JP2002517656A - 二酸化炭素の捕捉を伴う改良発電所 - Google Patents

二酸化炭素の捕捉を伴う改良発電所

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JP2002517656A JP2000552387A JP2000552387A JP2002517656A JP 2002517656 A JP2002517656 A JP 2002517656A JP 2000552387 A JP2000552387 A JP 2000552387A JP 2000552387 A JP2000552387 A JP 2000552387A JP 2002517656 A JP2002517656 A JP 2002517656A
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ウルシン，トルド・ペーター
ホランド，アクセル・シグムンド
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グラフ，オスカル・フレドリク
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アカー・テクノロジー・エイ・エス
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    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Abstract

(57)【要約】 それに、再循環された燃焼生成物が温度制御のために導入される燃焼室（７１４）内において、高度に濃厚化された酸素の供給体と燃料を燃焼させることによる、汚染度の低い発電法であって、すべて又は一部の燃焼生成物が、前記の生成物からすべて又は大部分の水蒸気を凝縮させないで保つ適切な温度に冷却されて（７２７）、次に、前記の生成物が圧縮されて燃焼室内に再循環されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、主として水蒸気及び二酸化炭素を含んでなる排気を生成し、その排
気からの二酸化炭素の除去を容易にさせる、請求項１の紹介に示された種類の燃
焼方法に関する。
【０００２】 （発明の背景） 増加している環境の意識と組み合わせた、世界的に増加しているエネルギー需
要が、既知のエネルギー源の代替エネルギー源及び／又は代替的使用法を開発す
るための集中的な研究計画を開始させた。幾つかの代替的エネルギー源が今日小
規模で入手可能であるが、原子力及び化石燃料に基づいた発電所のみが、経済的
に有効な方法で大量の出力を供給することができる。原子力発電所は安全性の危
険及び課題となる放射性廃棄物の廃棄問題を抱える。原子力発電所の将来の開発
は、大部分は政治的な気乗り薄のために、非常に限定されると思われる。その結
果、現在のエネルギーのギャップを埋めるための残りの代替案は、化石燃料に基
づいた火力発電所である。
【０００３】 １９９７年の、日本の京都における国際会議は、地球規模の温室効果に焦点を
当てた。火力発電所からの二酸化炭素（ＣＯ2）放出が関心事の一つであった。
この会議の結果として、幾つかの国々は、彼らのＣＯ2放出を制限し、１年当た
りの最大放出量を確定することに合意した。幾つかの国々ははまた、ＣＯ2放出
に対して別途の税金を課した。これらの新規の規制は、排気ガスからのＣＯ2の
除去のための研究を促進することを意図されている。
【０００４】 出口温度が燃焼生成物の再循環により制御される燃焼室内において、化石燃料
を燃焼させるために空気分離ユニットから供給される高度に濃厚化された酸素を
使用する発電サイクルに対して、多数の提案が出版された。燃焼生成物中のエネ
ルギーはガスタービンを介して電力に変換され、場合によっては、廃棄熱回収ユ
ニットで引き取られる。蒸気は蒸気タービンにおいて電力を発生するために、又
は地域暖房のために使用することができる。燃焼圧への圧縮の前に、燃焼生成物
は冷却され、凝縮された水が廃棄され、残りの燃焼生成物の一部はサイクルから
除去される。燃焼生成物の冷却の理由は、圧縮機の仕事を減少させ、標準の圧縮
機入り口温度に適合させることである。これらの工程で燃焼中に生成されたＣＯ 2 は、生成物をＣＯ2液化温度に冷却することにより容易に分離することができる
。従って、以前の研究は圧縮機の上流で燃焼生成物の低圧の引き取りを提唱して
いた。
【０００５】 このサイクルは組み合わせたサイクルの装置により、許容できる熱効率をもち
、環境に友好的な方法で廃棄することができるＣＯ2を生成するであろう。窒素
酸化物のような、燃焼生成物中に通常存在するその他の汚染物も同様に廃棄する
ことができる。このサイクル／工程に対する主な技術的障害は、この仕事のため
に最適化されたタービンが現在存在しないことである。これに関して最も重要な
流体特性の偏りは、空気の分子量に比較した分子量の増加である。その他の偏り
は、低い音波速度及び異なるカッパ値（kappa-value）である。
【０００６】 Ｇｏｌｏｍｂによる米国特許第５７２４８０５号は、冷却材がそれに導入され
、燃焼生成物の潜熱が加熱の目的のために使用されるか又は、機械的及び／又は
電気的エネルギーに変換される燃焼室内における、高濃度の酸素と化石燃料を燃
焼させることによる、汚染の少ない発電法を示している。適切な温度への冷却後
、燃焼生成物の一部は場合によっては、化石燃料及び酸素の希釈材として使用さ
れ、燃焼室に冷却材として注入される。その発明は主として、内燃を伴う閉鎖サ
イクル内で、空気分離ユニットとＣＯ2凝縮ユニットとの間の熱集積を目的とし
ている。
【０００７】 米国特許第５８０２８４０号、第５７２４８０５号、第４４９８２８９号、第
４４３４６１３号及び第３７３６７４５号は燃焼生成物から水分を凝縮して廃棄
し、作動媒体として主として、二酸化炭素を使用している。これはサイクルの流
体に高い分子量を与える。
【０００８】 米国特許第５７１５６７３号は水を作動媒体として使用している。水に対する
タービン上の「当該技術分野の状態」は通常の蒸気タービンである。生成された
液体の水が工程に再循環されると、酸性水によりもたらされる腐食の課題が存在
する可能性がある。
【０００９】 米国特許第５２４７７９１号及び第３６２８３３２号は、燃焼生成物中の水及
び気体の両方を再循環させる。水は凝縮により燃焼生成物から分離される。酸性
の水は、腐食の課題を起こす可能性がある。
【００１０】 前記の特許は高圧で過剰な燃焼生成物を引き取らず、また燃焼の前に作動媒体
と酸素の混合をも請求していない。本発明により暗示されるようなこの組み合わ
せは、例えば図７及び８に示されたような２基の並行の圧縮機を有利にさせるで
あろう。
【００１１】 （発明の目的） 本発明は、タービンに対する使用条件をできるだけ通常のものに近く保つこと
により、前記の障害を最小にすることを目的にしている。本発明はまた、より簡
単で、より安全な発電所を建設させる。
【００１２】 （発明の簡単な説明） 本発明は２種類の周知の主要な考え方を基礎にしている。それらは、高度に濃
厚化された酸素の供給物との化石燃料の燃焼、並びに閉鎖サイクル中での作動流
体の主要部分としての、燃焼生成物、またそれらの一部の使用、の考え方である
。
【００１３】 この考え方を利用する最近の方法に対する主要な技術的チャレンジは、問題の
サイクルの流体組成物に対して要求された性能をもつガスタービンの開発である
。これに関する最も重要な流体特性の偏りは、空気の分子量に比較した分子量の
増加である。この偏りは、燃焼室へ、水蒸気を含む燃焼生成物を再循環させるこ
とにより回避することができる。本発明は、主要サイクルループにおいて、水蒸
気が全く凝縮されないか又はごく少量凝縮されるように、１基又は２基以上の圧
縮機の吸引温度を上昇させることにより、これを実施することを提唱している。
これは、圧縮機の仕事を最小にするために圧縮機の吸引温度をできるだけ低く保
つ、最近の設計及び工学的実施法からの主要な変化を表す。増加された吸引温度
により、要求される圧縮機の仕事は著しく増大するであろうが、それは、燃焼室
に流入する再循環ガスの、より高い温度、廃棄熱回収ユニットからの高温の、よ
り大量の熱排出及び、サイクルから除去される、低い有用性をもつ低温の熱量の
減少、により相殺されるであろう。提唱された方法による全体的効率に対する影
響は小さい。それは、サイクルの流体の分子量に対する制御を獲得すると同時に
、通常の音波速度及びカッパ値からのサイクル流体の偏りを減少するであろう。
提唱された方法はまた、酸性の凝縮水によりもたらされる腐食の課題を回避する
ことができる。代替的には、凝縮水を燃焼圧力にポンプで圧縮し、蒸発させ、そ
して燃焼室に導入させたが（米国特許第５２４７７９１号を参照されたい）、そ
れは提唱された方法よりも低い効率をもたらす。
【００１４】 大規模発電所から生成されるＣＯ2の廃棄物は地下の溜池中への注入により達
成される可能性が最も強い。これは、燃焼圧力よりも高い注入圧力を必要とする
であろう。再循環された燃焼生成物の過剰な部分を、圧縮機の下流そして燃焼室
の上流で引き取らせる圧縮機及び燃焼室が提唱される。前記の部位で除去される
燃焼生成物は、圧縮機の吸引圧力から燃焼圧力への圧縮のために、別の圧縮機を
必要としないであろう。これは、発電所を、より少ない構成部材及び減少された
経費で建設させるであろう。
【００１５】 燃焼圧力における酸素の配達が要請され、高度に濃厚化された酸素の圧縮は安
全性の危険を表す。更に、大規模発電所における燃焼生成物の要請される容量の
圧縮は、１基の通常のサイズの圧縮機で達成することは困難な可能性がある。従
って、安全性の危険を最小にし、実際的な圧縮装置を得るためには、本発明は、
酸素を、再循環された燃焼生成物の一部と混合し、そしてこれを、並行して、残
りの再循環された燃焼生成物とともに圧縮することを提唱している。燃焼生成物
及び、燃焼生成物で希釈された酸素の圧縮は、あらゆる数の並行の圧縮機におい
て実施することができる。この方法により、燃焼室中へ流れを混合する時の融通
性は良好であろう。例えば圧縮機の駆動機に対して、実際的な設計を得るために
、圧縮機の間の流れの分割の調整が可能であろう。
【００１６】 本発明は、その排気からのＣＯ2の除去を容易にさせる燃焼法に関する。例え
ば空気分離ユニット（ＡＳＵ）又は、空気からの酸素生成のためのその他の装置
からの、高度に濃厚な酸素が、燃焼室内で、化石燃料、例えば天然ガスと混合さ
れる。生成する燃焼生成物は主として水蒸気及びＣＯ2を含んでなる。排気の一
部は冷却され、燃焼区域及び燃焼出口の温度を調節するために供給ガス及び／又
は燃焼室に再循環される。排気は主として、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、アルゴン及び
Ｏ2からなる。ＣＯ2は地下層中に、天然物層（producing formations）中に、海
底上に、気体、液体又は水和物として廃棄するか、あるいは商品として使用する
ことができる。
【００１７】 本発明は、場合により、圧縮の前に酸素の希釈材として燃焼生成物の一部を使
用すること及び、燃焼室内の酸化材を使用すること、並びに場合により、燃焼圧
力に圧縮された後に、しかし燃焼室に供給される前に、サイクルから、燃焼生成
物の一部を引き取ることにより、蒸気をシステム中で水に凝縮させないでおくこ
とにより、燃焼法を改善する。
【００１８】 この改善された燃焼法の利点は、次のように要約することができる。 − 排気、すなわち大部分は水蒸気及びＣＯ2の形態がＣＯ2の回収を容易にさせ
る、 − 関連装置の容量が著しく減少される、 − 関連装置の数が減少される、 − 燃焼温度が調節される、 − 安全性が改善される、 − 腐食の課題が軽減される、 − 既存の装置がその方法に適応するのが容易である。
【００１９】 （詳細な説明） 図１は、純粋な酸素との化石燃料の燃焼及び、熱機関の作動流体への熱の移動
を伴う排気の再循環の原理を示す。燃料は流入ライン１０１を通って供給され、
その流量は制御弁１０３により制御され、燃焼室１１４中のバーナー装置１１３
に達する。例えば空気分離ユニットからの高度に濃厚化された酸素が流入ライン
１０２を通って供給され、その流量は制御弁１０４により制御される。次に、酸
素はミキサー１０９に流入し、そこで、それは熱移動ユニット１１５中で、熱機
関サイクルの作動流体への熱の放出により冷却された、適切に大きい割合の燃焼
生成物と混合される。制御弁１０６により制御され、ライン１１０を通ってミキ
サー１０９に誘導された、酸素に対する冷却燃焼生成物の添加が、火炎の温度レ
ベルの制御をもたらす。従って、希釈された酸素と燃料がバーナー装置１１３内
で燃焼する時に、その温度は燃焼室のデザイン及び材料に対して許容できるレベ
ルに調節される。再循環している冷却燃焼生成物の更なる添加が、ライン１１１
により燃焼室１１４の外壁に接合されている制御弁１０７を介して実施され、こ
の混合物の流れは、燃焼室の外壁と、より冷却された燃焼生成物の流入に適切な
ように孔の開けられている燃焼室の内側の裏打ち物１１２との間の隙間に分配さ
れ、その目的が、熱い燃焼生成物の温度を、熱移動ユニット１１５の熱移動表面
１２１のような下流の装置にとって許容できるレベルまで低下させることである
。
【００２０】 燃焼生成物は、熱移動ユニット１１５内でのそれらの冷却後に、ダクト１１８
を通ってモーター駆動再循環ファン１１９に運ばれ、ダクト１２０を通って制御
弁１０６及び１０７並びに更に、ダクト１０８を通る流れを制御している制御弁
１０５にもどして排出される。
【００２１】 熱移動ユニット１１５を通過する燃焼生成物からの熱は、連結部１１６を通っ
てユニット１１５に流入する熱機関の作動媒体に移され、連結部１１７を通って
放出される。
【００２２】 再循環ファン１１９の、制御弁１０３、１０４、１０５、１０６、１０７の制
御のための集積した制御システムが必要であるが、図１には示されていない。同
様に、集積制御システムにインプットを与えるセンサーも示されていない。
【００２３】 ダクト１０８を通る流れは、燃焼生成物の廃棄システム（図示されていない）
に移動し、そこで生成物、主として水蒸気及びＣＯ2ガスが分離されて、圧縮及
び冷却により液化され得る。次に、ＣＯ2は、大気へのその流出を防止する方法
で廃棄することができる。
【００２４】 図２は、化石燃料を純粋な酸素と燃焼させること及び、排気を再循環させるこ
と、の原理を使用することができる、すなわち蒸気のサイクル中の、一つの代替
的システムを示す。燃料は流入ライン２０１を通って流入し、高濃度の酸素は流
入ライン２０２を通って流入する。ライン２１０を通って供給された再循環して
いる冷却燃焼生成物は、供給された酸素と混合され、次に、燃焼室２１４に運ば
れ、そこで、冷却された燃焼生成物の添加により制御された火炎区域の温度で、
燃料の燃焼が実施される。
【００２５】 ライン２１１を通って供給された冷却燃焼生成物の更なる添加は、熱い燃焼生
成物温度の更なる調節をもたらし、次に、それらは蒸気発生機２１５に流入し、
それがライン２１７を通って発電所の蒸気タービン部分２３０に蒸気を供給する
。
【００２６】 蒸気タービン２３０は負荷２４０を駆動する。濃厚化蒸気はライン２１６を通
って蒸気発生機２１５に復帰する。
【００２７】 蒸気発生器中で熱を放出することにより冷却された燃焼生成物は、再循環ファ
ン２１９により再循環され、大部分の流れは、ライン２１０及び２１１を通って
、燃焼室２１４に復帰する。ライン２０１及び２０２を通って供給された燃焼反
応体の合わせた供給量に等しい質量流量が、ライン２０８を通って再循環ループ
から放出されて廃棄部に至る。燃焼生成物は主としてＣＯ2及び水蒸気を含み、
それらは圧縮及び冷却により分離されて、液体として廃棄されることができる。
【００２８】 燃料、酸素及び、再循環している冷却燃焼生成物の流れを制御している制御弁
は図２には示されていない。これらの弁については、図１及びその説明文を参照
される。
【００２９】 図３は、この場合は、開放サイクルのガスタービンの作動媒体中への熱の移動
を伴う外部燃焼室としての、純粋な酸素との化石燃料の燃焼及び排気の再循環の
原理のもう１種の代替的使用法を示している。空気は流入ライン３２１を通って
ガスタービン３３０に流入し、２基の圧縮機の間に中間冷却機３２３を伴う圧縮
機の部分３２２Ａ及びＢ中で圧縮される。圧縮された空気は熱交換機３１５に流
動し、燃焼室３１４から発する熱い燃焼生成物からの熱を受け取る。次に、加熱
された空気はガスタービンのタービン部分３３０中で膨張する。タービン中で生
成された電力が圧縮機の部分３２２Ａ及びＢ及び負荷３４０を駆動する。タービ
ンからの排気中に残るいくらかのエネルギーは、廃棄熱回収ユニット３３１中に
回収されることができ、次いで、空気は排気ダクト３３２を通って大気に廃棄さ
れる。
【００３０】 燃料は流入ライン３０１を通って燃焼室システムに供給され、高濃度の酸素が
ライン３０２を通って流入する。ライン３１０を通って供給された再循環してい
る冷却燃焼生成物は供給された酸素と混合し、次いで、燃焼室３１４に達し、そ
こで、冷却された燃焼生成物の添加により制御された火炎区域温度で、燃料の燃
焼が実施される。
【００３１】 ライン３１１を通って供給された冷却燃焼生成物の更なる添加は、熱い燃焼生
成物温度の更なる制御をもたらし、次に、それらは熱交換機３１５に流入し、そ
こで熱はガスタービンの作業媒体に与えられる。冷却燃焼生成物は再循環ファン
３１９により再循環され、大部分の流れはライン３１０及び３１１を通って燃焼
室３１４に復帰する。
【００３２】 流入ライン３０１及び３０２を通って供給された燃焼反応体の合わせた供給物
と等しい質量流量が、ライン３０８を通って再循環ループから排出されて廃棄部
に達する。
【００３３】 燃焼生成物は主としてＣＯ2及び水蒸気を含み、それらは圧縮及び冷却により
分離されて液体として廃棄される。
【００３４】 燃料、酸素及び、再循環している冷却燃焼生成物の流れを制御している制御弁
は図３には示されていない。これらの弁に対しては、図１及びその説明文を参照
される。
【００３５】 図４は、化石燃料を純粋酸素と燃焼すること及び、排気の再循環、の原理を使
用することができる、すなわち外部燃焼室を伴う閉鎖サイクルガスタービンにお
ける、更にもう１種の代替的システムを示す。ガスタービンの再循環している作
動媒体はライン４２１を通ってサイクルに流入し、圧縮機の部分４２２Ａ及びＢ
中で圧縮される。作動媒体は、圧縮機の仕事及び圧縮機の放出温度を減少させる
ために、２基の圧縮機の間で、中間冷却機４２３中を通される。作動媒体は、膨
張機タービン４３０から排出される作動媒体からいくらかの熱を受け取りながら
、圧縮機から回復機／再生機４２４に通過する。
【００３６】 次に、加熱される作動媒体が熱交換機４１５に達し、そこで燃焼室４１４から
発生する熱が付加される。次に、作動媒体がタービン４３０中で膨張され、それ
が、圧縮機の部分４２２Ａ、Ｂ及び更に負荷４４０を駆動する。次に、タービン
の排気が回復機／再生機４２４に通過し、そこで熱は、圧縮機の部分４２２Ａ、
Ｂから来る作動媒体に与えられる。次に、膨張機タービン及び回復機／再生機を
通過した作動媒体は前冷却機４２７に達し、そこで、その温度が実際的に可能な
限り低くされ、次いで、作動媒体がライン４２１中に戻されて、圧縮機の部分に
再流入する。
【００３７】 燃料は流入ライン４０１を通って燃焼室システムに供給され、高濃度の酸素は
流入ライン４０２中に流入する。ライン４１０を通って供給された再循環してい
る冷却された燃焼生成物は供給された酸素と混合し、次いで、燃焼室４１４に達
し、そこで、冷却された燃焼生成物の添加により制御された火炎区域の温度で、
燃料の燃焼が実施される。
【００３８】 ライン４１１を通って供給された冷却された燃焼生成物の更なる添加は熱い燃
焼生成物温度の更なる制御をもたらし、次いでそれらは熱交換機４１５に流入し
そこで、熱はガスタービンの作動媒体に与えられる。
【００３９】 冷却された燃焼生成物は再循環ファン４１９により再循環され、大部分の流れ
は、ライン４１０及び４１１を通って燃焼室４１４に復帰する。
【００４０】 流入ライン４０１及び４０２を通って供給された燃焼反応体の合わせた供給量
に等しい質量流量がライン４０８を通る燃焼生成物の再循環ループから排出され
て、図６に暗示されたもののような、廃棄システムに達する。
【００４１】 燃焼生成物は主としてＣＯ2及び水蒸気を含み、それらは圧縮及び冷却により
分離され、液体として廃棄することができる。
【００４２】 燃料、酸素及び、再循環している冷却燃焼生成物の流れを制御している弁は図
４には示されていない。これらの弁に関しては、図１及びその説明文を参照され
る。
【００４３】 図５は、この場合は、閉鎖サイクルのガスタービンからなるが、内燃を伴う、
純粋酸素との化石燃料の燃焼及び排気の再循環の原理を使用することができる、
更にもう１種の代替的システムを示している。ガスタービンの再循環している作
動媒体はライン５２１を通って圧縮機の部分に流入し、そこで、それは、５２３
における中間冷却を伴って、圧縮機部分５２２Ａ及びＢ中で圧縮されて、圧縮機
の仕事及び圧縮機の放出温度を低下させる。
【００４４】 次いで、作動媒体は圧縮機の部分５２２Ｂから回復機／再生機５２４に通過し
て、膨張機タービン５３０から排出する作動媒体からいくらかの熱を受け取る。
【００４５】 次いで、加熱される作動媒体は燃焼室５１４に達するが、流入の前に２本の流
れに分割される。ライン５１０を通る流れは５０２で供給される高濃度酸素の供
給体と混合される。作動媒体の酸素への添加は、燃焼火炎温度を、燃焼室の設計
及び材料にとって許容できるレベルに制御するために使用される。
【００４６】 燃焼室への作動媒体の第２の供給体はライン５１１を通って流入し、燃焼室の
出口の温度を、次に、作動媒体ループ中に存在する膨張機タービン５３０に許容
できるレベルに制御するために使用される。燃料は接合部５０１を通って燃焼室
に供給される。
【００４７】 次に、膨張機タービン５３０から排出される作動媒体は回復機／再生機５２４
の高温側に流入して、圧縮機の部分５２２Ｂ中から来る作動媒体に熱を与える。
【００４８】 次に、回復機／再生機５２４の高温側を通って膨張機タービン５３０から排出
される作動媒体は前冷却機５２７を通過し、そこで、それは実際的にできるだけ
低温に冷却され、次いで、スクラバー５２９に流動し、そこで、濃厚化された水
蒸気が分離されて、ライン５２９を通って廃棄される。
【００４９】 より大量の作動媒体が、ライン５０８を通って廃棄され、主要成分のＣＯ2及
び水分の分離及び液化のための圧縮及び冷却部に到達する。合計の廃棄物の質量
流量は接合部５０１及び５０２それぞれの中への燃料及び高濃度酸素の総供給量
に等しい。
【００５０】 燃料、酸素の流れ及び、燃焼室５１４を通る作動媒体の流れの分配を制御する
弁は図５には示されていない。これらの弁に関しては、図１の類似の弁及びその
説明文が参照される。
【００５１】 図６は、ＣＯ2及び水蒸気がそこで廃棄される、分離法を示す。図１、２、３
、４、５、それぞれに示されたライン１０８、２０８、３０８、４０８、５０８
を通る燃焼生成物の再循環ループから放出された余剰燃焼生成物は、ライン６０
８を通って廃棄システムに誘導される。
【００５２】 廃棄システムの主要部品は圧縮機６５２、６５３、６５４、冷却機／凝縮機６
５５、６５６、６５７、６６１及びスクラバー６６５、６６６、６６７である。
燃焼生成物の主要成分は、ＣＯ2及び水蒸気であり、窒素、酸素、及びアルゴン
のような少量の成分が存在する。
【００５３】 ライン６０８を通って廃棄システムに供給される余剰燃焼生成物は、圧縮機段
階６５２において圧縮され、冷却機６５５中における水蒸気の凝縮により冷却さ
れる。凝縮水はスクラバー６５８中で、残りの燃焼生成物から分離され、ライン
６６５を通って廃棄される。
【００５４】 圧力を更に増加されて、燃焼生成物として凝縮されたより大量の水蒸気が圧縮
機６５３、冷却機／凝縮機６５６及びスクラバー６５９を通過して、ライン６６
６を通って更なる水の排水をもたらす。
【００５５】 圧縮の段階の数は主としてライン６０８の圧力に依存する。図６は、最後の圧
縮機段階６５４から大体７２バラまで圧力を得るためには、３段階の圧縮が必要
であるとの想定に基づいている。
【００５６】 圧縮機段階は、駆動ユニット６６４、通常は加速ギヤの付いたモーターにより
駆動される。
【００５７】 より大量の水蒸気が、冷却機６５７中で燃焼生成物を冷却し、ドレイン６６７
を通ってスクラバー６６０中で凝縮水を取り出すことにより排出することができ
る。
【００５８】 次の冷却機６６１に流入する残りの燃焼生成物の圧力は７０バラに保たれると
想定される。主要成分はＣＯ2、更に少量の窒素、酸素及びアルゴンであり、水
蒸気含量は、水の、前回の凝縮／除去後には非常に少量である。下流のラインに
おいて腐食に対して好都合である場合には、水蒸気の除去のための脱水包装物を
、圧縮機６５２とポンプ６６３の間の適当な地点に容易に設置することができる
。
【００５９】 冷却機６６１中で残りの燃焼生成物の温度を取り去ることは、ＣＯ2を液体Ｃ
Ｏ2に凝縮させ、次いでそれがスクラバー６６２中で除去され、ラインを通って
ポンプ６６３に排水され、そこで、液体ＣＯ2を地理学的形成物中への液体の注
入に適した圧力に圧縮することができ、それにより大気へのＣＯ2の放出を回避
することができる。
【００６０】 残りの気体状の成分、大部分は、酸素又は燃料中の汚染物としてシステムに流
入した窒素及びアルゴンは、燃料の燃焼後に燃焼生成物中に残留しているあらゆ
る過剰酸素と一緒に、ライン６６９を経て廃棄される。
【００６１】 ここに概説された廃棄システムの代替物として、センサー及び制御器の集積シ
ステムが要請されるが、図６には示されていないが、既存のハードウェア及び技
術を使用して設置することができる。
【００６２】 （好ましい態様） 与えられた例は本発明の可能な使用法を具体的に示すが、本発明の使用法のす
べての可能な装置を含むことは意図されていない。方法のすべてのアスペクトが
好都合な方法として実施される必要はないことを強調しなければならない。使用
法の与えられた例は次のシナリオに適用することができる。 ・ 大気へのＣＯ2の放出なしの、大陸に基づいたガス燃焼発電所（具体的には
４００ＭＷ）、 ・ 大気へのＣＯ2放出なしの、沖合ガス燃焼発電所、具体的には５０ＭＷ。低
価格の混合ガス（associated gas）の可能な利点及びＣＯ2罰金の節約（適用可
能な場合には）が発電所の経済を著しく改善するであろう。
【００６３】 図７において、２基の圧縮機が２基のタービンにより駆動される並行軸構成で
使用された本発明が示されている。燃料ライン７１０、燃料、例えば天然ガス、
主として、燃焼生成物と混合された酸素からなる酸化体の流れ７１０、及び再循
環された燃焼生成物７１１の冷却材の流れが、燃焼室７１４に供給される。燃焼
室７１４は２個の機能的に類似の燃焼室、２基のガスタービン、７３０Ａ及び７
３０Ｂそれぞれの上に設置されたものとして構成することができる。流れ７０１
、７１０及び７１１の流量は、火炎中及び燃焼室を排出する生成物中の両方で適
切な温度を与えるように選択される。燃焼室７１４を排出後、生成物は２本の流
れ、１本はタービン７３０Ａを通るもの、及びもう１本はタービン７３０Ｂを通
るものに分割されて、タービンが発電機７４０Ａ及び７４０Ｂを駆動する。ター
ビンを通過後、前記の生成物の流れは混合されて、廃棄熱回収ユニット７２７を
通過し、そこで生成物が冷却される。これは蒸気タービンへの供給及び／又は地
域暖房への使用のための熱回収蒸気発生機中で実施することができる。熱回収蒸
気発生機が使用される場合は、適切な圧縮機の吸引温度への更なる冷却を適用し
なければならない可能性がある。蒸気システム（図示されていない）における熱
回収ユニット７２７で除去された熱をできるだけ利用することが好都合である。
更に、水蒸気を凝縮せずにできるだけ冷却することが好都合である。熱回収ユニ
ット７２７から排出される冷却された燃焼生成物の流れは、２本の流れ、７２１
Ａ及び７２１Ｂに分離される。流れ７２１Ｂは圧縮機７２２Ｂ中で圧縮され、燃
焼生成物７０８の適切な流れが圧縮機の出口の下流の流れ７１１から引かれ、残
りは冷却材として燃焼室７１４中に注入される。高圧生成物７０８が冷却され、
凝縮水が分離されて、大部分ＣＯ2の残りが圧縮されて、地下の溜池に注入され
得る。流れ７２１Ａはミキサー７１５中でライン７０２を通って来る適量の酸素
と混合される。酸素は極低温又は膜空気分離ユニットにおいて生成することがで
きる。ミキサーから出る混合酸素及び燃焼生成物は圧縮機７２２Ａ中で圧縮され
、酸化材として燃焼室７１４中に導入される。
【００６４】 図８には、ガスタービンにより駆動される１基の圧縮機及び蒸気タービンによ
り駆動される１基の圧縮機の、並行軸構成で使用される本発明が示されている。
燃焼生成物はタービン８３０Ａに供給され、次いで、廃棄熱回収８３０Ａ駆動発
電機８４０に通過し、次いで、廃棄熱回収ユニット８２７に通過される。蒸気タ
ービン８３０Ｂは廃棄熱回収ユニット８２７で発生された蒸気を供給される（図
示されていない）。その他の点では、この構成は図７に示されたものに類似して
いる。
【００６５】 図９には、一タービンにより駆動される単一軸構成で使用される本発明が示さ
れている。圧縮機９２２Ａ及び９２２Ｂは両方とも、発電機９４０をも駆動する
タービン９３０により駆動される。その他の点では、この構成は図８に示された
物に類似している。
【００６６】 図１０には、１タービンにより駆動される１軸構成の本発明が示されている。
廃棄熱回収ユニット１０２７から排出する燃焼生成物はライン１０２１を通って
、タービン１０３０により駆動される圧縮機１０２２に供給される。燃焼生成物
１００８の適切な流れは圧縮機の出口の下流の、流れ１０１１から引かれる。こ
れらの高圧生成物１００８を冷却し、凝縮水を分離し、そして、大部分ＣＯ2の
残りを圧縮して、地下の溜池に注入することができる。流れ１０１１は２本に分
離され、１本は、高度に濃厚化された酸素を含む流れ１００２と混合され、他方
は冷却材の流れとして燃焼室内に注入される。流れ１０１１の分割比、流れ１０
０１及び１０１１の流量は、火炎中及び、燃焼室内から排出される生成物中で適
切な温度を与えるように選択される。その他の点ではこの構成は図９に示された
ものと類似している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 高度に濃厚化された酸素との化石燃料の燃焼及び燃焼生成物の再循環、の原理
を示すスキーム図である。
【図２】 閉鎖された蒸気サイクルの熱機関を示すスキーム図である。
【図３】 開放サイクルのガスタービン型の熱機関を示すスキーム図である。
【図４】 熱機関サイクルの外側の燃焼を伴う閉鎖サイクルのガスタービン型熱機関を示
すスキーム図である。
【図５】 熱機関サイクル内の内部で燃焼を伴う閉鎖サイクルのガスタービン型の熱機関
を示す、スキーム図である。
【図６】 生成された燃焼生成物の廃棄のための１種の代替案を示すスキーム図である。
【図７】 本発明の第１の態様を示すスキーム図である。
【図８】 本発明の第２の態様を示すスキーム図である。
【図９】 本発明の第３の態様を示すスキーム図である。
【図１０】 本発明の第４の態様を示すスキーム図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 グラフ，オスカル・フレドリク ノルウエー・エヌ−1347ホスレ・カルクブ レンナーベイエン37

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度調節のために、再循環された燃焼生成物が導入される燃
    焼室内において（７１４）、著しく濃厚化された酸素を供給して燃料を燃焼させ
    ることによる、汚染度の低い発電法であって、 すべての又は一部の燃焼生成物が、すべての又は大部分の水蒸気を前記生成物
    から凝縮させずに保つ適切な温度に冷却されて（７２７）、次に、前記生成物が
    圧縮されて、燃焼室に再循環されることを特徴とする、方法。
  2. 【請求項２】 冷却後、燃焼生成物の一部が酸素の希釈体として使用される
    こと（７１５）、並びに、その後、燃焼生成物と酸素のこの混合物が、前記生成
    物の残りとは別に圧縮されて、燃焼室内で酸化体として使用される（７１０）こ
    とを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 燃焼生成物の一部が、燃焼圧力に圧縮された後に、しかし燃
    焼室に供給される前にサイクルから引き取られる（７０８）ことを特徴とする、
    請求項１又は２記載の方法。
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