JP2007309315A - Concentration method of carbon dioxide present in exhaust gas discharged from power generating plant - Google Patents

Concentration method of carbon dioxide present in exhaust gas discharged from power generating plant Download PDF

Info

Publication number
JP2007309315A
JP2007309315A JP2007112465A JP2007112465A JP2007309315A JP 2007309315 A JP2007309315 A JP 2007309315A JP 2007112465 A JP2007112465 A JP 2007112465A JP 2007112465 A JP2007112465 A JP 2007112465A JP 2007309315 A JP2007309315 A JP 2007309315A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
gas
turbine
gas turbine
inlet
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.)
Ceased
Application number
JP2007112465A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ari Minkkinen
アリ マンキネン
Etienne Lebas
エティエヌ ルバ
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.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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 IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of JP2007309315A publication Critical patent/JP2007309315A/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas- turbine plants for special use
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/08Semi-closed cycles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/34Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid with recycling of part of the working fluid, i.e. semi-closed cycles with combustion products in the closed part of the cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J2215/00Preventing emissions
    • F23J2215/50Carbon dioxide
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32Direct CO2 mitigation

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a method of concentrating carbon dioxide (CO<SB>2</SB>) present in exhaust gas discharged by a power generating plant comprising a multiplicity of gas turbines including inlet gas turbine 10<SB>1</SB>and at least an additional gas turbine 10<SB>2</SB>, 10<SB>3</SB>burning a mixture of an oxidizer and of a fuel, a method wherein a following stages are carried out; a step for compressing an oxidizer in form of air in the inlet gas turbine 10, a step for providing combustion of this air and of the fuel in this inlet gas turbine, a step for removing the exhaust gas produced by the combustion from this gas turbine. <P>SOLUTION: According to the invention, the method includes a step for supplying at least one of the additional gas turbines 10<SB>2</SB>, 10<SB>3</SB>with an oxidizer such as the exhaust gas generated by the inlet gas turbine so as to obtain exhaust gas at the outlet of this additional gas turbine having a low oxygen content and a high CO<SB>2</SB>concentration. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、多数のガスタービンを備えた発電プラントから排出される排ガス中に存在する二酸化炭素(CO2)の濃縮方法に関する。 The present invention relates to a method for concentrating carbon dioxide (CO 2 ) present in exhaust gas discharged from a power plant equipped with a large number of gas turbines.

本発明は、より詳細には、これらのガスタービンから排出される二酸化炭素(CO2)を捕捉する分野に関する。 The present invention relates more particularly to the field of capturing carbon dioxide (CO 2 ) emitted from these gas turbines.

発電のために多数のガスタービンを備えたプラントを使用することは公知である。これらのガスタービンは、通常、酸化剤圧縮機、燃焼室、およびエキスパンダーを備えている。これらのタービンは、蒸気発生器に通すことにより蒸気を発生させるための高温の排ガスと、任意の装置、とりわけ発電機を駆動させるための機械的な仕事とを同時に発生させることができる。各発生器で生成された蒸気をまとめて1つの蒸気流を作り、次いでこれを高能力蒸気タービンに送り、次にこのタービンで機械的な作用により高出力発電機を駆動する。各発電機が生成した電気は、それぞれを1つにまとめて、あるいはそれぞれ単独で使用される。   It is known to use plants with multiple gas turbines for power generation. These gas turbines typically include an oxidizer compressor, a combustion chamber, and an expander. These turbines can simultaneously generate hot exhaust gas for generating steam by passing through a steam generator and mechanical work for driving any device, especially a generator. The steam produced by each generator is combined to create a steam stream that is then sent to a high capacity steam turbine, which then drives a high power generator by mechanical action. The electricity generated by each generator is used as a single unit or independently.

一般に、各ガスタービンの圧縮機には周囲空気を供給する。その後、この空気は圧縮された状態で燃焼室へ送られる。燃焼室は、天然ガスの形の燃料も受け入れ、燃料混合物を形成する。その後、この燃料混合物が燃焼される。   Generally, ambient air is supplied to the compressor of each gas turbine. Thereafter, this air is sent to the combustion chamber in a compressed state. The combustion chamber also accepts fuel in the form of natural gas and forms a fuel mixture. The fuel mixture is then burned.

この構成において、圧縮機に供給される周囲空気は、燃焼室での燃焼を行うためだけでなく、羽根などの種々の圧縮機要素を冷却するために、大量に導入しなければならない。したがって、燃焼室を出る排ガスは大量の酸素を含んでいるが、この酸素は使用されることなく大気中へ排出される。   In this configuration, the ambient air supplied to the compressor must be introduced in large quantities not only for combustion in the combustion chamber, but also for cooling various compressor elements such as vanes. Therefore, although the exhaust gas exiting the combustion chamber contains a large amount of oxygen, this oxygen is discharged into the atmosphere without being used.

天然ガスは、これらのガスタービンの燃焼室に供給するために最もよく使用されている燃料である。何故ならば、このガスの燃焼で発生するCO2の比率は、石炭または液状炭化水素など「化石燃料」と呼ばれる他の燃料のエネルギー源が発生する比率より低いことが一般に認められているからである。さらに、こうしたガス状の燃料は、どんな開発現場にも液化して容易に大量輸送することができ、必要に応じてそこで使用することができる。 Natural gas is the most commonly used fuel to supply the combustion chambers of these gas turbines. This is because it is generally accepted that the ratio of CO 2 generated by the combustion of this gas is lower than that generated by other fuel energy sources called “fossil fuels” such as coal or liquid hydrocarbons. is there. Moreover, such gaseous fuels can be liquefied and easily mass transported to any development site and used there as needed.

上述の燃料混合物の燃焼により高温の排ガスが発生する。この高温の排ガスをエキスパンダーに送り、これを駆動し回転させて、これに接続されている発電機を起動させる。次いで、エキスパンダー出口の排ガスは、蒸気発生器内の熱交換器へ送られ、そこを循環する液体を蒸気に変換する。熱交換を行った後、排ガスは、場合により予め冷却して、例えば煙突から大気中へ排出される。蒸気発生器で生成された蒸気は、発電機に接続された蒸気タービンへ送られる。   High-temperature exhaust gas is generated by the combustion of the fuel mixture. This high-temperature exhaust gas is sent to the expander, and this is driven and rotated to start the generator connected thereto. Next, the exhaust gas at the outlet of the expander is sent to a heat exchanger in the steam generator, and the liquid circulating there is converted into steam. After the heat exchange, the exhaust gas is optionally cooled in advance and discharged, for example, from the chimney into the atmosphere. The steam generated by the steam generator is sent to a steam turbine connected to a generator.

GTCC(ガスタービンコンバインドサイクル)として知られているこうしたサイクルは、コージェネレーションタービンと呼ぶこともでき、電気効率がおよそ60%であるという利点がもたらされる。   Such a cycle, known as GTCC (Gas Turbine Combined Cycle), can also be referred to as a cogeneration turbine and provides the advantage of an electrical efficiency of approximately 60%.

しかし、この公知のプラントの主たる欠点は、各タービンについて、二酸化炭素(CO2)濃度が低い排ガスを大気中へ排出することである。このCO2は環境に有害である。何故ならば、CO2は、数十年間観察されている温室効果および地球温暖化の原因であることが立証されているからである。 However, the main drawback of this known plant is that for each turbine, exhaust gases with a low carbon dioxide (CO 2 ) concentration are discharged into the atmosphere. This CO 2 is harmful to the environment. This is because CO 2 has been proven to be responsible for the greenhouse effect and global warming observed for decades.

