CN102691537A - 二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法 - Google Patents

二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102691537A
CN102691537A CN2011103283386A CN201110328338A CN102691537A CN 102691537 A CN102691537 A CN 102691537A CN 2011103283386 A CN2011103283386 A CN 2011103283386A CN 201110328338 A CN201110328338 A CN 201110328338A CN 102691537 A CN102691537 A CN 102691537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam
carbon dioxide
pressure turbine
supplied
turbo machine
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.)
Granted
Application number
CN2011103283386A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102691537B (zh
Inventor
平田东彦
北村英夫
小川斗
大桥幸夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN102691537A publication Critical patent/CN102691537A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102691537B publication Critical patent/CN102691537B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/34—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating
    • F01K7/44—Use of steam for feed-water heating and another purpose
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/04—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material using washing fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/204—Amines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/65—Employing advanced heat integration, e.g. Pinch technology
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00—Preventing emissions
    • F23J2215/50—Carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2219/00—Treatment devices
    • F23J2219/40—Sorption with wet devices, e.g. scrubbers
    • 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
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • 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
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chimneys And Flues (AREA)

Abstract

二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法能够防止涡轮机的性能降低并进行二氧化碳的分离回收。二氧化碳回收型火力发电系统具备：吸收塔(403)，将锅炉(6)中产生的排气中含有二氧化碳吸收到吸收液；再生塔(405)，将二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的吸收液释放并排出；重沸器(41)，加热来自再生塔的吸收液，将产生的蒸汽供给至再生塔；涡轮机，被从锅炉供给蒸汽而旋转驱动；冷凝器(26)，将来自所述涡轮机的排放蒸汽冷却而生成冷凝水；加热器(32)，加热冷凝水；供水泵(34)，将加热后的冷凝水向锅炉供应；管路，将从所述涡轮机抽取的蒸汽供给至重沸器及加热器；蒸汽流量调整机构，使从所述涡轮机抽取的蒸汽的量保持一定。

Description

二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法
技术领域
本发明涉及二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法。
背景技术
地球温室化的问题正在变得重大，该地球温室化的原因被认为是由于化石燃料的消耗量增大而其燃烧生成物即二氧化碳引起的温室效应。在这种状况下，以使用大量化石燃料的火力发电站等为对象，研究了使燃烧排气与胺类吸收液接触而对燃烧气体中的二氧化碳进行分离回收的方法，以及不将回收的二氧化碳向大气释放而贮藏的方法。
作为对二氧化碳进行分离回收的具体系统，已知有如下的系统：具有使排气中含有的二氧化碳吸收到吸收液中的吸收塔，通过重沸器对从吸收塔供给的二氧化碳吸收后的吸收液(富液)进行加热，释放二氧化碳并且将吸收液再生为二氧化碳放出后的吸收液(贫液)，然后再将吸收液(贫液)循环到吸收塔中。
在这样的系统中，作为重沸器的热源，提出了使用来自被锅炉的蒸汽驱动的低压涡轮机的抽取蒸汽或第二中压涡轮机的排出蒸汽的方法、使用对二氧化碳的压缩或冷却用压缩机进行驱动的涡轮机的排放蒸汽或抽取蒸汽的方法、使用来自涡轮机中间段的抽取蒸汽的方法等(例如参照专利文献1～8)。
此外，在向既有的发电设备中追设新的涡轮机而使输出增加的情况下，提出了向追设涡轮机供给来自既有涡轮机中间段的抽取蒸汽的系统(例如参照专利文献9)。
二氧化碳分离回收系统可以想到与由锅炉、涡轮机、发电机等构成的发电系统同时被设置的情况和追设到既有的发电系统中而被设置的情况。
在将二氧化碳分离回收系统追设到既有的发电系统中的情况下，从既有发电系统的哪一部分向二氧化碳分离回收系统的重沸器供给热源成为较大的问题。上述的现有技术中，为了向重沸器供给热源，都需要准备新的蒸汽管路、或新的第二中压涡轮机、或新的二氧化碳压缩和冷却用压缩机驱动用涡轮机，为此而进行的改造并不容易。
此外，在从既有涡轮机的中间段抽取蒸汽而向重沸器供给的情况下，既有涡轮机的压力平衡被破坏，很难保持二氧化碳分离回收系统追设前的涡轮机的性能。
进而，在一般的发电系统的控制中，保证对于供电指令的电输出是重要的，但是在上述现有技术中，由于向二氧化碳分离回收系统的重沸器供给的蒸汽供给量变化，使得向驱动发电机的涡轮机供给的蒸汽供给量变化，结果电输出发生了变化。这样，以往存在很难在防止涡轮机的性能降低而保证遵从供电指令进行电输出的同时将二氧化碳分离回收这样的技术问题。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平3-193116号公报
专利文献2：日本专利第2809381号公报
专利文献3：日本专利第2792777号公报
专利文献4：日本专利第2544554号公报
专利文献5：美国专利第6,883,327号
专利文献6：日本特开2006-213580号公报
专利文献7：日本特开2008-23438号公报
专利文献8：日本特开2009-247932号公报
专利文献9：日本特开平6-10621号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法，能够在防止涡轮机的性能降低的同时进行二氧化碳的分离回收。
本发明的一个技术方案的二氧化碳回收型火力发电系统具备：锅炉，燃烧燃料，生成蒸汽并产生排气；吸收塔，被从所述锅炉供给所述排气，使该排气中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；再生塔，被从所述吸收塔供给吸收了二氧化碳的吸收液，使二氧化碳从该吸收液释放，将该二氧化碳气体排出；重沸器，加热来自所述再生塔的吸收液，将产生的蒸汽向所述再生塔供给；涡轮机，被从所述锅炉供给蒸汽而进行旋转驱动；冷凝器，将来自所述涡轮机的排放蒸汽冷却而生成冷凝水；冷凝水泵，将所述冷凝水向第一管路送出；加热器，设置于所述第一管路，对所述冷凝水进行加热；供水泵，将由所述加热器加热后的所述冷凝水向所述锅炉供应；第二管路，将从所述涡轮机抽取的蒸汽向所述重沸器及所述加热器供给；以及蒸汽流量调整机构，将经由所述第二管路从所述涡轮机抽取的蒸汽的量保持为一定。
本发明的一个技术方案的二氧化碳回收型火力发电系统的运转方法具备：锅炉生成用于驱动涡轮机的蒸汽并产生排气的工序；在吸收塔中，使从所述锅炉排出的所述排气中含有的二氧化碳吸收到吸收液中的工序；在再生塔中，使二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的所述吸收液释放，将该二氧化碳气体排出的工序；重沸器对来自所述再生塔的吸收液进行加热，将产生的蒸汽向所述再生塔供给的工序；冷凝器对来自所述涡轮机的排放蒸汽进行冷却而生成冷凝水的工序；加热器对所述冷凝水进行加热的工序；泵将加热后的所述冷凝水向所述锅炉供应的工序；从所述涡轮机抽取一定量的蒸汽的工序；以及将从所述涡轮机抽取的蒸汽向所述加热器及/或所述重沸器供给的工序。
发明效果
根据本发明，能够在防止涡轮机的性能降低的同时进行二氧化碳的分离回收。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的概略结构图。
图2是二氧化碳分离回收装置的概略结构图。
图3是本发明的第二实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的概略结构图。
图4是本发明的第三实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的概略结构图。
附图标记说明
1二氧化碳回收型火力发电系统
1a火力发电设备
1b二氧化碳回收设备
4涡轮机蒸汽
5排气
6锅炉
9过热器
10再热器
20涡轮机轴
21高压涡轮机
22中压涡轮机
23低压涡轮机
24发电机
26冷凝器
27冷凝水
31冷凝水泵
32加热器
34供水泵
40二氧化碳分离回收装置
41重沸器
52、53管路
54、55阀
60流量计
70控制部
80加热器
81、82、83管路
84、85阀
86管路
具体实施方式
(第一实施方式)
图1示出了本发明的第一实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的整体结构。二氧化碳回收型火力发电系统1包括：火力发电设备1a，燃烧燃料而生成涡轮机蒸汽4，使涡轮机旋转驱动而进行发电；以及二氧化碳回收设备1b，从在锅炉6中生成的排气5，使用吸收该排气5中含有的二氧化碳的吸收液，回收二氧化碳。
对锅炉6供给燃料及燃烧用空气，燃料在火炉中燃烧，生成涡轮机蒸汽4并且产生排气5。锅炉6具有：过热器9，通过火炉中的燃烧将涡轮机蒸汽4加热，从而产生主蒸汽；再热器10，与过热器9相邻地设置，对从过热器9经由后述的高压蒸汽涡轮机21供给的涡轮机蒸汽4进行再加热，使其成为再热蒸汽。
火力发电设备1a具备：高压蒸汽涡轮机(高压涡轮机)21，通过从锅炉6的过热器9供给的涡轮机蒸汽4(主蒸汽)而进行旋转驱动；以及中压蒸汽涡轮机(中压涡轮机)22，经由涡轮机轴20与该高压涡轮机21连结，通过从高压涡轮机21经由锅炉6的再热器10供给的涡轮机蒸汽4(再热蒸汽)而进行旋转驱动。此外，构成为，在该中压涡轮机22上经由涡轮机轴20连结有低压蒸汽涡轮机(低压涡轮机)23，该低压涡轮机23通过从中压涡轮机22供给的涡轮机蒸汽4(来自中压涡轮机22的排放蒸汽)而进行旋转驱动。进而，在涡轮机轴20上连结有通过涡轮机轴20的旋转进行发电的发电机24。
另外，在本实施方式中，采用了高压涡轮机21、中压涡轮机22、低压涡轮机23、及发电机24的旋转轴相连结而构成为1个涡轮机轴20的形式，但是不限于这样的结构，也可以通过分别具备至少一个蒸汽涡轮机的2个轴以上的涡轮机轴和与各涡轮机轴连结的多个发电机来构成火力发电设备1a。
在低压涡轮机23的下部设有冷凝器26，该冷凝器26使用海水等冷却水，使从低压涡轮机23排出的涡轮机蒸汽(来自低压涡轮机23的排放蒸汽)冷却并凝结而成为冷凝水27。
从冷凝器26排出的冷凝水27通过冷凝水泵31向管路28的下游侧输送，被加热器32加热后，通过供水泵34经由管路33向锅炉6输送。加热器32预先使锅炉供水的温度升高，从而具有降低锅炉6中产生蒸汽所使用的燃料的消耗量并提高火力发电设备1a的热效率的作用。
经由管路51及管路52对加热器32供给从低压涡轮机23抽取的蒸汽(低压蒸汽)。在管路52中设有阀54，能够调整向加热器32供给的低压蒸汽的供给量。加热器32将该低压蒸汽作为热源来加热冷凝水27。来自加热器32的排放物经由管路56被供给至冷凝器26。
此外，管路51分支为管路52及管路53，从低压涡轮机23抽取的低压蒸汽经由管路51及管路53被供给至后述的重沸器41。在管路53中设有阀55，能够调整向重沸器41供给的低压蒸汽的供给量。来自重沸器41的排放物经由管路57被供给至冷凝器26。
在管路51中设置有用于测定蒸汽的流量的流量计60。流量计60将测定结果通知给控制部70。控制部70基于流量计60的测定结果，控制阀54及阀55的开度，以使从低压涡轮机23抽取的蒸汽量成为一定。关于使用由流量计60、控制部70、阀54及阀55构成的蒸汽流量调整机构来控制来自低压涡轮机23的抽取蒸汽量的方法，将在后面叙述。
如图1所述，在二氧化碳回收设备1b中设置有二氧化碳分离回收装置40，该二氧化碳分离回收装置40被从锅炉6供给排气5，将该排气5中含有的二氧化碳分离并回收。
图2示出了二氧化碳分离回收装置40的概略结构。二氧化碳分离回收装置40具备：吸收塔403，使排气5中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；以及再生塔405，从吸收塔403被供给吸收了二氧化碳的吸收液(以下记为富(rich)液404a)，加热该富液404a，使含有水蒸汽的二氧化碳气体从吸收液释放，排出含有二氧化碳气体和水蒸汽的排出气体402d，对吸收液进行再生。
从锅炉6经由排气导入管路408对吸收塔403的下部供给排气5，从吸收塔403的顶部排出去除了二氧化碳的燃烧排气402b。
吸收塔403具有贮存通过吸收液吸收二氧化碳而生成的富液404a的吸收塔蒸馏釜(容器)403a。同样地，再生塔405具有贮存通过富液404a将二氧化碳气体释放而被再生的吸收液(以下记为贫液404b)的再生塔蒸馏釜(容器)405a。
在此，能够吸收二氧化碳的吸收液使用例如将胺化合物溶于水的胺化合物水溶液。
如图2所示，在再生塔405中设置有重沸器41。重沸器41将从低压涡轮机23抽取的蒸汽作为热源，将再生塔蒸馏釜405a中贮存的贫液404b的一部分加热而使其温度上升，从而生成蒸汽，供给至再生塔405。
在重沸器41中加热贫液404b时，二氧化碳气体从贫液404b释放，与吸收液蒸汽一起被供给至再生塔405。该吸收液蒸汽经由填充层405b在再生塔405内上升，加热富液404a。由此，二氧化碳气体从富液404a释放。填充层405b可以由具有例如多孔构造、蜂窝构造等的结构来构成，具有搅乱经过填充层405b的吸收液的作用。
从再生塔405排出的含有二氧化碳气体和吸收液蒸汽的排出气体402d，经过气体管路435，由气体冷却器431水凝后，由气液分离器432气液分离为二氧化碳气体和含有吸收液成分的回流水。来自气液分离器432的二氧化碳气体402e经由回收二氧化碳导出管路433排出，由贮藏设备(为图示)贮藏。此外，来自气液分离器432的回流水经由回流管路434返回再生塔405。
在吸收塔403和再生塔405之间设置有再生热交换器407，该再生热交换器407以从再生塔405向吸收塔403供给的贫液404b为热源，对从吸收塔403向再生塔405供给的富液404a进行加热，回收贫液404b的热。在此，如上所述，在再生塔405中使二氧化碳气体从富液404a释放时，富液404a以来自重沸器41的高温蒸汽为热源被加热。因此，供给至再生热交换器407的贫液404b的温度较高，该贫液404b作为热源被利用。
在吸收塔403和再生热交换器407之间连结有富液管路411，该富液管路411从吸收塔容器403a的底部向再生热交换器407供给富液404a。在该富液管路411中设置有富液泵412，该富液泵412将来自吸收塔403的富液404a送入再生热交换器407。
在再生热交换器407和再生塔405之间连结有富液管路413，该富液管路413从再生热交换器407向再生塔405的上部供给富液404a。
在再生塔405和再生热交换器407之间连结有贫液管路414，该贫液管路414从再生塔容器405a的底部向再生热交换器407供给贫液404b。在该贫液管路414中设置有贫液泵415，该贫液泵415将来自再生塔405的贫液404b送入再生热交换器407。
来自再生热交换器407的贫液404b被送入吸收塔403的上部。
供给至吸收塔403的上部的吸收液在吸收塔403内从上部朝向吸收塔容器403a下降。另一方面，供给至吸收塔403的排气5在吸收塔403内从下部朝向顶部上升。因此，吸收液和含有二氧化碳的排气5在填充层403b中对流接触(直接接触)，吸收液吸收排气5中的二氧化碳，生成富液404a。去除了二氧化碳的燃烧排气402b从吸收塔403的顶部排出，将富液404a贮存在吸收塔403的吸收塔容器403a中。填充层403b可以由具有例如多孔构造、蜂窝构造等的结构来构成，具有搅乱经过填充层403b的吸收液的作用。
从吸收塔403的顶部排出的燃烧排气402b被气体冷却器421冷却而水凝后，由气液分离器422气液分离为二氧化碳气体和含有吸收液成分的回流水。来自气液分离器422的排气402c经由排气导出管路423排出到系统外，回流水经由回流管路424返回吸收塔403。
接着，使用图1说明由控制部70进行的阀54及阀55的开度的调整方法。在本实施方式中，控制部70在使阀54及阀55的开度变化时，以使从低压涡轮机23抽取的蒸汽的量在该阀54及阀55的开度变化前后不较大地变化的方式调节阀54及阀55的开度。
在控制部70打开阀54，关闭阀55的情况下，从低压涡轮机23抽取的蒸汽全部供给至加热器32。这种情况下，锅炉供水的温度最高，也最能够提高火力发电设备1a的热效率。
控制部70通过阶段性地增大阀55的开度，并且，基于流量计60的测定结果，以使从低压涡轮机23抽取的蒸汽量一定的方式阶段性地减小阀54的开度，从而能够将从高压涡轮机21、中压涡轮机22、低压涡轮机23经过的蒸汽量保持为大体一定，同时能够阶段性地增加二氧化碳回收设备1b(二氧化碳分离回收装置40)中的二氧化碳回收量。
通过将阀54关闭，将从低压涡轮机23抽取的蒸汽全部导入重沸器41，能够使二氧化碳分离回收装置40中的二氧化碳回收量最多。
另外，推定从低压涡轮机23抽取的蒸汽的温度、压力条件是能够容易地实现的，事先知道阀54及阀55的开度与各自的流量之间的关系也能够容易地实现。因此，能够容易地进行用于将从低压涡轮机23抽取的蒸汽量保持为大致一定的阀54及阀55的调整，所以也可以构成为省略流量计60。
通常，若来自涡轮机的抽取蒸汽量变化，则相对于蒸汽流量而言被设计为最佳的涡轮机叶片与蒸汽流量的关系被破坏，结果涡轮机的性能降低。但是，在本实施方式中，由于能够将从低压涡轮机23抽取的蒸汽量大体保持为一定，所以低压涡轮机23能够按照设计进行运转。因此，能够在防止低压涡轮机23的性能降低的同时从低压涡轮机23向二氧化碳分离回收装置40的重沸器41供给蒸汽。
根据这样的结构，不会降低既有低压涡轮机的性能，而能够保证基于供电指令的电输出，并且，使二氧化碳回收设备1b中的二氧化碳回收量、火力发电设备1a的热效率变化的控制能够容易地实现。
此外，对冷凝水27进行加热的加热器32在火力发电设备中一般都进行了设置。因此，向既有的火力发电设备1a追设二氧化碳回收设备1b，仅通过将具有阀55的管路53从管路51分支设置并连接到重沸器41，设置将来自重沸器41的排放物导入冷凝器26的管路57，就能容易地实现。
(第二实施方式)
图3示出了本发明的第二实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的概略结构。本实施方式与图1所示的第一实施方式相比，关于从中压涡轮机22抽取蒸汽这一点不同。在图3中，对于与图1所示的第一实施方式相同的部分赋予相同的附图标记并省略说明。
二氧化碳分离回收装置40中作为吸收液使用的胺化合物水溶液，相对于二氧化碳的吸收和释放具有温度特性。特别是，对于二氧化碳的释放，优选为较高地设置吸收液的温度。与从低压涡轮机23抽取的低压蒸汽相比，从中压涡轮机22抽取的中压蒸汽更高温，在通过将该中压蒸汽供给至重沸器41来提高吸收液的性能时，如本实施方式这样，从中压涡轮机22抽取向重沸器41供给的供给蒸汽。
从中压涡轮机22抽取的蒸汽的量，通过由控制部70进行的阀54、阀55的开度的调整而被保持为一定。因此，通过本实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统，能够防止涡轮机的性能降低，同时能够进行二氧化碳的分离回收。此外，能够提高二氧化碳分离回收装置40中的吸收液的性能。
另外，由于二氧化碳分离回收装置40中的吸收液具有热劣化特性，所以供给至重沸器41的蒸汽的温度优选通过这样的吸收液的二氧化碳释放特性、热劣化特性来决定。
在上述第一实施方式中，示出了从低压涡轮机23抽取蒸汽的结构，在上述第二实施方式中，示出了从中压涡轮机22抽取蒸汽的结构，但是也可以从高压涡轮机21抽取蒸汽。
(第三实施方式)
图4示出了本发明的第三实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统的概略结构。本实施方式与图1所示的第一实施方式相比，有如下不同：还从高压涡轮机21抽取蒸汽，将抽取到的蒸汽作为对冷凝水27(锅炉供水)进行加热的加热器80的热源及重沸器41的热源。在图4中，对于与图1所示的第一实施方式相同的部分赋予相同的附图标记并省略说明。
如图4所示，流动有从高压涡轮机21抽取的蒸汽(以下称为高压蒸汽)的管路81被分支为管路82及管路83。管路82对设置于管路33的加热器80供给高压蒸汽。在管路82中设有阀85，能够调整向加热器80供给的高压蒸汽的供给量。从加热器80排出的排放物经由管路86被供给至冷凝器26。
通过由加热器80加热锅炉供水，能够减少在锅炉6中用于蒸汽产生的燃料，能够提高火力发电设备1a的热效率。
管路83与管路53连接，将高压蒸汽和低压蒸汽的混合蒸汽供给至重沸器41。在管路83中设有阀(減压阀)85，能够调整与低压蒸汽混合的高压蒸汽的量。
控制部70控制阀84及阀85的开度，以使从高压涡轮机21抽取的蒸汽的量成为一定。也可以是，在管路81中设置用于测定从高压涡轮机21抽取的蒸汽的量的流量计(未图示)，控制部70基于该流量计的测定结果，控制阀84及阀85的开度。
通过将低压蒸汽和比低压蒸汽高温的高压蒸汽的混合蒸汽供给至重沸器41，能够与上述第一实施方式相比提高二氧化碳分离回收装置40的吸收液的二氧化碳释放性能。
此外，通过改变来自多个涡轮机的蒸汽的混合比，能够改变混合蒸汽的温度。在对二氧化碳分离回收装置40中使用的吸收液进行了变更的情况下，将混合蒸汽的温度设为与吸收液的种类相应的合适温度，由此能够提高吸收液的性能。
在本实施方式中，将从高压涡轮机21抽取的蒸汽和从低压涡轮机23抽取的蒸汽混合后供给至重沸器41时，调整阀54、阀55、阀84、阀85的开度，使从高压涡轮机21及低压涡轮机23抽取的蒸汽的量成为一定。因此，能够在从高压涡轮机21、中压涡轮机22、低压涡轮机23经过的蒸汽量一定的同时使向重沸器41供给的供给蒸汽流量变化。
因此，根据本实施方式的二氧化碳回收型火力发电系统，能够在防止涡轮机的性能降低的同时进行二氧化碳的分离回收。
在上述第三实施方式中，从高压涡轮机21及低压涡轮机23抽取蒸汽，但是也可以从中压涡轮机22及低压涡轮机23抽取蒸汽，还可以从高压涡轮机21及中压涡轮机22抽取蒸汽。此外，也可以从高压涡轮机21、中压涡轮机22、及低压涡轮机23抽取蒸汽。
在上述第一～第三实施方式中，构成为从高压涡轮机21排放的蒸汽在锅炉6中被加热后被供给至中压涡轮机22即所谓的再热循环，但是也可以将从高压涡轮机21排放的蒸汽直接供给至中压涡轮机22。
此外，本发明不限于上述实施方式本身，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够对结构要素变形并具体化。而且，通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示出的全部结构要素中删除几个结构要素。另外，也可以适当组合跨及不同实施方式的结构要素。

Claims (8)

1.一种二氧化碳回收型火力发电系统，其中，具备：
锅炉，燃烧燃料，生成蒸汽并产生排气；
吸收塔，被从所述锅炉供给所述排气，使该排气中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；
再生塔，被从所述吸收塔供给吸收了二氧化碳的吸收液，使二氧化碳从该吸收液释放，将该二氧化碳气体排出；
重沸器，加热来自所述再生塔的吸收液，将产生的蒸汽向所述再生塔供给；
涡轮机，被从所述锅炉供给蒸汽而进行旋转驱动；
冷凝器，将来自所述涡轮机的排放蒸汽冷却而生成冷凝水；
冷凝水泵，将所述冷凝水向第一管路送出；
加热器，设置于所述第一管路，对所述冷凝水进行加热；
供水泵，将由所述加热器加热后的所述冷凝水向所述锅炉供应；
第二管路，将从所述涡轮机抽取的蒸汽向所述重沸器及所述加热器供给；以及
蒸汽流量调整机构，将经由所述第二管路从所述涡轮机抽取的蒸汽的量保持为一定。
2.如权利要求1记载的二氧化碳回收型火力发电系统，其特征在于，
所述锅炉具有产生主蒸汽的过热器以及产生再热蒸汽的再热器；
所述涡轮机具有被供给所述主蒸汽而进行旋转驱动的高压涡轮机、被供给所述再热蒸汽而进行旋转驱动的中压涡轮机、以及被供给来自所述中压涡轮机的排放蒸汽而进行旋转驱动的低压涡轮机；
从所述高压涡轮机、所述中压涡轮机及所述低压涡轮机中的至少1个抽取的蒸汽，被供给至所述重沸器及所述加热器。
3.如权利要求1记载的二氧化碳回收型火力发电系统，其特征在于，
所述涡轮机具有被供给所述锅炉产生的蒸汽而进行旋转驱动的高压涡 轮机、被供给来自所述高压涡轮机的排放蒸汽而进行旋转驱动的中压涡轮机、以及被供给来自所述中压涡轮机的排放蒸汽而进行旋转驱动的低压涡轮机，
从所述高压涡轮机、所述中压涡轮机及所述低压涡轮机中的至少1个抽取的蒸汽，被供给至所述重沸器及所述加热器。
4.如权利要求1～3任一项记载的二氧化碳回收型火力发电系统，其特征在于，
所述蒸汽流量调整机构具有：
阀，设置于所述第二管路，根据开度调整所述第二管路的蒸汽流量；以及
控制部，控制所述阀的开度。
5.如权利要求4记载的二氧化碳回收型火力发电系统，其特征在于，
所述蒸汽流量调整机构还具有流量计，该流量计设置于所述第二管路，用于测定蒸汽的流量，
所述控制部基于所述流量计的测定结果控制所述阀的开度。
6.一种二氧化碳回收型火力发电系统的运转方法，其中，具备：
锅炉生成用于驱动涡轮机的蒸汽并产生排气的工序；
在吸收塔中，使从所述锅炉排出的所述排气中含有的二氧化碳吸收到吸收液中的工序；
在再生塔中，使二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的所述吸收液释放，将该二氧化碳气体排出的工序；
重沸器对来自所述再生塔的吸收液进行加热，将产生的蒸汽向所述再生塔供给的工序；
冷凝器对来自所述涡轮机的排放蒸汽进行冷却而生成冷凝水的工序；
加热器对所述冷凝水进行加热的工序；
泵将加热后的所述冷凝水向所述锅炉供应的工序；
从所述涡轮机抽取一定量的蒸汽的工序；以及 
将从所述涡轮机抽取的蒸汽向所述加热器及/或所述重沸器供给的工序。
7.如权利要求6记载的二氧化碳回收型火力发电系统的运转方法，其特征在于，
从构成所述涡轮机的高压涡轮机、中压涡轮机及低压涡轮机中的至少一个抽取一定量的蒸汽。
8.如权利要求6或7记载的二氧化碳回收型火力发电系统的运转方法，其特征在于，还具备：
测定从所述涡轮机抽取的蒸汽的流量的工序；以及
基于所述流量的测定结果控制阀的开度的工序，所述阀设置于在所述涡轮机与所述加热器之间以及所述涡轮机与所述重沸器之间流动有蒸汽的配管中。 
CN201110328338.6A 2011-03-23 2011-10-25 二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法 Active CN102691537B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP064499/2011 2011-03-23
JP2011064499A JP5643691B2 (ja) 2011-03-23 2011-03-23 二酸化炭素回収型汽力発電システム及びその運転方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102691537A true CN102691537A (zh) 2012-09-26
CN102691537B CN102691537B (zh) 2016-01-20

Family

ID=45065653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110328338.6A Active CN102691537B (zh) 2011-03-23 2011-10-25 二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8806870B2 (zh)
EP (1) EP2502666B1 (zh)
JP (1) JP5643691B2 (zh)
CN (1) CN102691537B (zh)
AU (1) AU2011236132B2 (zh)
CA (1) CA2755469C (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104096455A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 株式会社东芝 二氧化碳回收系统及其操作方法
CN104632559A (zh) * 2014-12-10 2015-05-20 清华大学 一种以co2为工质的太阳能发电方法及发电系统
CN104864732A (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 西安热工研究院有限公司 一种用于火电厂小汽轮机乏汽冷凝的蒸发式冷凝器系统
CN105201570A (zh) * 2015-08-26 2015-12-30 赵东旭 一种低碳排放的发电系统
CN109296411A (zh) * 2018-07-31 2019-02-01 常州市新港热电有限公司 一种锅炉汽轮发电装置及发电方法
CN110207143A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 浙江南化防腐设备有限公司 烟气冷凝脱白系统及其控制方法
CN110320334A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 三菱日立电力系统株式会社 水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201010760D0 (en) * 2010-06-28 2010-08-11 Doosan Power Systems Ltd Operation of steam turbine and steam generator apparatus with post-combustion carbon capture
JP5738045B2 (ja) * 2011-04-06 2015-06-17 三菱重工業株式会社 二酸化炭素の回収システム及び方法
JP5885614B2 (ja) * 2012-07-31 2016-03-15 株式会社東芝 蒸気タービンプラント、その制御方法、およびその制御システム
US10195561B2 (en) * 2012-09-20 2019-02-05 Mitsubishi Heavy Industries Engineering, Ltd. Steam supply system and CO2 recovery unit including the same
JP5397560B1 (ja) * 2013-04-05 2014-01-22 富士電機株式会社 抽気蒸気タービン発電設備の保安運転方法および装置
US20170191863A1 (en) * 2016-01-06 2017-07-06 Hamilton Sundstrand Corporation Economical environmental control system (ecs) smart venturi
CN106016241B (zh) * 2016-07-15 2024-06-11 大唐环境产业集团股份有限公司 一种冷端余热梯级利用节能系统和方法
JP6913604B2 (ja) 2017-10-27 2021-08-04 株式会社東芝 二酸化炭素分離回収システムおよび二酸化炭素分離回収システムの運転方法
US10690010B2 (en) 2018-03-16 2020-06-23 Uop Llc Steam reboiler with turbine
CN108926964B (zh) * 2018-08-15 2021-01-12 中国科学院工程热物理研究所 一种热力发电厂分时二氧化碳捕集存储系统
CN110486968B (zh) * 2019-08-28 2021-01-26 中南大学 一种基于co2工质的冷电联供系统
CN111075521B (zh) * 2019-12-18 2022-09-20 北京石油化工学院 一种带回热循环的高低压双工质orc发电系统
CN112610294B (zh) * 2020-12-24 2024-07-30 华能国际电力股份有限公司营口电厂 一种可利用小机乏汽余热的供热控制系统及其控制方法
CN114515505B (zh) * 2022-01-05 2022-09-13 中煤地第二勘探局集团有限责任公司 一种用于高炉烟气碳捕捉的方法
WO2023148605A1 (en) * 2022-02-01 2023-08-10 CRI, hf Heat integration
WO2023234007A1 (ja) * 2022-06-03 2023-12-07 東京応化工業株式会社 ケミカルループ反応システム
JP2024070646A (ja) * 2022-11-11 2024-05-23 三菱重工業株式会社 熱利用システム及び熱利用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5001902A (en) * 1990-07-16 1991-03-26 Garbo Paul W Cogeneration system with low NOx combustion of liquid fuel
US5233837A (en) * 1992-09-03 1993-08-10 Enerfex, Inc. Process and apparatus for producing liquid carbon dioxide
GB2470645A (en) * 2009-05-28 2010-12-01 Toshiba Kk Steam turbine power plant with carbon dioxide recovery
US20110011088A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Carbon dioxide recovery system and method

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779950B2 (ja) 1989-12-25 1995-08-30 三菱重工業株式会社 燃焼排ガス中のｃｏ▲下２▼の除去方法
JP2792777B2 (ja) * 1992-01-17 1998-09-03 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の炭酸ガスの除去方法
JP2809381B2 (ja) 1994-02-22 1998-10-08 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法
JP4274846B2 (ja) 2003-04-30 2009-06-10 三菱重工業株式会社 二酸化炭素の回収方法及びそのシステム
JP4875303B2 (ja) 2005-02-07 2012-02-15 三菱重工業株式会社 二酸化炭素回収システム、これを用いた発電システムおよびこれら方法
US20100205964A1 (en) 2009-02-13 2010-08-19 General Electric Company Post-combustion processing in power plants
JP2011047364A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Toshiba Corp 蒸気タービン発電設備およびその運転方法
JP2011064499A (ja) 2009-09-15 2011-03-31 Pioneer Electronic Corp 回転情報検出装置及び方法
US20110120128A1 (en) * 2009-11-20 2011-05-26 Alstom Technology Ltd Method of controlling a power plant
JP5704937B2 (ja) * 2011-01-31 2015-04-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 二酸化炭素分離回収装置を備えた火力発電システム
JP5320423B2 (ja) * 2011-03-07 2013-10-23 株式会社日立製作所 火力発電プラント，蒸気タービン設備、およびその制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5001902A (en) * 1990-07-16 1991-03-26 Garbo Paul W Cogeneration system with low NOx combustion of liquid fuel
US5233837A (en) * 1992-09-03 1993-08-10 Enerfex, Inc. Process and apparatus for producing liquid carbon dioxide
GB2470645A (en) * 2009-05-28 2010-12-01 Toshiba Kk Steam turbine power plant with carbon dioxide recovery
US20110011088A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Carbon dioxide recovery system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. PFAFF, J. OEXMANN, A. KATHER: "《Optimised integration of post-combustion CO2 capture process in greenfield power plants》", 《ENERGY》 *

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104096455A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 株式会社东芝 二氧化碳回收系统及其操作方法
CN104632559B (zh) * 2014-12-10 2017-06-16 清华大学 一种以co2为工质的太阳能发电方法及发电系统
CN104632559A (zh) * 2014-12-10 2015-05-20 清华大学 一种以co2为工质的太阳能发电方法及发电系统
CN104864732A (zh) * 2015-05-15 2015-08-26 西安热工研究院有限公司 一种用于火电厂小汽轮机乏汽冷凝的蒸发式冷凝器系统
CN106930791A (zh) * 2015-08-26 2017-07-07 张琴 低碳排放的发电系统
CN105863757A (zh) * 2015-08-26 2016-08-17 赵东旭 一种发电系统的电网负荷运行方法
CN105201570A (zh) * 2015-08-26 2015-12-30 赵东旭 一种低碳排放的发电系统
CN105863757B (zh) * 2015-08-26 2018-06-05 北京逸智联科技有限公司 一种发电系统的电网负荷运行方法
CN106930791B (zh) * 2015-08-26 2018-12-28 谢文煌 低碳排放的发电系统的电网运行方法
CN110320334A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 三菱日立电力系统株式会社 水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法
US11060422B2 (en) 2018-03-30 2021-07-13 Mitsubishi Power, Ltd. Water quality monitoring system and steam turbine system including the same as well as water quality monitoring method
CN110320334B (zh) * 2018-03-30 2021-08-31 三菱动力株式会社 水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法
CN109296411A (zh) * 2018-07-31 2019-02-01 常州市新港热电有限公司 一种锅炉汽轮发电装置及发电方法
CN110207143A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 浙江南化防腐设备有限公司 烟气冷凝脱白系统及其控制方法
CN110207143B (zh) * 2019-05-28 2023-12-29 浙江南化防腐设备有限公司 烟气冷凝脱白系统及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8806870B2 (en) 2014-08-19
EP2502666B1 (en) 2017-08-02
AU2011236132A1 (en) 2012-10-11
CN102691537B (zh) 2016-01-20
CA2755469C (en) 2014-07-08
EP2502666A1 (en) 2012-09-26
AU2011236132B2 (en) 2013-12-12
CA2755469A1 (en) 2012-09-23
US20120240579A1 (en) 2012-09-27
JP5643691B2 (ja) 2014-12-17
JP2012202217A (ja) 2012-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102691537B (zh) 二氧化碳回收型火力发电系统及其运转方法
CN102451605B (zh) 二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电系统
AU2011239263B2 (en) Carbon dioxide recovery method and carbon-dioxide-recovery-type steam power generation system
US8347627B2 (en) Carbon-dioxide-capture-type steam power generation system
CN102451599B (zh) 二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电系统
KR102472491B1 (ko) 복합 사이클 발전소용 유기 랭킨 사이클
US20120297774A1 (en) Exhaust heat recovery system, energy supply system, and exhaust heat recovery method
CN103534444A (zh) 用于控制co2捕获用废热的系统和方法
CN103975143A (zh) 燃气涡轮冷却系统及燃气涡轮冷却方法
AU2014200927B2 (en) Carbon dioxide recovery method and carbon-dioxide-recovery-type steam power generation system
US12110823B2 (en) Optimized co-generating system and recovery method for power, water and nitrogen

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant