JP4791841B2 - Power generation system - Google Patents
Power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4791841B2 JP4791841B2 JP2006032703A JP2006032703A JP4791841B2 JP 4791841 B2 JP4791841 B2 JP 4791841B2 JP 2006032703 A JP2006032703 A JP 2006032703A JP 2006032703 A JP2006032703 A JP 2006032703A JP 4791841 B2 JP4791841 B2 JP 4791841B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- gas
- turbine
- gas turbine
- reformed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- 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]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本発明は、例えば焼却炉の排熱を利用したボイラの如き蒸気発生装置により発生した蒸気によって作動される蒸気タービン発電装置とガスタービン発電装置とを組合わせた発電システムに関する。 The present invention relates to a power generation system that combines a steam turbine power generation device that is operated by steam generated by a steam generation device such as a boiler that uses exhaust heat of an incinerator and a gas turbine power generation device.
図9は、従来のごみ焼却炉を利用して発電する発電システムの概略構成を示す図であり、図9において符号1は一般廃棄物などの廃棄物2と燃焼用空気3を供給して廃棄物2を燃焼させる焼却炉であって、前記廃棄物2の燃焼によって灰4と燃焼排ガス5が発生する。前記焼却炉1内には蒸気を発生させるボイラ6が設けられている。前記ボイラ6で発生した蒸気7は蒸気加熱器8に導入され、そこで後述するガスタービン排ガス22により加熱された後、蒸気タービン9に供給される。前記蒸気タービン9に供給された蒸気は膨張しながら蒸気タービン9において仕事を行い、その蒸気タービン9に連結されている発電機10を駆動して発電を行う。蒸気タービン9で仕事を行いより低温低圧になった蒸気は、復水器11で海水や河川水等の冷却水により冷却されて復水され、その後、給水ポンプ12によって昇圧され前記ボイラ6にボイラ給水40として還流される。燃焼排ガス5は温度低下し燃焼炉排ガス13となって流出する。燃焼炉排ガス13に関するその後の構成については説明を割愛する。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of a power generation system that generates power using a conventional waste incinerator. In FIG. 9,
ところで、前記蒸気タービン発電装置にはガスタービン14が組合わせられている。すなわち、前記ガスタービン14は、圧縮機15、燃焼器16、および膨張機17とから構成されている。圧縮機15は第2の燃焼用空気19を圧縮し圧縮空気として燃焼器16に供給する。前記燃焼器16には流量調節弁20を介して都市ガスの如き燃料ガス21が供給され、そこで圧縮空気により燃焼する。前記燃焼器16で発生した燃焼排ガスは高温高圧となり、膨張機17に導入され、膨張しながらその膨張機17を回転させる仕事を行う。膨張機17と圧縮機15は軸で連結されており、膨張機17の回転により圧縮機15が回転され、さらに第2の発電機18で発電が行われる。
Incidentally, a
前記膨張機17で仕事を行った燃焼排ガスはより低温低圧になりガスタービン排ガス22となって膨張機17から流出し、前記蒸気加熱器8に流入し、前記ボイラ6から供給された蒸気に熱を与えることで温度低下し、蒸気加熱器排ガス23となって蒸気加熱器8から流出する。
The combustion exhaust gas that has worked in the
このように焼却炉1にガスタービン14を組み合わせ、ボイラ6で発生した蒸気を蒸気加熱器8により加熱することで蒸気タービン9に供給される蒸気がより高温になり、蒸気タービン9の出力や効率が向上される。しかし、夜間は電力需要が小さく電力余剰状態になるので、夜間、ガスタービン14を停止することが多い。一方、廃棄物処理は1日中連続運転されているし、焼却炉1の発停は容易ではないので、焼却炉1は連続運転されている。また、焼却炉1の燃焼排ガス5は冷却する必要があるので、蒸気タービン9は運転する必要がある。よって、夜間は発電機10による発電のみで、その他の時間帯は発電機10と第2の発電機18による発電を実施するのが通常である。
In this way, the
このように、前記従来の装置においては蒸気タービン9は夜間でも定格或いは定格に近い運転をしているが、夜間の発電量はもっと減らしてもよい。そこで、夜間の余剰分の発電量を夜間以外の時間帯の発電に回し、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることが要望されている。
As described above, in the conventional apparatus, the
また、地球温暖化の主原因である二酸化炭素の削減が推進されてきているが、蒸気加熱器排ガス23は、二酸化炭素の総量は多いが、濃度が低く、かつ高温であるため、含んでいる二酸化炭素を回収することは困難である。一方、ガスタービン14はごみ処理のためでなく発電システムの向上のために設置されているので、この発電システムが発生する二酸化炭素はできるだけ回収することが望ましい。即ち、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素は外界に放出しないようにすることが望ましい。
Further, reduction of carbon dioxide, which is the main cause of global warming, has been promoted, but the steam
本発明は、このような点に鑑み、上記2つの課題を解決することを目的とする。 In view of such a point, the present invention aims to solve the above two problems.
第1の発明は、蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよびガスタービンのそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、前記蒸気タービンの抽気蒸気を改質用蒸気とすることを特徴とする。 A first invention includes a steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated by the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine. In a power generation system configured to generate power with a generator connected to each of turbines, steam reforming a raw material containing one or more of hydrocarbon, ether, or alcohol using heat from a heat source in the steam generator only set a reformer for generating a reformed gas by causing said reformed gas or the varying reformed gas gas, mixed with different fuels as fuel for some number or the total number of the gas turbine The extraction steam of the steam turbine is used as reforming steam .
第2の発明は、蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよびガスタービンのそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスから二酸化炭素を分離した後、水素のみを取り出し、前記水素を前記ガスタービンの燃料とすることを特徴とする。 A second invention includes a steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated with the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine. In a power generation system configured to generate power with a generator connected to each of turbines, steam reforming a raw material containing one or more of hydrocarbon, ether, or alcohol using heat from a heat source in the steam generator Providing a reformer that generates reformed gas, and mixing the reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas with a different fuel to form a partial number or a total number of fuels of the gas turbine; After separating carbon dioxide from the reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas, only hydrogen is taken out and the hydrogen is removed from the gas. Characterized in that the fuel of the turbine.
第3の発明は、蒸気発生装置と蒸気タービンおよびガスタービンを具備し、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を前記ガスタービンの排ガスで加熱した後、前記蒸気タービンに流入させ、前記蒸気タービンおよびガスタービンのそれぞれに接続された発電機により発電するようにした発電システムにおいて、前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、前記ガスタービンの運転を停止し、前記改質ガスを製造する運転を実施し、電力需要が所定値を越える時に、前記ガスタービンの運転を実施し、前記改質ガスを製造する運転を停止することを特徴とする。 A third invention includes a steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated by the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine. In a power generation system configured to generate power with a generator connected to each of turbines, steam reforming a raw material containing one or more of hydrocarbon, ether, or alcohol using heat from a heat source in the steam generator Providing a reformer that generates reformed gas, and mixing the reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas with a different fuel to form a partial number or a total number of fuels of the gas turbine; When the power demand of the power supply destination is below a predetermined value, the operation of the gas turbine is stopped and the operation for producing the reformed gas is performed. When the power demand exceeds a predetermined value, performing the operation of the gas turbine, characterized by stopping the operation of producing the reformed gas.
夜間の余剰分の発電量を夜間以外の時間帯の発電に回し、1日当たりの発電電力量を得るための効率が向上できるとともに、蒸気発生装置で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素を外界に放出しないようにすることができる。 The surplus power generation at night can be used for power generation during non-night time periods to improve the efficiency of obtaining power generation per day and release carbon dioxide other than carbon dioxide generated by the steam generator to the outside world. You can avoid it.
以下、図1乃至図8を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図中、図9と同一部分については同一符号を付しその詳細な説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, the same parts as those in FIG. 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
焼却炉1の内部には触媒を内蔵した改質器24が設置されており、弁25および弁26を介してそれぞれ都市ガス27と改質用蒸気28が供給され、前記都市ガス27と前記改質用蒸気28を混合した改質原料29が前記改質器24に流入されるようにしてある。前記改質器24においては改質原料29が燃焼排ガス5により適当な温度に加熱され、水蒸気改質され、改質ガス30となって弁31を介して改質ガスタンク32に導入され、必要に応じて弁33を介して改質ガス64が所要箇所に供給されるように構成されている。
A
そこで、この実施の形態は、主に2種類の運転モードで運転し、例えば一方を夜間、他方を夜間以外の時間帯に実施する。 Therefore, this embodiment is mainly operated in two types of operation modes, for example, one is performed at night and the other is performed in a time zone other than night.
夜間は以下のような運転を実施する。 The following operation is carried out at night.