これらの欠点を克服するために、CO2が大気中に排出される前にこれを捕捉することができるツール(方法および装置)を使用することが重要である。これにより、この先何年にもわたって温室効果を若干抑えることができる。 In order to overcome these drawbacks, it is important to use tools (methods and apparatus) that can capture CO 2 before it is discharged into the atmosphere. This can reduce the greenhouse effect slightly for years to come.

ガスタービンの分野では、1つの公知の解決策は燃焼排ガス中に存在するCO2を捕捉することである。 In the field of gas turbines, one known solution is to capture the CO 2 present in the flue gas.

使用される捕捉方法および装置は、一般に、低温工学、分子ふるい上の吸着手段などの化学的または物理的手段による吸収、または膜、より詳細には気体分離膜の使用に基づくものである。   The capture methods and equipment used are generally based on cryogenic engineering, absorption by chemical or physical means such as adsorption means on molecular sieves, or the use of membranes, more particularly gas separation membranes.

一例として、特許出願、EP0,744,987号およびWO00/57,990号により詳細に記載されているように、物理的または化学的溶媒を用いたCO2吸収方法を使用することができる。記載されている吸収性溶液は、例えば、MEA、DGAおよびDIPAなどの第1級アミン、DEAなどの第2級アミン、MDEAなどの第3級アミンを含む。 As an example, CO 2 absorption methods using physical or chemical solvents can be used, as described in more detail in patent applications, EP 0,744,987 and WO 00 / 57,990. The absorbent solutions described include, for example, primary amines such as MEA, DGA and DIPA, secondary amines such as DEA, and tertiary amines such as MDEA.

しかし、こうした方法は、大量の排ガスを処理しなければならないこと、およびこの排ガス中のCO2分圧が低いことを考えると、これを実現することは困難である。さらに、排ガスが排出されるとき、この排ガスには大量の残存酸素が存在し、こうした酸素の存在は、とりわけアミンなどの反応性化学溶媒を使用する場合、CO2の捕捉を著しく妨げる。さらに、CO2捕捉装置を各ガスタービンに設けることが必要であり、これはプラントをさらに複雑なものにするだけでなく、そのコストを著しく増大させる。 However, this method is difficult to achieve in view of the large amount of exhaust gas that must be treated and the low CO 2 partial pressure in the exhaust gas. Furthermore, when the exhaust gas is exhausted, there is a large amount of residual oxygen in the exhaust gas, and the presence of such oxygen significantly hinders the capture of CO 2 , especially when using reactive chemical solvents such as amines. Furthermore, it is necessary to provide a CO 2 capture device in each gas turbine, which not only makes the plant more complex but also significantly increases its cost.

本発明は、これらのガスタービンが排出するCO2を捕捉し、大気中へのCO2の排出をできるだけ減らすことを目的として、このCO2を濃縮することを意図するものである。 The present invention intends to enrich the CO 2 for the purpose of capturing the CO 2 emitted by these gas turbines and reducing the emission of CO 2 into the atmosphere as much as possible.

したがって、本発明は、入口ガスタービンと、少なくとも1基の追加ガスタービンとを含む多数のガスタービンを備え、前記タービンが酸化剤と燃料の混合物を燃焼させる発電プラントから排出される排ガス中に存在する二酸化炭素(CO2)を濃縮する方法であって、以下の段階が実行され、
・入口ガスタービンで空気の形の酸化剤を圧縮する段階、
・この入口ガスタービンでこの空気と燃料との燃焼を行う段階、
・この燃焼で発生した排ガスをこのガスタービンから除去する段階、
追加ガスタービンの少なくとも1基に、前記入口ガスタービンが生成する排ガスなどの酸化剤を供給し、この追加ガスタービンの出口において、酸素含有率が低くCO2濃度が高い排ガスを得る段階を含むことを特徴とする方法に関する。
Accordingly, the present invention comprises a number of gas turbines including an inlet gas turbine and at least one additional gas turbine, the turbine being present in exhaust gas discharged from a power plant that burns a mixture of oxidant and fuel. A method of concentrating carbon dioxide (CO 2 ), wherein the following steps are performed:
Compressing the oxidant in the form of air in the inlet gas turbine,
The stage of combustion of this air and fuel in this inlet gas turbine,
The stage of removing the exhaust gas generated by this combustion from this gas turbine,
Supplying at least one additional gas turbine with an oxidizing agent such as exhaust gas generated by the inlet gas turbine, and obtaining an exhaust gas having a low oxygen content and a high CO 2 concentration at the outlet of the additional gas turbine; To a method characterized by

少なくとも2基の追加ガスタービンが設けられた場合、この方法は、追加ガスタービンの1基に、入口ガスタービンが生成した排ガスなどの酸化剤を供給する段階を含み、かつ、追加タービンの前記1基が生成した排ガスなどの酸化剤を追加ガスタービンの他の1基に供給する段階を含むことができる。   If at least two additional gas turbines are provided, the method includes supplying one of the additional gas turbines with an oxidant, such as exhaust gas generated by the inlet gas turbine, and said one of the additional turbines. Supplying an oxidant such as exhaust gas generated by the group to the other one of the additional gas turbines may be included.

この方法は、排ガスを追加ガスタービンに供給する前に、その排ガスを冷却する段階を含むことができる。   The method can include cooling the exhaust gas before supplying the exhaust gas to the additional gas turbine.

この方法は、前記ガスタービンを出る排ガスを、蒸気発生器を通過させる段階を含むことができる。   The method can include passing the exhaust gas exiting the gas turbine through a steam generator.

この方法は、蒸気の過剰発生(steam overgeneration)が行われるように、蒸気発生器において、排ガスと燃料との触媒燃焼を行う段階を含むことができる。   The method can include performing catalytic combustion of exhaust gas and fuel in a steam generator such that steam overgeneration occurs.

この方法は、前記発生器を出る排ガスと、ガスタービンの少なくとも1基に供給される排ガスとを混合する段階を含むことができる。   The method can include mixing the exhaust gas exiting the generator and the exhaust gas supplied to at least one of the gas turbines.

この方法は、前記発生器を出る排ガスと、入口ガスタービンに供給される空気とを混合する段階を含むことができる。   The method can include mixing the exhaust gas exiting the generator and the air supplied to the inlet gas turbine.

この方法は、熱発生器出口においてCO2を捕捉する段階を含むことができる。 The method can include capturing CO 2 at the heat generator outlet.

この方法は、少なくとも1基の追加ガスタービンの圧縮機の出口においてCO2を捕捉する段階を含むことができる。 The method may include capturing CO 2 at the outlet of the compressor of at least one additional gas turbine.

ガスタービンの少なくとも1基が2段圧縮機を含む構成において、この方法は、圧縮機第1段の出口においてCO2を捕捉する段階を含むことができる。 In configurations where at least one of the gas turbines includes a two-stage compressor, the method may include capturing CO 2 at the compressor first stage outlet.

