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JP2024016750A - Power generation method and power generation equipment - Google Patents

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JP2024016750A
JP2024016750A JP2022119087A JP2022119087A JP2024016750A JP 2024016750 A JP2024016750 A JP 2024016750A JP 2022119087 A JP2022119087 A JP 2022119087A JP 2022119087 A JP2022119087 A JP 2022119087A JP 2024016750 A JP2024016750 A JP 2024016750A
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JP
Japan
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gas
power generation
coal gasification
combustion
fuel
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Application number
JP2022119087A
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Japanese (ja)
Inventor
哲 大野
Satoru Ono
正宗 浪江
Masamune Namie
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SE Corp
Original Assignee
SE Corp
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

To provide a power generation method and power generation equipment that leverage the technology developed in coal thermal power generation to reduce carbon dioxide emissions.SOLUTION: In a combustion chamber 21 of a power generation boiler 2, an inorganic solid fuel and a coal gasification gas as an assistive combustion gas are burnt.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、発電方法及び発電設備に関する。 The present invention relates to a power generation method and power generation equipment.

発電用ボイラを備える石炭火力発電システムが一般に知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 A coal-fired power generation system including a power generation boiler is generally known (see, for example, Non-Patent Document 1).

しかしながら、我が国では、世界有数の石炭火力発電技術を保有しているにも関わらず、石炭が燃焼時に二酸化炭素を排出するという問題のために、その技術の活用の場が失われつつある。 However, even though Japan possesses one of the world's leading coal-fired power generation technologies, the problem of coal emitting carbon dioxide when it is burned means that opportunities for utilizing this technology are being lost.

このような問題の1つの解決策となる技術として、火力発電所の排ガスから二酸化炭素を分離回収し、その回収した二酸化炭素を貯留する、いわゆる、CCS(二酸化炭素回収・貯留)の取組みが行われている。 As a technology to solve these problems, so-called CCS (carbon dioxide capture and storage) efforts are underway to separate and recover carbon dioxide from the exhaust gas of thermal power plants and store the recovered carbon dioxide. It is being said.

例えば、非特許文献2には、CCSに関する北海道の苫小牧市での取り組みについての紹介が行われており、具体的には、火力発電所の排ガスから二酸化炭素を分離回収し、その回収した二酸化炭素を海岸から3~4km程度離れた海底下の地中深くに圧入し、貯留していることが説明されている。このように地中深くに圧入された二酸化炭素は長期間にわたって安定して貯留されるとともに、長い年月をかけて塩水に溶解、及び、岩石の隙間で鉱物になると考えられている。 For example, Non-Patent Document 2 introduces an initiative in Tomakomai City, Hokkaido regarding CCS. It is explained that the water is injected and stored deep underground under the seabed about 3 to 4 km from the coast. It is thought that the carbon dioxide injected deep into the earth in this way is stably stored over a long period of time, and over many years it dissolves in salt water and becomes minerals in the crevices of rocks.

しかしながら、このような貯留を行うためには、二酸化炭素を貯留可能な隙間を有する地層であること、その上が二酸化炭素を通さない地層で覆われていることなど制約が多い、という問題がある。 However, in order to carry out this type of storage, there are many constraints such as the geological strata having gaps that can store carbon dioxide and being covered with a stratum that does not allow carbon dioxide to pass through. .

“地域環境保全の推進 石炭火力発電所のしくみとさまざまな環境保全対策”、[online]、沖縄電力株式会社、[令和4年6月30日検索]、インターネット<URL:https://www.okiden.co.jp/environment/report2017/sec6/sec63.html>“Promoting regional environmental conservation: Mechanism of coal-fired power plants and various environmental conservation measures”, [online], Okinawa Electric Power Co., Inc., [searched on June 30, 2020], Internet <URL: https://www .okiden.co.jp/environment/report2017/sec6/sec63.html> “CO2を回収して埋める「CCS」、実証試験を経て、いよいよ実現も間近に(前編)”、[online]、2020年11月27日、経済産業省資源エネルギー庁、[令和4年6月16日検索]、インターネット<URL:https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/ccs_tomakomai.html>“CCS, which captures and buries CO2, is finally coming to fruition after demonstration tests (Part 1)”, [online], November 27, 2020, Agency for Natural Resources and Energy, Ministry of Economy, Trade and Industry, [June 2020] Searched on the 16th of the month], Internet <URL: https://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/ccs_tomakomai.html>

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、石炭火力発電で培った技術を利用し、二酸化炭素の排出を抑えた発電方法及び発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and aims to provide a power generation method and power generation equipment that suppress carbon dioxide emissions by utilizing technology cultivated in coal-fired power generation.

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
(1)本発明の発電方法は、発電用ボイラの燃焼室内で、無機固体燃料と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させる。
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to achieve the said objective, this invention is understood by the following structure.
(1) The power generation method of the present invention combusts an inorganic solid fuel and coal gasification gas as a combustion assisting gas in a combustion chamber of a power generation boiler.

(2)上記(1)の構成において、前記無機固体燃料が、リチウム、マグネシウム、ボロン、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つである。 (2) In the configuration of (1) above, the inorganic solid fuel is at least one of lithium, magnesium, boron, and aluminum.

(3)上記(1)の構成において、前記無機固体燃料が、リチウム、マグネシウム、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つであり、前記無機固体燃料の燃焼生成物である酸化物を還元処理して、繰り返し、前記無機固体燃料として使用する。 (3) In the configuration of (1) above, the inorganic solid fuel is at least one of lithium, magnesium, and aluminum, and the oxide that is a combustion product of the inorganic solid fuel is reduced, It is repeatedly used as the inorganic solid fuel.

(4)上記(1)の構成において、前記無機固体燃料が、少なくとも一部が水素化されたリチウム、マグネシウム、ボロン、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つである。 (4) In the configuration of (1) above, the inorganic solid fuel is at least one of at least partially hydrogenated lithium, magnesium, boron, and aluminum.

(5)上記(1)の構成において、前記無機固体燃料が、少なくとも一部が水素化されたリチウム、マグネシウム、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つであり、前記無機固体燃料の燃焼生成物である酸化物を還元処理するとともに水素化処理して、繰り返し、前記無機固体燃料として使用する。 (5) In the configuration of (1) above, the inorganic solid fuel is at least one of at least partially hydrogenated lithium, magnesium, and aluminum, and is a combustion product of the inorganic solid fuel. The oxide is subjected to reduction treatment and hydrogenation treatment, and is repeatedly used as the inorganic solid fuel.

(6)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスである。 (6) In the configuration of (1) above, the combustion auxiliary gas is a coal gasification gas produced in a coal gasification facility of a coal gasification power generation facility.

(7)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して得られる燃料ガスである。 (7) In the configuration of (1) above, the combustion auxiliary gas is a fuel gas obtained by refining coal gasification gas produced in a coal gasification facility of a coal gasification power generation facility using a gas purification facility.

(8)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを燃焼器において燃焼させて排出される排ガスである。 (8) In the configuration of (1) above, the combustion assisting gas is a fuel gas produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification equipment of a coal gasification power generation equipment in a gas purification equipment, and the fuel gas is This is the exhaust gas that is emitted from combustion in a combustor.

(9)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを燃焼器において燃焼させて排出される排ガスから水分が分離された後の乾燥ガスである。 (9) In the configuration of (1) above, the combustion assisting gas is produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification equipment of a coal gasification power generation equipment in a gas purification equipment to produce a fuel gas; This is dry gas after moisture has been separated from the exhaust gas discharged from combustion in a combustor.

(10)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを水性ガスシフト反応させて得られるシフトガスである。 (10) In the configuration of (1) above, the combustion assisting gas is a fuel gas produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification equipment of a coal gasification power generation equipment in a gas purification equipment, and the fuel gas is This is a shift gas obtained by a water gas shift reaction.

(11)上記(1)の構成において、前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを水性ガスシフト反応させて得られるシフトガスから水素が分離された後の二酸化炭素ガスである。 (11) In the configuration of (1) above, the combustion auxiliary gas is produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification equipment of a coal gasification power generation equipment in a gas purification equipment to produce a fuel gas; This is carbon dioxide gas after hydrogen has been separated from the shift gas obtained by subjecting it to a water gas shift reaction.

(12)本発明の発電設備は、発電用ボイラの燃焼室内で、無機固体燃料と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させ、前記燃焼室内の圧力を所定の圧力に維持するため、前記燃焼室へと供給される前記助燃性ガスの量が調整される。 (12) The power generation equipment of the present invention combusts an inorganic solid fuel and coal gasification gas as a combustion assisting gas in a combustion chamber of a power generation boiler, and maintains the pressure in the combustion chamber at a predetermined pressure. Therefore, the amount of the auxiliary combustion gas supplied to the combustion chamber is adjusted.

本発明によれば、石炭火力発電で培った技術を利用し、二酸化炭素の排出を抑えた発電方法及び発電設備を提供するができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation method and power generation equipment that suppress carbon dioxide emissions by utilizing technology cultivated in coal-fired power generation.

実施形態における石炭ガス化複合発電設備の概略構成を説明するための系統図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system diagram for explaining the schematic configuration of a coal gasification combined cycle facility in an embodiment. 実施形態における石炭ガス化燃料電池複合発電設備の概略構成を説明するための系統図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a system diagram for demonstrating the schematic structure of the coal gasification fuel cell combined power generation facility in embodiment. 本発明に係る実施形態の発電工程を行うための発電所の概略構成を説明するための図である。1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a power plant for performing a power generation process according to an embodiment of the present invention. 本発明に係る実施形態の水素化工程を実施するための装置の概略構成を説明するための図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating the schematic structure of the apparatus for carrying out the hydrogenation process of embodiment based on this invention.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明に係る発電設備は、一例として、石炭ガス化複合発電設備(IGCC)に併設されたり、石炭ガス化燃料電池複合発電設備(IGFC)に併設されたりすることが考えられる。そこで、まず、本発明に係る発電設備が併設され得る石炭ガス化複合発電設備及び石炭ガス化燃料電池複合発電設備について説明する。石炭ガス化複合発電設備や石炭ガス化燃料電池複合発電設備のことを「石炭ガス化発電設備」とも称する。 The power generation equipment according to the present invention may be installed, for example, in a coal gasification combined cycle facility (IGCC) or in a coal gasification fuel cell combined cycle facility (IGFC). First, a coal gasification combined power generation facility and a coal gasification fuel cell combined power generation facility in which the power generation facility according to the present invention can be installed will be described. Coal gasification combined power generation equipment and coal gasification fuel cell combined power generation equipment are also referred to as "coal gasification power generation equipment."

(石炭ガス化複合発電設備(IGCC))
図1は、実施形態における石炭ガス化複合発電設備100の概略構成を説明するための系統図である。
(Coal gasification combined cycle facility (IGCC))
FIG. 1 is a system diagram for explaining the schematic configuration of a coal gasification combined cycle power generation facility 100 in an embodiment.

石炭ガス化複合発電設備100は、石炭ガス化設備101で製造された石炭ガス化ガスを燃焼器103で燃焼させてガスタービン104を駆動させて電力を得るとともに、ガスタービン104の排気熱を回収して発生させた蒸気によって蒸気タービン107を駆動させて電力を得る発電設備である。石炭ガス化複合発電設備100は周知の仕組みであるので詳細の説明は省略するが、概略の構成(特に、本発明に関係する構成)は下記のとおりである。 The coal gasification integrated power generation facility 100 burns the coal gasified gas produced in the coal gasification facility 101 in a combustor 103 to drive a gas turbine 104 to obtain electric power, and also recovers the exhaust heat of the gas turbine 104. This is a power generation facility that generates electric power by driving a steam turbine 107 using the steam generated. Since the coal gasification combined cycle power generation facility 100 is a well-known mechanism, a detailed explanation will be omitted, but the general configuration (particularly the configuration related to the present invention) is as follows.

石炭ガス化設備101は、石炭ガス化炉を含み、石炭及び酸化剤の供給を受け、酸化剤の反応によって石炭をガス化することで石炭ガス化ガスを製造する。石炭ガス化設備101の石炭ガス化炉へと供給される酸化剤は、酸素(O2)含有ガスであり、主な成分が、酸素でもよいし、酸素及び窒素(N2)でもよいし、空気でもよい。石炭ガス化ガスは、主成分として一酸化炭素(CO)及び水素(H2)を含む。 The coal gasification equipment 101 includes a coal gasification furnace, is supplied with coal and an oxidizing agent, and produces coal gasification gas by gasifying the coal through a reaction of the oxidizing agent. The oxidizing agent supplied to the coal gasifier of the coal gasification equipment 101 is an oxygen (O 2 )-containing gas, and the main component may be oxygen, oxygen and nitrogen (N 2 ), Air may also be used. Coal gasification gas contains carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ) as main components.

石炭ガス化設備101は、除塵器及び熱交換器を含み、石炭ガス化炉において生成された石炭ガス化ガスに対して除塵処理を施したり、石炭ガス化ガスを所定の温度に調整したりする。石炭ガス化設備101によって製造された石炭ガス化ガスはガス精製設備102へと送られる。 The coal gasification equipment 101 includes a dust remover and a heat exchanger, and performs dust removal processing on the coal gasification gas generated in the coal gasification furnace and adjusts the coal gasification gas to a predetermined temperature. . Coal gasification gas produced by coal gasification equipment 101 is sent to gas purification equipment 102 .

石炭ガス化ガスには、一酸化炭素(CO)や水素(H2)などの可燃成分に加えて不純物や硫黄分などが含まれている。ガス精製設備102は、石炭ガス化設備101から供給される石炭ガス化ガスに含まれている不純物や硫黄分などを除去して精製する。 Coal gasification gas contains impurities, sulfur, and the like in addition to combustible components such as carbon monoxide (CO) and hydrogen (H 2 ). The gas purification equipment 102 refines the coal gasification gas supplied from the coal gasification equipment 101 by removing impurities, sulfur, and the like contained therein.

ガス精製設備102は、例えば、石炭ガス化ガス中の固形の不純物を除去するダストフィルターや、石炭ガス化ガスに含まれるハロゲン化物と化学反応するハロゲン化物吸収剤を備えるハロゲン化物除去装置や、石炭ガス化ガスに含まれる硫黄化合物と化学反応する金属酸化物系脱硫剤を備える脱硫装置を含む。ガス精製設備102によって精製された石炭ガス化ガス(「燃料ガス」と称する)は燃焼器103へと送られる。 The gas purification equipment 102 includes, for example, a dust filter that removes solid impurities from coal gasification gas, a halide removal device that includes a halide absorbent that chemically reacts with halides contained in coal gasification gas, and a halide removal device that removes solid impurities from coal gasification gas. It includes a desulfurization device equipped with a metal oxide desulfurization agent that chemically reacts with sulfur compounds contained in gasified gas. Coal gasification gas (referred to as “fuel gas”) purified by gas purification equipment 102 is sent to combustor 103.

燃焼器103は、ガス精製設備102から供給される燃料ガス(CO、H2)を燃焼させて高温・高圧のガス(「燃焼ガス」と称する)をガスタービン104へと供給する。燃焼器103には、酸化剤として酸素(O2)が供給される。燃焼器103から排出される高温・高圧の燃焼ガスはガスタービン104へと送られる。燃焼ガスは、二酸化炭素(CO2)及び水分(H2O)を含む。 The combustor 103 combusts fuel gas (CO, H 2 ) supplied from the gas purification facility 102 and supplies high-temperature, high-pressure gas (referred to as "combustion gas") to the gas turbine 104. Oxygen (O 2 ) is supplied to the combustor 103 as an oxidizing agent. High-temperature, high-pressure combustion gas discharged from the combustor 103 is sent to a gas turbine 104. The combustion gas contains carbon dioxide (CO 2 ) and moisture (H 2 O).

ガスタービン104は、燃焼器103から供給される高温・高圧の燃焼ガスを膨張させることでタービンを回転させて発電機105を駆動させる。 The gas turbine 104 rotates the turbine by expanding high-temperature, high-pressure combustion gas supplied from the combustor 103, thereby driving the generator 105.

排熱回収ボイラ106は、ガスタービン104から排出される排ガスの熱回収を行って蒸気を発生させる。排熱回収ボイラ106で熱回収された排ガスは圧縮機110へと送られる。 The exhaust heat recovery boiler 106 recovers heat from exhaust gas discharged from the gas turbine 104 to generate steam. The exhaust gas whose heat has been recovered by the exhaust heat recovery boiler 106 is sent to the compressor 110.

蒸気タービン107は、排熱回収ボイラ106で発生した蒸気を用いてタービンを回転させて発電機108を駆動させる。 The steam turbine 107 uses steam generated by the exhaust heat recovery boiler 106 to rotate the turbine and drive the generator 108 .

回収装置109は、排熱回収ボイラ106から排出される排ガス(CO2、H2O)のうちの少なくとも一部について、排ガスの成分のうちの水分(H2O)を分離して二酸化炭素(CO2)を回収する。回収装置109は、例えば、排ガスを乾燥させることにより、排ガスから水分を分離(言い換えると、除去)する。水分が分離/除去された後の排ガス(CO2)のことを「乾燥ガス」と称する。 The recovery device 109 separates moisture (H 2 O) among the components of the exhaust gas from at least a portion of the exhaust gas (CO 2 , H 2 O) discharged from the exhaust heat recovery boiler 106 and converts it into carbon dioxide ( CO 2 ) is recovered. The recovery device 109 separates (in other words, removes) moisture from the exhaust gas, for example, by drying the exhaust gas. The exhaust gas (CO 2 ) after moisture has been separated/removed is referred to as "dry gas".

圧縮機110は、排熱回収ボイラ106から排出される排ガスの供給を受けてこの排ガスを圧縮して燃焼器103へと供給する。この際、排熱回収ボイラ106から排出される排ガスについて、余剰な二酸化炭素が回収装置109によって回収される。 The compressor 110 receives exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 106 , compresses the exhaust gas, and supplies the compressed gas to the combustor 103 . At this time, excess carbon dioxide from the exhaust gas discharged from the exhaust heat recovery boiler 106 is recovered by the recovery device 109.

(石炭ガス化燃料電池複合発電設備(IGFC))
図2は、実施形態における石炭ガス化燃料電池複合発電設備120の概略構成を説明するための系統図である。
(Coal gasification fuel cell combined power generation facility (IGFC))
FIG. 2 is a system diagram for explaining the schematic configuration of the coal gasification fuel cell combined power generation facility 120 in the embodiment.

石炭ガス化燃料電池複合発電設備120は、石炭ガス化設備101で製造された石炭ガス化ガスを燃料電池124のアノード極(燃料極;図示せず)に供給されるアノード(燃料)として使用し、酸化剤を燃料電池124のカソード極(空気極、酸素極;図示せず)に供給して電気化学反応により発電を行うと同時に、燃料電池124から排出される排ガスでガスタービン104を駆動させて電力を得るとともに、ガスタービン104の排気熱を回収して発生させた蒸気によって蒸気タービン107を駆動させて電力を得る発電設備である。石炭ガス化燃料電池複合発電設備120は周知の仕組みであるので詳細の説明は省略するが、概略の構成(特に、本発明に関係する構成)は下記のとおりである。また、石炭ガス化燃料電池複合発電設備120について、上述の石炭ガス化複合発電設備100と同等の構成については同一符号を付することでその説明を適宜省略する。 The coal gasification fuel cell combined power generation equipment 120 uses the coal gasification gas produced in the coal gasification equipment 101 as an anode (fuel) supplied to the anode electrode (fuel electrode; not shown) of the fuel cell 124. , an oxidizing agent is supplied to the cathode (air electrode, oxygen electrode; not shown) of the fuel cell 124 to generate electricity through an electrochemical reaction, and at the same time, the exhaust gas discharged from the fuel cell 124 drives the gas turbine 104. This is a power generation facility that generates electric power by collecting exhaust heat from the gas turbine 104 and driving a steam turbine 107 using steam generated by recovering exhaust heat from the gas turbine 104. Since the coal gasification fuel cell combined power generation facility 120 is a well-known mechanism, a detailed explanation will be omitted, but the general configuration (particularly the configuration related to the present invention) is as follows. Further, regarding the coal gasification fuel cell combined power generation facility 120, the same components as those of the above-mentioned coal gasification combined power generation facility 100 are given the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

シフト反応設備121は、石炭ガス化設備101で製造された石炭ガス化ガスがガス精製設備102によって精製された後の燃料ガスに含まれている一酸化炭素と水(具体的には例えば、水蒸気)とを反応させて水素と二酸化炭素とを生成する。シフト反応設備121は、具体的には、水性ガスシフト反応(下記の反応式1参照)を利用して、一酸化炭素(CO)と水(H2O)とを反応させて水素(H2)と二酸化炭素(CO2)とを生成する。
CO + H2O → H2 + CO2 (1)
The shift reaction equipment 121 converts carbon monoxide and water (specifically, for example, steam ) to generate hydrogen and carbon dioxide. Specifically, the shift reaction equipment 121 utilizes a water gas shift reaction (see reaction formula 1 below) to react carbon monoxide (CO) and water (H 2 O) to produce hydrogen (H 2 ). and carbon dioxide (CO 2 ).
CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (1)

シフト反応設備121によって生成される水性ガスシフト反応後のガス(CO2、H2;「シフトガス」と称する)は分離設備122へと送られる。 The gas after the water gas shift reaction (CO 2 , H 2 ; referred to as “shift gas”) generated by the shift reaction equipment 121 is sent to the separation equipment 122.