すなわち、ガスタービン14は運転しない。また、蒸気タービン9は運転しても停止してもよいが、蒸気タービン9を運転した場合、ガスタービン排ガス22が存在しないのでボイラ6から流出する蒸気7は蒸気加熱器8により加熱されることはない。
That is, the
一方、前記改質原料29は燃焼排ガス5により適当な温度に加熱され、水蒸気改質し、改質ガス30となって流出する。前記改質ガス30は一酸化炭素、二酸化炭素、水素、蒸気、メタンから構成され、主成分は水素と一酸化炭素である。前記改質ガス30は弁31を経て改質ガスタンク32に導入貯蔵される。
On the other hand, the reforming
また、夜間以外の時間帯には以下のような運転を実施する。 In addition, the following operation will be carried out during non-night time.
すなわち、弁34を介してボイラ6で発生した蒸気7を蒸気加熱器8を経て蒸気タービン9に供給して蒸気タービン9を運転するとともに、弁20を介して燃料ガス21例えば都市ガスをガスタービン14の燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転する。しかして、ボイラ6からの蒸気は蒸気加熱器8により加熱され蒸気タービン9に供給される蒸気がより高温になり、蒸気タービン9の出力や効率が向上される。このとき、改質器24には都市ガス27と改質用蒸気28を流入させず水蒸気改質をしない。
That is,
したがって、上述のように夜間にはガスタービン14を作動させないので、夜間の余分な発電量が減り、しかも夜間の蒸気タービン9を停止すれば発電量ゼロにできる。そして、夜間の余剰エネルギが改質ガスタンク32に蓄積される改質ガス30と改質器24に供給される都市ガス27とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、エネルギを有効活用することができる。
Therefore, since the
前記実施の形態では改質器24に都市ガス27を供給するものを示したが、1種類または複数種類の炭化水素が充分に含まれているガスか液体であればよい。例えば灯油や天然ガスやガソリンやナフサやLPGといった炭化水素系物質でもよい。またエタノール等のアルコールでも、エーテルでもよく、2つ以上の原料を混合してもよい。都市ガスの場合は、改質器24の性能を低下させないよう脱硫してから用いる。また、改質器24を焼却炉1内に設置しているが、燃焼排ガス5からの熱を利用する構造であればよく、例えば、ボイラ蒸気7を介して熱を受ける構成でもよい。また、焼却炉1の燃料を廃棄物2としているが、他の燃料でもよい。さらに、前記実施の形態においては改質ガス30を改質ガスタンク32に貯蔵しているが、改質ガス30を変化させたガス、例えば一酸化炭素変成器で反応させたガスや改質ガス30を基にして製造した水素を貯蔵してもよい。改質ガスタンク32から改質ガス64を抜き取って利用したい場合には弁33を開くことにより利用することができる。この利用は燃料用途に限定せず、利用時間帯も限定しない。
In the above-described embodiment, the
ところで、ガスタービン14と並列に他のガスタービンを設置してもよい。
Incidentally, another gas turbine may be installed in parallel with the
図2は本発明の第2の実施の形態を示す図であり、改質ガスタンク32から改質ガス54をガスタービン14の燃焼器16に燃料として供給するようにしたものである。その他の点は図1に示す第1の実施の形態と同一である。
FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, in which the reformed
そこで、この第2の実施の形態においては、主に2種類の運転モードで運転し、例えば一方を夜間、他方を夜間以外の時間帯に実施する。夜間の運転は第1の実施の形態と同じである。 Therefore, in the second embodiment, driving is mainly performed in two types of operation modes, for example, one is performed at night and the other is performed in a time zone other than night. Night driving is the same as in the first embodiment.
夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク32内から抜いた改質ガス64を燃料として燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転するとともに蒸気タービン9も運転する。また、改質器24には都市ガス27および改質用蒸気28は供給せず水蒸気改質は行わない。しかして、この第2の実施の形態においては、夜間にはガスタービン14を作動させないので、夜間の余分な発電量が減り、また夜間には蒸気タービン9を停止すれば発電量ゼロにできる。したがって、夜間の余剰エネルギが、燃料とした改質ガス64と改質器24に供給される都市ガス27とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、それを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることができる。またガスタービン燃料が都市ガスでなく、脱硫工程を経て製造された改質ガス30(64)なので、硫化酸化物がガスタービン排ガス22や蒸気加熱器排ガス23に含まれず、外界に硫化酸化物が放出されることがない。
In a time zone other than nighttime, the reformed
図3は第3の実施の形態を示す図であり、第2の実施の形態におけるガスタービン14と並列に第2のガスタービン14aが設置されており、前記第2のガスタービン14aに接続されている蒸気加熱器8aには、蒸気7から分岐され弁34aを介して蒸気7aが供給され、そこで加熱された蒸気が蒸気タービン9に導入されるようにしてある。第2のガスタービン14aの燃料に関して以外の点は図2に示すものと同一である。
FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment. A
前記第2のガスタービン14aにおいては、第1の実施の形態と同様にガスタービン14aの燃焼器16aには弁20aを介して燃料ガス21例えば都市ガスが供給され、ガスタービン14の燃焼器16には改質ガス64が供給される。
In the
そこで、夜間にはガスタービン14と第2のガスタービン14aの運転は行わず、蒸気タービン9は運転しても停止してもよい。夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク32内から抜いた改質ガス64をガスタービン14の燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転する。一方、第2のガスタービン14aの燃焼器16aには弁21aを介して燃料ガス21例えば都市ガスを流入させ、第2のガスタービン14aを運転する。また、ガスタービン14と第2のガスタービン14aそれぞれのガスタービン排ガス22、22aをそれぞれに対応する蒸気加熱器8、8aに流入させる。ボイラ6で発生した蒸気7は分岐し、ガスタービン14と第2のガスタービン14aそれぞれに対応したそれぞれの蒸気加熱器8、8aに流入し、それぞれガスタービン排ガス22、22aにより加熱されタービン蒸気となる。それぞれのタービン蒸気は合流し蒸気タービン9に流入し、蒸気タービン9が作動される。改質器24には都市ガス27と改質用蒸気28を流入させず水蒸気改質はしない。
Therefore, the
しかして、この実施の形態においても第2の実施の形態と同様な効果を奏する。 Therefore, this embodiment also has the same effect as the second embodiment.
ところで、ガスタービン14と並列に、改質ガス64を燃料として流入させるガスタービンを設置してもよく、また第2のガスタービン14aと並列に都市ガスの如き燃料ガス21を流入させる第3のガスタービンを設置してもよい。
By the way, a gas turbine that allows the reformed
図4は第4の実施の形態を示す図であり、改質ガスタンク32から抽出した改質ガス64と弁20を介して供給される燃料ガス21例えば都市ガスとを混合して混合燃料65にして、その混合燃料65をガスタービン14の燃料にする。その他の点は図2に示す第2の実施の形態と同一である。なお、前記実施の形態では都市ガスを供給するものとしたが、LPGや灯油などを用いてもよい。また、第3の実施の形態と組み合わせてもよい。
FIG. 4 is a diagram showing a fourth embodiment. A reformed
そこで、夜間以外の時間帯には、改質ガスタンク32内から抽出した改質ガス64と燃料ガス21例えば都市ガスを混合して混合燃料65にし、その混合燃料65をガスタービン14の燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転する。
Therefore, in a time zone other than nighttime, the reformed
しかして、この実施の形態においては、燃料ガス21例えば都市ガスと改質ガス64の流量比によってガスタービン14の発電量や蒸気タービン9の発電量を調節することができる。
Therefore, in this embodiment, the power generation amount of the
ところで、ガスタービンは使用する燃料に合わせて設計されたものとなる。例えば燃焼器16は都市ガス単独用と改質ガス単独用とでは別物であり、一般に普及しているガスタービンでは改質ガス64を燃料として運転することが困難である。しかし、都市ガスに改質ガス64を混合すれば、混合比率によっては、都市ガス単独用のガスタービンが使用できるようになる。
By the way, the gas turbine is designed according to the fuel to be used. For example, the