本発明は、入口ガスタービンと、少なくとも1基の追加ガスタービンとを含む多数のガスタービンを備え、前記タービンが酸化剤と燃料の混合物を燃焼させる発電プラントであって、
入口ガスタービンが、酸化剤としての空気を取り込む手段を備え、
少なくとも1基の追加ガスタービンが、入口ガスタービンから出る排ガスを酸化剤として取り込む手段を備えたことを特徴とする発電プラントにも関する。
The present invention comprises a number of gas turbines including an inlet gas turbine and at least one additional gas turbine, wherein the turbine burns a mixture of oxidant and fuel,
The inlet gas turbine comprises means for taking in air as an oxidant;
It also relates to a power plant characterized in that the at least one additional gas turbine comprises means for taking in the exhaust gas leaving the inlet gas turbine as oxidant.

このプラントは、排ガス冷却手段を備えることができる。   This plant can be equipped with exhaust gas cooling means.

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として記載された以下の説明を読めば明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings.

図1は、発電機として使用されるガスタービンプラントを模式的に示す。   FIG. 1 schematically shows a gas turbine plant used as a generator.

このプラントは、少なくとも2基のガスタービンまたは燃焼タービンを備えている。ここでは、3基のタービン101から103が順々に配置されている。各タービンは、それ自体は知られているように、少なくとも1つの圧縮段を有する圧縮機121から123、燃焼室141から143、および前記圧縮機および発電機181から183などの電気発生手段の駆動に必要なエネルギーを供給するエキスパンダー161から163を備えている。本明細書の以下の記述においては、図1を左から右に見て、第1タービン101を入口ガスタービンと呼び、他の2基のタービンを追加ガスタービンと呼ぶ。第3タービン103を末端追加ガスタービンと呼び、入口ガスタービンと末端追加ガスタービンの間に配置された他のガスタービン102のすべてを、中間追加ガスタービンとする。 The plant is equipped with at least two gas turbines or combustion turbines. Here, three turbines 10 1 to 10 3 are arranged in sequence. Each turbine, as is known per se, includes a compressor 12 1 to 12 3 having at least one compression stage, a combustion chamber 14 1 to 14 3 , and said compressor and generator 18 1 to 18 3 etc. Expanders 16 1 to 16 3 for supplying energy necessary for driving the electricity generating means are provided. In the following description of the present specification, when viewed in right 1 from the left, the first turbine 10 1 is referred to as the inlet gas turbines, referred to as additional gas turbine turbine of the other two groups. The third turbine 103 is referred to as a terminal additional gas turbine, all arranged another gas turbine 10 2 between the inlet gas turbine and terminal additional gas turbine, an intermediate additional gas turbine.

蒸気発生器201から203または蒸発器が各ガスタービンに付随している。記載された例の場合は、蒸発器203が、燃料が供給される触媒燃焼室(図示せず)などの加熱手段を含む限り、ガスタービン103に付随した蒸発器203は蒸気の過剰発生器(steam surgenerator)である。この燃料は、タービンの燃焼室に供給される燃料と同一のものであってよい。これは、実質的に、この蒸発器が製造する蒸気の量を増加させる効果を有する。もちろん、本発明の範囲を逸脱することなしに、蒸発器のすべてまたはその一部を蒸気の過剰発生器とすることができる。さらに、排ガス冷却交換器または冷却器が、蒸発器のすべてまたはその一部に付随しており、蒸発器を出る排ガスを冷却する。図示の例においては、入口タービンおよび中間タービンのみに冷却交換器221および222が設けられているが、末端タービンにも冷却交換器を設けることができる。さらに、冷却器とエキスパンダー122および123の入口の間に水凝縮器/復熱装置(図示せず)を設けることもできる。これにより、排ガスをタービンに供給する前にその中の水が存在しないようにすることができる。 From the steam generator 20 1 20 3 or the evaporator is associated with each gas turbine. For the described embodiment, the evaporator 20 3, as long as it contains heating means such as a catalytic combustion chamber to which the fuel is supplied (not shown), an evaporator 20 3 accompanying the gas turbine 10 3 excess steam It is a generator (steam surgenator). This fuel may be the same as the fuel supplied to the combustion chamber of the turbine. This has the effect of substantially increasing the amount of steam that the evaporator produces. Of course, all or part of the evaporator may be an excess steam generator without departing from the scope of the present invention. In addition, an exhaust gas cooling exchanger or cooler is associated with all or part of the evaporator to cool the exhaust gas leaving the evaporator. In the illustrated example, only the inlet turbine and the intermediate turbine are provided with the cooling exchangers 22 1 and 22 2, but the end turbine can also be provided with a cooling exchanger. In addition, a water condenser / recuperator (not shown) may be provided between the cooler and the inlets of the expanders 12 2 and 12 3 . Thereby, before supplying exhaust gas to a turbine, the water in it can be made not to exist.

このプラントはまた、エキスパンダー24も備えており、蒸発器から出た蒸気はここを通って流れる。このエキスパンダーは蒸気タービンと呼ばれ、発電機26を駆動回転させる。蒸気タービン24は凝縮式のものが有利である。これにより、そこを通って流れる蒸気は液体に変換されてから蒸発器に戻され、これを蒸気へ変換することができるようになる。   The plant also includes an expander 24 through which the vapor from the evaporator flows. This expander is called a steam turbine and drives the generator 26 to rotate. The steam turbine 24 is advantageously a condensing type. This allows the vapor flowing therethrough to be converted to a liquid and then returned to the evaporator, where it can be converted to vapor.

運転時は、酸化剤、一般には周囲圧力の空気を、ガスタービン101の圧縮機121の入口に供給し、これを圧縮する。次いで、この圧縮空気を、管路281を介して燃焼室141に送る。燃焼室において、圧縮空気は、管路30を介して供給される液状またはガス状の燃料と混合される。この例においては、使用される燃料はガス状の燃料、この場合は天然ガスである。このように形成された混合物は、この燃焼室で燃えて、高温の排ガスを発生する。これを、管路321を介してエキスパンダー161の入口に送る。この排ガスはタービンを回転させ、これが、順に、圧縮機121および発電機181を回転させる。次いで、実質的に大気圧の膨張した高温の排ガスを、このタービンから管路34を介して蒸発器201の入口に排出する。この蒸発器内で、凝縮タービン24に接続された管路36を介して供給される水などの液体と、そこを通って流れる排ガスとの間で熱交換が行われる。このようにして発生した蒸気は、管路38を介してこの蒸発器から流れ出る。排ガスは、冷却器221が設けられた管路40を通って、入口温度より低い温度で流れ出る。この排ガスは、図において矢印42で表された周囲空気などの任意の冷却流体が掃気する冷却器を通ることにより、周囲温度近傍の温度まで冷却される。冷却された排ガスは、かなりの比率の酸素およびCO2を含んでいる。この排ガスは、中間ガスタービン102の圧縮機122の入口に送られ、そこで圧縮される。圧縮された排ガスは、管路282を介して、酸化剤として、燃焼室142に供給される。そこで、排ガスは管路30を介して供給される天然ガスと混合され、こうして得られた燃料混合物の燃焼をもたらす。この燃焼により、この燃焼室に供給された排ガス中に存在する酸素の大部分を消費することができ、この燃焼から得られた高温の排ガスは、この燃焼室に供給されたガスより高い比率のCO2を含んでいる。 In operation, an oxidizer, typically air at ambient pressure, is supplied to the inlet of the compressor 12 1 of the gas turbine 10 1 and compressed. Then, this compressed air is sent to the combustion chamber 14 1 via the pipe line 28 1 . In the combustion chamber, the compressed air is mixed with a liquid or gaseous fuel supplied via a conduit 30. In this example, the fuel used is a gaseous fuel, in this case natural gas. The mixture thus formed burns in the combustion chamber and generates high-temperature exhaust gas. This is sent to the inlet of the expander 16 1 via the pipe line 32 1 . This exhaust gas rotates the turbine, which in turn rotates the compressor 12 1 and the generator 18 1 . Then the expanded high-temperature exhaust gas of substantially atmospheric pressure, is discharged to the inlet of the evaporator 20 1 via the line 34 from the turbine. In this evaporator, heat exchange is performed between a liquid such as water supplied through a pipe line 36 connected to the condensing turbine 24 and exhaust gas flowing therethrough. The vapor thus generated flows out of this evaporator via line 38. The exhaust gas flows out at a temperature lower than the inlet temperature through the pipe line 40 provided with the cooler 22 1 . The exhaust gas is cooled to a temperature near the ambient temperature by passing through a cooler in which an arbitrary cooling fluid such as ambient air represented by an arrow 42 in the figure scavenges. The cooled flue gas contains oxygen and CO 2 significant proportion. This exhaust gas is sent to the inlet of the compressor 12 2 of the intermediate gas turbine 10 2 where it is compressed. The compressed exhaust gas is supplied to the combustion chamber 14 2 as an oxidant via the pipe line 28 2 . The exhaust gas is then mixed with the natural gas supplied via the conduit 30 and results in the combustion of the fuel mixture thus obtained. This combustion can consume most of the oxygen present in the exhaust gas supplied to this combustion chamber, and the hot exhaust gas obtained from this combustion has a higher ratio than the gas supplied to this combustion chamber. Contains CO 2 .

入口ガスタービン101に関して上述したように、燃焼室からの高温の排ガスは、管路322によって運ばれ、エキスパンダー162を駆動し回転させながらこれを通って流れ、このようにして順に発電機182を駆動し回転させる。膨張した排ガスは、管路44を介して、液体が供給される蒸発器202に到達し、蒸気を発生させる。この蒸気は、管路46を介してこの蒸発器を出て行く。冷却された排ガスは、蒸発器202を出て、冷却器222を通って流れ、周囲温度近傍の温度で、管路48を通って末端ガスタービン103の圧縮機123の入口に到達する。入口ガスタービン101および中間ガスタービン102に関して説明したように、この点から、圧縮機123の圧縮サイクル、燃焼室143の燃焼サイクル、およびタービン163の膨張サイクル、ならびに発電機183による発電サイクルが繰返される。これにより、エキスパンダー101および102の出口の管路50において、酸素の比率が低くCO2の含有率が高い排ガスが発生する。この高温および周囲圧力の排ガスは蒸発器203に送られ、この蒸発器には管路36を循環する液体も流れている。これにより蒸気を生成することができ、この蒸気は管路52を介して排出される。 As described above with respect to the inlet gas turbine 10 1 , the hot exhaust gas from the combustion chamber is carried by the line 32 2 and flows through it while driving and rotating the expander 16 2 , thus in turn the generator. 18 2 is driven and rotated. The expanded exhaust gas reaches the evaporator 20 2 to which the liquid is supplied via the pipe 44 and generates steam. The vapor exits the evaporator via line 46. The cooled exhaust gas exits the evaporator 20 2 , flows through the cooler 22 2 , reaches the inlet of the compressor 12 3 of the end gas turbine 10 3 through the pipe line 48 at a temperature near ambient temperature. To do. As described with respect to the inlet gas turbine 10 1 and the intermediate gas turbine 10 2 , in this respect, the compression cycle of the compressor 12 3 , the combustion cycle of the combustion chamber 14 3 , and the expansion cycle of the turbine 16 3 , and the generator 18 3 The power generation cycle is repeated. Thereby, in the pipe lines 50 at the outlets of the expanders 10 1 and 10 2 , exhaust gas having a low oxygen ratio and a high CO 2 content is generated. This high-temperature and ambient-pressure exhaust gas is sent to the evaporator 20 3 , and the liquid circulating in the pipe line 36 also flows through this evaporator. As a result, steam can be generated, and this steam is discharged via the pipe 52.

管路54を介してこの蒸発器を出る冷却された排ガスには、大気圧近傍の圧力において、高い比率のCO2が含まれているが、酸素の含有量は少ない。次いで、この排ガスは、上述のような任意のCO2捕捉手段に送られる。これにより、このCO2の捕捉を改善および単純化することができる。CO2の捕捉は、周囲温度で行うことができる。その上、この排ガスに存在する酸素の比率は、とりわけ反応性化学溶媒を使用する場合は、この捕捉を妨げるほど高くない。 The cooled exhaust gas leaving the evaporator via line 54 contains a high proportion of CO 2 at a pressure close to atmospheric pressure, but has a low oxygen content. This exhaust gas is then sent to any CO 2 capture means as described above. This can improve and simplify this CO 2 capture. The capture of CO 2 can be done at ambient temperature. Moreover, the proportion of oxygen present in the exhaust gas is not so high as to prevent this capture, especially when reactive chemical solvents are used.

もちろん、出口54における排ガス中の酸素の比率をさらに低減させたい場合は、この排ガスを、CO2捕捉手段に送る前に、蒸発器203において後燃焼させることができる。したがって、天然ガスを、ガス管路30を介して蒸発器203に送り、この蒸発器を通って流れる排ガスに含まれる酸素を用いて、燃焼好ましくは触媒燃焼を行わせる。これにより、管路52に蒸気の過剰発生を有利に実現することができる。 Of course, if it is desired to further reduce the proportion of oxygen in the exhaust gas at the outlet 54, the exhaust gas can be post-combusted in the evaporator 20 3 before being sent to the CO 2 capture means. Therefore, natural gas is sent to the evaporator 20 3 via the gas line 30, and combustion, preferably catalytic combustion, is performed using oxygen contained in the exhaust gas flowing through the evaporator. Thereby, it is possible to advantageously realize the excessive generation of steam in the pipe line 52.

管路38、46および52を循環する蒸気は、蒸気エキスパンダー24の入口に送られ、蒸気エキスパンダー24を駆動しその回転軸の周りに回転させながらそこを通って流れる。この回転により、タービンが接続されている発電機26も駆動される。   Steam circulating in lines 38, 46 and 52 is sent to the inlet of steam expander 24 and flows through it while driving and rotating about its axis of rotation. This rotation also drives the generator 26 to which the turbine is connected.

したがって、上述の方法は、捕捉前にCO2濃縮段階を行うための特殊なまたは高価な装置を必要としないので、単純、頑丈、効率的、かつ安価であるという利点がもたらされる。 Thus, the method described above provides the advantage of being simple, robust, efficient and inexpensive since it does not require special or expensive equipment to perform the CO 2 enrichment step prior to capture.

上述のプラントに基づいて、本出願人はシミュレーションを行った。その結果を以下に記載する。   Based on the plant described above, the Applicant performed a simulation. The results are described below.

このシミュレーションでは、3基のGeneral Electric製7型ガスタービン(GEフレーム7)を使用した。それぞれのタービンは、図1のレイアウトに従って他のタービンに接続した。   In this simulation, three General Electric type 7 gas turbines (GE frame 7) were used. Each turbine was connected to other turbines according to the layout of FIG.

温度30℃および相対湿度50%において、大気圧の空気を、流量924t/h(トン/時間)および酸素濃度21容積%で、入口ガスタービン101の圧縮機121に供給する。次いで、この圧縮空気を燃焼室141に供給する。この燃焼室において、圧縮空気は、流量15t/hで管路30を介してこの燃焼室に注入されるガス状の燃料、ここではメタンガスと混合される。この燃料混合物を燃焼させた後、排ガスは、エキスパンダー161を駆動し回転させつつ、これを通って流れる。エキスパンダーの出口において、この排ガスは、温度約530℃および圧力1.2絶対バールである。この高温の排ガスは、流量が939t/hであり、約14.5容積%の酸素と3容積%のCO2を含んでいる。エキスパンダー161によって駆動される発電機181により、およそ76MW(メガワット)の電力を得ることができる。 At a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 50%, atmospheric pressure air is supplied to the compressor 12 1 of the inlet gas turbine 10 1 at a flow rate of 924 t / h (tons / hour) and an oxygen concentration of 21% by volume. Next, this compressed air is supplied to the combustion chamber 14 1 . In this combustion chamber, the compressed air is mixed with gaseous fuel, here methane gas, which is injected into this combustion chamber via a conduit 30 at a flow rate of 15 t / h. After burning the fuel mixture, the exhaust gas, while driving the expander 16 one rotation, it flows through it. At the outlet of the expander, the exhaust gas has a temperature of about 530 ° C. and a pressure of 1.2 absolute bar. This high-temperature exhaust gas has a flow rate of 939 t / h and contains about 14.5% by volume of oxygen and 3% by volume of CO 2 . The generator 18 1 driven by the expander 16 1 can obtain electric power of approximately 76 MW (megawatts).

この排ガスは蒸発器201へ送られ、この蒸発器において、そこを循環する水などの液体を、管路38で260℃および20バールの蒸気160t/hに変換する。蒸発器の出口において、この排ガスは温度が約100℃である。この排ガスは冷却器221に送られ、温度30℃および酸素濃度約15容積%でそこを出る。この排ガスに含まれる水を除去(凝縮水約19t/h)した後、この排ガスをタービン102の圧縮機122に供給する。燃焼室142において、この圧縮された排ガスにメタンガス15t/hを混合する。この燃焼から得られる高温の排ガスは、エキスパンダー162を通って流れ、流量935t/hおよび温度約530℃でそこを出る。このとき、圧力1.2絶対バールのこの排ガスは、酸素8.7容積%およびCO26.1容積%を含んでいる。 The exhaust gas is sent to the evaporator 20 1, in this evaporator, a liquid such as water circulated therethrough to convert the conduit 38 to 260 ° C. and 20 bar steam 160t / h. At the outlet of the evaporator, the exhaust gas has a temperature of about 100 ° C. This exhaust gas is sent to a cooler 22 1 and exits at a temperature of 30 ° C. and an oxygen concentration of about 15% by volume. After removing water contained in the exhaust gas (condensed water: about 19 t / h), the exhaust gas is supplied to the compressor 12 2 of the turbine 10 2 . In the combustion chamber 14 2 , methane gas 15 t / h is mixed with the compressed exhaust gas. The hot exhaust gas resulting from the combustion flows through the expander 16 2, leaving there a flow rate 935t / h and a temperature of about 530 ° C.. The exhaust gas at a pressure of 1.2 absolute bar then contains 8.7% oxygen and 6.1% CO 2 by volume.

同様に、この排ガスは蒸発器202に送られ、管路46で260℃および20バールの蒸気160t/hを生成させる。この熱交換では、排ガスを温度約100℃に冷却することもできる。その後この排ガスは冷却器222に送られ、そこで温度30℃になる。この排ガスに含まれる水も除去(凝縮水約26t/h)した後、この排ガスをガスタービン103の圧縮機123に送る。圧縮機123の入口で、排ガスの流量は909t/hであり、酸素濃度は約9容積%である。前と同じように、燃焼室143でこのガスにメタンガス(流量15t/h)を混合し、高温の排ガスを生成する。その後この高温の排ガスはエキスパンダー163を駆動し回転させながらそこを通って流れる。このエキスパンダー163の回転の推力の下で発電機183は約75MWの電力を生成する。 Similarly, the exhaust gas is sent to the evaporator 20 2, to produce steam 160t / h of 260 ° C. and 20 bar in line 46. In this heat exchange, the exhaust gas can be cooled to a temperature of about 100 ° C. The exhaust gas is then sent to the cooler 22 2 where it reaches a temperature of 30 ° C. After removing the water contained in the exhaust gas (condensed water of about 26 t / h), the exhaust gas is sent to the compressor 12 3 of the gas turbine 10 3 . At the inlet of the compressor 12 3, the flow rate of the exhaust gas is 909t / h, the oxygen concentration is about 9% by volume. As before, methane gas (flow rate 15 t / h) is mixed with this gas in the combustion chamber 14 3 to generate high-temperature exhaust gas. The hot exhaust gas then flows through the expander 16 3 while driving and rotating it. Under the rotational thrust of the expander 16 3 , the generator 18 3 generates about 75 MW of power.

エキスパンダー163の出口および蒸発器203の入口において、管路50で処理される排ガスの流量は、約530℃および圧力1.2絶対バールで924t/hである。この排ガスに含まれるCO2は、およそ9.3容積%であり、一方酸素濃度は約2.7容積%である。 At the outlet of the expander 16 3 and the inlet of the evaporator 20 3 , the flow rate of the exhaust gas treated in the line 50 is 924 t / h at about 530 ° C. and a pressure of 1.2 absolute bar. The CO 2 contained in this exhaust gas is approximately 9.3% by volume, while the oxygen concentration is approximately 2.7% by volume.

排ガス中の酸素の存在をさらにできるだけ減らすために、かつ最後に処理される排ガス中のCO2濃度を上昇させるために、この排ガスを後燃焼させることが有利である。 In order to further reduce the presence of oxygen in the exhaust gas as much as possible and to increase the CO 2 concentration in the exhaust gas that is finally treated, it is advantageous to post-combust this exhaust gas.

より詳細には、この後燃焼は、管路30を介してメタン5t/hを供給する触媒燃焼によって、蒸発器203において行われる。この後燃焼により、蒸発器出口において、酸素1000ppmおよびCO210.5%を含む、260℃および圧力20バールの蒸気320t/hを生成することができる。この320t/hの蒸気を、管路38からの160t/hおよび管路46からの160t/hに加えて、640t/hの蒸気を蒸気エキスパンダー24の入口へ送ることができる。こうして、この蒸気により、タービンの回転およびこれに接続した発電機26の回転を介して約140MWの電力を発生させることができる。 More specifically, this after-combustion is performed in the evaporator 20 3 by catalytic combustion supplying methane 5 t / h via the line 30. This post-combustion can produce steam 320 t / h at 260 ° C. and a pressure of 20 bar containing 1000 ppm oxygen and 10.5% CO 2 at the evaporator outlet. This 320 t / h of steam can be added to 160 t / h from line 38 and 160 t / h from line 46 to deliver 640 t / h of steam to the inlet of the steam expander 24. Thus, the steam can generate about 140 MW of electric power through the rotation of the turbine and the rotation of the generator 26 connected thereto.

したがって、このプラントが発生する総電力は、およそ365MW(75MW×3+140MW)である。一方、645MWのエネルギーに相当する約50t/hのメタンを消費するので、効率はおよそ56%である。   Therefore, the total power generated by this plant is approximately 365 MW (75 MW × 3 + 140 MW). On the other hand, since about 50 t / h of methane corresponding to 645 MW of energy is consumed, the efficiency is about 56%.

本発明により、発生する排ガスの量はおよそ929t/hに減少する。一方、従来技術のプラントでは、約2822t/hの排ガスが発生する。さらに、約13.5%の酸素と、わずか4%のCO2を含む従来技術のプラントからの排ガスに対して、この排ガスの酸素濃度は低く、一方CO2濃度は高い値になっている。 According to the present invention, the amount of generated exhaust gas is reduced to approximately 929 t / h. On the other hand, in the prior art plant, about 2822 t / h of exhaust gas is generated. Furthermore, the exhaust gas from the prior art plant containing about 13.5% oxygen and only 4% CO 2 has a low oxygen concentration while the CO 2 concentration is high.

下記の表に、上述のプラント構成について得られた結果を要約した。   The table below summarizes the results obtained for the plant configuration described above.

Figure 2007309315
Figure 2007309315

図2は、図1のプラントの1つの変形を示す。したがって、2つの図に共通の要素は参照符号が同じである。   FIG. 2 shows one variation of the plant of FIG. Accordingly, elements common to the two figures have the same reference numerals.

この変形は、蒸発器203の出口54でCO2を捕捉する前に、末端ガスタービン103のレベルで事前CO2捕捉段を設けた点が図1とは異なる。 This modification differs from FIG. 1 in that a pre-CO 2 capture stage is provided at the level of the end gas turbine 10 3 before capturing CO 2 at the outlet 54 of the evaporator 20 3 .

すなわち、公知のCO2捕捉装置56を、このガスタービンの圧縮機123の出口と燃焼室143の入口の間に設ける。非限定的な例として、この装置は、上述のうちの1つとすることができる。 That is, a known CO 2 capture device 56 is provided between the outlet of the compressor 12 3 of this gas turbine and the inlet of the combustion chamber 14 3 . As a non-limiting example, the device can be one of those described above.

こうした変形プラントの運転は、圧縮された排ガスが圧縮機123を出る段階までは上述の運転と同じである。次いで、この圧縮された排ガスは捕捉装置56を通って流れ、そこでCO2が排ガスから分離される。このCO2の大部分を、流路Sを介して任意の貯蔵および/または処理手段へ向けて排出して除去した後、排ガスは、燃焼室143に供給され、管路30を介して導入された天然ガスを用いて燃焼が行われる。この燃焼から発生した排ガスはエキスパンダー163に送られる。排ガスはここを出て蒸発器203へ送られる。この構成から後、図1について記述した段階を進む。発生した蒸気は管路52を介して蒸気タービン24へ運ばれ、この場合図1より低い比率のCO2を含む排ガスが管路54を介して排出される。次いで、このCO2含有率が低い排ガスは、別のCO2捕捉装置で処理されるか、煙突(図示せず)から大気中へ排出される。 Operation of such variations plants, to the stage of compressed gas exits the compressor 12 3 are the same as those of the above-described operation. This compressed exhaust gas then flows through the capture device 56 where the CO 2 is separated from the exhaust gas. After most of the CO 2 is discharged and removed via the flow path S to any storage and / or processing means, the exhaust gas is supplied to the combustion chamber 14 3 and introduced via the conduit 30. Combustion is performed using the natural gas. The exhaust gas generated from this combustion is sent to the expander 16 3 . Exhaust gas is sent to the evaporator 20 3 out of here. After this configuration, proceed with the steps described for FIG. The generated steam is conveyed to the steam turbine 24 via the pipe line 52, and in this case, the exhaust gas containing a lower ratio of CO 2 than that in FIG. 1 is discharged via the pipe line 54. Next, the exhaust gas having a low CO 2 content is either processed by another CO 2 capture device or discharged into the atmosphere from a chimney (not shown).

図3の変形は、ガスタービン103にある捕捉装置56が、このタービンの2つの圧縮段123Aと123Bの間に配置されていることを特徴とする。 The variant of FIG. 3 is characterized in that a capture device 56 in the gas turbine 10 3 is arranged between the two compression stages 12 3A and 12 3B of this turbine.

このプラントの運転時、管路48を通って流れる排ガスは、第1圧縮段123Aによって(約2バールと約10バールとの間の範囲の)第1圧力に圧縮された後、捕捉装置56を通って流れる。この排ガスは、そのCO2の大部分を除去し流路Sを介して排出した後、第2圧縮段123Bにおいて、一般に約10バールと約40バールとの間の範囲の圧力に再圧縮される。次いで、この再圧縮された排ガスは燃焼室143に送られ、管路30を介して導入された天然ガスを用いた燃焼を可能にする。図2について既に記述したように、この点から後、プロセスは、管路52において蒸気を発生させ、このCO2比率が低い排ガスを、管路54を介して別のCO2捕捉装置へ向けてまたは煙突から大気中へ排出させるように進む。 During operation of the plant, the exhaust gas flowing through line 48, (in the range between about 2 bar and about 10 bar) by the first compression stage 12 3A after being compressed to a first pressure, the capture device 56 Flowing through. The exhaust gas is recompressed to a pressure generally in the range between about 10 bar and about 40 bar in the second compression stage 12 3B after removing most of its CO 2 and exhausting it through the flow path S. The This recompressed exhaust gas is then sent to the combustion chamber 14 3 to allow combustion using natural gas introduced via line 30. As already described with respect to FIG. 2, after this point, the process generates steam in line 52 and directs the low CO 2 ratio exhaust gas to another CO 2 capture device via line 54. Or proceed to exhaust from the chimney to the atmosphere.

図4の変形では、ガスタービン103は、図2について既に記述したように、圧縮機123の出口と燃焼室143の間に配置されたCO2捕捉装置56を備えている。 In the variant of FIG. 4, the gas turbine 10 3 is provided with a CO 2 capture device 56 arranged between the outlet of the compressor 12 3 and the combustion chamber 14 3 as already described for FIG.

この変形においては、蒸発器203出口の管路54を循環する排ガスは、全部または部分的に、再循環管路58を介して、少なくとも末端ガスタービン103の圧縮機入口へ再注入される。この再循環排ガスは、管路48を介して圧縮機に入る排ガスの温度に近い温度まで冷却できるように、熱交換器60を通すことによって冷却することが有利である。 In this variant, the exhaust gas circulating in the outlet line 54 at the outlet of the evaporator 20 3 is reinjected in whole or in part into at least the compressor inlet of the end gas turbine 10 3 via the recirculation line 58. . This recirculated exhaust gas is advantageously cooled by passing through a heat exchanger 60 so that it can be cooled to a temperature close to that of the exhaust gas entering the compressor via line 48.

したがって、この再循環排ガスは、管路48で運ばれた排ガスと圧縮機内で混合された後、CO2捕捉装置56へ送られる。CO2の大部分を除去した圧縮された排ガスは、この装置の出口から燃焼室143に供給され、管路30を介して供給されたガスを燃焼させる。同様に、この点から後のプラントの運転は、他の図について既に記述したように進む。 Therefore, the recirculated exhaust gas is mixed in the compressor with the exhaust gas carried by the pipe 48 and then sent to the CO 2 capturing device 56. The compressed exhaust gas from which most of CO 2 has been removed is supplied to the combustion chamber 14 3 from the outlet of the apparatus, and the gas supplied through the pipe line 30 is combusted. Similarly, operation of the subsequent plant from this point proceeds as already described for the other figures.

管路54からの排ガスを、全部または部分的に、中間タービン102および/または入口タービン101の圧縮機入口へ再循環することもできる。 It is also possible to recirculate the exhaust gas from the line 54 in whole or in part to the intermediate turbine 10 2 and / or the compressor inlet of the inlet turbine 10 1 .

本発明は、記載した実施例に限定されることはなく、任意の変形または等価物を包含する。   The present invention is not limited to the described embodiments, but includes any variations or equivalents.

本発明によるガスタービンを備えたプラントを示す概略図である。It is the schematic which shows the plant provided with the gas turbine by this invention. 図1の発明によるプラントの第1の変形を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the plant by invention of FIG. 本発明の第2の変形を示す概略図である。It is the schematic which shows the 2nd modification of this invention. 第3の変形を示す図である。It is a figure which shows the 3rd deformation | transformation.

Claims (12)

入口ガスタービン(101)と、少なくとも1基の追加ガスタービン(102、103)とを含む多数のガスタービンを備え、前記タービンが酸化剤と燃料の混合物を燃焼させる発電プラントから排出される排ガス中に存在する二酸化炭素(CO2)を濃縮する方法であって、以下の段階が実行され、
・入口ガスタービン(101)で空気の形の酸化剤を圧縮する段階、
・この入口ガスタービンでこの空気と前記燃料とを燃焼させる段階、
・前記燃焼で発生した排ガスをこのガスタービンから除去する段階、
前記追加ガスタービン(102、103)の少なくとも1基に、前記入口ガスタービンが生成する前記排ガスなどの酸化剤を供給し、この追加ガスタービンの出口において、酸素含有率が低くCO2濃度が高い排ガスを得る段階を含むことを特徴とする排ガス中に存在する二酸化炭素を濃縮する方法。
A number of gas turbines including an inlet gas turbine (10 1 ) and at least one additional gas turbine (10 2 , 10 3 ), said turbine being discharged from a power plant that burns a mixture of oxidant and fuel; A method for concentrating carbon dioxide (CO 2 ) present in exhaust gas, wherein the following steps are performed:
Compressing the oxidant in the form of air in the inlet gas turbine (10 1 ),
Combusting the air and the fuel in the inlet gas turbine;
Removing the exhaust gas generated by the combustion from the gas turbine;
An oxidant such as the exhaust gas generated by the inlet gas turbine is supplied to at least one of the additional gas turbines (10 2 , 10 3 ), and the oxygen content is low and the CO 2 concentration is low at the outlet of the additional gas turbine. A method for concentrating carbon dioxide present in exhaust gas, characterized by comprising a step of obtaining exhaust gas having a high value.
少なくとも2基の追加ガスタービンが設けられ、
前記追加ガスタービンの1基(102)に、入口タービン(101)が生成した前記排ガスなどの酸化剤を供給する段階を含み、かつ、
前記追加タービンの前記1基(102)が生成した前記排ガスなどの酸化剤を前記追加ガスタービンの他の1基(103)に供給する段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
At least two additional gas turbines are provided;
Supplying one of the additional gas turbines (10 2 ) with an oxidant such as the exhaust gas produced by the inlet turbine (10 1 );
Characterized in that it comprises a step of supplying an oxidizing agent such as the exhaust gas wherein the 1 group of additional turbine (10 2) is generated in addition to the 1 group (10 3) of the additional gas turbine, in claim 1 The method described.
前記排ガスを追加ガスタービン(102、103)に供給する前に、前記排ガスを冷却する段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, characterized in that it comprises the step of cooling the exhaust gas before supplying it to an additional gas turbine (10 2 , 10 3 ). 前記タービンを出る前記排ガスを、蒸気発生器(201、202、203)を通過させる段階を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, comprising passing the exhaust gas leaving the turbine through a steam generator (20 1 , 20 2 , 20 3 ). 蒸気の過剰発生が行われるように、蒸気発生器(203)において前記排ガスと燃料との触媒燃焼を行う段階を含むことを特徴とする、請求項4に記載の方法。 The method according to claim 4, characterized in that it comprises the catalytic combustion of the exhaust gas and fuel in a steam generator (20 3 ) so that an excess of steam is generated. 発生器(203)を出る前記排ガスと、ガスタービン(102、103)の少なくとも1基に供給される前記排ガスとを混合する段階を含むことを特徴とする、請求項4または5に記載の方法。 6. The method according to claim 4, further comprising the step of mixing the exhaust gas leaving the generator (20 3 ) with the exhaust gas supplied to at least one of the gas turbines (10 2 , 10 3 ). The method described. 発生器(203)を出る前記排ガスと、入口ガスタービン(101)に供給される前記空気とを混合する段階を含むことを特徴とする、請求項4または5のいずれか一項に記載の方法。 6. The method according to claim 4, comprising mixing the exhaust gas leaving the generator (20 3 ) with the air supplied to the inlet gas turbine (10 1 ). the method of. 前記熱発生器出口においてCO2を捕捉する段階を含むことを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載の方法。 Characterized in that it comprises a step of capturing CO 2 in the heat generator outlet, the method according to any one of claims 4 7. ガスタービン(101、102、103)の少なくとも1基の圧縮機(123、123A、123B)の出口においてCO2を捕捉する段階を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。 From the step of capturing CO 2 at the outlet of at least one compressor (12 3 , 12 3A , 12 3B ) of the gas turbine (10 1 , 10 2 , 10 3 ) 9. The method according to any one of items 8. 前記ガスタービンの少なくとも1基が2段圧縮機(123A、123B)を含み、
圧縮機の第1段(123A)の出口においてCO2を捕捉する段階を含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
At least one of the gas turbines includes a two-stage compressor (12 3A , 12 3B ),
Characterized in that it comprises a step of capturing CO 2 at the outlet of the first stage of the compressor (12 3A), The method of claim 9.
入口ガスタービン(101)と、少なくとも1基の追加ガスタービン(102、103)とを含む多数のガスタービンを備え、前記タービンが酸化剤と燃料の混合物を燃焼させる発電プラントであって、
入口ガスタービン(101)が、酸化剤としての空気を取り込む手段を備え、
前記追加ガスタービンの少なくとも1基が、入口ガスタービン(101)から出る排ガスを酸化剤として取り込む手段(34、40、44、48)を備えたことを特徴とする発電プラント。
A power plant comprising a number of gas turbines including an inlet gas turbine (10 1 ) and at least one additional gas turbine (10 2 , 10 3 ), wherein the turbine burns a mixture of oxidant and fuel. ,
The inlet gas turbine (10 1 ) comprises means for taking in air as oxidant;
A power plant characterized in that at least one of the additional gas turbines comprises means (34, 40, 44, 48) for taking in the exhaust gas leaving the inlet gas turbine (10 1 ) as an oxidant.
前記排ガスが前記ガスタービンに供給される前に前記排ガスを冷却する手段(221、222、58)を備えたことを特徴とする、請求項11に記載の発電プラント。 12. The power plant according to claim 11, further comprising means (22 1 , 22 2 , 58) for cooling the exhaust gas before the exhaust gas is supplied to the gas turbine.
JP2007112465A 2006-04-21 2007-04-23 Concentration method of carbon dioxide present in exhaust gas discharged from power generating plant Ceased JP2007309315A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0603696A FR2900061B1 (en) 2006-04-21 2006-04-21 PROCESS FOR CONCENTRATING THE CARBON DIOXIDE PRESENT IN SMOKE REJECTED BY AN ENERGY GENERATION PLANT.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007309315A true JP2007309315A (en) 2007-11-29

Family

ID=37568949

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007112465A Ceased JP2007309315A (en) 2006-04-21 2007-04-23 Concentration method of carbon dioxide present in exhaust gas discharged from power generating plant

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2007309315A (en)
DE (1) DE102007019178A1 (en)
FR (1) FR2900061B1 (en)
IT (1) ITMI20070813A1 (en)
NO (1) NO20072073L (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009197797A (en) * 2008-02-19 2009-09-03 General Electric Co <Ge> System and method for exhaust gas recirculation (egr) in turbine engine
JP2009248081A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for flue gas treatment
JP2011530035A (en) * 2008-07-30 2011-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ System and method for operating a power generation system using alternative working fluids
JP2015124711A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 株式会社東芝 Control device and activation method
CN105673206A (en) * 2016-03-02 2016-06-15 马骏 Novel power generation system adopting multichannel gas for power generation
JP2016540910A (en) * 2013-09-30 2016-12-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture by serial turbine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2706211A1 (en) 2012-09-10 2014-03-12 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine assembly with post-combustion device for CO2 separation
WO2014202385A1 (en) 2013-06-17 2014-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine system and method for operating such a gas turbine system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271665A (en) * 1978-04-26 1981-06-09 Sulzer Brothers Limited Installation for generating pressure gas or mechanical energy
JP2002500313A (en) * 1998-01-02 2002-01-08 シーメンス ウエスチングハウス パワー コーポレイション Series coupled gas turbine engine
JP2004360694A (en) * 2003-06-02 2004-12-24 Alstom Technology Ltd Method to generate energy using energy generating facility having gas turbine and energy generating facility to implement the method
JP2006520442A (en) * 2003-03-13 2006-09-07 アンスティテュ フランセ デュ ペトロール Cogeneration method and apparatus for gas turbine with post-combustion chamber

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3879616A (en) * 1973-09-17 1975-04-22 Gen Electric Combined steam turbine and gas turbine power plant control system
JPS59109712A (en) * 1982-12-15 1984-06-25 Babcock Hitachi Kk Poor calorie gas burner
NO990812L (en) * 1999-02-19 2000-08-21 Norsk Hydro As Method for removing and recovering CO2 from exhaust gas
FR2825935B1 (en) * 2001-06-14 2003-08-22 Inst Francais Du Petrole LOW CO2 EMISSIONS POWER GENERATOR AND ASSOCIATED METHOD
US7490472B2 (en) * 2003-02-11 2009-02-17 Statoil Asa Efficient combined cycle power plant with CO2 capture and a combustor arrangement with separate flows
DE10360951A1 (en) * 2003-12-23 2005-07-28 Alstom Technology Ltd Thermal power plant with sequential combustion and reduced CO2 emissions and method of operating such a plant
DE102004039164A1 (en) * 2004-08-11 2006-03-02 Alstom Technology Ltd Method for generating energy in a gas turbine comprehensive power generation plant and power generation plant for performing the method
NO20044456L (en) * 2004-10-20 2005-03-03 Norsk Hydro As Procedure for Removal and Recovery of CO 2 from Exhaust Gas

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4271665A (en) * 1978-04-26 1981-06-09 Sulzer Brothers Limited Installation for generating pressure gas or mechanical energy
JP2002500313A (en) * 1998-01-02 2002-01-08 シーメンス ウエスチングハウス パワー コーポレイション Series coupled gas turbine engine
JP2006520442A (en) * 2003-03-13 2006-09-07 アンスティテュ フランセ デュ ペトロール Cogeneration method and apparatus for gas turbine with post-combustion chamber
JP2004360694A (en) * 2003-06-02 2004-12-24 Alstom Technology Ltd Method to generate energy using energy generating facility having gas turbine and energy generating facility to implement the method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009197797A (en) * 2008-02-19 2009-09-03 General Electric Co <Ge> System and method for exhaust gas recirculation (egr) in turbine engine
JP2009248081A (en) * 2008-04-07 2009-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and apparatus for flue gas treatment
JP2011530035A (en) * 2008-07-30 2011-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ System and method for operating a power generation system using alternative working fluids
US8806849B2 (en) 2008-07-30 2014-08-19 The University Of Wyoming System and method of operating a power generation system with an alternative working fluid
JP2016540910A (en) * 2013-09-30 2016-12-28 エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニーExxon Research And Engineering Company Power generation and CO2 capture by serial turbine
JP2015124711A (en) * 2013-12-26 2015-07-06 株式会社東芝 Control device and activation method
CN105673206A (en) * 2016-03-02 2016-06-15 马骏 Novel power generation system adopting multichannel gas for power generation

Also Published As

Publication number Publication date
NO20072073L (en) 2007-10-22
DE102007019178A1 (en) 2007-11-08
FR2900061B1 (en) 2008-07-04
ITMI20070813A1 (en) 2007-10-22
FR2900061A1 (en) 2007-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5128243B2 (en) Power plants using gas turbines for power generation and methods for reducing CO2 emissions
JP5906555B2 (en) Stoichiometric combustion of rich air by exhaust gas recirculation system
TWI564475B (en) Low emission triple-cycle power generation systems and methods
US6957539B2 (en) Power generator with low CO2 emissions and associated method
JP2007309315A (en) Concentration method of carbon dioxide present in exhaust gas discharged from power generating plant
CA2801492C (en) Stoichiometric combustion with exhaust gas recirculation and direct contact cooler
CN102953815B (en) power device and operation method
JP6169840B2 (en) Method for separating CO2 from N2 and O2 in a turbine engine system
US8833080B2 (en) Arrangement with a steam turbine and a condenser
Majoumerd et al. Micro gas turbine configurations with carbon capture–Performance assessment using a validated thermodynamic model
CA2705543C (en) Membrane power plant and method for operating the same
JP2004077116A (en) Combustion method for heat consumption device using oxygen-fuel combustion
JP2008115863A (en) Power generation system and method for involving carbon dioxide isolation
US20120023947A1 (en) Systems and methods for co2 capture
US20070044481A1 (en) Air-staged reheat power generation, method and system
US20120023892A1 (en) Systems and methods for co2 capture
JP2010112377A (en) System and method for reducing corrosion in gas turbine system
WO2012121917A2 (en) Integrated gas turbine, sagd boiler and carbon capture
JP2023094664A (en) steam turbine system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100312

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110803

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20111104

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20111109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120131

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120403

A045 Written measure of dismissal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20120828