分離設備122は、シフト反応設備121から供給されるシフトガス(CO2、H2)の成分のうちの水素(H2)を分離して燃料電池124へと供給する。シフトガスから水素が分離された後のガスはすなわち二酸化炭素(CO2)ガスである。 The separation equipment 122 separates hydrogen (H 2 ) from among the components of the shift gas (CO 2 , H 2 ) supplied from the shift reaction equipment 121 and supplies it to the fuel cell 124 . The gas after hydrogen is separated from the shift gas is carbon dioxide (CO 2 ) gas.

圧縮機123は、空気を圧縮して燃料電池124へと供給する。 Compressor 123 compresses air and supplies it to fuel cell 124 .

燃料電池124は、分離設備122から水素の供給を受けるとともに圧縮機123から圧縮空気の供給を受ける。燃料としての水素が燃料電池124のアノード極へと送られるとともに、酸化剤としての圧縮空気が燃料電池124のカソード極へと送られ、電気化学反応によって発電が行われる。 The fuel cell 124 receives hydrogen from the separation facility 122 and compressed air from the compressor 123 . Hydrogen as a fuel is sent to the anode electrode of the fuel cell 124, and compressed air as an oxidant is sent to the cathode electrode of the fuel cell 124, and power is generated by an electrochemical reaction.

燃料電池124における反応後のアノードガス及びカソードガスは、燃料電池後段燃焼器125で燃焼されて高温・高圧のガス(即ち、燃焼ガス)とされたうえでガスタービン104へと供給される。 The anode gas and cathode gas after the reaction in the fuel cell 124 are combusted in the fuel cell post-combustor 125 to become a high-temperature, high-pressure gas (ie, combustion gas), which is then supplied to the gas turbine 104.

ガスタービン104は、燃料電池後段燃焼器125から供給される高温・高圧の燃焼ガスを膨張させることでタービンを回転させて発電機105を駆動させる。 The gas turbine 104 rotates the turbine by expanding high-temperature, high-pressure combustion gas supplied from the fuel cell post-combustor 125, thereby driving the generator 105.

(資源循環型の発電設備)
本発明に係る実施形態の発電方法は、発電用ボイラ2の燃焼室21内で燃料を燃焼させて発電する発電工程と、燃焼で発生する燃焼灰から燃料の原材料を生成する(言い換えると、再生する)資源再生工程と、を有する。
(Resource recycling type power generation equipment)
The power generation method according to the embodiment of the present invention includes a power generation process in which fuel is combusted in the combustion chamber 21 of a power generation boiler 2 to generate power, and raw materials for fuel are generated from combustion ash generated during combustion (in other words, recycled ) a resource recycling process.

(発電工程)
発電工程は、発電所で実施される工程であるが、そこで使用されている技術は、これまで石炭火力発電で培った技術を利用したもの(具体的には、微粉炭の代わりに無機固体燃料の粉体を燃焼させるもの)であるため、従来の技術と同様の点については、説明を省略する場合がある。
(Power generation process)
The power generation process is a process carried out at a power plant, and the technology used there utilizes the technology cultivated in coal-fired power generation (specifically, inorganic solid fuel instead of pulverized coal). (in which the powder of

図3は、本発明に係る実施形態の発電工程を行うための発電所10の概略構成を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining the schematic configuration of the power plant 10 for performing the power generation process of the embodiment according to the present invention.

本発明に係る実施形態の発電方法は、発電用ボイラ2の燃焼室21内で、無機固体燃料と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させるようにしており、特に、助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備101で製造された石炭ガス化ガスであるようにしている。 In the power generation method according to the embodiment of the present invention, inorganic solid fuel and coal gasified gas as combustion supporting gas are combusted in the combustion chamber 21 of the power generation boiler 2. The gas is coal gasification gas produced in the coal gasification equipment 101 of the coal gasification power generation equipment.

図3に示すように、発電所10は、発電機1と、発電機1を駆動させる発電用ボイラ2と、発電用ボイラ2に供給する燃料を貯蔵する燃料貯蔵庫3と、発電用ボイラ2に供給する補助燃料を貯蔵する補助燃料貯蔵庫4と、発電用ボイラ2から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を無害化する(言い換えると、除去する)脱硝装置5と、脱硝装置5を通過した排ガス中に含まれる燃焼灰を回収する集塵装置6と、燃焼灰を貯蔵する燃焼灰貯蔵庫7と、を備える。 As shown in FIG. 3, the power plant 10 includes a generator 1, a power generation boiler 2 that drives the generator 1, a fuel storage 3 that stores fuel to be supplied to the power generation boiler 2, and a power generation boiler 2. An auxiliary fuel storage 4 that stores auxiliary fuel to be supplied, a denitrification device 5 that detoxifies (in other words, removes) nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from the power generation boiler 2, and a denitrification device 5. It is equipped with a dust collector 6 that collects combustion ash contained in the exhaust gas that has passed through the exhaust gas, and a combustion ash storage 7 that stores the combustion ash.

発電用ボイラ2は、燃焼室21と、回転軸が発電機1に接続され、燃焼室21で作られた蒸気で駆動する蒸気タービン22と、その蒸気を蒸気タービン22へと供給するとともに、復水器9で液体状態に戻された水を燃焼室21へと再び供給するための配管23と、を備える。 The power generation boiler 2 includes a combustion chamber 21, a steam turbine 22 whose rotating shaft is connected to the generator 1, and which is driven by steam produced in the combustion chamber 21. A piping 23 is provided for supplying water returned to a liquid state by the water dispenser 9 to the combustion chamber 21 again.

なお、給水ポンプ24が、復水器9と燃焼室21とを繋ぐ配管23の途中に設けられており、復水器9で液体状態に戻された水を燃焼室21側に送るようになっている。 A water supply pump 24 is provided in the middle of the pipe 23 connecting the condenser 9 and the combustion chamber 21, and is configured to send water returned to a liquid state by the condenser 9 to the combustion chamber 21 side. ing.

燃焼室21は、燃料貯蔵庫3から供給される粉体の燃料を燃焼させる粉末燃焼バーナ31と、補助燃料貯蔵庫4から供給される液体燃料(例えば、重油、軽油など)を燃焼させる補助燃焼バーナ41と、を備える。 The combustion chamber 21 includes a powder combustion burner 31 that burns powdered fuel supplied from the fuel storage 3 and an auxiliary combustion burner 41 that burns liquid fuel (for example, heavy oil, light oil, etc.) supplied from the auxiliary fuel storage 4. and.

燃焼室21内における粉体の燃料の燃焼は、本発明では酸素が無い環境下(言い換えると、雰囲気)で行われることが好ましい。燃焼室21内の雰囲気に酸素が含まれる場合でも、酸素濃度が、燃焼生成物として炭素(C)の生成が可能である程度に低い濃度に調整されることが好ましい。すなわち、マグネシウムと本発明における助燃性ガス(例えば、一酸化炭素、二酸化炭素)との反応と比べてマグネシウムと酸素との反応が優位とならない(言い換えると、優先されない)程度に低い酸素濃度に調整されることが好ましい。 In the present invention, the combustion of the powdered fuel in the combustion chamber 21 is preferably performed in an oxygen-free environment (in other words, in an atmosphere). Even if the atmosphere within the combustion chamber 21 contains oxygen, it is preferable that the oxygen concentration is adjusted to a low enough concentration to allow generation of carbon (C) as a combustion product. That is, the oxygen concentration is adjusted to be so low that the reaction between magnesium and oxygen is not dominant (in other words, it is not prioritized) compared to the reaction between magnesium and the combustion supporting gas (for example, carbon monoxide, carbon dioxide) in the present invention. It is preferable that

粉末燃焼バーナ31は、例えば、石炭火力発電で用いられている微粉炭バーナと同様のものでよく、また、粉体の燃料や助燃性ガスを粉末燃焼バーナ31に供給する供給系も石炭火力発電で用いられているものと同様でよい。 The powder combustion burner 31 may be, for example, similar to a pulverized coal burner used in coal-fired power generation, and the supply system for supplying powder fuel and combustion supporting gas to the powder combustion burner 31 may also be used in coal-fired power generation. It may be the same as that used in

補助燃焼バーナ41は、燃焼室21内の温度が上昇して粉末燃焼バーナ31の燃焼が安定するまでの補助火力を得るためのバーナであり、これも石炭火力発電で用いられているものと同様でよい。 The auxiliary combustion burner 41 is a burner for obtaining auxiliary thermal power until the temperature in the combustion chamber 21 rises and the combustion of the powder combustion burner 31 becomes stable, and this is also similar to that used in coal-fired power generation. That's fine.

なお、粉末燃焼バーナ31の燃焼が安定した後は、補助燃焼バーナ41による補助火力は必要ない。そして、火力発電所は基本的には停止させることなく稼働することになるため、稼働開始時のみ使用する補助火力で発生する二酸化炭素は無いに等しいレベルのものである。 Note that after the combustion of the powder combustion burner 31 becomes stable, the auxiliary thermal power provided by the auxiliary combustion burner 41 is not required. Since thermal power plants basically operate without stopping, the amount of carbon dioxide generated by auxiliary thermal power, which is used only at the start of operation, is at a level that is almost nonexistent.

燃料貯蔵庫3には、本発明における無機固体燃料である、燃焼時に二酸化炭素を出さない粉体の燃料として、マグネシウム(Mg)が貯蔵されている。燃料貯蔵庫3に貯蔵されるマグネシウムは、少なくとも表面が水素化された層を有する水素化マグネシウム(MgH2)でもよく、マグネシウムと水素化マグネシウムとの混合物でもよい。 The fuel storage 3 stores magnesium (Mg) as a powdered fuel that does not emit carbon dioxide during combustion, which is an inorganic solid fuel in the present invention. The magnesium stored in the fuel storage 3 may be magnesium hydride (MgH 2 ) having at least a hydrogenated layer on its surface, or may be a mixture of magnesium and magnesium hydride.

無機固体燃料としてのマグネシウム(水素化マグネシウムを含む。以下同様)は、150μm以下の粒径に調整されることが好ましい。ただし、マグネシウムは完全な球形ではないので、ここでいう150μm以下の粒径とは、例えば、目開きが0.16mm程度のメッシュを篩に用いたときに通過する程度の粒径である。 Magnesium (including magnesium hydride, hereinafter the same) as the inorganic solid fuel is preferably adjusted to a particle size of 150 μm or less. However, since magnesium is not perfectly spherical, the particle size of 150 μm or less here means a particle size that can pass through a sieve using a mesh with an opening of about 0.16 mm, for example.

ここで、石炭火力発電で用いられている微粉炭バーナで使用される微粉炭は、概ね150μm以下であり、マグネシウムの粒径を150μm以下にすることで微粉炭バーナと同様の構造のバーナを粉末燃焼バーナ31として使用することができるという利点がある。 The pulverized coal used in pulverized coal burners used in coal-fired power generation is generally 150 μm or less, and by reducing the particle size of magnesium to 150 μm or less, a burner with the same structure as the pulverized coal burner can be made into powder. It has the advantage that it can be used as a combustion burner 31.

粉末燃焼バーナ31では、助燃性ガスと混合されたマグネシウムが燃焼する。 In the powder combustion burner 31, magnesium mixed with combustion supporting gas is combusted.

粉末燃焼バーナ31へと供給される助燃性ガスとして、上述の石炭ガス化複合発電設備100の系統において生じる一酸化炭素や二酸化炭素が供給されるようにしてもよく、また、上述の石炭ガス化燃料電池複合発電設備120の系統において生じる一酸化炭素や二酸化炭素が供給されるようにしてもよい。 Carbon monoxide or carbon dioxide generated in the system of the coal gasification combined cycle facility 100 described above may be supplied as the auxiliary gas supplied to the powder combustion burner 31; Carbon monoxide and carbon dioxide generated in the system of the fuel cell combined power generation facility 120 may be supplied.

ア)マグネシウム(Mg)と、石炭ガス化複合発電設備100や石炭ガス化燃料電池複合発電設備120の石炭ガス化設備101から排出される石炭ガス化ガス(CO、H2)やガス精製設備102から排出される燃料ガス(CO、H2)のうちの一酸化炭素(CO)と、の燃焼反応(熱の発生を含む。以下同様)は、下記の反応式2に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と一酸化炭素との燃焼反応は、下記の反応式3に示すとおりである。なお、燃焼反応によって生成される酸化マグネシウム(MgO)及び炭素(C)は固体(具体的には、紛体)である。
Mg + CO → MgO + C (2)
MgH2 + CO → MgO + H2 + C (3)
a) Magnesium (Mg), coal gasification gas (CO, H 2 ) discharged from the coal gasification equipment 101 of the coal gasification combined power generation equipment 100 and the coal gasification fuel cell combined power generation equipment 120 and the gas purification equipment 102 The combustion reaction (including the generation of heat; the same applies hereinafter) with carbon monoxide (CO) out of the fuel gas (CO, H 2 ) discharged from the fuel gas (CO, H 2 ) is as shown in reaction formula 2 below. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and carbon monoxide is as shown in Reaction Formula 3 below. Note that magnesium oxide (MgO) and carbon (C) produced by the combustion reaction are solids (specifically, powder).
Mg + CO → MgO + C (2)
MgH 2 + CO → MgO + H 2 + C (3)

イ)マグネシウム(Mg)と、石炭ガス化複合発電設備100の燃焼器103から排出される燃焼ガス(CO2、H2O)のうちの二酸化炭素(CO2)と、の燃焼反応は、下記の反応式4に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と二酸化炭素との燃焼反応は、下記の反応式5に示すとおりである。加えて、マグネシウムと水分(H2O)との燃焼反応は下記の反応式6に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と水分との燃焼反応は、下記の反応式7に示すとおりである。
2Mg + CO2 → 2MgO + C (4)
2MgH2 + CO2 → 2MgO + 2H2 + C (5)
Mg + H2O → MgO + H2 (6)
MgH2 + H2O → MgO + 2H2 (7)
b) The combustion reaction between magnesium (Mg) and carbon dioxide (CO 2 ) of the combustion gas (CO 2 , H 2 O) discharged from the combustor 103 of the coal gasification combined cycle power generation facility 100 is as follows. As shown in reaction formula 4. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and carbon dioxide is as shown in Reaction Formula 5 below. In addition, the combustion reaction between magnesium and water (H 2 O) is as shown in Reaction Formula 6 below. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and water is as shown in Reaction Formula 7 below.
2Mg + CO 2 → 2MgO + C (4)
2MgH 2 + CO 2 → 2MgO + 2H 2 + C (5)
Mg + H 2 O → MgO + H 2 (6)
MgH 2 + H 2 O → MgO + 2H 2 (7)

ウ)マグネシウム(Mg)と、石炭ガス化複合発電設備100の回収装置109から排出される二酸化炭素(CO2)ガス(即ち、乾燥ガス)と、の燃焼反応は、下記の反応式8に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と二酸化炭素との燃焼反応は、下記の反応式9に示すとおりである。
2Mg + CO2 → 2MgO + C (8)
2MgH2 + CO2 → 2MgO + 2H2 + C (9)
c) The combustion reaction between magnesium (Mg) and carbon dioxide (CO 2 ) gas (i.e., dry gas) discharged from the recovery device 109 of the coal gasification combined cycle power generation facility 100 is shown in reaction formula 8 below. That's right. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and carbon dioxide is as shown in Reaction Formula 9 below.
2Mg + CO 2 → 2MgO + C (8)
2MgH 2 + CO 2 → 2MgO + 2H 2 + C (9)

エ)マグネシウム(Mg)と、石炭ガス化燃料電池複合発電設備120のシフト反応設備121から排出されるシフトガス(CO2、H2)のうちの二酸化炭素(CO2)と、の燃焼反応は、下記の反応式10に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と二酸化炭素との燃焼反応は、下記の反応式11に示すとおりである。
2Mg + CO2 → 2MgO + C (10)
2MgH2 + CO2 → 2MgO + 2H2 + C (11)
D) The combustion reaction between magnesium (Mg) and carbon dioxide (CO 2 ) of the shift gas (CO 2 , H 2 ) discharged from the shift reaction equipment 121 of the coal gasification fuel cell combined power generation equipment 120 is as follows: This is as shown in Reaction Formula 10 below. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and carbon dioxide is as shown in Reaction Formula 11 below.
2Mg + CO 2 → 2MgO + C (10)
2MgH 2 + CO 2 → 2MgO + 2H 2 + C (11)

オ)マグネシウム(Mg)と、石炭ガス化燃料電池複合発電設備120の分離設備122における分離処理においてシフトガス(CO2、H2)から水素(H2)が分離された後の二酸化炭素(CO2)と、の燃焼反応は、下記の反応式12に示すとおりである。また、水素化マグネシウム(MgH2)と二酸化炭素との燃焼反応は、下記の反応式13に示すとおりである。
2Mg + CO2 → 2MgO + C (12)
2MgH2 + CO2 → 2MgO + 2H2 + C (13)
e) Magnesium (Mg) and carbon dioxide (CO 2 ) after hydrogen (H 2 ) is separated from the shift gas (CO 2 , H 2 ) in the separation process in the separation facility 122 of the coal gasification fuel cell combined power generation facility 120 ) is as shown in Reaction Formula 12 below. Further, the combustion reaction between magnesium hydride (MgH 2 ) and carbon dioxide is as shown in Reaction Formula 13 below.
2Mg + CO 2 → 2MgO + C (12)
2MgH 2 + CO 2 → 2MgO + 2H 2 + C (13)

上記のように、粉末燃焼バーナ31における燃焼反応で発生するのは酸化マグネシウム(MgO)と炭素(C)であり、発電のための燃焼時に二酸化炭素(CO2)は発生しない。ただし、例えば粉末燃焼バーナ31へと供給される助燃性ガスに水分が含まれている場合、水と酸化マグネシウムの一部とが反応し、燃焼灰中に水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)が含まれる場合がある。 As described above, magnesium oxide (MgO) and carbon (C) are generated in the combustion reaction in the powder combustion burner 31, and carbon dioxide (CO 2 ) is not generated during combustion for power generation. However, for example, if the combustion auxiliary gas supplied to the powder combustion burner 31 contains moisture, the water and a portion of the magnesium oxide will react, and magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) will be formed in the combustion ash. may be included.

ここで、マグネシウムと助燃性ガスとの燃焼反応は固体と気体との反応によって固体が生成される圧力減少反応であり、燃焼室21内で無機固体燃料と助燃性ガスとが完全燃焼すると燃焼室21内の圧力が低下する場合があるので、燃焼室21内の圧力を所定の圧力(例えば、1気圧程度、或いは、燃焼室21内の圧力として許容される圧力の範囲程度)に維持するため、燃焼室21へと供給される助燃性ガスの量が調整されるようにしてもよい。この場合、例えば、燃焼室21内での反応に寄与せずに燃焼室21外へと排出されるガスが集塵処理されたうえで燃焼室21内へと再投入される圧力調整系が、粉末燃焼バーナ31に纏わる供給系・燃焼系とは別に設けられるようにしてもよい。 Here, the combustion reaction between magnesium and the combustion assisting gas is a pressure reduction reaction in which a solid is generated by the reaction between solid and gas, and when the inorganic solid fuel and the combustion assisting gas are completely combusted in the combustion chamber 21, the combustion chamber 21 In order to maintain the pressure inside the combustion chamber 21 at a predetermined pressure (for example, about 1 atmosphere, or within the allowable pressure range as the pressure inside the combustion chamber 21), the pressure inside the combustion chamber 21 may decrease. , the amount of combustion-assisting gas supplied to the combustion chamber 21 may be adjusted. In this case, for example, a pressure adjustment system in which gas discharged outside the combustion chamber 21 without contributing to the reaction within the combustion chamber 21 is collected and then reinjected into the combustion chamber 21 is provided. It may be provided separately from the supply system and combustion system associated with the powder combustion burner 31.

燃焼室21内での燃焼時に窒素酸化物(NOx)が発生する場合への対応として、燃焼室21から排出される排ガス中の窒素酸化物を無害化する(言い換えると、除去する)ために、燃焼室21から排出される排ガスを集塵装置6に送るための排気管8の途上に脱硝装置5が設けられる。 As a response to the case where nitrogen oxides (NOx) are generated during combustion within the combustion chamber 21, in order to detoxify (in other words, remove) the nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 21, A denitrification device 5 is provided in the middle of an exhaust pipe 8 for sending exhaust gas discharged from the combustion chamber 21 to a dust collector 6.

脱硝装置5は、排ガスにアンモニア(NH3)を添加して触媒層を通過させることで窒素酸化物を無害な窒素と水とに分解する機能を備える、石炭火力発電で用いられている脱硝装置と同様のものでよい。 The denitrification device 5 is a denitrification device used in coal-fired power generation that has the function of adding ammonia (NH 3 ) to exhaust gas and passing it through a catalyst layer to decompose nitrogen oxides into harmless nitrogen and water. Something similar to this is fine.

脱硝装置5を通過した後の排ガスには、有害なガスは含まれていないものの、燃焼時に発生した燃焼灰(具体的には、紛体状の酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、及び炭素を含む)のうち粒径が極めて小さいものが含まれている。このため、排気管8は集塵装置6に接続されており、集塵装置6で燃焼灰を回収した後に、排ガスが大気へと放出される。 Although the exhaust gas that has passed through the denitrification device 5 does not contain harmful gases, it does contain combustion ash (specifically, powdered magnesium oxide, magnesium hydroxide, and carbon) generated during combustion. Some of these particles have extremely small particle sizes. For this reason, the exhaust pipe 8 is connected to the dust collector 6, and after the dust collector 6 collects the combustion ash, the exhaust gas is released into the atmosphere.

集塵装置6は、石炭火力発電で用いられている集塵装置と同様のものでよく、具体的には例えば、電気集塵機でよい。 The dust collector 6 may be similar to a dust collector used in coal-fired power generation, and specifically may be, for example, an electric dust collector.

なお、図3に示す例では、集塵装置6の下流に排風装置81が設けられ、これにより、燃焼室21の排ガスが脱硝装置5及び集塵装置6を経て大気へと放出される。 In the example shown in FIG. 3, an exhaust device 81 is provided downstream of the dust collector 6, so that the exhaust gas in the combustion chamber 21 is discharged into the atmosphere through the denitrification device 5 and the dust collector 6.

一方、石炭火力発電では、燃料に石炭を用いるため、石炭中に含まれる硫黄成分が排ガス中に含まれる。このため、石炭火力発電では、排ガスを大気放出する前段に、さらに、脱硫装置が設けられている。これに対し、本発明では、マグネシウムには硫黄成分が含まれていないため、脱硫装置が不要であるという利点がある。 On the other hand, since coal-fired power generation uses coal as fuel, the sulfur component contained in the coal is included in the exhaust gas. For this reason, in coal-fired power generation, a desulfurization device is further provided before exhaust gas is released into the atmosphere. On the other hand, in the present invention, since magnesium does not contain a sulfur component, there is an advantage that a desulfurization device is not required.

加えて、石炭火力発電では、排ガス中に二酸化炭素が含まれているため、排ガスを大気放出するにあたっては、高い煙突から大気放出する必要がある。これに対し、本発明では、そのような高い煙突も不要である。 In addition, in coal-fired power generation, the exhaust gas contains carbon dioxide, so it is necessary to release the exhaust gas into the atmosphere from a tall chimney. In contrast, the present invention does not require such a tall chimney.

そして、燃焼室21の底部に堆積する燃焼灰、及び、集塵装置6によって集塵された燃焼灰は、燃焼灰貯蔵庫7に集められ、資源循環のために、次に説明する資源再生工程を経て、繰り返し、マグネシウムに再生される。再生されたマグネシウムは、粉末燃焼バーナ31へと供給される無機固体燃料として使用される。 The combustion ash deposited at the bottom of the combustion chamber 21 and the combustion ash collected by the dust collector 6 are collected in the combustion ash storage 7, and are subjected to the resource regeneration process described below for resource circulation. After that, it is repeatedly regenerated into magnesium. The regenerated magnesium is used as an inorganic solid fuel supplied to the powder combustion burner 31.

なお、石炭火力発電においても、石炭の燃え残りが燃焼室の底部に堆積するとともに、排ガス中にも含まれるために集塵装置が用いられており、マグネシウムの燃焼灰を回収するための機構も石炭火力発電で用いられている機構と同様のものでよい。 In addition, even in coal-fired power generation, dust collectors are used because coal residue accumulates at the bottom of the combustion chamber and is also included in the exhaust gas, and a mechanism for collecting magnesium combustion ash is also used. A mechanism similar to that used in coal-fired power generation may be used.

以上の説明から分かるように、燃料に粒径が150μm以下のマグネシウムを用いるようにすれば、これまで培われてきた微粉炭バーナで微粉炭を燃焼させて発電を行う石炭火力発電の技術との相性が極めてよい、二酸化炭素の排出を抑えた発電工程が行われ得る。 As can be seen from the above explanation, if magnesium with a particle size of 150 μm or less is used as fuel, it will be compatible with the coal-fired power generation technology that has been cultivated up to now, which generates electricity by burning pulverized coal in a pulverized coal burner. A highly compatible power generation process with reduced carbon dioxide emissions can be performed.

(資源再生工程)
次に、発電工程で発生した燃焼生成物としての燃焼灰に含まれているマグネシウムの酸化物(具体的には、酸化マグネシウム)を出発材として、再び、マグネシウムを生成する資源回収工程について説明する。
(Resource recycling process)
Next, we will explain the resource recovery process of producing magnesium again using magnesium oxide (specifically, magnesium oxide) contained in combustion ash as a combustion product generated in the power generation process as a starting material. .

なお、燃焼灰に含まれる水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)については、加熱により、下記の反応式14に示すとおり脱水反応が起きて酸化マグネシウム(MgO)になるため、資源回収工程の出発材は酸化マグネシウムであると考えてよい。
Mg(OH)2 → MgO + H2O (14)
Regarding magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) contained in the combustion ash, when heated, a dehydration reaction occurs as shown in reaction formula 14 below and it becomes magnesium oxide (MgO), so it is difficult to start the resource recovery process. The material can be considered to be magnesium oxide.
Mg(OH) 2 → MgO + H 2 O (14)

出発材である酸化マグネシウムからマグネシウムを生成する手順は、燃焼灰である酸化マグネシウムを材料として塩化マグネシウムを生成する塩素化工程と、塩素化工程で生成された塩化マグネシウムを材料としてマグネシウムを生成する溶融塩電解工程とに分けられる。 The procedure for producing magnesium from the starting material magnesium oxide is a chlorination process that produces magnesium chloride using magnesium oxide, which is combustion ash, and a melting process that produces magnesium using magnesium chloride produced in the chlorination process. It can be divided into salt electrolysis process.

(塩素化工程)
塩素化工程は、燃焼灰である酸化マグネシウムを材料として、後に続く手順である溶融塩電解工程で用いる塩化マグネシウムを生成する工程である。
(chlorination process)
The chlorination process is a process in which magnesium oxide, which is combustion ash, is used as a material to produce magnesium chloride to be used in the subsequent molten salt electrolysis process.

塩素化工程では、まず、燃焼灰である紛体状の酸化マグネシウム(MgO)及び炭素(C)が塩化水素(HCl)水へと投入される。酸化マグネシウムは、塩化水素水中で下記の反応式15の反応を起こして塩化マグネシウム(MgCl2)となる。反応によって生成される塩化マグネシウムは、水に対する溶解度が大きい物質であるため、塩化水素水の水分が十分に多ければ、溶解する。
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O (15)
In the chlorination step, first, powdered magnesium oxide (MgO) and carbon (C), which are combustion ash, are introduced into hydrogen chloride (HCl) water. Magnesium oxide undergoes the following reaction formula 15 in hydrogen chloride water to become magnesium chloride (MgCl 2 ). Magnesium chloride produced by the reaction is a substance with high solubility in water, so it will dissolve in hydrogen chloride water if the water content is sufficiently large.
MgO + 2HCl → MgCl 2 + H 2 O (15)

一方で、炭素は、反応を起こさないので、また、溶解しないので、紛体状のまま塩化水素水中に残る。このため、塩化マグネシウムが溶解している塩化水素水をろ過することにより、燃焼灰のうちの炭素が回収される。 On the other hand, carbon does not cause a reaction and does not dissolve, so it remains in the hydrogen chloride water in powder form. Therefore, carbon in the combustion ash is recovered by filtering hydrogen chloride water in which magnesium chloride is dissolved.

上記によって回収される炭素は、高純度であり、産業用の材料として有用であり、特に純度の高い炭素素材が必要とされる分野において極めて有用である。 The carbon recovered by the above method has high purity and is useful as an industrial material, and is particularly useful in fields where carbon materials with high purity are required.

炭素をろ過した後の塩化水素水から、無水の塩化マグネシウムが回収される。塩化水素水から無水の塩化マグネシウムを回収する仕法としては、例えば、塩化水素水中に塩化水素ガスを吹き流しながら加熱する方法が挙げられる。この方法は周知の手順であるので詳細な説明は省略する。 Anhydrous magnesium chloride is recovered from the hydrogen chloride water after filtering the carbon. An example of a method for recovering anhydrous magnesium chloride from aqueous hydrogen chloride is a method of heating while blowing hydrogen chloride gas into the aqueous hydrogen chloride. Since this method is a well-known procedure, detailed explanation will be omitted.

塩化水素水から無水の塩化マグネシウムを回収する仕法として、或いは、塩化水素水(尚、塩化マグネシウムは6水和物の状態で溶解している)を窒素雰囲気において加熱し、水を脱離させて塩化マグネシウムの無水和物を得たり、塩化水素を脱離させて酸化マグネシウムを得て酸化マグネシウムを更に処理したりするようにしてもよい。 As a method for recovering anhydrous magnesium chloride from hydrogen chloride water, or by heating hydrogen chloride water (magnesium chloride is dissolved in the state of hexahydrate) in a nitrogen atmosphere to eliminate water. Anhydrous magnesium chloride may be obtained, or hydrogen chloride may be eliminated to obtain magnesium oxide, and the magnesium oxide may be further processed.

上記の場合、酸化マグネシウムについては、酸化マグネシウムと塩化水素ガスとで300~600℃程度の温度下で下記の反応式16の反応を起こさせることで塩化マグネシウムとされるようにしてもよい。
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O (16)
In the above case, magnesium oxide may be converted into magnesium chloride by causing a reaction of reaction formula 16 below with magnesium oxide and hydrogen chloride gas at a temperature of about 300 to 600°C.
MgO + 2HCl → MgCl 2 + H 2 O (16)

上記の場合、酸化マグネシウムについては、または、酸化マグネシウムと塩化アンモニウム(NH4Cl)とで300~600℃程度の温度下で下記の反応式17の反応を起こさせることで塩化マグネシウムとされるようにしてもよい。
MgO + 2NH4Cl → MgCl2 + H2O + 2NH3 (17)
In the above case, magnesium oxide can be converted into magnesium chloride by causing the reaction of reaction formula 17 below with magnesium oxide and ammonium chloride (NH 4 Cl) at a temperature of about 300 to 600°C. You can also do this.
MgO + 2NH 4 Cl → MgCl 2 + H 2 O + 2NH 3 (17)

上記の場合、酸化マグネシウムについては、或いは、酸化マグネシウムと塩化アンモニウムとのモル比を1:3で400℃程度の温度下で下記の反応式18の反応を起こさせることでアンモニウムカーナリットの水和物を生成した後に、アンモニウムカーナリットの水和物をアンモニアガスの吹き流し状態下で塩化アンモニウムの昇華温度よりも少し低い温度(例えば、昇華温度よりも5~20℃程度低い温度)に加熱して下記の反応式19の脱水反応を起こさせることで水分を取り除き、さらに、乾燥窒素の吹き流し状態下で塩化アンモニウムの昇華温度よりも高い温度(例えば、400℃前後)に加熱して下記の反応式20の反応を起こさせることで塩化アンモニウム部分を取り除いて無水の塩化マグネシウムとされるようにしてもよい。
MgO+3NH4Cl→MgCl2・NH4Cl・H2O+2NH3 (18)
MgCl2・NH4Cl・H2O→MgCl2・NH4Cl+H2O (19)
MgCl2・NH4Cl→MgCl2+NH3+HCl (20)
In the above case, for magnesium oxide, or by causing the reaction of reaction formula 18 below at a temperature of about 400°C with a molar ratio of magnesium oxide and ammonium chloride of 1:3, ammonium carnalite can be hydrated. After producing the product, ammonium carnalite hydrate is heated under a stream of ammonia gas to a temperature slightly lower than the sublimation temperature of ammonium chloride (for example, about 5 to 20 degrees Celsius lower than the sublimation temperature). Moisture is removed by causing the dehydration reaction of reaction formula 19 below, and then heated to a temperature higher than the sublimation temperature of ammonium chloride (for example, around 400°C) under a stream of dry nitrogen to produce the following reaction formula. Anhydrous magnesium chloride may be obtained by removing the ammonium chloride moiety by causing the reaction in step 20.
MgO+ 3NH4ClMgCl2NH4ClH2O + 2NH3 (18)
MgCl2NH4ClH2OMgCl2NH4Cl + H2O (19)
MgCl 2 .NH 4 Cl → MgCl 2 +NH 3 +HCl (20)

(溶融塩電解工程)
溶融塩電解工程は、塩素化工程で生成された無水の塩化マグネシウムを材料として、電気分解によってマグネシウムを生成する工程であり、マグネシウムの製造に用いられる一手法である。
(Molted salt electrolysis process)
The molten salt electrolysis process is a process of producing magnesium by electrolysis using anhydrous magnesium chloride produced in the chlorination process as a material, and is one method used for producing magnesium.

溶融塩電解工程の概要は、例えば、レンガ炉内で700℃前後の温度に塩化マグネシウムを加熱し、塩化マグネシウムを溶融する。 The outline of the molten salt electrolysis process is, for example, heating magnesium chloride to a temperature of around 700° C. in a brick furnace to melt the magnesium chloride.

レンガ炉内には少なくとも一対の電極が設けられており、これら電極間に電源が繋がれて2.5V以上の電圧がかけられると、陽極で塩素(Cl2)ガスが発生し、陰極でマグネシウムが生成される。 A brick furnace is equipped with at least one pair of electrodes, and when a power source is connected between these electrodes and a voltage of 2.5V or higher is applied, chlorine (Cl 2 ) gas is generated at the anode, and magnesium gas is generated at the cathode. is generated.

塩化水素ガスは水素ガスと塩素ガスとを反応させることで製造されるので、溶融塩電解工程で発生する塩素ガスを材料として塩化水素ガスが生成されて塩素化工程で使用されるようにしてもよい。 Hydrogen chloride gas is produced by reacting hydrogen gas and chlorine gas, so even if hydrogen chloride gas is generated from chlorine gas generated in the molten salt electrolysis process and used in the chlorination process. good.

(微粒化工程)
微粒化工程は、溶融塩電解工程で生成されたマグネシウムを粉末状のマグネシウムにする工程であり、一般的な粉砕機が用いられて行われてもよく、或いは、ガスアトマイザーと呼ばれる微粉末製造装置が用いられて行われてもよい。
(Atomization process)
The atomization process is a process of turning the magnesium produced in the molten salt electrolysis process into powdered magnesium, and may be performed using a general pulverizer, or a fine powder manufacturing device called a gas atomizer. may be used.

粉砕装置が用いられて微粒化工程が実施される場合には、粉砕効率を考え、粉砕工程が2段階に分けられて実施されることが好ましい。 When a pulverizing device is used to carry out the atomization process, it is preferable to carry out the pulverization process in two stages in consideration of pulverization efficiency.

具体的には、微粒化工程は、微粒化まではいかないものの粉砕速度が速い装置で180~800μm程度の粒径に粗粉砕される粗粉砕工程と、粗粉砕工程で粉砕されたマグネシウムが150μm以下の粒径に粉砕される微粉砕工程と、の2段階に分けられて実施されることが好ましい。 Specifically, the atomization process includes a coarse pulverization process in which the particle size is approximately 180 to 800 μm using a device with a high pulverization speed, although the pulverization process does not result in fine granulation, and a coarse pulverization process in which the magnesium pulverized in the coarse pulverization process is pulverized to a particle size of 150 μm or less. It is preferable to carry out the process in two stages: a fine pulverization step in which the particles are pulverized to a particle size of .

微粒化工程における粒径は正確な球形を意味するのではなく、粗粉砕工程における粒径は、例えば、目開きが0.8mm程度のメッシュを篩に用いたときに通過する程度の粒径である。 The particle size in the atomization process does not mean an accurate spherical shape, but the particle size in the coarse pulverization process is, for example, a particle size that can pass through a sieve with a mesh opening of about 0.8 mm. be.

ここで、マグネシウムを粗く粉砕するときは、マグネシウムが柔らかい金属であることが悪さをすることはないが、微粉砕するときは、粉砕過程でマグネシウム同士がくっ付いて微粉末状になり難いという問題が発生し得る。このため、微粉砕工程では、粗粉砕したマグネシウムに粉砕助剤が添加されることが好ましい。 When grinding magnesium coarsely, the fact that magnesium is a soft metal does not cause any harm, but when grinding it finely, the problem is that magnesium sticks together during the grinding process, making it difficult to form a fine powder. may occur. For this reason, in the pulverization step, it is preferable that a pulverization aid be added to the coarsely pulverized magnesium.

粉砕助剤として、例えば、ステアリン酸などが用いられ得るが、無機化合物の粉末が用いられることが好ましい。具体的には例えば、無機化合物の粉末である酸化マグネシウムが粉砕助剤として用いられるようにすることにより、燃焼灰と同じ組成であるため、燃焼灰の一部を粉砕助剤として流用することが可能になる。 As the grinding aid, for example, stearic acid can be used, but it is preferable to use powder of an inorganic compound. Specifically, for example, by using magnesium oxide, which is an inorganic compound powder, as a grinding aid, it is possible to divert a portion of the combustion ash as a grinding aid because it has the same composition as combustion ash. It becomes possible.

(水素化工程)
本発明における無機固体燃料として、上述のとおり、少なくとも表面が水素化された層を有する水素化マグネシウムが使用されるようにしてもよい。そこで、微粒化工程で微粒化されたマグネシウムが水素化される(この処理のことを「水素化工程」と称する)ようにしてもよい。
(Hydrogenation process)
As described above, magnesium hydride having at least a hydrogenated layer on the surface may be used as the inorganic solid fuel in the present invention. Therefore, the magnesium atomized in the atomization step may be hydrogenated (this treatment is referred to as a "hydrogenation step").

ここで、微粒化後、マグネシウムが酸素に触れると、表面に酸化膜が形成され、反応効率が著しく低下する。このため、微粉砕工程で粉砕されたマグネシウムは、水素化工程が終了するまで酸素に触れないように取扱われるようにする。 Here, when magnesium comes into contact with oxygen after being atomized, an oxide film is formed on the surface, significantly reducing reaction efficiency. For this reason, the magnesium pulverized in the pulverization step is handled so as not to come into contact with oxygen until the hydrogenation step is completed.

水素化工程を実施するための装置構成を説明する図である図4を参照しながら、外気に触れさせないで水素化工程を行う方法について説明する。 A method for carrying out the hydrogenation process without exposure to outside air will be described with reference to FIG. 4, which is a diagram illustrating the configuration of an apparatus for carrying out the hydrogenation process.

水素化工程を実施するための装置300は、図4に示すように、微粒化されたマグネシウムを収容して水素との反応を行う加熱容器310と、加熱容器310を加熱するヒータ320と、加熱容器310の入口311に着脱可能に接続された配管315と、を備える。 As shown in FIG. 4, an apparatus 300 for carrying out the hydrogenation process includes a heating container 310 that accommodates atomized magnesium and reacts with hydrogen, a heater 320 that heats the heating container 310, and A pipe 315 is detachably connected to an inlet 311 of the container 310.

加熱容器310は、入口311から加熱部312へと至る道管部313にバルブ314が設けられており、バルブ314が閉じられると密閉構造になるようになっている。 The heating container 310 is provided with a valve 314 in a pipe section 313 extending from an inlet 311 to a heating section 312, and has a sealed structure when the valve 314 is closed.

配管315は、図示していないが、水素ガス供給系、アルゴンガス供給系、及び真空ポンプに繋がっている。 Although not shown, the piping 315 is connected to a hydrogen gas supply system, an argon gas supply system, and a vacuum pump.

加熱容器310は、微粉砕工程で粉砕されたマグネシウムを回収する回収容器を兼ねたものになっている。 The heating container 310 also serves as a recovery container for recovering the magnesium pulverized in the pulverization process.

上記により、微粉砕工程がアルゴンガス雰囲気下で行われ、微粉砕工程を行う粉砕装置から加熱容器310が取り外される前にバルブ314が閉じられて取り外しが行われることで、加熱容器310内に回収されたマグネシウムがアルゴン封入状態で、図4に示す装置300に接続される。 As described above, the pulverization process is performed under an argon gas atmosphere, and the valve 314 is closed and removed before the heating container 310 is removed from the pulverizer that performs the pulverization process, so that the pulverization process is carried out in the heating container 310. The magnesium thus obtained is connected to an apparatus 300 shown in FIG. 4 under argon.

そして、バルブ314が開けられる前に真空引きが行われ、配管315及びバルブ314よりも前段側にある空気が排気された後にバルブ314が開けられ、加熱部312内のアルゴンガスが排気される。 Then, before the valve 314 is opened, evacuation is performed, and after the piping 315 and the air on the previous stage side than the valve 314 are exhausted, the valve 314 is opened, and the argon gas in the heating section 312 is exhausted.

その後、加熱部312内の温度を水素化に適した温度(具体的には、180℃~220℃)に加熱するようにヒータ320を駆動させるとともに、加熱容器310に水素ガスを供給して、水素化処理(下記の反応式21参照)が行われる。
Mg + H2 → MgH2 (21)
After that, the heater 320 is driven to heat the temperature inside the heating unit 312 to a temperature suitable for hydrogenation (specifically, 180° C. to 220° C.), and hydrogen gas is supplied to the heating container 310, Hydrogenation treatment (see reaction formula 21 below) is performed.
Mg + H 2 → MgH 2 (21)

ここで、水素化率20質量%程度の水素化マグネシウムは石炭と重量当たりの発熱量がほぼ同じになるため、石炭を置き換える(言い換えると、石炭の代わりの)燃料としては、低純度の水素化マグネシウムでよい。また、マグネシウムは、微粉末になると燃焼し易くなり、一般的には、消防法上、危険物扱いになる。一方で、水素化マグネシウムは、水素化されたことで引火性が低くなっており、微粉末でも消防法上の危険物に該当していない。そこで、マグネシウムの水素化は、運搬・保管などの点で危険物に該当しない程度の水素化率が達成されていればよい。 Here, magnesium hydride with a hydrogenation rate of about 20% by mass has almost the same calorific value per weight as coal, so as a fuel to replace coal (in other words, in place of coal), low-purity hydrogen Magnesium is fine. Furthermore, when magnesium becomes a fine powder, it becomes easily combustible and is generally treated as a dangerous substance under the Fire Service Act. On the other hand, magnesium hydride is less flammable due to hydrogenation, and even in fine powder form it is not classified as a dangerous substance under the Fire Service Act. Therefore, hydrogenation of magnesium only needs to achieve a hydrogenation rate that does not fall under the category of hazardous materials in terms of transportation, storage, etc.

なお、マグネシウムの水素化は、処理時間に比例して進行するのではなく、純度が高くなるにつれて進行速度が大幅に遅くなっていく。このため、少なくとも表面側が水素化された水素化率30質量%以下(例えば、20質量%程度)の低純度の水素化マグネシウムとすれば、水素化工程に必要な時間を大幅に削減することができ、生産性を大幅に高めることが可能となる。 Note that the hydrogenation of magnesium does not proceed in proportion to the treatment time, but the rate of progress slows down significantly as the purity increases. Therefore, by using low-purity magnesium hydride with a hydrogenation rate of 30% by mass or less (for example, about 20% by mass) that is hydrogenated at least on the surface side, the time required for the hydrogenation process can be significantly reduced. This makes it possible to significantly increase productivity.

水素化処理の後、ヒータ320が止められて、冷却後、加熱容器310内の水素ガスがアルゴンガスに置換されて、低純度の水素化マグネシウムが取り出される。このようにして生成された少なくとも表面側が水素化された水素化率30質量%以下(例えば、20質量%程度)の低純度の水素化マグネシウムは、再び、発電工程で燃料として使用される。 After the hydrogenation process, the heater 320 is stopped, and after cooling, the hydrogen gas in the heating container 310 is replaced with argon gas, and low-purity magnesium hydride is taken out. The thus produced low-purity magnesium hydride, which is hydrogenated at least on the surface side and has a hydrogenation rate of 30% by mass or less (for example, about 20% by mass), is used again as a fuel in the power generation process.

なお、本発明における無機固体燃料として、水素化率の高い水素化マグネシウムが使用されるようにしてもよく、また、マグネシウムと水素化マグネシウムとの混合物が使用されるようにしてもよい。 Note that as the inorganic solid fuel in the present invention, magnesium hydride with a high hydrogenation rate may be used, or a mixture of magnesium and magnesium hydride may be used.

(作用効果)
実施形態に係る発電方法や発電所10によれば、発電用ボイラ2の燃焼室21内で、無機固体燃料(具体的には、マグネシウム、水素化マグネシウム)と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させるようにしているので、発電時に二酸化炭素が発生せず、しかも、マグネシウム資源が循環する資源循環型の火力発電を実現することが可能となる。さらに、実施形態に係る発電方法や発電所10によれば、石炭ガス化発電設備(具体的には、石炭ガス化複合発電設備、石炭ガス化燃料電池複合発電設備)から排出される二酸化炭素を助燃性ガスとして使用して発電することにより、石炭火力発電の環境負荷を大幅に低減させることが可能となる。
(effect)
According to the power generation method and power plant 10 according to the embodiment, in the combustion chamber 21 of the power generation boiler 2, inorganic solid fuel (specifically, magnesium, magnesium hydride) and coal gasification as a combustion supporting gas are used. Since gas is burned, carbon dioxide is not generated during power generation, and furthermore, it is possible to realize resource recycling type thermal power generation in which magnesium resources are recycled. Furthermore, according to the power generation method and power plant 10 according to the embodiment, carbon dioxide emitted from coal gasification power generation equipment (specifically, coal gasification combined power generation equipment, coal gasification fuel cell combined power generation equipment) By using it as a combustion auxiliary gas to generate electricity, it is possible to significantly reduce the environmental impact of coal-fired power generation.

実施形態に係る発電方法や発電所10によれば、また、石炭火力発電で用いられている機構と同様の機構を利用することができるので、石炭火力発電で培った技術を利用し、二酸化炭素の排出を抑えることが可能となる。 According to the power generation method and power plant 10 according to the embodiment, it is possible to use a mechanism similar to that used in coal-fired power generation, so that the technology cultivated in coal-fired power generation can be used to reduce carbon dioxide. This makes it possible to suppress emissions.

実施形態に係る発電方法や発電所10によれば、また、資源再生工程は電力で動く設備だけで構成されているので、いわゆる系統接続ができない余剰電力だけで燃料の再生生産を行うことが可能となる。したがって、資源再生工程が余剰電力を用いて実施されるものとすれば、再生可能エネルギー等の余剰電力の受皿として機能し、一方で、実施形態に係る発電方法や発電所10は、電力の需要と供給とに合わせて需給バランスをとることが可能な慣性力のある発電であるといえる。つまり、再生可能エネルギー等の慣性力のない電力を用いて資源再生工程が行われることで、その慣性力のない電力を慣性力のある電力に変換可能な発電方法であるともいえる。 According to the power generation method and power plant 10 according to the embodiment, since the resource regeneration process consists only of equipment that runs on electric power, it is possible to regenerate fuel using only surplus electric power that cannot be connected to the grid. becomes. Therefore, if the resource regeneration process is carried out using surplus power, it will function as a receiver for surplus power such as renewable energy, while the power generation method and power plant 10 according to the embodiment will meet the demand for power. It can be said that it is a power generation with inertial force that can balance supply and demand according to supply and demand. In other words, it can be said that this is a power generation method that can convert the power without inertia into power with inertia by performing the resource regeneration process using power without inertia such as renewable energy.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成態様は上記の実施形態に限定されるものではなく、上記の実施形態に、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変形や変更などが加えられた形態も本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific configuration aspects of the present invention are not limited to the above embodiments, and modifications and variations may be made to the above embodiments without departing from the gist of the present invention. The present invention also includes forms in which changes and the like are added.

例えば、上記の実施形態では発電所10が石炭ガス化発電設備(具体的には、石炭ガス化複合発電設備100、石炭ガス化燃料電池複合発電設備120)に併設される場合を例に挙げて説明したが、本発明に係る発電設備は石炭ガス化発電設備に併設される態様には限定されない。本発明に係る発電設備は、例えば、石炭ガス化ガスの貯留設備に併設されるようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, a case where the power plant 10 is installed alongside a coal gasification power generation facility (specifically, a coal gasification combined power generation facility 100 and a coal gasification fuel cell combined power generation facility 120) is taken as an example. Although described above, the power generation equipment according to the present invention is not limited to an aspect in which it is installed alongside a coal gasification power generation equipment. The power generation facility according to the present invention may be installed, for example, in conjunction with a coal gasification gas storage facility.

また、上記の実施形態では粉末燃焼バーナ31を用いる発電用ボイラを例に挙げて説明したが、石炭火力発電にはストーカボイラと呼ばれる、微粉炭バーナを用いずに発電用ボイラの燃焼室が単なる燃焼炉のような構成で常に燃焼が続くように石炭を送り込むだけの構成のものもあり、このような形態に、上記で説明した燃料が用いられるようにしてもよい。この場合には、バーナ火炎として燃焼を持続させるために必要であった微粒化は必要なく、火力を維持するように燃料を供給すればよいだけとなるため、比較的大きいサイズの燃料でよい。そして、マグネシウムであっても500μm程度の粒径であれば消防法上の危険物には該当しないので、マグネシウムの大きさを500μm以上に留めた適当な粗粉砕だけを行い、水素化工程を行わないマグネシウムを燃料とした発電方法としてもよい。つまり、ストーカボイラへと500μm程度の粒径のマグネシウムを供給して本発明に係る発電方法を実施する場合には、資源再生工程は、粗粉砕までを行い、微粉砕工程及び水素化工程は行わないようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment, a power generation boiler using a powder combustion burner 31 was explained as an example, but for coal-fired power generation, the combustion chamber of a power generation boiler without using a pulverized coal burner is called a stoker boiler. There is also a combustion furnace-like configuration in which coal is simply fed so that combustion continues, and the above-described fuel may be used in such a configuration. In this case, there is no need for atomization, which was necessary to sustain combustion as a burner flame, and it is only necessary to supply fuel to maintain thermal power, so a relatively large size of fuel is sufficient. Even magnesium is not classified as a dangerous substance under the Fire Service Act if it has a particle size of about 500 μm, so only appropriate coarse pulverization is performed to keep the size of the magnesium to 500 μm or more, and then the hydrogenation process is carried out. It is also possible to generate electricity using magnesium as fuel. In other words, when implementing the power generation method according to the present invention by supplying magnesium with a particle size of about 500 μm to a stoker boiler, the resource regeneration process is performed up to coarse pulverization, and the fine pulverization process and hydrogenation process are not performed. You may choose not to have one.

また、上記の実施形態では粉末燃焼バーナ31へと供給される無機固体燃料としてマグネシウムが供給されるようにしているが、本発明において粉末燃焼バーナ31へと供給される無機固体燃料は、マグネシウムに限定されるものではなく、リチウム(Li)、ボロン(B)、アルミニウム(Al)であるようにしてもよい。また、複数の物質が無機固体燃料として粉末燃焼バーナ31へと供給されるようにしてもよい。なお、リチウムは、上記の実施形態におけるマグネシウムと同様に、塩素化工程によって塩化物にされてから、溶融塩電界工程によって電気分解されて還元処理される。アルミニウムは、塩素化工程によって塩化物にされることなく、溶融塩電界工程によって電気分解されて還元処理される。 Further, in the above embodiment, magnesium is supplied as the inorganic solid fuel supplied to the powder combustion burner 31, but in the present invention, the inorganic solid fuel supplied to the powder combustion burner 31 is magnesium. The material is not limited, and may be lithium (Li), boron (B), or aluminum (Al). Alternatively, a plurality of substances may be supplied to the powder combustion burner 31 as inorganic solid fuels. Note that, like magnesium in the above embodiment, lithium is converted into a chloride through a chlorination process, and then electrolyzed and reduced through a molten salt electric field process. Aluminum is electrolyzed and reduced by the molten salt electric field process without being converted into chloride by the chlorination process.

また、上記の実施形態では粉末燃焼バーナ31へと供給される助燃性ガスとして石炭ガス化発電設備(具体的には、石炭ガス化複合発電設備100、石炭ガス化燃料電池複合発電設備120)の系統において生じる石炭ガス化ガス(石炭ガス化設備101で製造された石炭ガス化ガスに所定の処理が施されたガスを含み、成分として一酸化炭素や二酸化炭素を含む)が供給されるようにしているが、本発明において粉末燃焼バーナ31へと供給される助燃性ガスは、石炭ガス化発電設備の系統において生じる石炭ガス化ガスに限定されるものではなく、その他の系統で生じたり独自に貯留・貯蔵されたりしている石炭ガス化ガスであるようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the auxiliary gas supplied to the powder combustion burner 31 is used in coal gasification power generation equipment (specifically, coal gasification combined power generation equipment 100, coal gasification fuel cell combined power generation equipment 120). The coal gasification gas generated in the system (containing gas obtained by subjecting the coal gasification gas produced in the coal gasification equipment 101 to predetermined processing, and containing carbon monoxide and carbon dioxide as components) is supplied. However, in the present invention, the combustion supporting gas supplied to the powder combustion burner 31 is not limited to coal gasification gas generated in the system of coal gasification power generation equipment, but may be generated in other systems or independently. It may be coal gasification gas that is stored or stored.

また、上記の実施形態では燃焼室21における燃焼による燃焼生成物であるマグネシウムの酸化物(具体的には、酸化マグネシウム)を電気分解で還元処理するようにしているが、本発明における還元処理の仕法は電気分解に限定されるものではなく、他の仕法によって還元処理が行われるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the magnesium oxide (specifically, magnesium oxide), which is a combustion product resulting from combustion in the combustion chamber 21, is reduced by electrolysis. The method is not limited to electrolysis, and the reduction process may be performed by other methods.

10 発電所
1 発電機
2 発電用ボイラ
21 燃焼室
22 蒸気タービン
23 配管
24 給水ポンプ
3 燃料貯蔵庫
31 粉末燃焼バーナ
4 補助燃料貯蔵庫
41 補助燃焼バーナ
5 脱硝装置
6 集塵装置
7 燃焼灰貯蔵庫
8 排気管
81 排風装置
9 復水器
100 石炭ガス化複合発電設備
101 石炭ガス化設備
102 ガス精製設備
103 燃焼器
104 ガスタービン
105 発電機
106 排熱回収ボイラ
107 蒸気タービン
108 発電機
109 回収装置
110 圧縮機
120 石炭ガス化燃料電池複合発電設備
121 シフト反応設備
122 分離設備
123 圧縮機
124 燃料電池
125 燃料電池後段燃焼器
300 水素化工程を実施するための装置
310 加熱容器
311 入口
312 加熱部
313 道管部
314 バルブ
315 配管
320 ヒータ
10 Power plant 1 Generator 2 Power generation boiler 21 Combustion chamber 22 Steam turbine 23 Piping 24 Water pump 3 Fuel storage 31 Powder combustion burner 4 Auxiliary fuel storage 41 Auxiliary combustion burner 5 Denitration device 6 Dust collector 7 Combustion ash storage 8 Exhaust pipe 81 Exhaust device 9 Condenser 100 Combined coal gasification combined power generation facility 101 Coal gasification facility 102 Gas purification facility 103 Combustor 104 Gas turbine 105 Generator 106 Exhaust heat recovery boiler 107 Steam turbine 108 Generator 109 Recovery device 110 Compressor 120 Coal gasification fuel cell combined power generation equipment 121 Shift reaction equipment 122 Separation equipment 123 Compressor 124 Fuel cell 125 Fuel cell post-stage combustor 300 Device for carrying out the hydrogenation process 310 Heating container 311 Inlet 312 Heating section 313 Pipe section 314 Valve 315 Piping 320 Heater

Claims (12)

発電用ボイラの燃焼室内で、無機固体燃料と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させる、
ことを特徴とする発電方法。
Burning inorganic solid fuel and coal gasification gas as combustion supporting gas in the combustion chamber of a power generation boiler,
A power generation method characterized by:
前記無機固体燃料が、リチウム、マグネシウム、ボロン、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
the inorganic solid fuel is at least one of lithium, magnesium, boron, and aluminum;
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記無機固体燃料が、リチウム、マグネシウム、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つであり、
前記無機固体燃料の燃焼生成物である酸化物を還元処理して、繰り返し、前記無機固体燃料として使用する、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The inorganic solid fuel is at least one of lithium, magnesium, and aluminum,
reducing the oxide that is a combustion product of the inorganic solid fuel and repeatedly using it as the inorganic solid fuel;
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記無機固体燃料が、少なくとも一部が水素化されたリチウム、マグネシウム、ボロン、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The inorganic solid fuel is at least one of at least partially hydrogenated lithium, magnesium, boron, and aluminum.
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記無機固体燃料が、少なくとも一部が水素化されたリチウム、マグネシウム、及びアルミニウムのうちの少なくとも一つであり、
前記無機固体燃料の燃焼生成物である酸化物を還元処理するとともに水素化処理して、繰り返し、前記無機固体燃料として使用する、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The inorganic solid fuel is at least one of at least partially hydrogenated lithium, magnesium, and aluminum,
The oxide that is a combustion product of the inorganic solid fuel is subjected to reduction treatment and hydrogenation treatment, and is repeatedly used as the inorganic solid fuel.
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion auxiliary gas is coal gasification gas produced in coal gasification equipment of coal gasification power generation equipment,
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して得られる燃料ガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion assisting gas is a fuel gas obtained by refining coal gasification gas produced in a coal gasification equipment of a coal gasification power generation equipment with a gas purification equipment,
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを燃焼器において燃焼させて排出される排ガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion auxiliary gas is an exhaust gas that is produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification facility of a coal gasification power generation facility in a gas purification facility to produce a fuel gas, and combusting the fuel gas in a combustor to be discharged. is,
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを燃焼器において燃焼させて排出される排ガスから水分が分離された後の乾燥ガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion auxiliary gas is an exhaust gas that is produced by refining coal gasification gas produced in a coal gasification facility of a coal gasification power generation facility in a gas purification facility to produce a fuel gas, and combusting the fuel gas in a combustor to be discharged. is the dry gas after moisture has been separated from
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを水性ガスシフト反応させて得られるシフトガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion auxiliary gas is a shift gas obtained by refining coal gasified gas produced in a coal gasification facility of a coal gasification power generation facility using a gas purification facility to obtain a fuel gas, and subjecting the fuel gas to a water gas shift reaction. ,
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
前記助燃性ガスが、石炭ガス化発電設備の石炭ガス化設備で製造された石炭ガス化ガスをガス精製設備で精製して燃料ガスとし、前記燃料ガスを水性ガスシフト反応させて得られるシフトガスから水素が分離された後の二酸化炭素ガスである、
ことを特徴とする請求項1に記載の発電方法。
The combustion auxiliary gas is produced by refining coal gasified gas produced in the coal gasification equipment of the coal gasification power generation equipment in a gas purification equipment to produce a fuel gas, and then producing hydrogen from the shift gas obtained by subjecting the fuel gas to a water gas shift reaction. is the carbon dioxide gas after it is separated,
The power generation method according to claim 1, characterized in that:
発電用ボイラの燃焼室内で、無機固体燃料と、助燃性ガスとしての石炭ガス化ガスと、を燃焼させ、
前記燃焼室内の圧力を所定の圧力に維持するため、前記燃焼室へと供給される前記助燃性ガスの量が調整される、
ことを特徴とする発電設備。
In the combustion chamber of a power generation boiler, inorganic solid fuel and coal gasification gas as combustion supporting gas are combusted,
In order to maintain the pressure within the combustion chamber at a predetermined pressure, the amount of the combustion assisting gas supplied to the combustion chamber is adjusted.
A power generation facility characterized by:
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