図5は本発明の第5の実施の形態を示す図であり、蒸気7から減圧弁35を介して第2の分岐蒸気36が分岐され、都市ガス27と合流し、改質原料29になる。また、復水器11の下流側には弁37を通して給水38が供給されるようにしてある。その他の点は図2に示す第2の実施の形態と同一である。
FIG. 5 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which the second branched
しかして、第1の分岐蒸気39は蒸気加熱器8に流入し、第2の分岐蒸気36は減圧弁35で改質器24に供給される都市ガス27と同じか近い圧力まで減圧された後、都市ガス27と混合されて改質原料29とされ改質器24に導入される。一方、復水器11の下流側の復水中には、第2の分岐蒸気36と同じ質量流量である給水38が加えられる。この復水中に加えられる給水38は軟水装置を通した水であり、復水は元々軟水装置を通してある水なので、ボイラ6に供給されるボイラ給水40は全て軟水装置を通した水となる。
Thus, the
なお、この実施の形態においては、ボイラ6で発生した蒸気7を第1の分岐蒸気39と第2の分岐蒸気36に分岐し、ボイラ6で発生した蒸気7の一部を蒸気加熱器8に流入させているが、ボイラ6で発生した蒸気7の全部を改質器24に流入させてもよい。ボイラ6で発生した蒸気7の全部を改質器24に流入させる場合は、水蒸気改質を実施している間、蒸気タービン9は運転せず停止させる。
In this embodiment, the
ところで、水蒸気改質では、軟水装置を通した水から発生させた蒸気が必要なので、水をポンプで搬送し、軟水装置を通し、加熱によって蒸気を発生させることが必要である。ところが、この第5の実施の形態においては、軟水装置を通した水であるボイラ給水40から発生させたボイラ6からの蒸気7の一部である第2の分岐蒸気36を改質用蒸気として用いることで、適当な蒸気を容易に導入することができる。
By the way, since steam reforming requires steam generated from water that has passed through a soft water device, it is necessary to transport water with a pump, pass through the soft water device, and generate steam by heating. However, in the fifth embodiment, the
また、図6は本発明の第6の実施の形態を示す図であり、蒸気タービン9には抽気蒸気41を抜き取る構造が設けられている。前記抽気蒸気41は減圧弁42を通り都市ガス27と合流し改質原料29になる。その他の点は図5に示す第5の実施の形態と同一である。
FIG. 6 is a view showing a sixth embodiment of the present invention, and the
そこで、水蒸気改質を実施している間、蒸気タービン9を運転するとともに、蒸気タービン9から蒸気の一部を抽気しその抽気蒸気41を改質器24に供給する。すなわち、抽気蒸気41の圧力は、都市ガス27の圧力と同じかより高い圧力であり、都市ガス27と同じまたは近い圧力まで減圧弁42で減圧した後、都市ガス27と混合して改質原料29とし、その改質原料29が改質器24に供給される。一方、復水器11の下流側の復水中には抽気蒸気41と同じ質量流量である給水38が加えられる。
Therefore, while steam reforming is being performed, the
しかして、本実施の形態においても第5の実施の形態と同一の作用効果を奏し、特に抽気蒸気38は、蒸気タービン9に流入してから抽気されるまでは蒸気タービン9内部で仕事をしているので、ボイラ蒸気7を分岐する場合より発電量を増加することができる。
Therefore, the present embodiment has the same effect as the fifth embodiment. In particular, the extracted
図7は本発明の第7の実施の形態を示す図であり、改質ガス30を二酸化炭素分離器43および水素分離器44を順に通過させ、さらにその水素分離器44に水素タンク45が接続されている。
FIG. 7 is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention, in which the reformed
そこで、夜間においては、改質器24で製造された改質ガス30を二酸化炭素分離器43に流入させ、二酸化炭素46を分離させ、二酸化炭素46以外である分離済みガス47を水素分離器44に導入する。二酸化炭素分離器43で二酸化炭素46を分離する方法は幾つかあるが、例えば熱炭酸カリウム方式を用いる。分離した二酸化炭素46は回収し、例えば飲食物冷却用のドライアイスに利用する。二酸化炭素46が分離済みのガスは水素分離器44において圧力スイング吸着法などの方法により水素48と水素以外のガス49に分離される。水素48は水素タンク45に流入し貯蔵される。二酸化炭素分離器43の上流に一酸化炭素変成器を設置し、改質ガス30を一酸化炭素変成器に流入させる事が望ましいが、図示されていない。この場合、改質ガス30は適当な温度状態にされ、一酸化炭素の多くは蒸気と反応し、二酸化炭素に変化すると同時に、蒸気の多くは水素に変化する。その他は第5の実施の形態と同じである。
Therefore, at night, the reformed
夜間以外の時間帯には水素タンク45から抜いた水素燃料50を燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転する。蒸気タービン9は運転し、ボイラ6で発生した蒸気7は蒸気加熱器8により加熱され、一方、改質器24には都市ガス27と蒸気36は流入させず水素製造は行わない。
In a time zone other than nighttime, the
ところで、従来の技術においては、蒸気加熱器排ガス23に含まれている二酸化炭素は、蒸気加熱器排ガス23が窒素や残留酸素などの物質も含んでいて二酸化炭素濃度が低い上、かつ高温であるため、回収することは困難である。これに対し、ガスタービン燃料を水素燃料とする実施の形態においては、ガスタービン排ガス22に二酸化炭素は含まれておらず、蒸気加熱器排ガス23にも二酸化炭素は含まれていないが、水素製造過程にて二酸化炭素が発生している。そこで、本実施の形態においては水素製造過程において発生する二酸化炭素を回収した上、一酸化炭素やメタンのような炭素原子のある物質が存在しない水素燃料50を燃焼器16で燃焼させるので二酸化炭素は発生しない。よって焼却炉1が発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素は外界に放出されない。即ち、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素が外界に放出されることはない。
By the way, in the conventional technology, the carbon dioxide contained in the steam
また、夜間の余分な発電量が減り、夜間に蒸気タービン9を停止すれば発電量ゼロにでき、夜間の余剰エネルギが水素燃料50と改質器24に供給される都市ガス27とのエネルギ差の分として蓄積されることになり、それを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上させることができる。またガスタービン燃料が都市ガスでなく、水素燃料50なので、硫化酸化物が燃焼器16からの燃焼排ガスや蒸気加熱器排ガス23に含まれないため、外界に酸性雨の主原因の1つである硫化酸化物が放出されることがない。
Further, the amount of power generation at night is reduced, and if the
図8は本発明の第8の実施の形態を示す図であり、水の電気分解を用いて水素を製造するようにしたものである。すなわち、焼却炉1には改質器を設置することなく、発電機10で発生した電力により作動される電気分解装置51が設けられている。前記電気分解装置51には弁52を介して水53が供給され、発電機10からの電気を用いて、水が酸素60と水素61に電気分解され、酸素60は弁54を介して酸素タンク55に貯蔵され、水素61は弁56を介して水素タンク57に貯蔵される。そして、酸素タンク55に貯蔵された酸素60を燃焼用酸素62として弁58を介して圧縮機15に供給され、水素タンク57に貯蔵された水素61を水素燃料63としてが弁59を介して燃焼器16に供給されるように構成されている。
FIG. 8 is a diagram showing an eighth embodiment of the present invention, in which hydrogen is produced using electrolysis of water. That is, the
そこで、夜間はガスタービン14の運転を実施せず、蒸気タービン9は運転するが、ガスタービン排ガス22が存在しないのでボイラ6で発生した蒸気は蒸気加熱器8で加熱されることはない。
Therefore, the
夜間以外の時間帯では、酸素タンク55内の酸素60を燃焼用酸素62として弁58を介して燃焼用酸素として圧縮機15に流入させるとともに、水素タンク57内の水素61を水素燃料63として弁59を介して燃焼器16に流入させ、ガスタービン14を運転する。また蒸気タービン9も運転し、ボイラ6で発生した蒸気は蒸気加熱器8により加熱される。
In a time zone other than nighttime, the
しかして、夜間の発電機10で発生する発電量を水素製造に用いることにより、電力消費者への送電量を減らすことができゼロにもできる。また夜間の発電による発生エネルギを夜間以外の時間帯のガスタービン燃料に回すことになるので、1日当たりの発電電力量を得るための効率を向上することができる。さらに、焼却炉1以外から二酸化炭素が発生しないので、ごみ処理過程で発生する二酸化炭素以外の二酸化炭素を外界に放出させることがなく、二酸化炭素回収を行う必要がない。またガスタービン燃料が都市ガスでなく水素燃料なので、硫化酸化物が蒸気加熱器排ガス23に含まれることがなく、酸性雨の主原因の1つである硫化酸化物が外界に放出されることがない。さらに燃焼器16では空気ではなく燃焼用酸素により燃焼が行われるので、燃焼器16で窒素酸化物が発生することがなく、窒素酸化物が蒸気加熱器排ガス23に含まれず、酸性雨の主原因の1つである窒素酸化物が外界に放出されることもない。
Thus, by using the amount of power generated by the
前記第1〜7の実施の形態では改質器に都市ガスを流入させたが、この第8の実施の形態では改質器を設けないので、炭化水素やアルコールやエーテルのような物質が不要である。 In the first to seventh embodiments, the city gas is introduced into the reformer. However, in the eighth embodiment, no reformer is provided, so that a substance such as hydrocarbon, alcohol or ether is unnecessary. It is.
次に第9の実施の形態を説明する。前記第1〜8の実施の形態では主に2種類の運転モードで運転するが、運転モード切り換えを以下のようにする。すなわち、電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、ガスタービン14または第2のガスタービン14aの運転を停止し、水素製造を実施する運転モードとする。そして電力需要が所定値を越える時に、ガスタービン14またはガスタービン14aを運転する運転モードとする。
Next, a ninth embodiment will be described. In the first to eighth embodiments, operation is mainly performed in two types of operation modes, and operation mode switching is performed as follows. That is, when the power demand of the power supply destination is equal to or less than a predetermined value, the operation of the
しかして、電力需要が小さく電力余剰状態である時間帯においては余分な発電量が減り、蒸気タービン9を停止すれば発電量ゼロにできる。夜間の余剰エネルギが改質ガス30であり、または水素50と都市ガス27とのエネルギ差の分、または電気分解により得られた水素60のエネルギとして蓄積されることになり、有効活用できる。
Therefore, in the time zone in which the power demand is small and the power is surplus, the amount of extra power generation is reduced, and if the
また、前記各実施の形態においては、焼却炉を使用したものを示したが、その他の蒸気発生装置を使用することもできる。 Moreover, in each said embodiment, although what used the incinerator was shown, another steam generator can also be used.
1 焼却炉
2 廃棄物
3 燃焼用空気
5 燃焼排ガス
6 ボイラ
7 蒸気
8 蒸気加熱器
9 蒸気タービン
10 発電機
11 復水器
12 給水ポンプ
14 ガスタービン
15 圧縮機
16 燃焼器
17 膨張機
18 第2の発電機
19 第2の燃焼用空気
21 燃料ガス
22 ガスタービン排ガス
23 蒸気加熱器排ガス
24 改質器
27 都市ガス
28 改質用蒸気
29 改質原料
30 改質ガス
32 改質ガスタンク
35 減圧弁
36 分岐蒸気
38 給水
40 ボイラ給水
41 抽気蒸気
43 二酸化炭素分離器
44 水素分離器
45 水素タンク
51 電気分解装置
55 酸素タンク
57 水素タンク
60 酸素
61 水素
62 燃焼用酸素
63 燃焼用水素
64 改質ガス
65 混合燃料
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、
前記蒸気タービンの抽気蒸気を改質用蒸気とすることを特徴とする発電システム。 A steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated by the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine, and is connected to each of the steam turbine and the gas turbine. In a power generation system designed to generate electricity with a generator,
Setting the reformer a raw material containing one or more of the hydrocarbons or ethers or alcohols using heat to generate a reformed gas by causing steam reformed from the heat source in the steam generator,
The reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas is mixed with a different fuel to form a partial or total number of fuels of the gas turbine,
A power generation system, wherein the steam extracted from the steam turbine is used as reforming steam .
前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスから二酸化炭素を分離した後、水素のみを取り出し、前記水素を前記ガスタービンの燃料とすることを特徴とする発電システム。 A steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated by the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine, and is connected to each of the steam turbine and the gas turbine. In a power generation system designed to generate electricity with a generator,
Providing a reformer that generates reformed gas by steam reforming a raw material containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol using heat from a heat source in the steam generator;
The reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas is mixed with a different fuel to form a partial or total number of fuels of the gas turbine,
After separating carbon dioxide from the reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas, only hydrogen is taken out, and the hydrogen is used as a fuel for the gas turbine .
