去、并回收生成煤气的一部分热的 装置。 在煤气清洗部141中对生成煤气进行清洗的清洗器142配置于气化炉131和燃烧 器162之间。 清洗器142以使生成煤气通过其内部的方式构成，此外，以在向煤泥床部12供给 的含有催化剂的水和生成煤气之间进行热交换的方式构成。换言之，其以对含有催化剂的 水进行加热的方式构成。 另外，作为清洗器142的构成，可使用公知的结构，并无特别限定。 燃气涡轮发电部104是使由气化部103生成的生成煤气燃烧来进行发电的装置。 在燃气涡轮发电部104中设有吸入空气并将其压縮的压縮机61、使生成煤气燃
烧的燃烧器162、产生旋转驱动力的涡轮机63、和进行发电的燃气涡轮发电机64。 燃烧器162是使来自气化部103的生成煤气燃烧的同时对供给到气化炉131的水
蒸气进行加热的装置。 以向燃烧器162从压縮机61供给压縮空气、且从气化部103供给生成煤气的方式 构成。此外，燃烧器162以在燃烧器162内生成煤气燃烧并将生成的燃烧气体供给到涡轮
12机63的方式构成。 另一方面，在燃烧器162的周围配置有使从锅炉171向气化炉131供给的水蒸气 流动的气化剂流路175。通过这样配置气化剂流路175，使得供给到气化炉131的水蒸气利 用燃烧器162中的生成煤气的燃烧热来进行加热。 蒸汽发电部105是利用从燃气涡轮发电部104排出的废气的热来进行发电的装置。 在蒸汽发电部105上设有产生水蒸气的锅炉171、由水蒸气产生旋转驱动力的蒸 汽涡轮机(蒸汽涡轮机部)172、进行发电的蒸汽涡轮发电机73、回收从蒸汽涡轮机172排 出的水蒸气的一部分热的冷凝器74。 锅炉171是利用燃气涡轮发电部104的废气的热而生成水蒸气的装置。 锅炉171配置于涡轮机63的下游，以使燃气涡轮发电部104的废气通过的方式构
成。另一方面，以在锅炉171中由冷凝器74凝縮后的水流动的方式构成。换言之，以在废
气和凝縮后的水之间进行热交换、且产生水蒸气的方式构成。 另一方面，通过锅炉171的一部分废气导入气化炉131作为气化剂使用，残余的废 气作为排烟释放。 蒸汽涡轮机172是利用经由气化炉131从锅炉171供给的水蒸气产生旋转驱动力 的装置。 蒸汽涡轮机172配置于气化炉131和冷凝器74之间，其以使水蒸气经由气化炉 131从锅炉171流入、且使从蒸汽涡轮机172排出的水蒸气流入冷凝器74的方式构成。
作为蒸汽涡轮机172，可使用公知的构成，并无特别限定。
下面，参照图2说明包含上述构成的煤气化复合发电设备101的发电方法。
将供给到煤供给部的煤与在煤气清洗部141中加热的含有催化剂的水一起供给 到煤泥床部12。作为此时的含有催化剂的水的温度，可以例示不足约20(TC的温度。
在煤泥床部12将供给的煤粉碎进行微粒化，生成煤泥。由煤泥床部12生成的煤 泥，按重量比计含有约90%的水，温度达到约10(TC 约200°C。 将煤泥供给到过滤部14，在过滤部14除去供给的煤泥中含有的过剩的水及催化 剂，生成脱水泥饼。在由过滤部14所生成的脱水泥饼中，按重量比计含有约80%的水。另 一方面，将除去的过剩的水及催化剂供给到灰热交换部16。 将脱水泥饼从过滤部14供给到干燥部15，利用从干燥用流路121供给的干燥用空 气进行干燥，并供给到气化炉131中。干燥后的微粒化煤中按重量比计含有约40%的水。
另一方面，干燥用空气在从大气导入并在冷凝器74中利用水蒸气的热而加热到 约8(TC之后，供给到干燥部15中。将在干燥部15从脱水泥饼中夺走水分的干燥用空气释 放到外部。 在干燥部15从脱水泥饼中分离出的过剩的水及催化剂，与在过滤部14分离出的 过剩的水及催化剂一起向灰热交换部16供给。 向灰热交换部16供给的含有催化剂的水，在灰热交换部16利用从气化炉131排 出的灰的热而进行加热。 加热后的含有催化剂的水进一步在煤气清洗部141从生成煤气中吸收热而升温， 并再次流入煤泥床部12。
13
向气化炉131中从干燥部15供给微粒化煤的同时，供给从燃气涡轮发电部104排 出并通过锅炉171的一部分废气作为气化剂。此外，经由燃烧器162从锅炉171向气化炉 131中供给水蒸气。 将气化炉131加压到规定压力，且保持在例如约60(TC 约700°C 。
在气化炉131内通过煤的气化反应而生成可燃性煤气。所生成的煤气从气化炉 131供给到煤气清洗部141中。由于煤中含有催化剂，因而即使是例如约60(TC 约700°C 的温度，也可对煤进行气化反应而生成可燃性的煤气。 向气化炉131供给的水蒸气，在从锅炉171向气化炉131流动的期间，接受燃烧器
162中的燃烧热的供给而被加热。例如，在从锅炉171流出的阶段，不足约45(TC温度的水
蒸气通过获取燃烧热，而被加热至约70(TC的温度。更优选加热至比气化炉131内的气化反应温度高数十t:的温度。 将向气化炉131供给的水蒸气的一部分热在气化炉131中释放，并向蒸汽涡轮机
172流出。在向蒸汽涡轮机172流出的阶段水蒸气的温度可以例示不足约55(TC的温度。 另一方面，在煤释放出可燃性的生成煤气之后，生成灰并将其供给到灰热交换部
16。另外，作为煤的气化反应可使用公知的反应，并无特别限定。 由气化炉131生成的生成煤气流入煤气清洗部141的清洗器142中，除去杂质的 同时，生成煤气所具有的一部分热被含有催化剂的水回收。 从气化炉131流出的生成煤气的温度为例如不足约500°C ，通过在煤气清洗部141 中回收一部分热，使温度降低至例如不足约300°C 。 向燃烧器162供给除去杂质后的生成煤气和由压縮机61压縮后的空气，进行生成
煤气的燃烧。作为压縮后的空气的温度，可以例示不足约40(TC的温度。 通过生成煤气的燃烧而产生的一部分热用于从锅炉171向气化炉131供给的水蒸
气的加热，残余的热与燃烧器废气一起流入涡轮机63。S卩，将达到高温的燃烧器废气供给到
涡轮机63中。作为燃烧器废气的温度，可以例示约100(TC以上、更优选1200°C 150(TC的温度。 由于燃气涡轮发电部104之后的作用与第一实施方式相同，因而省略其说明。
将从燃气涡轮发电部104排出的废气供给到锅炉171中，在锅炉171内将流入的 废气的一部分热供给到从冷凝器74供给的水中而生成水蒸气。在锅炉171内生成的水蒸 气经由燃烧器162向气化炉131供给，之后，向蒸汽涡轮机172供给。 向蒸汽涡轮机172供给的水蒸气旋转驱动蒸汽涡轮机172，通过旋转驱动力而在 蒸汽涡轮发电机73中进行发电。 从蒸汽涡轮机172排出的水蒸气流入冷凝器74，且在冷凝器74中凝縮。 根据上述构成，由于将从燃气涡轮发电部104排出、并用于在锅炉171中生成水蒸
气之后的废气用作气化剂，因而不需要设置例如提高气化剂压力的升压压縮机及生成气化
剂的大规模氧气制造装置等。 此外，将在锅炉171内生成的水蒸气导入气化炉131，利用水蒸气的热对气化炉 131进行加热。因此，不需要为了维持气化炉131的温度而另外投入燃料及能量等，从而可 以防止发电效率的降低。
权利要求
一种煤气化复合发电设备，其中，设有气化部，对供给的煤进行气化；煤气发电部，使用从该气化部供给的煤气进行发电；蒸汽发电部，使用从该煤气发电部排出的废气的热进行发电；和煤干燥部，使用从该蒸汽发电部排出的废热对煤进行干燥，并向所述气化部供给干燥后的煤。
2. 如权利要求l所述的煤气化复合发电设备，其中，在所述蒸汽发电部中设有回收从所述蒸汽发电部排出的蒸气的热的冷凝器，且所述煤干燥部使用由所述冷凝器回收的热进行煤的干燥。
3. 如权利要求1或2所述的煤气化复合发电设备，其中，在所述蒸汽发电部中设有蒸汽涡轮机部，该蒸气涡轮机部供给利用从所述煤气发电部排出的废气的热而生成的水蒸气，并向所述气化部供给从所述蒸汽涡轮机部抽出的水蒸气作为所述煤的气化剂。
4. 如权利要求3所述的煤气化复合发电设备，其中，向所述气化部供给从所述煤气发电部排出的废气作为加热用热源。
5. 如权利要求1或2所述的煤气化复合发电设备，其中，在所述蒸汽发电部中设有使用从所述煤气发电部排出的废气的热来生成水蒸气的锅炉，并向所述气化部供给从所述锅炉排出的所述废气作为所述煤的气化剂。
6. 如权利要求5所述的煤气化复合发电设备，其中，向所述气化部供给由所述锅炉生成的水蒸气作为所述煤的气化剂。
全文摘要
本发明提供一种煤气化复合发电设备，其即使使用水分含量较高的低品质煤也可以防止发电效率的降低，其特征在于，设有气化部(3)，对供给的煤进行气化；煤气发电部(4)，使用由气化部(3)供给的煤气进行发电；蒸汽发电部(5)，使用从煤气发电部(4)排出的废气的热进行发电；煤干燥部(15)，使用从蒸汽发电部(5)排出的废热进行煤的干燥，并向气化部(3)供给干燥后的煤。
文档编号C10J3/46GK101743383SQ200880024750
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月6日 优先权日2007年11月30日
发明者原田达朗, 太田一广, 小山智规, 山元崇, 德田君代, 持田勋, 石井弘实 申请人:三菱重工业株式会社