FR2900061A1 - Procede pour concentrer le dioxyde de carbone present dans des fumees rejetees par une installation de generation d'energie. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé pour concentrer le dioxyde de carbone (CO2) présent dans les fumées rejetées par une installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz avec une turbine à gaz d'entrée (101) et au moins une turbine à gaz additionnelle (102, 103), lesdites turbines brûlant un mélange d'un comburant et d'un combustible, procédé dans lequel on effectue les étapes suivantes :- on comprime un comburant sous forme d'air dans la turbine à gaz d'entrée (101),- on assure une combustion de cet air et du combustible dans cette turbine à gaz d'entrée,- on évacue de cette turbine à gaz les fumées produites par la combustion.Selon l'invention, le procédé consiste à alimenter, en tant que comburant, au moins une des turbines à gaz additionnelles (102, 103) par les fumées générées par ladite turbine à gaz d'entrée de manière à obtenir des fumées en sortie de cette turbine à gaz additionnelle avec un faible taux d'oxygène et une forte concentration de CO2.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé pour concentrer le dioxyde

de carbone (CO2) présent dans les fumées rejetées par une installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz. Elle vise plus particulièrement le domaine de la capture du dioxyde de carbone (CO2) émis par ces turbines à gaz.

Il est déjà connu d'utiliser une installation avec une multiplicité de turbines à gaz pour générer de l'énergie. Ces turbines à gaz comprennent habituellement un compresseur d'un comburant, une chambre de combustion et une turbine de détente. Ces turbines à gaz permettent de générer à la fois des fumées chaudes pour produire de la vapeur par passage au travers d'un générateur de vapeur et un travail mécanique pour entraîner tout dispositif, notamment une génératrice électrique. Les quantités de vapeur produites par chaque générateur sont combinées pour produire un seul flux de vapeur qui est ensuite envoyé dans une turbine à vapeur de grande capacité qui entraîne à son tour, par effet mécanique, une génératrice de grande puissance. L'électricité produite par chaque génératrice est utilisée soit en combinaison les unes avec les autres, soit indépendamment les unes des autres.

Généralement, le compresseur de chaque turbine à gaz est alimenté en air ambiant qui est ensuite envoyé, à l'état comprimé, dans la chambre de combustion. Cette chambre reçoit également un combustible sous forme de gaz naturel de façon à former un mélange carburé qui subit ensuite une combustion.

Dans cette configuration, l'air ambiant introduit dans le compresseur doit nécessairement y être introduit en grande quantité pour assurer non seulement la combustion dans la chambre de combustion mais aussi le refroidissement des différents éléments du compresseur, comme les ailettes. De ce fait, les fumées sortant de la chambre de combustion contiennent une grande quantité d'oxygène qui est rejetée dans l'atmosphère sans avoir été utilisée. Le gaz naturel est le combustible le plus utilisé pour alimenter les chambres de combustion de ces turbines à gaz, car il est généralement admis que le taux de CO2 généré par la combustion de ce gaz est moins élevé que celui produit par les autres sources d'énergie des combustibles dits fossiles , comme le charbon ou les hydrocarbures liquides. De plus, un tel combustible gazeux a la capacité d'être facilement transportable en grande quantité, sous forme liquéfiée, sur tous lieux d'exploitation et d'y être utilisé à volonté. La combustion du mélange carburé mentionné plus haut génère des fumées chaudes qui sont envoyées à la turbine de détente pour l'entraîner en rotation et mettre en mouvement de ce fait une génératrice électrique à laquelle elle est liée. Les fumées à la sortie de la turbine de détente sont ensuite dirigées vers un échangeur contenu dans un générateur de vapeur pour transformer en vapeur le liquide qui y circule. Une fois l'échange réalisé, les fumées, qui peuvent être au préalable refroidies, sont évacuées dans l'atmosphère, via une cheminée par exemple. La vapeur produite par le générateur de vapeur est dirigée vers une turbine à vapeur qui est connectée à une génératrice d'électricité. Un tel cycle, plus connu sous le vocable anglais de GTCC (Gas Turbine Combined Cycle) qui se traduit par Turbine à Gaz à Cycle Combiné ou turbine à co-génération, possède l'avantage d'avoir un rendement électrique de l'ordre de 60%.

Cette installation connue a cependant pour inconvénient majeur de produire le rejet dans l'atmosphère de fumées à faible concentration de dioxyde de carbone (CO2) par chaque turbine. Ce CO2 est nuisible à l'environnement, car il est prouvé que le CO2 est responsable de l'effet de serre et du réchauffement global de la planète constaté depuis quelques décennies.

Pour remédier à ces inconvénients, il est donc indispensable de mettre en oeuvre des outils (méthodes et dispositifs) permettant la capture du CO2 avant son rejet dans l'atmosphère. Ceci permet, un tant soit peu, de limiter l'effet de serre pour les années à venir.

Dans le domaine des turbines à gaz, une des solutions connues consiste à capturer le CO2 présent dans les fumées de combustion. Les méthodes et dispositifs de capture utilisés sont basés généralement sur la cryogénie, l'absorption par un moyen chimique ou physique, tel qu'un moyen d'adsorption sur tamis moléculaire, ou encore l'utilisation de membranes et plus particulièrement de membranes à perméation gazeuse. A titre d'exemple et comme cela est mieux décrit dans les demandes de brevet EP 0 744 987 et WO 00/57 990, un procédé d'absorption du CO2 par solvant physique ou chimique peut être mis en oeuvre. La solution absorbante décrite comporte par exemple des amines primaires telles la MEA, la DGA et la DIPA, des amines secondaires comme la DEA, des amines tertiaires comme la MDEA.

De telles méthodes sont cependant difficiles à mettre en oeuvre compte tenu des fortes quantités de fumées à traiter et des faibles pressions partielles de CO2 dans lesdites fumées. De plus, une grande quantité d'oxygène résiduel est présent dans les fumées lors de leur rejet et une telle présence d'oxygène gêne considérablement la capture du 002, notamment dans le cas d'utilisation de solvants chimiques réactifs, comme les amines. En outre, il est nécessaire de prévoir un dispositif de capture de 002 pour chaque turbine à gaz, ce qui ne fait que compliquer l'installation et augmenter de façon considérable son coût.

La présente invention propose d'effectuer une concentration du CO2 émis par ces turbines à gaz en vue de sa capture, tout en minimisant le rejet de ce 25 CO2 dans l'atmosphère.

Ainsi, la présente invention concerne un procédé pour concentrer le dioxyde de carbone 002 présent dans les fumées rejetées par une installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz avec une 30 turbine à gaz d'entrée et au moins une turbine à gaz additionnelle, lesdites turbines brûlant un mélange d'un comburant et d'un combustible, procédé dans lequel on effectue les étapes suivantes : - on comprime un comburant sous forme d'air dans la turbine à gaz d'entrée, - on assure une combustion de cet air et du combustible dans cette turbine à gaz d'entrée, - on évacue de cette turbine à gaz les fumées produites par la combustion, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter, en tant que comburant, au moins une des turbines à gaz additionnelles par les fumées générées par ladite turbine à gaz d'entrée de manière à obtenir des fumées en sortie de cette turbine à gaz additionnelle avec un faible taux d'oxygène et une forte concentration de CO2.

Dans le cas où il est prévu au moins deux turbines à gaz additionnelles, le procédé peut consister à alimenter, en tant que comburant, l'une des turbines à gaz additionnelles par les fumées générées par la turbine d'entrée à gaz et à alimenter, en tant que comburant, l'autre des turbines à gaz additionnelles par les fumées générées par ladite une des turbines additionnelles.

Le procédé peut consister à refroidir les fumées avant leur admission dans les turbines à gaz additionnelles. Le procédé peut consister à faire traverser les fumées sortant desdites turbines à gaz au travers d'un générateur de vapeur.

Le procédé peut consister à réaliser une combustion catalytique des 25 fumées avec un combustible dans un générateur de vapeur pour réaliser une surgénération de vapeur.

Le procédé peut consister à mélanger les fumées sortant du générateur avec les fumées introduites dans au moins une des turbines à gaz. Le procédé peut consister à mélanger les fumées sortant du générateur avec l'air introduit dans la turbine à gaz d'entrée. 30

Le procédé peut consister à capturer le 002 en sortie du générateur de chaleur.

Le procédé peut consister à capturer le CO2 en sortie du compresseur de l'une au moins des turbines à gaz additionnelles.

Dans la configuration selon laquelle au moins une des turbines à gaz comprend un compresseur à double étage, le procédé peut consister à capturer 10 le 002 en sortie du premier étage de compresseur.

L'invention concerne également une installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz avec une turbine à gaz d'entrée et au moins une turbine à gaz additionnelle, lesdites turbines brûlant un mélange 15 d'un comburant et d'un combustible, caractérisé en ce que la turbine à gaz d'entrée comprend des moyens d'admission d'air, en tant que comburant, et en ce que l'une au moins des turbines à gaz additionnelles comprend des moyens d'admission des fumées, en tant que comburant, provenant de la turbine à gaz d'entrée. 20 L'installation peut comprendre des moyens de refroidissement des fumées.

Les autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux 25 à la lecture de la description donnée ci-après, à titre illustratif et non limitatif, et en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : -la figure 1 représente schématiquement une installation de turbines à gaz selon l'invention - la figure 2 illustre une première variante de l'installation selon l'invention 30 de la figure 1 ; - la figure 3 schématise une seconde variante de l'invention et - la figure 4 montre une troisième variante.

La figure 1 schématise une installation de turbines à gaz, utilisée en tant que générateur d'énergie.

Cette installation comprend au moins deux turbines à gaz ou turbines à combustion, ici trois turbines 101 à 103 situées les unes à la suite des autres. Chaque turbine comprend, de manière connue en soi, un compresseur 121 à 123 avec au moins un étage de compression, une chambre de combustion 141 à 143 et une turbine de détente 161 à 163 fournissant l'énergie nécessaire pour l'entraînement du compresseur et d'un moyen de production d'électricité, comme une génératrice électrique 181 à 183. Dans la suite de la description et en considérant la figure 1 de la gauche vers la droite, la première turbine 101 est dénommée turbine à gaz d'entrée, les deux autres turbines sont dénommées turbines à gaz additionnelles avec la troisième turbine 103 qui est appelée turbine à gaz additionnelle terminale et toutes les autres turbines à gaz 102 placées entre ces deux turbines sont identifiées en tant que turbines à gaz additionnelles intermédiaires. Un générateur de vapeur 201 à 203, ou évaporateur, est associé à chaque turbine à gaz. Dans le cas de l'exemple décrit, l'évaporateur 203 associé à la turbine à gaz 103 est un surgénérateur de vapeur dans le sens que celui-ci contient un moyen de chauffage, tel qu'une chambre de combustion catalytique (non représentée) alimentée par un combustible qui peut être le même que celui alimentant les chambres de combustion des turbines. Ceci a pour effet essentiel d'augmenter la quantité de vapeur produite par cet évaporateur. Bien entendu et cela sans sortir du cadre de l'invention tout ou partie des évaporateurs peuvent être des surgénérateurs de vapeur. De plus, un échangeur de refroidissement des fumées, ou refroidisseur, est associé à tout ou partie des évaporateurs de manière à assurer le refroidissement des fumées sortant de l'évaporateur. Dans l'exemple illustré sur la figure, il est prévu un échangeur de refroidissement 221 et 222 seulement pour la turbine d'entrée et la turbine intermédiaire mais un échangeur de refroidissement pour la turbine terminale peut être également prévu. Additionnellement, il peut être prévu de disposer d'un condenseur/récupérateur d'eau (non représenté sur la figure) entre le refroidisseur et l'entrée de la turbine de détente 122 et 123. Ceci permet d'éviter la présence d'eau dans les fumées avant que celles-ci ne soient introduites dans ces turbines.

L'installation comprend également une turbine de détente 24 parcourue par la vapeur issue des évaporateurs, dénommée turbine à vapeur et qui permet d'entraîner en rotation une génératrice d'électricité 26. Avantageusement, la turbine à vapeur 24 est du type à condensation de façon à permettre la transformation de la vapeur qui la traverse en liquide pour ensuite renvoyer ce liquide aux évaporateurs de manière à assurer sa transformation en vapeur.

En fonctionnement, un comburant, généralement de l'air à pression ambiante, est admis à l'entrée du compresseur 121 de la turbine à gaz 101 pour y être comprimé. Cet air comprimé est ensuite envoyé par une conduite 281 dans la chambre de combustion 141 où il se mélange avec un combustible liquide ou gazeux introduit par une conduite 30. Dans l'exemple, le combustible utilisé est un combustible gazeux, ici du gaz naturel. Le mélange ainsi formé se consume dans cette chambre et génère des fumées chaudes qui sont envoyées par une conduite 321 en entrée de la turbine de détente 161. Ces fumées produisent une rotation de cette turbine qui entraîne à son tour en rotation le compresseur 121 et la génératrice 181. Les fumées chaudes détendues, qui sont sensiblement à pression atmosphérique, sont ensuite évacuées de cette turbine par une conduite 34 vers l'entrée de l'évaporateur 201. Un échange de chaleur se produit à l'intérieur de cet évaporateur entre le liquide, tel que l'eau qui y est introduit par une conduite 36 raccordée à la turbine à condensation 24, et les fumées qui le traversent. La vapeur ainsi formée ressort de cet évaporateur par une conduite 38 et les fumées en ressortent, à une température inférieure à celle de leur admission, par une conduite 40 portant le refroidisseur 221. Ces fumées sont refroidies, à une température voisine de la température ambiante, par le passage au travers du refroidisseur qui est balayé par tout fluide de refroidissement, comme de l'air ambiant symbolisé par la flèche 42 sur la figure. Ces fumées refroidies, qui contiennent une quantité non négligeable d'oxygène et de CO2, sont envoyées à l'entrée du compresseur 122 de la turbine à gaz intermédiaire 102 où elles sont comprimées. Les fumées comprimées sont introduites par la conduite 282 en tant que comburant dans la chambre de combustion 142 où elles se mélangent avec le gaz naturel introduit par la conduite 30 pour assurer la combustion du mélange carburé ainsi obtenu. Cette combustion permet de consommer une grande partie de l'oxygène présent dans les fumées introduites dans cette chambre et les fumées chaudes résultant de la combustion contiennent un taux de CO2 plus élevé que celui des fumées introduites dans la chambre de combustion. Comme précédemment décrit en relation avec la turbine à gaz d'entrée 101, les fumées chaudes issues de la chambre de combustion véhiculées par la conduite 322 traversent la turbine de détente 162 en entraînant celle-ci en rotation qui entraîne à son tour la génératrice 182. Les fumées détendues parviennent par la conduite 44 à l'évaporateur 202 alimenté en liquide et permettent de générer de la vapeur qui ressort de cet évaporateur par la conduite 46. Les fumées refroidies qui ressortent de l'évaporateur 202, traversent le refroidisseur 222 et parviennent par la conduite 48 à l'entrée du compresseur 123 de la turbine à gaz terminale 103 avec une température voisine de la température ambiante. A partir de ce point, le cycle de compression clans le compresseur 123, de combustion dans la chambre 143 et de détente dans la turbine 163 ainsi que de génération électrique par le générateur 183 décrit en relation avec les turbines à gaz d'entrée 101, et intermédiaire 102, se reproduit. Ceci génère, dans la conduite 50 en sortie de turbine de détente 101 et 102, des fumées présentant une quantité faible d'oxygène mais un taux élevé de CO2. Les fumées, qui sont à haute température et à pression ambiante, sont envoyées dans l'évaporateur 203 qui est également parcouru par le liquide circulant dans la conduite 36. Ceci permet de produire de la vapeur qui est évacuée par la conduite 52. Les fumées refroidies, qui quittent cet évaporateur par la conduite 54, ont un fort taux de CO2 à une pression voisine de celle de la pression atmosphérique mais contiennent une quantité minime d'oxygène. Ces fumées sont ensuite envoyées vers tous moyens de capture de CO2, comme ceux mentionnés plus haut. Ceci permet d'améliorer et de simplifier la capture de ce 002 qui peut se réaliser à pression ambiante. En outre, la quantité d'oxygène présente dans ces fumées n'est pas suffisante pour gêner cette capture, notamment dans le cas d'utilisation de solvants chimiques réactifs.

Bien entendu, si l'on souhaite diminuer encore plus la quantité d'oxygène présente dans les fumées en sortie 54, il peut être réalisé une post-combustion de ces fumées dans l'évaporateur 203 avant de les envoyer vers les moyens de capture de 002. Pour ce faire, du gaz naturel est envoyé dans l'évaporateur 203, par la conduite de gaz 30, pour produire une combustion, de préférence catalytique, avec l'oxygène contenu dans les fumées qui traversent cet évaporateur. Ceci permet avantageusement de réaliser une surgénération de vapeur dans la conduite 52. La vapeur circulant dans les conduites 38, 46 et 52 est envoyée à l'entrée de la turbine de détente à vapeur 24 qu'elle traverse en l'entraînant en rotation autour de son axe. Cette rotation entraîne également le générateur 26 auquel la turbine est reliée.

Ainsi, le procédé décrit ci-dessus a pour avantage d'être simple, robuste, efficace et à bas coût, car il ne nécessite pas d'équipements spécifiques ou coûteux pour réaliser l'étape de concentration de 002 en vue de sa capture.

Sur la base de l'installation décrite ci-dessus, le demandeur a réalisé une 25 simulation dont les résultats sont indiqués ci-après. Selon cette simulation, trois turbines à gaz de type 7 du fabricant General Electric (GE Frame 7) ont été utilisées en étant connectées les unes aux autres selon le schéma de la figure 1. A une température de 30 C et avec un taux d'humidité relative de 50%, de 30 l'air à pression atmosphérique est introduit dans le compresseur 121 de la turbine à gaz d'entrée 101 avec un débit de 924 t/h (tonnes par heure) en ayant une concentration d'oxygène de 21 % en volume. Cet air comprimé est ensuite introduit dans la chambre de combustion 141 où il se mélange avec le combustible gazeux, ici du gaz méthane, injecté dans cette chambre de combustion par la conduite 30 avec un débit de 15 t/h. Après la combustion du mélange carburé, les fumées traversent la turbine de détente 161 en l'entraînant en rotation. A la sortie de cette turbine, les fumées sont à une température proche de 53C) C sous une pression de 1,2 bar abs. Ces fumées chaudes ont un débit de 939 t/h et contiennent environ 14,5 % en volume d'oxygène et 3 en volume de CO2. Le générateur 181 entraîné par la turbine de détente 161 permet de débiter une puissance électrique de l'ordre de 76 MW (Mégawatts).

Ces fumées sont envoyées à l'évaporateur 201 où elles permettent de transformer le liquide qui y circule, tel que de l'eau, en 160 t/h de vapeur à 260 C sous 20 bars dans la conduite 38. Ces fumées, en sortie de cet évaporateur, ont une température approximative de 100 C et sont envoyées dans le refroidisseur 221 d'où elles en ressortent à une température de 30 C et avec une concentration en oxygène de l'ordre de 15 % en volume. L'eau contenue dans ces fumées est enlevée (environ 19 t/h d'eau condensée) avant que ces fumées ne soient introduites dans le compresseur 122 de la turbine 102. Les fumées compressées sont mélangées dans la chambre de combustion 142 avec 15 t/h de gaz méthane. Les fumées chaudes résultant de cette combustion traversent la turbine de détente 162 d'où elles en ressortent avec un débit de 935 t/h et sous une température d'environ 530 C. Ces fumées sous une pression de 1,2 bar abs contiennent alors 8,7 % en volume d'oxygène et 6,1 % en volume de CO2. De même, ces fumées sont envoyées à l'évaporateur 202 pour produire 160 t/h de vapeur à 260 C sous 20 bars dans la conduite 46. Cet échange permet également de refroidir ces fumées à une température approximative de 100 C qui sont ensuite envoyées dans le refroidisseur 222 pour qu'elles atteignent une température de 30 C. L'eau contenue dans ces fumées est aussi enlevée (environ 26 t/h d'eau condensée) avant que ces fumées ne soient introduites dans le compresseur 123 de la turbine à gaz 103. En entrée du compresseur 123, les fumées ont un débit 909 t/h avec une concentration en oxygène de l'ordre de 9 % en volume. Comme précédemment, ces fumées sont mélangées avec du gaz méthane (avec un débit de 15 t/h) dans la chambre 143 en produisant des fumées chaudes qui ensuite traversent la turbine de détente 163 en l'entraînant en rotation. La génératrice 183, sous l'impulsion de la rotation de cette turbine 163, produit environ 75 MW de puissance électrique.

En sortie de la turbine de détente 163 et en entrée de l'évaporateur 203, le débit des fumées à traiter dans la conduite 50 est de 924 t/h à environ 530 C sous une pression de 1,2 bar abs. Le 002 contenu dans ces fumées est de l'ordre de 9,3 % en volume alors que la concentration d'oxygène est d'environ 2,7 % en volurne.

Avantageusement, pour encore plus minimiser la présence d'oxygène dans les fumées et augmenter la concentration de CO2 dans les fumées à traiter en final, il est prévu de réaliser une post-combustion de ces fumées. Plus précisément, cette post-combustion se réalise dans l'évaporateur 203 avec une combustion catalytique alimentée par 5 t/h de méthane par la conduite 30. Cette post-combustion permet de produire, en sortie d'évaporateur, 320 t/h de vapeur à 260 C et à 20 bars de pression avec 1000 ppm d'oxygène et 10,5 % de CO2. Ces 320 t/h de vapeur additionnées aux 160 t/h de la conduite 38 et aux 160 t/h de la conduite 46 permettent d'envoyer 640 t/h de vapeur à l'entrée de la turbine de détente à vapeur 24.

Cette vapeur permet ainsi de produire environ 140 MW de puissance électrique, grâce à la rotation de la turbine et de la génératrice 26 qui lui est associée. Ainsi, la puissance électrique totale produite par l'installation est d'environ 365 MW (75MW x 3 + 140MW) en consommant environ 50 t/h de méthane équivalents à 645 MW d'énergie, ce qui offre un rendement de l'ordre de 56%.

Grâce à l'invention, la quantité de fumées produite est minimisée, de l'ordre de 929 t/h alors que les installations de l'art antérieur produisent environ 2822 t/h de fumées. De plus, la concentration en oxygène de ces fumées est minime alors que la concentration en 002 atteint un niveau élevé en comparaison des fumées d'une installation de l'art antérieur qui contiennent de l'ordre de 13,5 % d'oxygène et seulement 4 % de 002.

Le tableau ci-après résume les résultats obtenus pour la configuration de l'installation décrite précédemment. Turbine à gaz Turbine à gaz Turbine à gaz Evaporateur 101 102 103 203 Turbine à gaz Air Fumées Fumées Fumées Fumées Fumées Fumées Entrée Sortie Entrée Sortie Entrée Sortie Sortie comp. turbine comp. turbine comp. turbine 54 121 161 122 162 123 163 Oxygène 21 14,5 15 8,7 9 2,7 0,1 (% en volume) CO2 0,1 3 3,2 6,1 6,4 9,3 10,5 (% en volume) Débit 924 939 920 935 909 924 929 (en t/h) Température 30 530 30 530 30 530 100 (en C) On se réfère maintenant à la figure 2 qui montre une variante de l'installation de la figure 1 et qui, pour cette raison, comporte les mêmes références pour les éléments communs entre ces deux figures. Cette variante diffère de la figure 1 dans les sens qu'il est prévu une étape préalable de capture du CO2 au niveau de la turbine à gaz terminale 103 avant la capture de CO2 en sortie 54 de l'évaporateur 203.

Ainsi, il est prévu de disposer, entre la sortie du compresseur 123 et l'entrée de la chambre de combustion 143 de cette turbine à gaz, un dispositif connu de capture 56 de CO2. Ce dispositif peut être, de manière non limitative, un de ceux décrits précédemment. Le fonctionnement d'une telle variante de l'installation est identique à celui décrite précédemment jusqu'à l'étape où les fumées comprimées sortent du compresseur 123. Ces fumées comprimées traversent ensuite le dispositif de capture 56 dans lequel le CO2 est séparé des fumées. Une fois débarrassées d'une grande partie de ce CO2 évacuée vers tous moyens de stockage et/ou de traitement par la voie S, les fumées sont introduites dans la chambre de combustion 143 pour réaliser une combustion avec le gaz naturel introduit par la conduite 30. Les fumées générées par cette combustion sont envoyées vers la turbine de détente 163 d'où elles ressortent pour être dirigées vers l'évaporateur 203. A partir de cette configuration, les étapes décrites en relation avec la figure 1 se poursuivent avec la génération de vapeur transportée par la ligne 52 vers la turbine à vapeur 24 et l'évacuation par la conduite 54 des fumées contenant, dans ce cas, un taux de CO2 moindre que celles de la figure 1. Ces fumées à faible taux de CO2 sont ensuite, soit traitées par un autre dispositif de capture de CO2, soit rejetées dans l'atmosphère via une cheminée (non représentée).

La variante de la figure 3 se caractérise par le fait que le dispositif de capture 56 contenu dans la turbine à gaz 103 est placé entre deux étages de compression 123A et 123B que comprend cette turbine. Lors du fonctionnement d'une telle installation, les fumées arrivant par la conduite 48 sont comprimées par le premier étage de compression 123A à une première pression (comprise entre environ 2 et environ 10 bars), puis traversent le dispositif de capture 56. Ces fumées débarrassées d'une grande partie de CO2, qui est évacuée par la voie S, sont recomprimées dans le deuxième étage de compression 123B à une pression généralement comprise entre environ 10 et environ 40 bars. Ces fumées recomprimées sont ensuite envoyées dans la chambre de combustion 143 pour permettre la combustion avec le gaz naturel introduit par la conduite 30. Comme déjà mentionné en relation avec la figure 2, à partir de ce point le processus se déroule de manière à générer de la vapeur dans la conduite 52 et à évacuer les fumées avec un faible taux de CO2 par la conduite 54, soit vers un autre dispositif de capture de CO2, soit dans l'atmosphère via une cheminée.

Selon la variante de la figure 4, la turbine à gaz 103 comprend un dispositif de capture 56 de CO2 placé entre la sortie du compresseur 123 et la chambre de combustion 143, comme cela a déjà été décrit en relation avec la figure 2.

Dans cette variante, les fumées circulant dans la conduite 54 en sortie de l'évaporateur 203 sont réinjectées, en totalité ou en partie, à l'entrée du compresseur d'au moins la turbine à gaz terminale 103 par une conduite de recirculation 58. Avantageusement, ces fumées recirculées sont refroidies par passage au travers d'un échangeur 60 pour permettre de les refroidir à une température proche de celle des fumées entrant dans le compresseur par la conduite 48. Ainsi, ces fumées recirculées sont mélangées dans le compresseur aux fumées véhiculées par la conduite 48 pour être ensuite dirigées vers le dispositif de capture 56 de CO2. En sortie de ce dispositif, les fumées comprimées débarrassées en grande partie du CO2 sont introduites dans la chambre de combustion 143 de manière à assurer une combustion avec le gaz introduit par la conduite 30. De même, le fonctionnement de cette installation se poursuit à partir de ce point comme déjà décrit en relation avec les autres figures. Il peut également être envisagé de faire recirculer, en totalité ou en partie, lesfumées de la conduite 54 à l'entrée du compresseur de la turbine intermédiaire 102 et/ou de la turbine d'entrée 101.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais englobe toutes variantes et équivalents.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Procédé pour concentrer le dioxyde de carbone (CO2) présent dans les fumées rejetées par une installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz avec une turbine à gaz d'entrée (101) et au moins une turbine à gaz additionnelle (102, 103), lesdites turbines brûlant un mélange d'un comburant et d'un combustible, procédé dans lequel on effectue les étapes suivantes : - on comprime un comburant sous forme d'air dans la turbine à gaz d'entrée (101), - on assure une combustion de cet air et du combustible dans cette turbine à gaz d'entrée, - on évacue de cette turbine les fumées produites par la combustion, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter, en tant que comburant, au moins une des turbines à gaz additionnelles (102, 103) par les fumées générées par ladite turbine d'entrée de manière à obtenir des fumées en sortie de cette turbine additionnelle avec un faible taux d'oxygène et une forte concentration de CO2.

2) Procédé selon la revendication 1 dans lequel il est prévu au moins deux turbines à gaz additionnelles, caractérisé en ce qu'il consiste à alimenter, en tant que comburant, l'une des turbines à gaz additionnelles (102) par les fumées générées par la turbine d'entrée (101) et à alimenter, en tant que comburant, l'autre des turbines à gaz additionnelles (103) par les fumées générées par ladite une des turbines additionnelles (102).

3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à refroidir les fumées avant leur admission dans les turbines à gaz additionnelles (102, 103).30

4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à faire traverser les fumées sortant desdites turbines au travers d'un générateur de vapeur (201, 202, 203).

5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une combustion catalytique des fumées avec un combustible dans un générateur de vapeur (203) pour réaliser une surgénération de vapeur.

6) Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger les fumées sortant du générateur (203) avec les fumées introduites dans au moins une des turbines à gaz (102, 103).

7) Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mélanger les fumées sortant du générateur (203) avec l'air introduit dans la turbine à gaz d'entrée (101 ).

8) Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à capturer le CO2 en sortie du générateur de chaleur.

9) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à capturer le CO2 en sortie du compresseur (123, 123A,123B) de l'une au moins des turbines à gaz (101,102,103).

10) Procédé selon la revendication 9, dans lequel au moins une des turbines à gaz comprend un compresseur à double étage (123A,123B), caractérisé en ce qu'il consiste à capturer le CO2 en sortie du premier étage de compresseur (123A).

11) Installation de génération d'énergie comprenant une multiplicité de turbines à gaz avec une turbine à gaz d'entrée (101) et au moins une turbine à gaz additionnelle (102, 103), lesdites turbines brûlant un mélange d'un comburant et d'un combustible, caractérisé en ce que la turbine à gaz 5d'entrée (101) comprend des moyens d'admission d'air, en tant que comburant, et en ce que l'une au moins des turbines à gaz additionnelles comprend des moyens d'admission (34, 40, 44, 48) des fumées, en tant que comburant, provenant de la turbine d'entrée (101).

12) Installation de génération d'énergie selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'elle comprend des moyens de refroidissement (221, 222, 58) des fumées avant leur introduction dans les turbines à gaz .