前記蒸気発生装置における熱源からの熱を用いて炭化水素またはエーテルまたはアルコールの内の1つ以上を含む原料を水蒸気改質させることで改質ガスを発生させる改質器を設け、
前記改質ガスまたは前記改質ガスを変化させたガスを、異なる燃料と混合し前記ガスタービンの一部台数または全台数の燃料とし、
電力供給先の電力需要が所定値以下である時に、前記ガスタービンの運転を停止し、前記改質ガスを製造する運転を実施し、電力需要が所定値を越える時に、前記ガスタービンの運転を実施し、前記改質ガスを製造する運転を停止することを特徴とする発電システム。 A steam generator, a steam turbine, and a gas turbine, and the steam generated by the steam generator is heated by the exhaust gas of the gas turbine, and then flows into the steam turbine, and is connected to each of the steam turbine and the gas turbine. In a power generation system designed to generate electricity with a generator,
Providing a reformer that generates reformed gas by steam reforming a raw material containing one or more of hydrocarbon, ether or alcohol using heat from a heat source in the steam generator;
The reformed gas or a gas obtained by changing the reformed gas is mixed with a different fuel to form a partial or total number of fuels of the gas turbine,
When the power demand of the power supply destination is below a predetermined value, the operation of the gas turbine is stopped, the operation for producing the reformed gas is performed, and the operation of the gas turbine is performed when the power demand exceeds the predetermined value. An electric power generation system that performs and stops the operation for producing the reformed gas .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006032703A JP4791841B2 (en) | 2006-02-09 | 2006-02-09 | Power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006032703A JP4791841B2 (en) | 2006-02-09 | 2006-02-09 | Power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007211692A JP2007211692A (en) | 2007-08-23 |
JP4791841B2 true JP4791841B2 (en) | 2011-10-12 |
Family
ID=38490355
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006032703A Expired - Fee Related JP4791841B2 (en) | 2006-02-09 | 2006-02-09 | Power generation system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4791841B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013092065A (en) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Hitachi Zosen Corp | Complex type thermal power system |
JP5460816B1 (en) | 2012-10-26 | 2014-04-02 | 川崎重工業株式会社 | Photovoltaic gas turbine power generation system with hydrogen generator |
JP6417565B2 (en) * | 2014-08-04 | 2018-11-07 | 川崎重工業株式会社 | External combustion Brayton cycle engine using solar heat |
JP6587460B2 (en) * | 2015-08-31 | 2019-10-09 | 関西電力株式会社 | Hydrogen production facility and hydrogen production method |
JP7049151B2 (en) * | 2018-03-29 | 2022-04-06 | 旭化成株式会社 | Manufacturing systems, systems, controls, programs, and methods of manufacturing compounds |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07317505A (en) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combined power generation system |
JP4638092B2 (en) * | 2001-08-07 | 2011-02-23 | 三菱重工業株式会社 | Electricity / hydrogen combined supply facility |
JP2005098198A (en) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Kubota Corp | High efficient power generation system of waste treatment furnace |
-
2006
- 2006-02-09 JP JP2006032703A patent/JP4791841B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007211692A (en) | 2007-08-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Coal gasification integration with solid oxide fuel cell and chemical looping combustion for high-efficiency power generation with inherent CO2 capture | |
US7634915B2 (en) | Systems and methods for power generation and hydrogen production with carbon dioxide isolation | |
JP6046612B2 (en) | Low emission triple cycle power generation system and method | |
JP5913304B2 (en) | Low emission triple cycle power generation system and method | |
US6832485B2 (en) | Method of and apparatus for producing power using a reformer and gas turbine unit | |
JP5906555B2 (en) | Stoichiometric combustion of rich air by exhaust gas recirculation system | |
US7921633B2 (en) | System and method employing direct gasification for power generation | |
CA2576896C (en) | Carbon dioxide enriched flue gas injection for hydrocarbon recovery | |
Lin et al. | A polygeneration system for methanol and power production based on coke oven gas and coal gas with CO2 recovery | |
Hanak et al. | High-efficiency negative-carbon emission power generation from integrated solid-oxide fuel cell and calciner | |
US20070044479A1 (en) | Hydrogen production from an oxyfuel combustor | |
JP2016531973A (en) | Methanation method and power plant with carbon dioxide methanation of flue gas | |
JP2008163944A (en) | Reforming system for partial co2 recovery type cycle plant | |
WO2008097295A2 (en) | Combustion of water borne fuels in an oxy-combustion gas generator | |
JP2008287940A (en) | Power generation equipment | |
Verda et al. | Thermodynamic and economic optimization of a MCFC-based hybrid system for the combined production of electricity and hydrogen | |
JP2002227730A (en) | Gas engine | |
JP4791841B2 (en) | Power generation system | |
JP2004331701A (en) | Coal gasification plant, coal gasification process and coal gasification power plant | |
Al-Hamed et al. | A novel multigeneration ammonia-based carbon capturing system powered by a geothermal power plant for cleaner applications | |
RU2531290C2 (en) | Operation procedure for igcc power plant with integrated co2 separation device | |
KR101441491B1 (en) | Intergrated gasification combined cycle coupled fuel cells system and gas supplying method thereto | |
RU2471080C2 (en) | Method to operate power plant with integrated gasification, and also power plant | |
EP2392795B1 (en) | Water Gas Shift Reactor System for Integrated Gasification Combined Cycle Power Generation Systems | |
CN209052635U (en) | A kind of dry coal powder gasification IGCC power plant of co-production of synthetic natural gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110107 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110624 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110722 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140729 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4791841 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |