JP2001271610A - Ｃｏ２回収ガスタービンシステム - Google Patents
Ｃｏ２回収ガスタービンシステムInfo
- Publication number
- JP2001271610A JP2001271610A JP2000084453A JP2000084453A JP2001271610A JP 2001271610 A JP2001271610 A JP 2001271610A JP 2000084453 A JP2000084453 A JP 2000084453A JP 2000084453 A JP2000084453 A JP 2000084453A JP 2001271610 A JP2001271610 A JP 2001271610A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- gas turbine
- gas
- power generation
- fuel
- 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.)
- Withdrawn
Links
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
- 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
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分離した酸素を安全に取り扱えるようにエネ
ルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に利用したもの
を発電プラントに投入し、システム全体のエネルギ効率
の向上を図る。 【解決手段】 ガスタービン２の排気から二酸化炭素お
よびを分離し回収するＣＯ2回収サイクル系を有するガ
スタービン発電系統と、イオン透過型の膜２０ａを利用
した酸素分離装置２０を有する酸素分離系統と、ガスタ
ービン発電系統から回収された蒸気および二酸化炭素を
酸素分離系統に供給する酸素希釈媒体供給系統３０と、
希釈された酸素を再びガスタービン発電系統の燃焼器に
供給する酸素供給系統３２から構成される。
ルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に利用したもの
を発電プラントに投入し、システム全体のエネルギ効率
の向上を図る。 【解決手段】 ガスタービン２の排気から二酸化炭素お
よびを分離し回収するＣＯ2回収サイクル系を有するガ
スタービン発電系統と、イオン透過型の膜２０ａを利用
した酸素分離装置２０を有する酸素分離系統と、ガスタ
ービン発電系統から回収された蒸気および二酸化炭素を
酸素分離系統に供給する酸素希釈媒体供給系統３０と、
希釈された酸素を再びガスタービン発電系統の燃焼器に
供給する酸素供給系統３２から構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発電プラントにお
けるガスタービンシステムに係り、特に、ＣＯ2回収の
サイクルと発電設備に酸素を供給する酸素分離装置とを
組み合わせ、希釈した酸素を効率良くガスタービ発電系
統に供給できるようしたＣＯ2回収ガスタービンシステ
ムに関する。
けるガスタービンシステムに係り、特に、ＣＯ2回収の
サイクルと発電設備に酸素を供給する酸素分離装置とを
組み合わせ、希釈した酸素を効率良くガスタービ発電系
統に供給できるようしたＣＯ2回収ガスタービンシステ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の酸素分離技術には、発電設備に
供給する酸素を製造する方法の一つとしてイオン透過型
の膜を利用した空気分離装置がある。
供給する酸素を製造する方法の一つとしてイオン透過型
の膜を利用した空気分離装置がある。
【０００３】次に、イオン透過型の酸素分離膜の原理を
説明する。イオン透過型の酸素分離膜は、酸素イオン・
電子混合伝導体膜とよばれる膜である。この酸素分離膜
の両側に酸素分圧の異なる高温流体（７００〜９００
℃）を流すと、高酸素分圧側では、次の反応（１）によ
り酸素分子が酸素イオンに変換される。
説明する。イオン透過型の酸素分離膜は、酸素イオン・
電子混合伝導体膜とよばれる膜である。この酸素分離膜
の両側に酸素分圧の異なる高温流体（７００〜９００
℃）を流すと、高酸素分圧側では、次の反応（１）によ
り酸素分子が酸素イオンに変換される。
【０００４】 Ｏ2 + 4ｅ− → 2Ｏ2- （１） 2Ｏ2- → Ｏ2 + 4ｅ− （２） 生成した酸素イオンは、反対側の低酸素分圧側に膜を透
過して拡散後、この低酸素分圧側で次の反応（２）によ
り酸素イオンが酸素分子に変換される。この結果、高酸
素分圧側から低酸素分圧側へ酸素が選択に分離される。
一方、電子は、低酸素分圧側から高酸素分圧側へ酸素分
離膜内を拡散・移動するので、外部電極、外部回路は不
要である。
過して拡散後、この低酸素分圧側で次の反応（２）によ
り酸素イオンが酸素分子に変換される。この結果、高酸
素分圧側から低酸素分圧側へ酸素が選択に分離される。
一方、電子は、低酸素分圧側から高酸素分圧側へ酸素分
離膜内を拡散・移動するので、外部電極、外部回路は不
要である。
【０００５】上記のようなイオン透過型の酸素分離膜を
利用した空気分離装置におけるフロー図を図５に示す。
利用した空気分離装置におけるフロー図を図５に示す。
【０００６】この図５において、参照符号２０は、イオ
ン透過型の酸素分離膜２０ａが内部に設けられている酸
素分離器を示している。
ン透過型の酸素分離膜２０ａが内部に設けられている酸
素分離器を示している。
【０００７】酸素製造の原料としての空気は、まず圧縮
機２１で圧縮されてから予熱するために空気熱交換器２
２に送られる。そして空気は、空気熱交換器２２の下流
の燃焼器２３に送られて、ここで少量のメタノールを燃
焼させることによって、７００℃〜９００℃の高温に加
熱されてから、酸素分離器２０に導入される。この酸素
分離器２０では、酸素分離膜２０ａの両側で前述した
（１）、（２）の反応が生じ、空気中から純酸素が分離
される。酸素の抽出された空気は、空気熱交換器２２に
還流され、予熱された後、この空気のエネルギを利用し
てタービン１７を回し、圧縮機２１を駆動するモータ２
５の動力としてエネルギの一部を回収する。
機２１で圧縮されてから予熱するために空気熱交換器２
２に送られる。そして空気は、空気熱交換器２２の下流
の燃焼器２３に送られて、ここで少量のメタノールを燃
焼させることによって、７００℃〜９００℃の高温に加
熱されてから、酸素分離器２０に導入される。この酸素
分離器２０では、酸素分離膜２０ａの両側で前述した
（１）、（２）の反応が生じ、空気中から純酸素が分離
される。酸素の抽出された空気は、空気熱交換器２２に
還流され、予熱された後、この空気のエネルギを利用し
てタービン１７を回し、圧縮機２１を駆動するモータ２
５の動力としてエネルギの一部を回収する。
【０００８】空気分離装置から分離された酸素の温度
は、７００℃〜９００℃もの高温である。しかも、高濃
度の酸素であるから、そのままでは爆発等の危険性が高
く、慎重な取り扱いを要する。従来は、別途に希釈専用
の蒸気を発生させて、その蒸気で酸素を希釈してから、
発電プラントに供給している。
は、７００℃〜９００℃もの高温である。しかも、高濃
度の酸素であるから、そのままでは爆発等の危険性が高
く、慎重な取り扱いを要する。従来は、別途に希釈専用
の蒸気を発生させて、その蒸気で酸素を希釈してから、
発電プラントに供給している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】発電システム全体の効
率向上の観点からみると、蒸気生成のために大熱量を消
費するのは効率的でないばかりかエネルギー効率向上の
妨げになる。
率向上の観点からみると、蒸気生成のために大熱量を消
費するのは効率的でないばかりかエネルギー効率向上の
妨げになる。
【００１０】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、分離した酸素を安全に取り扱え
るようにエネルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に
利用したものを発電プラントに投入し、システム全体の
エネルギ効率の向上を図ったＣＯ2ガスタービンシステ
ムを提供することにある。
有する問題点を解消し、分離した酸素を安全に取り扱え
るようにエネルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に
利用したものを発電プラントに投入し、システム全体の
エネルギ効率の向上を図ったＣＯ2ガスタービンシステ
ムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載した発明は、燃料のメタノールを
燃焼器で燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスでガスタービン
で発電機を駆動するガスタービンシステムであって、前
記ガスタービンの排気から二酸化炭素を分離し回収する
ＣＯ2回収サイクル系を有するガスタービン発電系統
と、イオン透過型の膜を利用した酸素分離装置を有する
酸素分離系統と、前記ガスタービン発電系統から回収さ
れた蒸気および二酸化炭素を酸素分離系統に供給する酸
素希釈媒体供給系統と、希釈された酸素を再びガスター
ビン発電系統の燃焼器に供給する酸素供給系統とを有す
ることを特徴とするものである。
めに、請求項１に記載した発明は、燃料のメタノールを
燃焼器で燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスでガスタービン
で発電機を駆動するガスタービンシステムであって、前
記ガスタービンの排気から二酸化炭素を分離し回収する
ＣＯ2回収サイクル系を有するガスタービン発電系統
と、イオン透過型の膜を利用した酸素分離装置を有する
酸素分離系統と、前記ガスタービン発電系統から回収さ
れた蒸気および二酸化炭素を酸素分離系統に供給する酸
素希釈媒体供給系統と、希釈された酸素を再びガスター
ビン発電系統の燃焼器に供給する酸素供給系統とを有す
ることを特徴とするものである。
【００１２】この請求項１に係る本発明によれば、酸素
分離装置から分離された高温の純酸素をガスタービン発
電系統から回収した蒸気および二酸化炭素によって希釈
し、その希釈された酸素を再び発電システムの燃焼器に
供給することで、危険性を取り除いた酸素を大量に供給
しながら、エネルギ効率良くシステムを稼働することが
できる。
分離装置から分離された高温の純酸素をガスタービン発
電系統から回収した蒸気および二酸化炭素によって希釈
し、その希釈された酸素を再び発電システムの燃焼器に
供給することで、危険性を取り除いた酸素を大量に供給
しながら、エネルギ効率良くシステムを稼働することが
できる。
【００１３】請求項２に記載した発明は、請求項１の発
明において、酸素希釈媒体供給系統には、前記ＣＯ2回
収サイクル系に設けられた再生器で加熱された蒸気およ
び二酸化炭素が導入されるようにしたことを特徴とする
もので、これによれば、ＣＯ 2回収サイクル系での熱量
を活用して酸素の希釈に利用する二酸化炭素を高い温度
のまま酸素分離器に供給することができ、希釈された酸
素を高温のまま発電システム側の燃焼器に投入できるの
で、システム全体としてのの熱効率の向上を図ることが
できる。
明において、酸素希釈媒体供給系統には、前記ＣＯ2回
収サイクル系に設けられた再生器で加熱された蒸気およ
び二酸化炭素が導入されるようにしたことを特徴とする
もので、これによれば、ＣＯ 2回収サイクル系での熱量
を活用して酸素の希釈に利用する二酸化炭素を高い温度
のまま酸素分離器に供給することができ、希釈された酸
素を高温のまま発電システム側の燃焼器に投入できるの
で、システム全体としてのの熱効率の向上を図ることが
できる。
【００１４】請求項３に記載した発明は、請求項１また
は２の発明において、酸素供給系は、希釈された酸素の
熱量を利用して、酸素分離装置の燃料を加温して供給す
る燃料加熱器を備えることを特徴とするもので、これに
よれば、酸素分離装置で希釈されたばかりの高温の酸素
の熱量を酸素分離装置の燃料の加温に利用し、さらに、
エネルギー効率を高めることが可能となる。
は２の発明において、酸素供給系は、希釈された酸素の
熱量を利用して、酸素分離装置の燃料を加温して供給す
る燃料加熱器を備えることを特徴とするもので、これに
よれば、酸素分離装置で希釈されたばかりの高温の酸素
の熱量を酸素分離装置の燃料の加温に利用し、さらに、
エネルギー効率を高めることが可能となる。
【００１５】なお、本発明は、請求項４に記載したよう
に、前記ガスタービン発電系統は、エタノールに代替し
て天然ガスまたは水素を燃焼機の燃料とするシステムと
することによっても、同じような効果を奏するガスター
ビン系統と酸素分離系とが複合化したシステムとするこ
とができる。
に、前記ガスタービン発電系統は、エタノールに代替し
て天然ガスまたは水素を燃焼機の燃料とするシステムと
することによっても、同じような効果を奏するガスター
ビン系統と酸素分離系とが複合化したシステムとするこ
とができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるＣＯ2ガスタ
ービンシステムの一実施形態について、添付の図面を参
照しながら説明する。本発明によるＣＯ2ガスタービン
システムは、大きく分けてガスタービン発電系統を構成
する発電設備プラントと、空気中から酸素を分離するイ
オン透過型の膜を利用した酸素分離装置を有する酸素分
離系統とを組み合わせた複合システムからなっている。
ービンシステムの一実施形態について、添付の図面を参
照しながら説明する。本発明によるＣＯ2ガスタービン
システムは、大きく分けてガスタービン発電系統を構成
する発電設備プラントと、空気中から酸素を分離するイ
オン透過型の膜を利用した酸素分離装置を有する酸素分
離系統とを組み合わせた複合システムからなっている。
【００１７】第１実施形態 まず、発電設備プラントについて説明する。
【００１８】図１において、参照符号１は、図示しない
発電機を駆動するガスタービンである。このガスタービ
ン１には、燃焼器２から燃料ガスである高温高圧の二酸
化炭素と水蒸気が送られ、ガスタービン１によって発電
機が回される。ガスタービン１からの排気を処理するラ
インには、蒸気再生器３、メタノール過熱器４、再生器
５、水蒸発器６が設けられている。蒸気再生器３は、ガ
スタービン１の排気中の水蒸気の一部を再生し、ガスタ
ービン１に戻し、残りの排気のもつ熱量は、メタノール
加熱器４で、メタノール蒸発器７から送られたメタノー
ル蒸気を過熱するのに利用され、加熱されたメタノール
は、燃焼器２に供給される。蒸気再生器３で熱量の奪わ
れた排気中の水は、再生器５を経て水蒸発器６で水蒸気
になつて、高圧蒸気タービン１０に供給される。
発電機を駆動するガスタービンである。このガスタービ
ン１には、燃焼器２から燃料ガスである高温高圧の二酸
化炭素と水蒸気が送られ、ガスタービン１によって発電
機が回される。ガスタービン１からの排気を処理するラ
インには、蒸気再生器３、メタノール過熱器４、再生器
５、水蒸発器６が設けられている。蒸気再生器３は、ガ
スタービン１の排気中の水蒸気の一部を再生し、ガスタ
ービン１に戻し、残りの排気のもつ熱量は、メタノール
加熱器４で、メタノール蒸発器７から送られたメタノー
ル蒸気を過熱するのに利用され、加熱されたメタノール
は、燃焼器２に供給される。蒸気再生器３で熱量の奪わ
れた排気中の水は、再生器５を経て水蒸発器６で水蒸気
になつて、高圧蒸気タービン１０に供給される。
【００１９】次に、ＣＯ2回収サイクル系について説明
する。水蒸発器６から排出された水蒸気、二酸化炭素を
含む排気は、低圧蒸気タービン１１、凝縮器１２を経
て、ＣＯ2分離器１３に送られて、水と二酸化炭素とに
分離される。このうち、二酸化炭素は、ＣＯ2圧縮機１
４で圧縮されてから系外に出されて回収され、水はポン
プ１５により吸い出されて排水される。また、ＣＯ2分
離器１３からは、ポンプ１６により、水の一部が水蒸発
器６に戻され、リサイクルされる。
する。水蒸発器６から排出された水蒸気、二酸化炭素を
含む排気は、低圧蒸気タービン１１、凝縮器１２を経
て、ＣＯ2分離器１３に送られて、水と二酸化炭素とに
分離される。このうち、二酸化炭素は、ＣＯ2圧縮機１
４で圧縮されてから系外に出されて回収され、水はポン
プ１５により吸い出されて排水される。また、ＣＯ2分
離器１３からは、ポンプ１６により、水の一部が水蒸発
器６に戻され、リサイクルされる。
【００２０】また、低圧蒸気タービン１１、メタノール
蒸発器７、低圧圧縮機８、高圧圧縮機９、再生器８とつ
づくラインもＣＯ2回収サイクル系を構成しており、ま
ずメタノール蒸発器７では、メタノール燃料の過熱に低
圧タービン１１の排気が利用され、熱量の奪われた蒸気
および二酸化酸素は、低圧圧縮機８、高圧圧縮機９で圧
縮されてから、再生器５に導入され、ここで過熱されて
から、次に説明するイオン透過型の膜を利用した酸素分
離装置２０ を含む酸素分離系統に供給されるようにな
っている。
蒸発器７、低圧圧縮機８、高圧圧縮機９、再生器８とつ
づくラインもＣＯ2回収サイクル系を構成しており、ま
ずメタノール蒸発器７では、メタノール燃料の過熱に低
圧タービン１１の排気が利用され、熱量の奪われた蒸気
および二酸化酸素は、低圧圧縮機８、高圧圧縮機９で圧
縮されてから、再生器５に導入され、ここで過熱されて
から、次に説明するイオン透過型の膜を利用した酸素分
離装置２０ を含む酸素分離系統に供給されるようにな
っている。
【００２１】そこで、酸素分離系統について説明する。
【００２２】酸素製造の原料としての空気は、まず圧縮
機２１で圧縮されてから予熱するために空気熱交換器２
２に送られる。そして空気は、空気熱交換器２２の下流
の燃焼器２３に送られて、少量のメタノールを燃焼させ
ることによって、７００℃〜９００℃の高温に加熱され
てから、膜分離器２０に導入される。この膜分離器２０
では、酸素分離膜２０ａの両側で前述した（１）、
（２）の反応が生じ、空気中から純酸素が分離される。
酸素の抽出された空気は、空気熱交換器２２に還流さ
れ、予熱された後、この空気のエネルギを利用してター
ビン１７を回し、圧縮機２１を駆動するモータ２５の動
力としてエネルギの一部を回収する。
機２１で圧縮されてから予熱するために空気熱交換器２
２に送られる。そして空気は、空気熱交換器２２の下流
の燃焼器２３に送られて、少量のメタノールを燃焼させ
ることによって、７００℃〜９００℃の高温に加熱され
てから、膜分離器２０に導入される。この膜分離器２０
では、酸素分離膜２０ａの両側で前述した（１）、
（２）の反応が生じ、空気中から純酸素が分離される。
酸素の抽出された空気は、空気熱交換器２２に還流さ
れ、予熱された後、この空気のエネルギを利用してター
ビン１７を回し、圧縮機２１を駆動するモータ２５の動
力としてエネルギの一部を回収する。
【００２３】酸素分離器２０では、分離された酸素の希
釈に、前述したガスタービン発電系統から供給される蒸
気と二酸化酸素が利用される。すなわち、ガスタービン
発電系統のＣＯ2回収サイクル系に設けられた再生器５
からは、酸素希釈媒体供給ライン３０が酸素分離器２０
にまで延びていて、再生器５からは、蒸気と二酸化炭素
の混合気体が酸素分離器２０に送られるようになってい
る。したがって、酸素分離器２０では、分離された純酸
素は、ガスタービン発電系統から送られる蒸気と二酸化
炭素の混合気によってただちに希釈され、分離されたば
かりの高温の酸素から希釈によって爆発等の危険性を取
り除いてから、酸素供給ライン３２を通してガスタービ
ン発電系統の燃焼器２に供給され、燃料のエタノールの
燃焼に供される。
釈に、前述したガスタービン発電系統から供給される蒸
気と二酸化酸素が利用される。すなわち、ガスタービン
発電系統のＣＯ2回収サイクル系に設けられた再生器５
からは、酸素希釈媒体供給ライン３０が酸素分離器２０
にまで延びていて、再生器５からは、蒸気と二酸化炭素
の混合気体が酸素分離器２０に送られるようになってい
る。したがって、酸素分離器２０では、分離された純酸
素は、ガスタービン発電系統から送られる蒸気と二酸化
炭素の混合気によってただちに希釈され、分離されたば
かりの高温の酸素から希釈によって爆発等の危険性を取
り除いてから、酸素供給ライン３２を通してガスタービ
ン発電系統の燃焼器２に供給され、燃料のエタノールの
燃焼に供される。
【００２４】第２実施形態 次に、図２は、本発明の第２の実施形態によるガスター
ビンシステムを示す。この第２実施形態では、酸素分離
器２０がイオン透過型の膜を利用している点および再生
器５からは、酸素希釈媒体供給ライン３０を介して蒸気
と二酸化炭素の混合気体が酸素希釈媒体として酸素分離
器２０に送られる点は、図１の第１実施形態と同様であ
るが、希釈した酸素を酸素分離器２０から発電系統に送
る酸素供給ライン３２では酸素分離器２０の直下流に、
酸素分離器２０の燃料に使用するメタノールを過熱する
ためのメタノール過熱器２４を設けた点が第１形態と異
なっている。その他の構成要素は、図１の第１実施形態
と同一であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。
ビンシステムを示す。この第２実施形態では、酸素分離
器２０がイオン透過型の膜を利用している点および再生
器５からは、酸素希釈媒体供給ライン３０を介して蒸気
と二酸化炭素の混合気体が酸素希釈媒体として酸素分離
器２０に送られる点は、図１の第１実施形態と同様であ
るが、希釈した酸素を酸素分離器２０から発電系統に送
る酸素供給ライン３２では酸素分離器２０の直下流に、
酸素分離器２０の燃料に使用するメタノールを過熱する
ためのメタノール過熱器２４を設けた点が第１形態と異
なっている。その他の構成要素は、図１の第１実施形態
と同一であり、同一の構成要素には同一の参照符号を付
してその詳細な説明は省略する。
【００２５】この第２実施形態によれば、酸素分離器２
０から導出されたばかりの二酸化炭素希釈酸素のもつ熱
量を燃料のメタノールの加温に利用することができ、酸
素分離系統での熱効率を向上させることが可能となる。
０から導出されたばかりの二酸化炭素希釈酸素のもつ熱
量を燃料のメタノールの加温に利用することができ、酸
素分離系統での熱効率を向上させることが可能となる。
【００２６】第３実施形態 次に、図３、図４は、本発明の第３の実施形態によるガ
スタービンシステムを示している。
スタービンシステムを示している。
【００２７】これまでの第１実施形態および第２実施形
態は、ガスタービン発電系統での燃料としてはメタノー
ルを使用し、燃焼器２では、メタノールを希釈した酸素
で燃やしている。これに対して、この第３実施形態で
は、燃料として天然ガスまたは水素を用いるようにシス
テムを構成した実施の形態である。従って、酸素分離系
統側の構成は、図１と同様であるが、図２のようにメタ
ノール過熱器２４を付加したシステムしてもよい。
態は、ガスタービン発電系統での燃料としてはメタノー
ルを使用し、燃焼器２では、メタノールを希釈した酸素
で燃やしている。これに対して、この第３実施形態で
は、燃料として天然ガスまたは水素を用いるようにシス
テムを構成した実施の形態である。従って、酸素分離系
統側の構成は、図１と同様であるが、図２のようにメタ
ノール過熱器２４を付加したシステムしてもよい。
【００２８】図３は、燃料に天然ガスを使用するガスタ
ービンシステムを示す。酸素分離系統側は、図１および
図２と同一である。ガスタービン発電系統側では、低圧
蒸気タービン１１と低圧圧縮機８を結ぶラインに燃料の
天然ガスを過熱する第１のメタン過熱器２５が設けら
れ、系外から供給される天然ガスは、この第１メタン過
熱器２５で過熱されてから発電系統に導入される。天然
ガスは、さらに、再生器５と蒸気再生器３の間に設けら
れて、蒸気の熱を天然ガスの加熱に利用する第２メタン
過熱器２６に送られ、ここから燃焼器２にら供給される
ようになっている。天然ガスを燃料とする場合、ガスタ
ービン１を回すと、水が大量に発生するため、水の一部
を燃焼器２側に戻して蒸気に再生するようになつてい
る。また、低圧蒸気タービン１１の排気は、凝縮器１２
とは別にラインを設けて給水加熱器２７に導入し、水を
加熱して水蒸発器６に戻してリサイクルするようになっ
ている。
ービンシステムを示す。酸素分離系統側は、図１および
図２と同一である。ガスタービン発電系統側では、低圧
蒸気タービン１１と低圧圧縮機８を結ぶラインに燃料の
天然ガスを過熱する第１のメタン過熱器２５が設けら
れ、系外から供給される天然ガスは、この第１メタン過
熱器２５で過熱されてから発電系統に導入される。天然
ガスは、さらに、再生器５と蒸気再生器３の間に設けら
れて、蒸気の熱を天然ガスの加熱に利用する第２メタン
過熱器２６に送られ、ここから燃焼器２にら供給される
ようになっている。天然ガスを燃料とする場合、ガスタ
ービン１を回すと、水が大量に発生するため、水の一部
を燃焼器２側に戻して蒸気に再生するようになつてい
る。また、低圧蒸気タービン１１の排気は、凝縮器１２
とは別にラインを設けて給水加熱器２７に導入し、水を
加熱して水蒸発器６に戻してリサイクルするようになっ
ている。
【００２９】これに対して、図４は、燃料として、水素
を使用するガスタービンシステムを示している。図１の
エタノールを燃料とするシステムと異なるのは、次のよ
うな点である。燃焼器２には、水素が直接供給され、酸
素分離系統から供給される希釈酸素とともに燃焼され
る。ガスタービン２に送られる燃焼ガスには、水蒸気が
大量に含まれているので、ガスタービンの排気の一部
は、燃焼器２に戻される。また、低圧蒸気タービンから
出た水は、給水加熱器２７に送られて、加熱されてから
水蒸発器６に戻ってリサイクルされるようになってい
る。
を使用するガスタービンシステムを示している。図１の
エタノールを燃料とするシステムと異なるのは、次のよ
うな点である。燃焼器２には、水素が直接供給され、酸
素分離系統から供給される希釈酸素とともに燃焼され
る。ガスタービン２に送られる燃焼ガスには、水蒸気が
大量に含まれているので、ガスタービンの排気の一部
は、燃焼器２に戻される。また、低圧蒸気タービンから
出た水は、給水加熱器２７に送られて、加熱されてから
水蒸発器６に戻ってリサイクルされるようになってい
る。
【００３０】以上のようにして、燃料を天然ガスまたは
水素に代替したシステムにおいても、ガスタービン２の
排気から二酸化炭素を回収するサイクルラインにある再
生器５からは、酸素希釈媒体供給ライン３０を介して蒸
気と二酸化炭素の混合気体が酸素希釈媒体として酸素分
離器２０に送られて、分離された高温の純酸素が希釈さ
れるのは、エタノールを燃料とするシステムと同様であ
る。また、希釈された酸素が酸素供給ライン３2からガ
スタービン２に送られるのもエタノールを燃料とするシ
ステムと同様である。
水素に代替したシステムにおいても、ガスタービン２の
排気から二酸化炭素を回収するサイクルラインにある再
生器５からは、酸素希釈媒体供給ライン３０を介して蒸
気と二酸化炭素の混合気体が酸素希釈媒体として酸素分
離器２０に送られて、分離された高温の純酸素が希釈さ
れるのは、エタノールを燃料とするシステムと同様であ
る。また、希釈された酸素が酸素供給ライン３2からガ
スタービン２に送られるのもエタノールを燃料とするシ
ステムと同様である。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、分離した酸素を安全に取り扱えるようにエネ
ルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に利用したもの
を発電プラントに投入し、システム全体のエネルギ効率
の向上を図ったＣＯ2ガスタービンシステムを提供する
ことができる。
によれば、分離した酸素を安全に取り扱えるようにエネ
ルギー効率を良く希釈し、さらに、希釈に利用したもの
を発電プラントに投入し、システム全体のエネルギ効率
の向上を図ったＣＯ2ガスタービンシステムを提供する
ことができる。
【図１】本発明によるＣＯ2回収ガスタービンシステム
の第１の実施形態を示すフロー線図。
の第１の実施形態を示すフロー線図。
【図２】本発明によるＣＯ2回収ガスタービンシステム
の第２の実施形態を示すフロー線図。
の第２の実施形態を示すフロー線図。
【図３】本発明によるＣＯ2回収ガスタービンシステム
の第３の実施形態のうち、燃料に天然ガスをしようする
ガスタービンシステムを示すフロー線図。
の第３の実施形態のうち、燃料に天然ガスをしようする
ガスタービンシステムを示すフロー線図。
【図４】本発明によるＣＯ2回収ガスタービンシステム
の第３の実施形態のうち、燃料に天然ガスをしようする
ガスタービンシステムを示すフロー線図。
の第３の実施形態のうち、燃料に天然ガスをしようする
ガスタービンシステムを示すフロー線図。
【図５】従来のイオン透過型膜を利用した酸素分離装置
を示すフロー線図。
を示すフロー線図。
１ ガスタービン ２ 燃焼器 ３ 蒸気再生器 ４ メタノール加熱器 ５ 再生器 ６ 水蒸発器 ８ 低圧圧縮機 ９ 高圧圧縮機 １０ 高圧蒸気タービン １１ 低圧蒸気タービン ２０ 酸素分装置 20ａ 酸素分離膜 ３０ 酸素希釈媒体供給ライン ３２ 酸素供給ライン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｃ 3/24 Ｆ０２Ｃ 3/24 3/30 3/30 Ｃ (72)発明者 小 川 斗 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 船 津 徹 也 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 篠 原 和太郎 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA15 BB07 BC07 BD00 DA23 4D006 GA41 KB30 KE16Q MB04 PA02 PB17 PB63 4G046 JA01 JB04 JB06 JB08
Claims (4)
- 【請求項１】燃料のメタノールを燃焼器で燃焼させ、高
温高圧の燃焼ガスでガスタービンで発電機を駆動するガ
スタービンシステムであって、 前記ガスタービンの排気から二酸化炭素を分離し回収す
るＣＯ2回収サイクル系を有するガスタービン発電系統
と、 イオン透過型の膜を利用した酸素分離装置を有する酸素
分離系統と、 前記ガスタービン発電系統から回収された蒸気および二
酸化炭素を酸素分離系統に供給する酸素希釈媒体供給系
統と、 希釈された酸素を再びガスタービン発電系統の燃焼器に
供給する酸素供給系統とを有することを特徴とするＣＯ
2回収ガスタービンシステム。 - 【請求項２】前記酸素希釈媒体供給系統には、前記ＣＯ
2回収サイクル系に設けられた再生器で加熱された蒸気
および二酸化炭素が導入されるようにしたことを特徴と
する請求項１に記載のＣＯ2回収ガスタービン。 - 【請求項３】前記酸素供給系は、希釈された酸素の熱量
を利用して、酸素分離装置の燃料を加温して供給する燃
料加熱器を備えることを特徴とする請求項１または２に
記載のＣＯ2回収ガスタービン。 - 【請求項４】前記ガスタービン発電系統は、エタノール
に代替して天然ガスまたは水素を燃焼機の燃料とするシ
ステムとしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かの項に記載のＣＯ2回収ガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084453A JP2001271610A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｃｏ２回収ガスタービンシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000084453A JP2001271610A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｃｏ２回収ガスタービンシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001271610A true JP2001271610A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18600928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000084453A Withdrawn JP2001271610A (ja) | 2000-03-24 | 2000-03-24 | Ｃｏ２回収ガスタービンシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001271610A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506568A (ja) * | 2002-06-21 | 2006-02-23 | サーガス・エーエス | 低排気火力発電装置 |
| CN101143288B (zh) * | 2006-07-17 | 2012-09-19 | 通用电气公司 | 二氧化碳捕获系统及方法 |
| JP2019510159A (ja) * | 2016-02-26 | 2019-04-11 | ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー | 電力プラントを制御するためのシステムおよび方法 |
| CN113891985A (zh) * | 2018-12-14 | 2022-01-04 | 提高能源集团有限责任公司 | 具有涡轮膜式o2源的改进的半封闭式循环 |
-
2000
- 2000-03-24 JP JP2000084453A patent/JP2001271610A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006506568A (ja) * | 2002-06-21 | 2006-02-23 | サーガス・エーエス | 低排気火力発電装置 |
| CN101143288B (zh) * | 2006-07-17 | 2012-09-19 | 通用电气公司 | 二氧化碳捕获系统及方法 |
| JP2019510159A (ja) * | 2016-02-26 | 2019-04-11 | ８ リバーズ キャピタル，エルエルシー | 電力プラントを制御するためのシステムおよび方法 |
| CN113891985A (zh) * | 2018-12-14 | 2022-01-04 | 提高能源集团有限责任公司 | 具有涡轮膜式o2源的改进的半封闭式循环 |
| CN113891985B (zh) * | 2018-12-14 | 2024-01-30 | 提高能源集团有限责任公司 | 具有涡轮膜式o2源的改进的半封闭式循环 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4171673B2 (ja) | 酸素−燃料燃焼を用いる熱消費装置のための燃焼方法 | |
| JP5043602B2 (ja) | 二酸化炭素の単離を伴う発電用システム及び方法 | |
| KR101137207B1 (ko) | 집적된 고효율 화석연료 발전소/이산화탄소의 방출이감소되는 연료전지 시스템 | |
| KR100608440B1 (ko) | 산소를 생성시켜 보일러 내에서의 연소를 보조하기 위한 공기 분리 방법 및 시스템 | |
| US6877319B2 (en) | Method of operating a combustion plant and a combustion plant | |
| JP5128243B2 (ja) | 発電用ガスタービンを利用した発電所並びにｃｏ２排出量の低減法 | |
| US8833080B2 (en) | Arrangement with a steam turbine and a condenser | |
| RU98108327A (ru) | Способ получения продукта окисления и выработки электроэнергии с использованием твердой электролитической мембраны, объединенной с газовой турбиной | |
| JP2004530097A (ja) | Ｃｏ２放出の少い発電機及び関連方法 | |
| JP5196482B2 (ja) | 炭酸アルカリ併産タービン設備 | |
| JP2008115864A (ja) | 二酸化炭素単離を有する発電用システム | |
| EP1146951A1 (en) | Method for recovering co 2? | |
| JP2013535604A (ja) | 低エミッショントリプルサイクル発電システム及び方法 | |
| WO2008091158A1 (en) | Method and plant for enhancing co2 capture from a gas power plant or thermal power plant | |
| US20100205968A1 (en) | Method for operating a combustion system and combustion system | |
| JP3940481B2 (ja) | 水素分離型火力発電システム | |
| JPH11297336A (ja) | 複合発電システム | |
| JP3000118B2 (ja) | 固体酸化物燃料電池を用い電力発生と同時に二酸化炭素を分離回収する方法 | |
| WO2018139646A1 (ja) | プラント及びプラントの運転方法 | |
| JP2001271610A (ja) | Ｃｏ２回収ガスタービンシステム | |
| JPH11264325A (ja) | 二酸化炭素回収型発電プラント | |
| US20160195270A1 (en) | Arrangement of a carbon dioxide generation plant, a capture plant and an carbon dioxide utilization plant and method for its operation | |
| JPS63119163A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JP2000297656A (ja) | 火力発電プラント | |
| JPH0491324A (ja) | 二酸化炭素回収型火力発電システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |