煤氣化復合發電設備及煤氣化復合發電設備的運行方法與流程

本發明涉及一種煤氣化復合發電設備及煤氣化復合發電設備的運行方法。

背景技術：

煤氣化復合發電設備例如通過將使煤炭、生物質等固體碳質燃料煤氣化而生成的可燃性氣體進行燃燒而得到的燃氣渦輪的驅動力和回收燃氣渦輪的廢熱而得到的蒸汽渦輪的驅動力來進行發電。作為代表可以舉出使用煤炭的煤炭煤氣化復合發電設備(Integrated Gasification Combined Cycle：IGCC)(例如，參考專利文獻1。)。

煤氣化復合發電設備通常具備固體碳質燃料的供給裝置、煤氣化爐、煤焦回收裝置、氣體精制設備、燃氣渦輪設備、蒸汽渦輪設備、廢熱回收鍋爐而構成。在煤氣化爐中固體碳質燃料通過煤氣化反應而被煤氣化，從而生成可燃性氣體。煤氣化爐所生成的可燃性氣體中，利用煤焦回收裝置去除固體碳質燃料的未反應部分(煤焦)之后通過氣體精制設備進行精制，并供給至燃氣渦輪設備。

燃氣渦輪設備在燃燒器中燃燒可燃性氣體而生成高溫/高壓的燃燒排氣來驅動燃氣渦輪。廢熱回收鍋爐從驅動燃氣渦輪之后的燃燒排氣進行熱回收而生成蒸汽。蒸汽渦輪設備通過廢熱回收鍋爐所生成的蒸汽來驅動蒸汽渦輪。

現有煤氣化復合發電設備具備氣體冷卻器(合成氣冷卻器)，該氣體冷卻器通過由煤氣化爐所生成的可燃性氣體與冷卻水的熱交換而由冷卻水生成蒸汽。向氣體冷卻器供給在廢熱回收鍋爐的省煤器中與燃燒排氣進行熱交換的冷卻水。并且，由氣體冷卻器所生成的蒸汽被供給至廢熱回收鍋爐成為更高溫/高壓的蒸汽之后被供給至蒸汽渦輪設備。如此，在現有煤氣化復合發電設備中，冷卻水和蒸汽在廢熱回收鍋爐、氣體冷卻器及蒸汽渦輪設備之間循環。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開2009-197693號公報

發明的概要

發明要解決的技術課題

專利文獻1中所公開的煤氣化復合發電設備中，在因煤氣化爐的異常或維護等理由長期停止煤氣化爐的情況下，利用燃氣渦輪設備進行使用輔助燃料的燃燒來繼續進行復合發電。此時，不通過煤氣化爐生成可燃性氣體，不通過氣體冷卻器生成蒸汽，因此通過廢熱回收鍋爐的蒸汽量大大少于設計流量而導致蒸汽溫度過度上升。

因此，專利文獻1中，在利用燃氣渦輪設備進行使用輔助燃料的燃燒來繼續進行復合發電的情況下，使通過廢熱回收鍋爐的蒸汽迂回多個過熱器中的至少一個，以免蒸汽溫度過度上升。

然而，專利文獻1中，進行使用輔助燃料的復合發電時，通過廢熱回收鍋爐的蒸汽量大大少于設計流量而大大降低來自燃燒排氣的熱回收效率。并且，專利文獻1中，使通過廢熱回收鍋爐的蒸汽迂回多個過熱器中的至少一個，以免該蒸汽溫度過度上升。因此，基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率更加下降。

技術實現要素：

本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種即使在因煤氣化爐或氣體精制設備發生故障或其他因素而長期停止的情況下，利用燃氣渦輪設備燃燒代替煤氣化爐所生成的可燃性氣體的其他輔助燃料來生成燃燒排氣，并能夠維持基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率的煤氣化復合發電設備及其運行方法。

用于解決技術課題的手段

本發明為了解決上述課題，采用下述方法。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備具備：煤氣化爐，使用含氧氣體使固體碳質燃料煤氣化反應而生成可燃性氣體；氣體冷卻器，通過由所述煤氣化爐所生成的所述可燃性氣體與冷卻水的熱交換而由該冷卻水生成蒸汽；燃氣渦輪設備，燃燒由所述氣體冷卻器所冷卻的所述可燃性氣體或從氣體供給部供給的輔助燃料而得到旋轉動力；廢熱回收鍋爐，回收從所述燃氣渦輪設備排出的燃燒排氣的熱量而產生蒸汽；蒸汽渦輪設備，通過從該廢熱回收鍋爐供給的蒸汽而得到旋轉動力；發電機，通過所述燃氣渦輪設備及所述蒸汽渦輪設備所供給的所述旋轉動力而被驅動；及循環系統部，在所述廢熱回收鍋爐中進行所述冷卻水的熱交換，所述廢熱回收鍋爐具有進行所述燃燒排氣與所述冷卻水的熱交換的第1熱交換器及第2熱交換器，根據所述燃氣渦輪設備燃燒所述可燃性氣體的情況和燃燒所述輔助燃料的情況，所述循環系統部切換所述冷卻水經過所述第1熱交換器、所述第2熱交換器及所述氣體冷卻器中的哪個。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備中，通過煤氣化爐生成可燃性氣體時，由氣體冷卻器所冷卻的可燃性氣體通過燃氣渦輪設備燃燒而成為燃燒排氣并被引導至廢熱回收鍋爐。此時，氣體冷卻器從可燃性氣體進行熱回收并且產生蒸汽，與所產生的蒸汽量相應的供水通過廢熱回收鍋爐所具有的第1熱交換器(第1中壓省煤器)和第2熱交換器(第2中壓省煤器)供給至氣體冷卻器。由于燃燒排氣、第1熱交換器(第1中壓省煤器)及第2熱交換器(第2中壓省煤器)充分地進行熱交換，因此廢熱回收鍋爐出口的燃燒排氣的溫度下降，燃燒排氣的熱量充分被回收。

另一方面，不通過煤氣化爐生成可燃性氣體時，從氣體供給部向燃氣渦輪設備供給輔助燃料，并成為燃燒排氣而被引導至廢熱回收鍋爐。此時，由于沒有基于氣體冷卻器的熱回收因此不進行供水，通過廢熱回收鍋爐所具有的第2熱交換器(第2中壓省煤器)的供水量變少，從而無法充分降低燃燒排氣的溫度。

因此，本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備中，循環系統部根據燃氣渦輪設備燃燒可燃性氣體的情況和燃燒輔助燃料的情況，切換冷卻水經過第1熱交換器、第2熱交換器及氣體冷卻器中的哪個。

這樣一來，根據燃氣渦輪設備燃燒可燃性氣體的情況和燃燒輔助燃料的情況，適當切換冷卻水所經過的熱交換器，能夠充分降低燃燒排氣的溫度。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備中，所述循環系統部可以構成為，當所述燃氣渦輪設備燃燒所述可燃性氣體時，形成所述冷卻水串聯經過所述第1熱交換器、所述第2熱交換器及所述氣體冷卻器的串聯熱交換系統，當所述燃氣渦輪設備燃燒所述輔助燃料時，形成所述冷卻水不經過所述氣體冷卻器而是分別獨立地經過所述第1熱交換器和所述第2熱交換器的獨立熱交換系統，在規定的排氣溫度范圍從所述廢熱回收鍋爐排出所述燃燒排氣。

根據本結構，當燃氣渦輪設備燃燒輔助燃料時，形成冷卻水不經過氣體冷卻器而是分別獨立地經過第1熱交換器和第2熱交換器的獨立熱交換系統。

這樣一來，與由第1熱交換器和第2熱交換器形成串聯熱交換系統的情況相比，能夠增加基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率。

因此，能夠提供一種即使在利用燃氣渦輪設備燃燒代替煤氣化爐所生成的可燃性氣體的輔助燃料而生成燃燒排氣的情況下，也能夠維持基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率的煤氣化復合發電設備。

上述結構的煤氣化復合發電設備中，在所述燃氣渦輪設備燃燒所述輔助燃料時所形成的所述獨立熱交換系統包括：第1熱交換系統，使所述冷卻水在所述第1熱交換器中循環；及第2熱交換系統，使所述冷卻水在所述第2熱交換器中循環，所述第1熱交換系統具有汽水分離器，所述汽水分離器導入有通過所述第1熱交換器被熱交換的所述冷卻水，并且將從該冷卻水分離的蒸汽向所述蒸汽渦輪設備供給，所述循環系統部可以具有調節閥，所述調節閥根據從所述汽水分離器向所述蒸汽渦輪設備供給的蒸汽的供給量，調節從所述第2熱交換系統向所述第1熱交換系統流入的所述冷卻水的流入量。

根據這種煤氣化復合發電設備，燃氣渦輪設備燃燒輔助燃料時所形成的第1熱交換系統所具有的汽水分離器從通過第1熱交換器被熱交換的冷卻水分離蒸汽并向蒸汽渦輪設備供給。并且，根據從汽水分離器向蒸汽渦輪設備供給的蒸汽的供給量，通過調節閥調節從第2熱交換系統向第1熱交換系統流入的冷卻水的流入量。因此，適當維持流通第1熱交換系統的冷卻水的流量。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備的運行方法中，所述煤氣化復合發電設備具備：煤氣化爐，使用含氧氣體使固體碳質燃料煤氣化反應而生成可燃性氣體；氣體冷卻器，通過由所述煤氣化爐所生成的所述可燃性氣體與冷卻水的熱交換而由該冷卻水生成蒸汽；燃氣渦輪設備，燃燒由所述氣體冷卻器所冷卻的所述可燃性氣體或從氣體供給部供給的輔助燃料而得到旋轉動力；廢熱回收鍋爐，回收從所述燃氣渦輪設備排出的燃燒排氣的熱量而產生蒸汽；蒸汽渦輪設備，通過從該廢熱回收鍋爐供給的蒸汽而得到旋轉動力；及發電機，通過所述燃氣渦輪設備及所述蒸汽渦輪設備所供給的所述旋轉動力而被驅動，所述廢熱回收鍋爐具有：第1熱交換器，進行所述燃燒排氣與所述冷卻水的熱交換；及第2熱交換器，進行所述燃燒排氣與所述冷卻水的熱交換，所述運行方法具備如下切換工序：根據所述燃氣渦輪設備燃燒所述可燃性氣體的情況和燃燒所述輔助燃料的情況，切換所述冷卻水經過所述第1熱交換器、所述第2熱交換器及所述氣體冷卻器中的哪個。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備的運行方法中，通過煤氣化爐生成可燃性氣體時，由氣體冷卻器所冷卻的可燃性氣體通過燃氣渦輪設備燃燒而成為燃燒排氣并被引導至廢熱回收鍋爐。此時，氣體冷卻器從可燃性氣體進行熱回收，并且產生蒸汽，與所產生的蒸汽量相應的供水通過廢熱回收鍋爐所具有的第1熱交換器(第1中壓省煤器)和第2熱交換器(第2中壓省煤器)被供給至氣體冷卻器。由于燃燒排氣、第1熱交換器(第1中壓省煤器)及第2熱交換器(第2中壓省煤器)充分地進行熱交換，因此廢熱回收鍋爐出口的燃燒排氣的溫度下降，燃燒排氣的熱量充分被回收。

另一方面，不通過煤氣化爐生成可燃性氣體時，輔助燃料從氣體供給部被供給至燃氣渦輪設備，并成為燃燒排氣而被引導至廢熱回收鍋爐。此時，由于沒有基于氣體冷卻器的熱回收因此不進行供水，通過廢熱回收鍋爐所具有的第2熱交換器(第2中壓省煤器)的供水量變少，從而無法充分降低燃燒排氣的溫度。

因此，本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備的運行方法中，根據燃氣渦輪設備燃燒可燃性氣體的情況和燃燒輔助燃料的情況，切換冷卻水經過第1熱交換器、第2熱交換器及氣體冷卻器中的哪個。

這樣一來，根據燃氣渦輪設備燃燒可燃性氣體的情況和燃燒輔助燃料的情況，適當切換冷卻水所經過的熱交換器，能夠充分降低燃燒排氣的溫度。

本發明的一方式所涉及的煤氣化復合發電設備的運行方法中，所述切換工序可以構成為，當所述燃氣渦輪設備燃燒所述可燃性氣體時，形成所述冷卻水串聯經過所述第1熱交換器、所述第2熱交換器及所述氣體冷卻器的串聯熱交換系統，當所述燃氣渦輪設備燃燒所述輔助燃料時，形成所述冷卻水不經過所述氣體冷卻器而是分別獨立地經過所述第1熱交換器和所述第2熱交換器的獨立熱交換系統，在規定的排氣溫度范圍從所述廢熱回收鍋爐排出所述燃燒排氣。

根據本結構，當燃氣渦輪設備燃燒輔助燃料時，形成冷卻水不經過氣體冷卻器而是分別獨立地經過第1熱交換器和第2熱交換器的獨立熱交換系統。

這樣一來，與由第1熱交換器和第2熱交換器形成串聯熱交換系統的情況相比，能夠增加基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率。

因此，能夠提供一種即使在利用燃氣渦輪設備燃燒代替煤氣化爐所生成的可燃性氣體的輔助燃料而生成燃燒排氣的情況下，也能夠維持基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率的煤氣化復合發電設備的運行方法。

上述結構的煤氣化復合發電設備的運行方法中，所述獨立熱交換系統包括：使所述冷卻水在所述第1熱交換器中循環的第1熱交換系統；及使所述冷卻水在所述第2熱交換器中循環的第2熱交換系統，所述第1熱交換系統具有汽水分離器，所述汽水分離器導入有通過所述第1熱交換器被熱交換的所述冷卻水，并且將從該冷卻水分離的蒸汽向所述蒸汽渦輪設備供給，所述運行方法可以具有調節工序，所述調節工序根據從所述汽水分離器向所述蒸汽渦輪設備供給的蒸汽的供給量，調節從所述第2熱交換系統向所述第1熱交換系統流入的所述冷卻水的流入量。

根據這種煤氣化復合發電設備的運行方法，燃氣渦輪設備燃燒輔助燃料時所形成的第1熱交換系統所具有的汽水分離器從通過第1熱交換器被熱交換的冷卻水分離蒸汽并向蒸汽渦輪設備供給。并且，根據從汽水分離器向蒸汽渦輪設備供給的蒸汽的供給量，通過調節閥調節從第2熱交換系統向第1熱交換系統流入的冷卻水的流入量。因此，適當維持流通第1熱交換系統的冷卻水的流量。

發明效果

根據本發明，能夠提供一種即使在因煤氣化爐或氣體精制設備發生故障或其他因素而長期停止的情況下，利用燃氣渦輪設備燃燒代替煤氣化爐所生成的可燃性氣體的輔助燃料來生成燃燒排氣，并能夠維持基于廢熱回收鍋爐的來自燃燒排氣的熱回收效率的煤氣化復合發電設備及其運行方法。

附圖說明

圖1是表示本發明的一實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備的系統圖，并且是表示燃燒煤氣化爐所生成的可燃性氣體的狀態的圖。

圖2是表示本發明的一實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備的系統圖，并且是表示燃燒輔助燃料的狀態的圖。

圖3是表示本發明的一實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備的動作的流程圖。

圖4是表示比較例的煤炭煤氣化復合發電設備的系統圖，并且是表示燃燒煤氣化爐所生成的可燃性氣體的狀態的圖。

圖5是表示比較例的煤炭煤氣化復合發電設備的系統圖，并且是表示燃燒輔助燃料的狀態的圖。

具體實施方式

以下，利用附圖對本發明的一實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備進行說明。

如圖1、圖2所示，本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備(Integrated Gasification Combined Cycle：IGCC)1具備：主燃料供給部10、煤氣化爐20、氣體冷卻器30、氣體精制設備40、燃氣渦輪設備50、輔助燃料供給部(氣體供給部)60、廢熱回收鍋爐70、蒸汽渦輪設備80、發電機90、循環系統部100及控制裝置CU。

主燃料供給部10為利用磨煤機(省略圖示)將作為固體碳質燃料的煤炭進行粉碎而生成微粉煤，并供給至煤氣化爐20的裝置。通過從空氣分離裝置(省略圖示)供給的氮氣輸送由主燃料供給部10所生成的微粉煤，由此供給至煤氣化爐20。

煤氣化爐20為通過作為含氧氣體的煤氣化劑使從主燃料供給部10供給的微粉煤煤氣化反應來進行煤氣化，從而生成可燃性氣體的裝置。煤氣化爐20例如采用被稱為空氣吹出二級氣流床煤氣化爐的方式的爐。煤氣化爐20將所生成的可燃性氣體供給至氣體冷卻器30。煤氣化爐20與氣體冷卻器30一同構成煤氣化爐設備。

作為含氧氣體，使用含氧的空氣或利用空氣分離裝置(省略圖示)所生成的氧氣。

氣體冷卻器30為通過從煤氣化爐20供給的可燃性氣體與冷卻水的熱交換而由冷卻水生成蒸汽的熱交換器。氣體冷卻器30通過從廢熱回收鍋爐70的第2中壓省煤器70b供給的冷卻水與可燃性氣體的熱交換而生成蒸汽，并將所生成的蒸汽供給至高壓蒸汽渦輪80a。

利用氣體冷卻器30熱回收的可燃性氣體通過煤焦回收裝置(省略圖示)回收煤焦之后被引導至氣體精制設備40。

氣體精制設備40為將利用煤焦回收裝置分離去除煤焦的可燃性氣體進行精制并去除硫磺成分等雜質，并對作為燃氣渦輪設備50的燃料氣體適合的性狀的氣體進行精制的設備。通過氣體精制設備40被精制的可燃性氣體供給至燃氣渦輪設備50的燃燒器(省略圖示)。

燃氣渦輪設備50具備燃燒器(省略圖示)、壓縮機(省略圖示)及燃氣渦輪(省略圖示)。燃燒器使用通過壓縮機所壓縮的壓縮空氣燃燒從氣體精制設備40供給的可燃性氣體。這樣可燃性氣體燃燒時，生成高溫/高壓的燃燒排氣并從燃燒器向燃氣渦輪供給。其結果，高溫/高壓的燃燒排氣進行工作而驅動燃氣渦輪，排出高溫的燃燒排氣。燃氣渦輪的旋轉軸輸出作為發電機90a或壓縮機的驅動源來使用。

輔助燃料供給部(氣體供給部)60為在不從主燃料供給部10向煤氣化爐20供給微粉煤，且不通過煤氣化爐20生成可燃性氣體時，將作為可燃性氣體的輔助燃料供給至燃氣渦輪設備50的裝置。控制裝置CU在不從主燃料供給部10向煤氣化爐20供給微粉煤的情況下，以從輔助燃料供給部60供給輔助燃料的方式控制輔助燃料供給部60。

作為輔助燃料，例如可以使用天然氣等烴系氣體。另外，除了烴系氣體以外還可以使用各種可燃性氣體。

廢熱回收鍋爐70為將從燃氣渦輪設備50排出的高溫的燃燒排氣所擁有的熱進行回收并生成蒸汽的設備。廢熱回收鍋爐70通過燃燒排氣與水的熱交換而生成蒸汽，并將所生成的蒸汽供給至蒸汽渦輪設備80。廢熱回收鍋爐70對通過與水的熱交換而溫度下降的燃燒排氣實施所需的處理之后從煙囪95向大氣排放。

廢熱回收鍋爐70具備多個熱交換器，所述熱交換器用于使從燃氣渦輪設備50排出的高溫的燃燒排氣與冷卻水或蒸汽進行熱交換。多個熱交換器從燃燒排氣的流通方向的下游側朝向上游側依次配置有第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b、中壓蒸發器70c及高壓蒸發器70d。

蒸汽渦輪設備80為將從廢熱回收鍋爐70供給的蒸汽作為驅動源來運行，并使連結有發電機90b的旋轉軸旋轉的設備。發電機90b使用通過旋轉軸的旋轉而產生的旋轉動力來進行發電。

蒸汽渦輪設備80具備高壓蒸汽渦輪80a、中壓蒸汽渦輪80b及低壓蒸汽渦輪80c。

循環系統部100為由在氣體冷卻器30、廢熱回收鍋爐70及蒸汽渦輪設備80之間使冷卻水及冷卻水所蒸發的蒸汽循環的各種裝置及連接這些裝置的流路構成的系統。

循環系統部100具備中壓給水泵100a、高壓給水泵100b、循環泵100c、調節閥100d、切換閥100e，100f，100g，100h，100i，100j。并且，循環系統部100具備汽水分離器100k和止回閥1001。

中壓給水泵100a為將儲存于冷凝器96的冷卻水進行供給的泵，所述冷凝器96將在低壓蒸汽渦輪80c中進行了工作的低壓蒸汽進行冷卻。

高壓給水泵100b為將從第2中壓省煤器70b排出的冷卻水向中壓蒸發器70c、高壓蒸發器70d及氣體冷卻器30供給的泵。

循環泵100c為將利用汽水分離器100k分離蒸汽的冷卻水向第1中壓省煤器70a供給的泵。

汽水分離器100k為將利用第1中壓省煤器70a進行加熱并通過切換閥100g被減壓的冷卻水分離成蒸汽和排出水的裝置。通過汽水分離器100k被分離的蒸汽被供給至低壓蒸汽渦輪80c。另一方面，通過汽水分離器100k被分離的排出水被供給至第1中壓省煤器70a。

調節閥100d為用于將與通過汽水分離器100k被分離的蒸汽相當的量的冷卻水供給至在第1中壓省煤器70a中循環的循環系統的閥。

止回閥1001為設置于調節閥100d的下游側且防止冷卻水向調節閥100d逆流的閥。

切換閥100e、100f、100g、100h、100i及100j為設置于構成循環系統部100的流路上，且通過切換開閉狀態能夠在循環系統部100形成第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30有所關聯的多個熱交換系統的切換閥。

控制裝置(控制部)CU為控制煤炭煤氣化復合發電設備1的各部的裝置。控制裝置CU通過從存儲有用于執行控制動作的控制程序的存儲部(省略圖示)讀出控制程序并執行，從而執行各種控制動作。

以下，利用圖3的流程圖對通過控制裝置CU執行的處理進行說明。

控制裝置CU通過執行圖3的流程圖所示的動作，根據是否通過煤氣化爐20進行可燃性氣體的生成來形成冷卻水的熱交換系統，并維持來自燃燒排氣的熱回收效率。

步驟S301中，控制裝置CU判斷煤氣化爐20是否生成可燃性氣體，如果是“是”，則在步驟S302中進行處理，如果是“否”，則在步驟S303中進行的處理。

當從主燃料供給部10向煤氣化爐20供給作為主燃料的微粉煤時，控制裝置CU判斷為“是”。另一方面，因異常等從主燃料供給部10停止向煤氣化爐20供給微粉煤時，控制裝置CU判斷為“否”。

步驟S302(第1熱交換工序)中，控制裝置CU以由第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30形成串聯熱交換系統的方式控制切換閥100e，100f，100g，100h，100i及調節閥100d的開閉狀態。

控制裝置CU將切換閥100e，100g，100h，100i控制成閉狀態(圖1中黑色的閥)，將切換閥100f及調節閥100d控制成開狀態(圖1中白色的閥)。

在此，切換閥100j的開閉狀態的切換通過設置于氣體冷卻器30內的筒(省略圖示)的水位水平來進行控制。若通過與從煤氣化爐20供給至氣體冷卻器30的可燃性氣體的熱交換，筒內的冷卻水蒸發而水位水平降低，則為了維持水位水平，切換閥100j成為開狀態。若從煤氣化爐20供給的可燃性氣體減少，則由于水位水平并不降低，因此切換閥100j維持閉狀態。

在此，對切換閥100j的開閉狀態的切換進行了說明，但關于其他切換閥100e，100f，100g，100h，100i，例如通過控制裝置CU對內置于其他切換閥的驅動機構進行控制而驅動閥體來進行。并且，例如，在其他切換閥未內置有驅動機構時，其他切換閥的開閉狀態的切換通過控制裝置CU在顯示裝置(省略圖示)顯示應將其他切換閥設為開狀態還是應設為閉狀態的命令來進行。為后者時，其他切換閥的開閉狀態由工作人員根據顯示裝置的命令進行手動切換。

在此，利用圖1，對通過步驟S302的動作形成的串聯熱交換系統進行說明。

圖1中，通過中壓給水泵100a被壓送的冷卻水經過調節閥100d和止回閥1001被引導至第1中壓省煤器70a。被引導至第1中壓省煤器70a的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱之后，經過切換閥100f被引導至第2中壓省煤器70b。

被引導至第2中壓省煤器70b的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱之后，一部分被引導至高壓給水泵100b，其他部分被引導至中壓蒸發器70c。被引導至中壓蒸發器70c的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱而成為蒸汽，被引導至中壓蒸汽渦輪80b。

被引導至高壓給水泵100b的冷卻水的一部分經過切換閥100j而被引導至氣體冷卻器30，其他一部分被引導至高壓蒸發器70d。被引導至高壓蒸發器70d的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱而成為蒸汽，被引導至高壓蒸汽渦輪80a。被引導至氣體冷卻器30的冷卻水通過與由煤氣化爐20所生成的可燃性氣體的熱交換被加熱而成為蒸汽，該蒸汽被引導至廢熱回收鍋爐70并通過熱交換器(省略圖示)被加熱之后被引導至高壓蒸汽渦輪80a。

被引導至高壓蒸汽渦輪80a的蒸汽在高壓蒸汽渦輪80a作為旋轉動力來使用。在高壓蒸汽渦輪80a工作而溫度下降的蒸汽在廢熱回收鍋爐70內再加熱之后被引導至中壓蒸汽渦輪80b，在中壓蒸汽渦輪80b作為旋轉動力來使用。

在中壓蒸汽渦輪80b工作而溫度下降的蒸汽被引導至低壓蒸汽渦輪80c作為旋轉動力來使用。在低壓蒸汽渦輪80c工作而溫度下降的蒸汽通過冷凝器96被冷卻而進行液化，并儲存于冷凝器96的儲存部(省略圖示)。儲存于冷凝器96的儲存部的水作為冷卻水再次被引導至高壓給水泵100b。

如上所述，當煤氣化爐20生成可燃性氣體時，控制裝置CU由第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30形成串聯熱交換系統。在該串聯熱交換系統中，通過第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30進行熱交換，因此，每單位時間流通氣體冷卻器30的冷卻水的流量成為與通過第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30回收的熱量相應的流量。

另一方面，圖3的步驟S303中，煤氣化爐20不生成可燃性氣體，因此控制裝置CU將供給至燃氣渦輪設備50的燃料從煤氣化爐20所生成的可燃性氣體切換成輔助燃料供給部60所供給的輔助燃料。控制部CU通過向輔助燃料供給部60發送控制信號，以使從輔助燃料供給部60向燃氣渦輪設備50供給輔助燃料。

步驟S304(第2熱交換工序)中，控制裝置CU控制切換閥100e，100f，100g，100h，100i及調節閥100d的開閉狀態，以使分別通過第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30來形成獨立熱交換系統(第1熱交換系統，第2熱交換系統)。

控制裝置CU將切換閥100f控制成閉狀態(圖2中黑色的閥)，將切換閥100e，100g，100h，100i控制成開狀態(圖2中白色的閥)。另外，如后述，調整閥100d的開閉狀態根據通過汽水分離器100k被分離的蒸汽的量來適當進行調整。

在此，利用圖2對通過步驟S304的動作形成的獨立熱交換系統進行說明。

通過步驟S304的動作形成的獨立熱交換系統的一個為在第1中壓省煤器70a中使冷卻水循環的第1熱交換系統。獨立熱交換系統的另一個為在第2中壓省煤器70b中使冷卻水循環的第2熱交換系統。第1熱交換系統與第2熱交換系統為分別獨立地使冷卻水循環的熱交換系統。

首先，對在第1中壓省煤器70a中使冷卻水循環的第1熱交換系統進行說明。

第1熱交換系統將循環泵100c所壓送的冷卻水經過切換閥100h引導至第1中壓省煤器70a。被引導至第1中壓省煤器70a的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱之后，經過切換閥100g被引導至汽水分離器100k。利用切換閥100g減壓的冷卻水作為水和蒸汽混合的狀態的冷卻介質被引導至汽水分離器100k。汽水分離器100k將蒸汽從由切換閥100g導入的冷卻介質進行分離，經過切換閥100i向低壓蒸汽渦輪80c供給。

另一方面，汽水分離器100k將排出水從由切換閥100g導入的冷卻介質進行分離，并向循環泵100c供給。循環泵100c將由汽水分離器100k所分離的排出水(冷卻水)經過切換閥100h再次引導至第1中壓省煤器70a。如此，冷卻水在由循環泵100c、切換閥100h、第1中壓省煤器70a、切換閥100g及汽水分離器100k構成的第1熱交換系統中循環。

在此，通過汽水分離器100k被分離的蒸汽被引導至第1熱交換系統的外部即低壓蒸汽渦輪80c。因此，流通第1熱交換系統的冷卻水的流量減少與被分離的蒸汽的量相應的量。于是，本實施方式中，控制裝置CU調節調節閥100d的開度，以使與通過汽水分離器100k被分離的蒸汽的量相應的冷卻水從第2熱交換系統流入第1熱交換系統。

控制裝置CU以汽水分離器100k所具有的液面傳感器顯示一定的液面高度的方式調節調節閥100d的開度。控制裝置CU在液面傳感器所檢測出的液面高度低于目標高度時，使調節閥100d的開度變大，從而使冷卻水從第2熱交換系統流入第1熱交換系統。并且，控制裝置CU在液面傳感器所檢測出的液面高度高于目標高度時，使調節閥100d為閉狀態，從而避免冷卻水從第2熱交換系統流入第1熱交換系統。

接著，對在第2中壓省煤器70b中使冷卻水循環的第2熱交換系統進行說明。

圖2中，通過中壓給水泵100a被壓送的冷卻水經過切換閥100e被引導至第2中壓省煤器70b。被引導至第2中壓省煤器70b的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱之后，一部分被引導至高壓給水泵100b，其他部分被引導至中壓蒸發器70c。被引導至中壓蒸發器70c的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱而成為蒸汽，被引導至中壓蒸汽渦輪80b。

被引導至高壓給水泵100b的冷卻水的全部被引導至高壓蒸發器70d。被引導至高壓蒸發器70d的冷卻水通過與燃燒排氣的熱交換被加熱而成為蒸汽，被引導至高壓蒸汽渦輪80a。

被引導至高壓蒸汽渦輪80a的蒸汽作為高壓蒸汽渦輪80a的旋轉動力來使用。在高壓蒸汽渦輪80a因工作而溫度下降的蒸汽在廢熱回收鍋爐70內再次被加熱之后被引導至中壓蒸汽渦輪80b，在中壓蒸汽渦輪80b作為旋轉動力來使用。

如此，通過步驟S304的動作形成由第1熱交換系統和第2熱交換系統構成的獨立熱交換系統時，冷卻水在各自的熱交換系統中獨立地循環。尤其，關于第1熱交換系統，在汽水分離器100k作為蒸汽未被分離的部分的冷卻水在第1中壓省煤器70a中循環而進行熱交換。因此，增加每單位時間在第1中壓省煤器70a中循環的冷卻水的流量，能夠提高來自燃燒排氣的熱回收效率。

如以上說明，控制裝置CU通過執行圖3的流程圖所示的動作，根據是否通過煤氣化爐20進行可燃性氣體的生成，形成串聯或獨立循環系統的哪一個來作為冷卻水的熱交換系統，能夠維持廢熱回收鍋爐70的熱回收效率。

在此，利用圖4及圖5，對本實施方式的比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’進行說明。

本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，廢熱回收鍋爐70具備第1中壓省煤器70a和第2中壓省煤器70b。

相對與此，比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’中，廢熱回收鍋爐70’具備單一中壓省煤器70e。

另外，圖4及圖5中，標注與圖1及圖2相同符號的部分是與圖1及圖2相同的部分，因此省略說明。

如圖4所示，煤氣化爐20生成可燃性氣體，且燃氣渦輪設備50燃燒可燃性氣體時，被引導至高壓給水泵100b的冷卻水的一部分經由切換閥100j被引導至氣體冷卻器30，其他部分被引導至高壓蒸發器70d。

圖4所示的狀態中，在氣體冷卻器30通過可燃性氣體與冷卻水的熱交換而產生蒸汽。因此，冷卻水經由高壓給水泵100b以充分的供水量持續地流入氣體冷卻器30。因此，流通中壓省煤器70e、中壓蒸發器70c及高壓蒸發器70d的冷卻水的供水量為充分的量，基于廢熱回收鍋爐70’的熱回收效率維持在較高狀態。

另一方面，如圖5所示，煤氣化爐20燃燒輔助燃料時，被引導至高壓給水泵100b的冷卻水的全部被引導至高壓蒸發器70d。此時，被引導至高壓給水泵100b的冷卻水不會經由切換閥100j而被引導至氣體冷卻器30。這是因為，在氣體冷卻器30不進行可燃性氣體與冷卻水的熱交換，從而不產生蒸汽。因此，冷卻水幾乎不經由高壓給水泵100b流入氣體冷卻器30。由此，流通中壓省煤器70e、中壓蒸發器70c及高壓蒸發器70d的冷卻水的供水量無法成為充分的量，導致基于廢熱回收鍋爐70’的熱回收效率成為較低狀態。

如此，比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’中，煤氣化爐20燃燒輔助燃料時，冷卻水幾乎不流入氣體冷卻器30，隨之，導致基于廢熱回收鍋爐70’的熱回收效率成為較低狀態。

例如，比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’中，在燃氣渦輪設備50燃燒可燃性氣體時從廢熱回收鍋爐70’排出的燃燒排氣的溫度為約120℃時，燃氣渦輪設備50燃燒輔助燃料時從廢熱回收鍋爐70’排出的燃燒排氣的溫度為約200℃。

另一方面，本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，即使在煤氣化爐20燃燒輔助燃料時，由于形成由第1熱交換系統和第2熱交換系統構成的獨立熱交換系統，因此基于廢熱回收鍋爐70的熱回收效率維持在較高狀態。

例如，本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，在燃氣渦輪設備50燃燒可燃性氣體時從廢熱回收鍋爐70排出的燃燒排氣的溫度為約120℃時，燃氣渦輪設備50燃燒輔助燃料時從廢熱回收鍋爐70排出的燃燒排氣的溫度也成為約120℃。

另外，本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，從廢熱回收鍋爐70排出的燃燒排氣的規定的排氣溫度范圍優選為約120℃。規定的排氣溫度范圍例如可以為110℃以上且130℃以下的范圍。更優選115℃以上且125℃以下的范圍。

如此，關于煤氣化爐20燃燒輔助燃料的情況，對比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’與本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1進行比較時，比起比較例，本實施方式的熱回收效率更高。

本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，在煤氣化爐20燃燒輔助燃料時，通過第1中壓省煤器70a進行熱回收的熱量作為通過汽水分離器100k被分離的蒸汽被供給至低壓蒸汽渦輪80c。

作為一例，使相對于通過汽水分離器100k被分離的冷卻水(排出水)的質量流量的蒸汽的質量流量的比成為約10％時，煤氣化爐20燃燒輔助燃料時的本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1的發電效率比比較例的煤炭煤氣化復合發電設備1’的發電效率高約2％。

接著，對本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1所發揮的作用及效果進行說明。

本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1中，通過煤氣化爐20生成可燃性氣體時，通過氣體冷卻器30被冷卻的可燃性氣體通過燃氣渦輪設備50被燃燒而成為燃燒排氣并被引導至廢熱回收鍋爐70。此時，廢熱回收鍋爐70所具有的第1中壓省煤器70a(第1熱交換器)和第2中壓省煤器70b(第2熱交換器)從燃燒排氣進行熱回收，并且氣體冷卻器30從可燃性氣體進行熱回收。此時，由第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30形成串聯熱交換系統，因此與通過第1中壓省煤器70a、第2中壓省煤器70b及氣體冷卻器30進行回收的熱量相應的流量的冷卻水每單位時間流通循環系統部100。

另一方面，不通過煤氣化爐20生成可燃性氣體時，從輔助燃料供給部(氣體供給部)60向燃氣渦輪設備50供給輔助燃料，成為燃燒排氣而被引導至廢熱回收鍋爐70。此時，廢熱回收鍋爐70所具有的第1中壓省煤器70a和第2中壓省煤器70b從燃燒排氣進行熱回收，而不進行基于氣體冷卻器30的熱回收。此時，由第1中壓省煤器70a和第2中壓省煤器70b各自形成獨立熱交換系統。因此，每單位時間流通循環系統部100的冷卻水的流量成為將每單位時間流通形成第1中壓省煤器70a的第1熱交換系統的冷卻水的流量與每單位時間流通形成第2中壓省煤器70b的第2熱交換系統的冷卻水的流量進行加算的流量。

因此，與由第1中壓省煤器70a和第2中壓省煤器70b形成串聯熱交換系統的情況相比，每單位時間流通循環系統部100的冷卻水的流量增加。由此，與形成串聯熱交換系統的情況相比，能夠增加基于廢熱回收鍋爐70的來自燃燒排氣的熱回收效率。

因此，能夠提供一種即使在利用燃氣渦輪設備50燃燒代替煤氣化爐20所生成的可燃性氣體的輔助燃料而生成燃燒排氣時，也能夠維持基于廢熱回收鍋爐70的來自燃燒排氣的熱回收效率的煤炭煤氣化復合發電設備1。

并且，根據本實施方式的煤炭煤氣化復合發電設備1，燃氣渦輪設備50燃燒輔助燃料時，循環系統部100所形成的第1熱交換系統所具有的汽水分離器100k將蒸汽從通過第1中壓省煤器70a被熱交換的冷卻水進行分離并供給至蒸汽渦輪設備80。并且，根據從汽水分離器100k向蒸汽渦輪設備80供給的蒸汽的供給量，通過調節閥100d對從第2熱交換系統向第1熱交換系統流入的冷卻水的流入量進行調節。因此，適當維持流通第1熱交換系統的冷卻水的流量。

〔其他實施方式〕

在以上說明中，作為用于生成可燃性氣體的設備，示出了使用使經粉碎的煤炭(微粉煤)煤氣化的煤氣化爐20的例子，但也可以為其他方式。

例如，作為用于生成可燃性氣體的設備，可以使用使間伐木材、廢材木料、漂流木、草類、廢棄物、污泥、輪胎等生物質燃料等、其他固體碳質燃料煤氣化的煤氣化爐設備。

在以上說明中，設為燃氣渦輪設備50和蒸汽渦輪設備80分別向專用設置的發電機90a、90b賦予驅動力，但也可以為其他方式。例如，也可以為燃氣渦輪設備50和蒸汽渦輪設備80向單一發電機90賦予驅動力的方式。

符號說明

1，1’-煤炭煤氣化復合發電設備(煤氣化復合發電設備)，10-主燃料供給部，20-煤氣化爐，30-氣體冷卻器，40-氣體精制設備，50-燃氣渦輪設備，60-輔助燃料供給部(氣體供給部)，70，70’-廢熱回收鍋爐，70a-第1中壓省煤器(第1熱交換器)，70b-第2中壓省煤器(第2熱交換器)，70c-中壓蒸發器，70d-高壓蒸發器，80-蒸汽渦輪設備，90-發電機，100-循環系統部，100k-汽水分離器，CU-控制裝置。